专利名称：用于降低发动机瞬态燃料消耗率的方法及系统的制作方法
用于降低发动机瞬态燃料消耗率的方法及系统
技术领域：
本发明涉及涡轮增压的内燃发动机，更为具体地涉及一种具有排气再循环(EGR)系 统的涡轮增压的内燃发动机。
背景技术：
如现有技术中已知的，高性能、高转速发动机经常装配有涡轮增压器用于在较宽的发 动机运转范围内增加能量密度，和EGR系统用于减少NOx排放的产生。
更为具体地，涡轮增压器使用排气能量的一部分以增加传输至发动机燃烧室的充气 (即增压)的质量。
更大质量的空气可与更多量的燃料燃烧，从而导致与自然吸气发动机相比增大的动 力、扭矩和燃料经济性。
典型的涡轮增压器包括由共用轴连接的压縮机和涡轮。排气驱动涡轮，涡轮驱动压縮 机，其顺次压縮环境空气并将其引导入进气歧管中。连续可变几何涡轮增压器(VGT)允 许在发动机转速范围内连续优化进气气流。在柴油发动机内，这通过修改涡轮定子上的进 气导向叶片的角度来实现，且结合所需的扭矩响应、燃料经济性和排放要求来确定进气导 向叶片的最佳位置。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于降低发动机燃料消耗率的改进方法。
根据本发明的第一个方面，提供了一种用于降低具有涡轮增压器的发动机的瞬态燃料 消耗率的方法,该涡轮增压器具有设置成由来自发动机的排气驱动的涡轮和用以调节进入 涡轮的排气的电子控制的进气流控制装置，其中该方法包含如果泵送平均有效压力的当前 值超过了泵送平均有效压力的第一限值则对该电子控制的进气流控制装置应用最小闭合 限度以便降低涡轮增压器涡轮上游形成的排气压力。
该发动机可具有排气歧管和进气歧管，且涡轮增压器可具有用于选择性地增加发动机 进气歧管中的压力的压縮机。
应用最小闭合限度可包含对正常需求的位置添加修正因子以便设定最小闭合位置，低 于该最小闭合位置电子控制的进气流控制装置无法闭合。
可仅在操作者需求低于预定限度的情况下应用该最小闭合限度。
该操作者需求可为加速踏板的位置。
该方法可进一步包含确定泵送平均有效压力的第一限值,确定泵送平均有效压力的当前值，确定泵送平均有效压力的当前值是否高于泵送平均有效压力的第一限值，以及如果
泵送平均有效压力的当前值高于泵送平均有效压力的第一限值则对电子控制的进气流控
制装置应用最小闭合限度。
可使用虚拟传感器确定泵送平均有效压力的当前值。
虚拟传感器可为涉及动态获得的泵送平均有效压力值、动态获得的压力比值和发动机 转速的查值表。
该虚拟传感器可通过如下步骤产生
(a) 将电子控制的进气流控制装置设定在预定打开位置，以预定速度加速发动机；
(b) 对于在发动机怠速和最大正常运转速度之间的加速记录泵送平均有效压力和压
力比；
(C)对于电子控制的进气流控制装置的多个其它打开位置重复步骤(a)和(b)直 至记录下跨越打开位置的正常工作范围的多个打开位置；
(d) 对于跨越发动机正常工作范围的多个其它预定发动机加速度重复步骤(a)至
(C);以及
(e) 将生成的数据记录在涉及动态获得的泵送平均有效压力值、动态获得的压力比 值、发动机加速度和发动机转速的查值表中。
可使用涉及转速与发动机压力比的稳定状态查值表确定泵送平均有效压力的第一限值。
电子控制的进气流控制装置可包含许多可由驱动器移动的叶片，且对电子控制的进气 流控制装置应用最小闭合限度以便降低涡轮增压器涡轮上游形成的排气力包括限制驱 动器的运转来以便防止叶片被闭合超过最小闭合限度。
该发动机可包括节流阀以控制流向发动机的气流,且该方法可进一步包含如果泵送平 均有效压力的当前值高于泵送平均有效压力的第一限值则防止节流阀闭合超过可校准限 度。
该方法可进一步包含如果泵送平均有效压力的当前值比泵送平均有效压力的第一限 值小则不采取任何措施。
该方法可进一步包含如果泵送平均有效压力的当前值高于泵送平均有效压力的上限 值则向发动机使用者提供警报，其中泵送平均有效压力的上限值高于泵送平均有效压力第 一限值。
该方法可进一步包含如果泵送平均有效压力的当前值高于泵送平均有效压力的故障 限值则减少对发动机的燃料供应，其中泵送平均有效压力的故障限值比泵送平均有效压力 的第一限值高很多。
可基于泵送平均有效压力的当前值与泵送平均有效压力的第一限值的差值改变闭合 限度。
闭合限度可随着该差值的增加而增加。根据本发明的第二个方面，提供了一种用于控制具有涡轮增压器的发动机的控制系 统，该涡轮增压器具有设置成由来自发动机的排气驱动的涡轮，该系统包含电子控制器和 由电子控制器控制的进气流控制装置以调节进入涡轮增压器涡轮的排气，其中如果泵送平 均有效压力的当前值超过泵送平均有效压力的第一限值则该电子控制器可运转以控制电 子控制的进气流控制装置使得其不会闭合于最小闭合限度之下以便降低涡轮增压器涡轮 上游形成的排气压力。
该发动机可具有排气歧管和进气歧管，且涡轮增压器可具有用于选择性增加发动机进 气歧管中压力的压縮机。
该控制器可以可运转以对正常需求的位置应用修正因子以便防止电子控制的进气流 控制装置闭合超过对应于最小闭合限度的位置。
可仅在操作者需求低于预定限度的情况下应用最小闭合限度。
操作者需求可为加速踏板位置。
可基于泵送平均有效压力的当前值和泵送平均有效压力的第一限值之间的差值校准 最小闭合限度。
最小闭合限度可随着该差值的增加而增加。
如果泵送平均有效压力的当前值比泵送平均有效压力的第一限值小则电子控制器不 采取任何额外措施。
电子控制的进气流控制装置可包含许多可由驱动器移动的叶片，且电子控制器可运转 以控制电子控制的进气流控制装置以便通过限制驱动器的运转来降低涡轮增压器涡轮上 游形成的排气压力从而防止叶片闭合超过最小闭合限度。
该发动机可包括节流阀以控制流向发动机的气流，且如果泵送平均有效压力的当前值 高于泵送平均有效压力的第一限值则电子控制器进一步可运转以防止节流阀闭合超过可 校准限度。
如果泵送平均有效压力的当前值高于泵送平均有效压力的上限值则电子控制器可进 一步可运转以向发动机使用者提供警报，其中泵送平均有效压力的上限值高于泵送平均有 效压力第一限值。
如果泵送平均有效压力的当前值高于泵送平均有效压力的故障限值则电子控制器可 以进一步可运转以减少对发动机的燃料供应，其中泵送平均有效压力的故障限值比泵送平 均有效压力的第一限值高很多。
电子控制器可以进一步可运转以确定泵送平均有效压力的第一限值，确定泵送平均有 效压力的当前值，确定泵送平均有效压力的当前值是否高于泵送平均有效压力的第一限 值，以及如果泵送平均有效压力的当前值高于泵送平均有效压力的第一限值则控制电子控 制的进气流控制装置使得其不会闭合于最小闭合限度之下。
泵送平均有效压力的当前值可由控制器使用虚拟传感器确定。
使用虚拟传感器可包含使用涉及动态获得的泵送平均有效压力值、动态获得的压力比
7值和发动机转速的查值表。
使用虚拟传感器提供泵送平均有效压力当前值可包含使用通过下列步骤产生的虚拟 传感器
(a) 将电子控制的进气流控制装置设定在预定打开位置，以预定速度加速发动机；
(b) 对于在发动机怠速和最大正常运转速度之间的加速记录泵送平均有效压力和压
力比；
(c) 对于电子控制的进气流控制装置的多个其它打开位置重复步骤(a)和(b)直 至记录下跨越打开位置的正常工作范围的多个打开位置；
(d) 对于跨越发动机正常工作范围的多个其它预定发动机加速度重复步骤(a)至 (c);以及
(e) 将生成的数据记录在涉及动态获得的泵送平均有效压力值、动态获得的压力比 值、发动机加速度和发动机转速的查值表中，并使用如此产生的动态查值表以提供泵送平 均有效压力当前值。
根据本发明的第三个方面，提供了一种用于产生在根据所述本发明第二个方面的控制 系统中使用的泵送平均有效压力虚拟传感器的方法，该根据所述本发明第二个方面的控制 系统具有虚拟传感器以提供当前泵送平均有效压力值，该方法包含下列步骤-
(a)将电子控制进气流控制装置设定在预定打开位置，以预定速度加速发动机；
.(b)对于在发动机怠速和最大正常运转速度之间的加速记录泵送平均有效压力和压 力比；
(c) 对于电子控制的进气流控制装置的多个其它打开位置重复步骤(a)和(b)直 至记录下跨越打开位置的正常工作范围的多个打开位置；
(d) 对于跨越发动机正常工作范围的多个其它预定发动机加速度重复步骤(a)至 (c);以及
(e) 将生成的数据记录在涉及动态获得的泵送平均有效压力值、动态获得的压力比 值、发动机加速度和发动机转速的查值表中。
图1为根据本发明的具有EGR系统和可变几何涡轮增压器(VGT)的发动机系统的示意图。
图2为显示了典型发动机的涡轮增压器需求、涡轮增压器响应和泵送平均有效压力的 关系的示意图。
图3为显示了理想泵送平均有效压力和泵送平均有效压力上限的图示的图表。 图4为显示了命名为"A"至"D"的四种不同发动机加速的图表。 图5A为显示了对于多种发动机转速和泵送平均有效压力(PMEP)差值(Delta PMEP) 组合的涡轮增压器叶片限度之间关系的图表。图5B为显示了对于多种发动机转速和PMEP差值组合的节流阀限度之间关系的图表。 图6为显示了用于控制图1中显示的根据本发明的发动机和VGT的方法的流程图。
具体实施方式
现将以举例方式参考附图描述本发明。
现在参考图l，显示了发动机IO。发动机10包括排气再循环(EGR)系统12和可变 几何涡轮增压器14。
涡轮增压器14具有通过共用轴40连接的压縮机36和涡轮38以及在本例中为一组由 驱动器移动的可移动涡轮叶片44的进气流控制装置。闭合叶片44将增加进气流速度，从 而增加增压(boost)并还将增加涡轮增压器上游的压力。相反，打开叶片44将降低进气 流速度，从而降低增压并还将降低涡轮增压器上游的压力。已知发动机的燃料消耗率与发 动机的泵送平均有效压力(PMEP)相关，且总体上增加PMEP将由于增加的泵送损耗而增 加发动机的燃料消耗率。因此，如果要最大化燃料经济性则需要保持PMEP比较低。
本领域技术人员应了解
BMEP = IMEP - FMEP - PMEP
其中
IMEP为在整个四冲程周期中的指示平均有效压力；
BMEP为仅在压缩冲程和做功冲程中的制动平均有效压力；
PMEP为仅在进气冲程和排气冲程中的泵送平均有效压力；以及
FMEP为摩擦平均有效压力。
也就是说，BMEP-IMEP-损耗(Losses),其中PMEP是损耗中的一种，其需要被最小化 以便改进燃料经济性。
涡轮增压器14使用排气能量以增加传输至发动机燃烧室18的充气质量(即增压)导 致与自然进气、非涡轮增压的发动机相比更多的扭矩和动力。排气30驱动涡轮38，涡轮 38驱动压縮机36，其顺次压縮环境空气42并以箭头43的方向将其引导入进气歧管26 中。
依据发动机工况(例如在发动机运转期间的发动机转速)的函数通过改变在相对打开 位置和相对闭合位置之间的涡轮流动面积调节VGT14。这通过改变涡轮38上的进气导向 叶片44的角度来实现。
从多种发动机转速下所需的发动机运转特性确定导向叶片44的相对打开位置或相对 闭合位置。应注意的是，在给定的工况下，当处于相对打开位置时箭头43指示的增压相 对较低，而当处于相对闭合位置时增压相对较高。此外，当处于闭合位置时排气歧管中的 压力及因此在EGR阀34输入处的压力相对较高，而当处于打开位置时该压力相对较低。
汽缸体16显示为具有4个燃烧室18，每个燃烧室包括直接喷射燃料喷射器20。燃料 喷射器20的工作周期由电子控制器确定并沿信号线路22传递，在本例中电子控制器为发动机控制单元(ECU) 24形式。
空气通过进气歧管26进入燃烧室18且以箭头30的方向通过排气歧管28排出燃烧气体。
为降低NOx排放的水平，发动机装配有EGR系统12，其包含连接排气歧管28和进气 歧管26的管道32。这允许排气的选择部分从排气歧管28以箭头31的方向被循环至进气 歧管26。 EGR阀34调节从排气歧管28再循环的排气的量，且在燃烧室内再循环的燃烧排 气作用为惰性气体，从而降低火焰和汽缸内气体温度并减少NOx的产生。本领域技术人员 应了解，穿过EGR阀34的排气流为穿过阀门34的压力和在线路46上从ECU24提供至EGR 阀34的电信号所需求的阀门位置的函数。也就是说，EGR流速和EGR阀34位置之间不是 线性关系。
线路46上的电信号由ECU24根据存储在ECU24中的计算机程序从存储在ECU24中的 关系产生。
所有的发动机系统包括EGR阀34、 VGT14和燃料喷射器20均由ECU24控制。例如， 来自ECU24的信号46调节EGR阀位置，线路48上的信号调节VGT叶片44的位置，且线 路47上的信号控制节流阀49。
在ECU24中，通过控制算法从测量的或估算的变量和发动机运转参数计算发送至 EGR34和VGT14驱动器的指令信号46、 48。传感器和存在于ECU存储器中的可校准査值表 向ECU24提供发动机运转信息。
进气歧管压力(MAP)传感器50向ECU提供指示进气歧管26中压力的信号52，充气 温度传感器58通过线路60向ECU24提供指示充气进气温度的信号，且空气质量流量传感 器(MAF) 64通过线路66提供了进入压縮机部分36的空气流量的信号。ECU24还通过信 号线路62接收其它的传感器输入，例如发动机冷却剂温度、燃料导轨压力、燃料喷射器 正时、发动机转速、排气歧管压力和节气门位置。从信号线路70接收驾驶员输入68例如 加速踏板位置。
基于传感器输入、存储在存储器中的数据例如发动机映射数据(engine mapping data) 和多种算法，ECU24控制EGR34来调节EGR流动系数和叶片44的位置以通过EGR减少排 放并通过VGT增压提供高燃料经济性。另外，ECU24可运转以通过使用来自MAP传感器50 .的输出和算法或涉及发动机转速与进气歧管压力的査值表来确定排气压力值并随后通过 执行下列方程式来计算发动机10的压力比
压力比(PR)=排气压力/进气压力
将参考图2和图3更为具体地描述需要解决的问题及其解决方案。
首先参考图2，显示了典型的需求增加条件下涡轮增压器增压压力和时间之间的关
系。应了解，该图形仅为代表性的，并非意图代表实际情况而只是说明该问题及其解决方案。
可以看到涡轮增压器响应(也就是说涡轮增压器14产生的增压压力)在需求初始增长期间落在需求的增压之后，随后在需求周期中实际增压压力超过(overshoot)需求， 并且在此之后以衰减形式低于(undershoot)及超过该需求直至最终在两个或三个振荡之 后实际增压与需求增压一致。应了解在实际中将使用过滤(filtering)和控制系统阻尼 以最小化该不完全的阻尼(under-damped)响应从而最小化超过的大小和数量。
由于在需求周期初始部分期间需求增压和实际或当前产生的增压(参见标注为"滞后" 的双箭头线)之间存在较大差值，该典型的涡轮增压器响应将使燃料消耗率(g/Kwhr)产 生显著增加。其效果在于为了迅速增加涡轮增压器14产生的增压导致ECU24指令用于控 制叶片44的驱动器使叶片44闭合得比其所需要的更多以产生最终需求增压。应了解，闭 合叶片44将增加排气流进入涡轮增压器14的速度从而使其加速以产生更多增压压力。该 控制策略的缺点在于ECU24关闭叶片44的措施极大地增加了发动机10的PMEP ，因为由 于闭合叶片44施加的流量限制，涡轮增压器涡轮38上游的压力将增加。如上所述，发动 机的燃料消耗率与PMEP有关，且如果PMEP增加则燃料消耗率也增加。图2显示了与增加 的涡轮增压器需求对应的PMEP，根据其可以看出由于ECU24努力降低滞后的效果PMEP有 迅速且显著的增加。
现在参考图3，显示了多种压力比和转速的理想PMEP的图表。期望使发动机运转接 近该理想关系，因为这样将使发动机10产生比较低的燃料消耗率。然而，在实际中不可 能在瞬态事件中根据该关系来运转发动机，因此基于理想化的关系生成了第一限度(显示 为图3中的"限度")用于确定何时需要采取措施以仅对叶片44的控制禁止ECU24的正常 运转。
参考图2可更好地理解该第一限度的应用，在图中该限制显示为PMEP图形上的下限线。
应注意的是在需求周期初始阶段的许多时候PMEP超过该限度，且当PMEP超过该第一 限度或下限时根据本发明对ECU24进行编程以修改其对叶片44的控制以便使PMEP的增加 最小化。
图2还显示了两个被称为上限和故障限度的进一步限度，这些限度源自于下限并分别 代表高于其则需要向发动机10的使用者发出警告以调查系统完整性(0BD警告)的水平 和高于该水平则如果应用普通发动机控制技术则存在系统故障会导致不受控制的过高燃 料消耗率的水平，因此使用自动减少对发动机10的燃料供应形式的紧急措施。
因此，发明人已经认识到通过限制瞬态事件期间涡轮增压器涡轮38上游的排气歧管 28中生成的回压可以显著改进发动机的燃料消耗率。然而，该改进对于总体燃料消耗 (L/Km)的效果将取决于发动机10的运转周期。例如，如果发动机J(L在太—部i时J司以稳 定转速运转(例如，如果发动机安装于沿高速路行驶的车辆)则总体燃料消耗的改进将是 最小，但如果发动机10常遇到许多瞬态事件(例如，如果发动机安装至在城镇、城市中 或沿乡村道路行驶的车辆)则总体燃料消耗的改进很明显。
现在参考图6，显示了一个用于根据本发明的运转发动机10的方法的示例。
11该方法开始于安装有本例中发动机10的机动车辆的钥匙点火(key-on)事件200。 随后在框210如上所述对于PMEP确定第一限度或下限，且在框220如下所述地确定 PMEP的动态值或当前值。
随后在框230根据下列方程式确定PMEP当前值和第一限度之间的差值 PMEP差值=当前PMEP - PMEP限度 (1)
请注意，尽管真正意义上PMEP为负值(即PMEP损耗越大负值越大)，出于本发明的 目的，将PMEP值作为绝对值来对待，因此较高的PMEP值代表较高的损耗。 随后在框240处，使用下列测试确定PMEP差值是否高于上限 是否PMEP差值〉上限
且如果答案为"是"则该方法前进至框244，在该处向发动机10的使用者发出警告 (例如点亮警告灯、蜂鸣器发声或字符显示器显示信息)。
该方法随后前进至框246，在该处使用下列测试确定PMEP差值是否高于故障限度 是否PMEP差值 > 故障限度
如果答案为"否"则该方法在框900处结束且使用ECU24对叶片44和节流阀49的正 常控制。
可替代地，如果对框246的答案为"是"则该方法前进至框248，在该处使对发动机 10的燃料供应减少或限制于预定最大水平，且随后该方法前进至框900，在该处该方法结 束且使用ECU24对叶片44和节流阀49的正常控制，然而对燃料供应有所限制。
现在回去参考框240，如果测试的答案是"否"则该方法前进至框242，在该处确定 驾驶员需求是否高于限度。该限度为加速踏板位置的水平，高于该水平则不需要叶片控制 因为将需要最大的动力。因此，例如但并非限制，如果加速踏板向着其完全踏下位置超过 75%则将通过框242的测试且该方法前进至框400和410，在该处使用ECU24对叶片44和 节流阀49的正常控制。
然而，如果驾驶员需求低于该限制(在本例中为踏下75%)则该方法前进至框250， 在该处使用下列测试确定当前PMEP是否高于下限
是否PMEP差值〉第一限度(下限)
如果答案为"否"则该方法前进至框400，在该处ECU24使用正常叶片控制以定位叶 片44，且该方法随后前进至框410，在该处ECU24使用正常节流阀控制以控制节流阀49 的位置。如果发动机不具有节流阀则省略框410。该方法随后前进至框500以确定发动机 IO是否仍在运转，如果是则该方法返回框210以重复该过程，但如果发动机10不再运转 则该方法在框900处结束。应了解，如果方程式(1)的结果为正则其指示PMEP的当前水 平过高且需要采取措施，但如果结果为零或负则当前PMEP低于第一限度则因此不采取任 何措施并且如框400所指示，ECU24正常控制叶片以满足需求。
如果框250的答案为"是"则该方法前进至框300，在该处抑制叶片44的位置或更 准确地修改ECU24的运转使得用于移动叶片44的驱动器无法使叶片44闭合得比最小闭合限度更多。
图5A显示了指示如何修改ECU24控制的图表。如果发动机10的转速为&且PMEP差 值为P,则在这两个值的交叉点(即点N!P!处)给出叶片位置所需的修正值。例如，如果 发动机转速为1000RPM且PMEP差值为+5则这可产生X呢的修正值或最小闭合限度。ECU24 随后使用该值以避免叶片闭合超过正常稳定态值之上X%。例如，如果当前涡轮增压器需 求的叶片正常需求位置为10%打开且乂%=10%则无论需求增压和当前增压之间差值如何叶 片44将不会闭合超过20°/。打开位置。其效果在于降低了涡轮增压器涡轮38上游的排气歧 管28中的压力从而防止发生燃料消耗率增加过多。这种叶片最小闭合位置的管理将具有 减缓涡轮增压器14应需求而增加的响应的效果，且通过对最小闭合限度的仔细较准可将 这种响应损耗保持在可接受的水平。例如，用于转速&和PMEP差值P5的修正因子值X% 可与那些用于转速和PMEP组合的值不同。将通过实验性工作确定这些用于组成图5A 中显示的图表的值并将其作为查值表存储在ECU24的存储器中。
概括地，用于较大PMEP差值的修正因子将比用于较小PMEP差值的修正因子大，因为 通常较大的PMEP将产生闭合较大的叶片位置然而较小的PMEP将产生闭合较小的叶片位 置。例如，如果PMEP差值为+5则X呢的值可为25呢且叶片44的正常位置可为5y。打开，因 此在应用25%的最小闭合限度后叶片无法闭合超过30%打开。但如果PMEP差值为+1则叶 片可正常地为25%打开且乂％的值可为15%，因此在应用15%的最小闭合限度后叶片无法闭 合超过40%打开。也就是说，闭合限度随着PMEP差值的增加而增加。
现在回去参考框300，如果发动机10上没有节流阈则随后该方法可前进至框500以 确定发动机10是否仍在运转，如果是则该方法返回框210以重复该过程，但如果发动机 10不再运转则该方法在框900处结束。
然而，在本例中节流阀49安装至发动机10，该方法前进至框310，在该处以与上述 关于叶片44相类似的方式修改ECU24对节流阀49的控制。
也就是说，抑制节流阀49的位置或更为准确地修改ECU24的运转这样用于移动节流 阀49的驱动器无法将节流阀闭合得超过最小闭合限度。
在完成框310的运转后，该方法前进至框500以确定发动机10是否仍在运转，如果 是则该方法返回框210以重复该过程，当如果发动机10不再运转则该方法在框900处结 束。
图5B显示了指示如何修改ECU24的控制的图表。如果发动机10的转速为N！且PMEP 差值为P!则在这两个值的交叉点(即点N,P!处)给出节流阀位置所需的修正值。例如， 如果发动机转速为1000RPM且PMEP差值为+5则这可产生Y。/。的修正值或最小闭合限度。 ECU24随后使用该值以避免节流阀闭合超过在正常稳定态值之上Y%。例如，如果节流阀 49的正常需求位置为40%打开且￥%=5%则无论需求增压和当前增压之间差值如何节流阀将 不会闭合超过45%打开位置。其效果在于降低了发动机10中的泵送损耗并因此降低了燃 料消耗率。
13通过仔细较准可确定对节流阀最小闭合位置的管理，并因此对于不同的转速和PMEP 差值组合值YM将发生改变。例如，用于转速N5和PMEP差值P5的修正因子的值Y。/。可与那 些用于转速和PMEP组合NiP!的值不同。将通过实验性工作确定这些用于组成图5B中显 示的图表的值并将其作为査值表存储在ECU24的存储器中。
现在回去参考框220，将具体参考图4描述用于确定当前PMEP或动态PMEP的方法。
该方法中第一步骤为将电子控制的进气流控制装置设定在预定打开位置以预定速度 加速发动机IO。图4显示了四种加速A至D，因此该第一步骤为随着将叶片44设定为假 定5%打开以加速度"A"加速发动机10，并对于怠速(850RPM)和发动机最大正常运转速 度(5000RPM)之间的加速记录泵送平均有效压力值和压力比。如上所述，压力比通过使 用来自MAP传感器50的输出和一个或多个存储于ECU24的存储器中的算法来确定。
下一步骤为使用第二叶片打开位置例如10%重复加速"A"，并对于怠速和发动机最大 正常运转速度之间的加速记录泵送平均有效压力值和压力比。随后重复该过程直至记录下 跨越叶片44打开位置的正常工作范围的多个打开位置。
随后对于加速"B"、 "C"和"D"重复整个过程，其从低加速到高加速跨越了发动机 正常工作范围。应了解，可通过加至发动机的负载控制加速，因此通过试验台加速"A" 将具有最大的加至发动机10的负载而加速"D"将具有最小的加至发动机10的负载。
该过程将产生大量指示对于多个发动机转速和以多个速度加速的加速度的PMEP和压 力比PR的数据。应注意该数据在发动机的瞬态运转期间产生并因此代表了动态值而非稳 定状态值。
随后该积累的数据可被记录在例如图5中显示的涉及对于多种发动机加速和发动机 转速的动态获得的泵送平均有效压力值、动态获得的压力比值的查值表中。
因此，对于任何给定的发动机转速、加速度和压力比PR能够获得PMEP的动态值，且 这样产生了虚拟PMEP传感器。
应了解，上面所描述及图6中显示的方法可由ECU24执行，并且可对该方法进行多种 修改，例如修改执行框图的顺序。
应了解，可通过多种方法从发动机转速获得发动机加速度。
应进一步了解，尽管关于本发明描述了具有节流阀的发动机，其同样可应用于不具有 节流阀的柴油发动机。
本领域技术人员应了解尽管已经通过示例参考一个或多个实施例描述了本发明，其并 不限于已公开的实施例，且可对公开实施例或替代实施例构造一个或多个修改而不脱离由 权利要求设立的本发明的范围。
权利要求
1.一种用于降低具有涡轮增压器的发动机的瞬态燃料消耗率的方法，所述涡轮增压器具有设置成由来自所述发动机的排气驱动的涡轮和用以调节进入所述涡轮的排气的电子控制的进气流控制装置，其中所述方法包含如果泵送平均有效压力的当前值超过了泵送平均有效压力的第一限值则对所述电子控制的进气流控制装置应用最小闭合限度以便降低所述涡轮增压器涡轮上游形成的排气压力。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包含-确定所述泵送平均有效压力的第一限值， 确定所述泵送平均有效压力的当前值，确定所述泵送平均有效压力的当前值是否高于所述泵送平均有效压力的第一限值，以及如果所述泵送平均有效压力的当前值高于所述泵送平均有效压力的第一限值则对所 述电子控制的进气流控制装置应用所述最小闭合限度。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用虚拟传感器确定所述泵送平均 有效压力的当前值。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述虚拟传感器为涉及动态获得的泵 送平均有效压力值、动态获得的压力比值和发动机转速的査值表。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于使用涉及转速与发动机压力 比的稳定状态查值表确定所述泵送平均有效压力的第一限值。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述泵送平均有效压 力的当前值与所述泵送平均有效压力的第一限值之间的差值改变所述闭合限度。
7. —种用于控制具有涡轮增压器的发动机的控制系统，所述涡轮增压器具有设置成 由来自所述发动机的排气驱动的涡轮，所述系统包含电子控制器和由所述电子控制器控制 的进气流控制装置以调节进入所述涡轮增压器涡轮的排气，其中，如果泵送平均有效压力 的当前值超过泵送平均有效压力的第一限值则所述电子控制器可运转以控制所述电子控 制的进气流控制装置使得其不会闭合于最小闭合限度之下以便降低所述涡轮增压器涡轮 上游形成的排气压力。
8. 根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，基于所述泵送平均有效压力的当 前值和所述泵送平均有效压力的第一限值之间的差值校准所述最小闭合限度。
9. 根据权利要求7或8所述的控制系统，其特征在于，所述电子控制的进气流控制装 置包含许多可由驱动器移动的叶片，且所述电子控制器可运转以控制所述电子控制的进气 流控制装置以便通过限制所述驱动器的运转来降低所述涡轮增压器涡轮上游形成的排气 压力从而防止闭合叶片超过最小闭合限度。
10. 根据权利要求7至9中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述发动机包括节 流阀以控制流向所述发动机的气流，且如果所述泵送平均有效压力的当前值高于所述泵送 平均有效压力的第一限值则所述电子控制器进一步可运转以防止所述节流阀闭合超过可 校准限度。 ，
11. 根据权利要求7至10中任一项所述的控制系统，其特征在于，如果所述泵送平均 有效压力的当前值高于所述泵送平均有效压力的故障限值则所述电子控制器进一步可运 转以减少对所述发动机的燃料供应，其中所述泵送平均有效压力的故障限值比所述泵送平 均有效压力的第一限值高很多。
12. 根据权利要求7至11中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述电子控制器进 一步可运转以确定所述泵送平均有效压力的第一限值，确定所述泵送平均有效压力的当前 值，确定所述泵送平均有效压力的当前值是否高于所述泵送平均有效压力的第一限值，以 及如果所述泵送平均有效压力的当前值高于所述泵送平均有效压力的第一限值则控制所 述电子控制的进气流控制装置使得其不会闭合于最小闭合限度之下。
13. 根据权利要求7至12中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制器使用虚 拟传感器确定所述泵送平均有效压力的当前值。
14. 根据权利要求13所述的控制系统，其特征在于，使用虚拟传感器包含使用涉及 动态获得的泵送平均有效压力值、动态获得的压力比值和发动机转速的查值表。
15. —种用于产生在如权利要求13或14所述的控制系统中使用的泵送平均有效压力 虚拟传感器的方法，其中所述方法包含下列步骤-(a)将所述电子控制的进气流控制装置设定在预定打开位置，以预定速度加速所述 发动机；(b)对于在发动机怠速和最大正常运转速度之间的加速记录泵送平均有效压力和 压力比；(C)对于所述电子控制的进气流控制装置的多个其它打开位置重复步骤(a)和(b) 直至记录下跨越打开位置的正常工作范围的多个打开位置；(d) 对于跨越所述发动机正常工作范围的多个其它预定的发动机加速度重复步骤 (a)至(c);以及(e) 将生成的数据记录在涉及动态获得的泵送平均有效压力值、动态获得的压力 比值、发动机加速度和发动机转速的查值表中。
全文摘要
本发明公开了一种用于降低发动机的瞬态燃料消耗率的方法和系统，其中控制涡轮增压器进气流控制装置44以便降低涡轮增压器14上游的压力并改进燃料消耗率。具体地，当泵送平均有效压力超过可校准限度时，对进气流控制装置44应用最小闭合限度以防止进气流控制装置44的关闭超过该限度从而使上游排气压力的增加最小化并降低泵送损耗。
文档编号F02D21/08GK101586501SQ20091014121
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月7日 优先权日2008年5月19日
发明者基泽·塔费尔 申请人:福特环球技术公司