用于操作发动机涡轮增压器废气门的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及操作发动机涡轮增压器废气门的系统和方法。描述了一种用于操作发动机涡轮增压器的系统和方法。在一个示例中，涡轮增压器包括电致动的废气门。控制器调整电致动的废气门的位置。
【专利说明】用于操作发动机涡轮增压器废气门的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于操作发动机涡轮增压器废气门的方法和系统。
【背景技术】
[0002]涡轮增压器可以被联接到发动机以提高发动机性能。涡轮增压器内的涡轮将排气能转换为转动能，并且转动能被转移到压缩机，这可以增加进入发动机的空气流。在较高发动机速度和负荷情况下，发动机排气能输出的量可以达到提供比期望更多的从涡轮增压器压缩机进入发动机的空气流的水平。限制进入发动机的空气流(例如，升压)的一个方式是旁通涡轮周围的一部分排气，以便较少的排气能可用于旋转涡轮和压缩机。穿过旁通通道的排气量可以经由废气门来控制。一种类型的废气门可以是真空致动的。然而，当发动机的进气歧管频繁地被填满正压时，真空致动会有问题。例如，小排量发动机可以用正向进气歧管压力操作，以满足驾驶员需求的转矩。由于正压大于大气压，所以真空未在发动机的进气歧管中产生，以及用于控制废气门的足够真空可能未被提供。因此，废气门可以驻留在其常闭位置，其中升压不可以被调整。
[0003]废气门也可以经由电动致动器操作。电动致动器可以在无论是否有进气歧管压力的情况下进行调整。因此，升压可以独立于无论真空是可用的或正产生来进行调节。然而，电致动的废气门的操作和控制会受其他因素影响，例如温度和噪音因素，包括但不限于供给电压变化、制造变化和发动机输出变化。进一步地，提供精确的废气门位置控制连同提供期望的响应水平会是有挑战性的。
【发明内容】
[0004]发明人在此已经认识到上述限制并已经开发了废气门操作方法，其包括:控制电致动的废气门，包括响应于涡轮增压器热膨胀和收缩调整废气门致动。
[0005]通过调整热条件下的电动废气门控制器的参数，改善废气门位置控制是可能的。进一步地，通过考虑在废气门周围和在废气门处的温度，操作废气门，使得废气门致动器退化的可能性被降低是可能的。
[0006]本说明可以提供几个优点。特别地，该方法可以通过以更响应的方式达到期望的升压压力来改善升压控制。进一步地，该方法可以改善升压压力控制的精度和可重复性。此夕卜，该方法可以降低废气门致动器退化的可能性。
[0007]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其他优点以及特征将会是显而易见的。
[0008]应当理解，提供以上概述是为了以简化形式介绍一组精选构思，其将在【具体实施方式】中进一步描述。这不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1示出发动机的示意图；
[0010]图2示出废气门致动器系统的示意图；
[0011]图3示出废气门位置控制系统的高级别框图；
[0012]图4示出用于操作电致动的涡轮增压器废气门的示例方法；
[0013]图5示出利用终止检测的废气门阀控制策略的示例；以及
[0014]图6示出利用终止检测的废气门阀控制策略的另一个示例。
【具体实施方式】
[0015]本描述涉及操作涡轮增压器。在一个示例中，废气门控制器包括用于改善电控制的废气门的操作的热模型。该方法可以改善废气门位置的控制以及降低废气门致动器退化的可能性。一个示例系统在图1中示出。该系统可以包括如图2所示的废气门装置，以及废气门可以根据如图4所示的高级废气门位置控制系统进行操作。图5示出用于经由电动致动器操作涡轮增压器废气门的示例方法。
[0016]参照图1，包括多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，其中所述多个汽缸中的一个如图1所示。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，以及被安置在其中并被连接到曲轴40的活塞36。燃烧室30被示出经由相应的进气门52和排气门54连通进气歧管44和排气歧管48。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
[0017]示出燃料喷射器66被安置以将燃料直接喷射到燃烧室30中，其作为直接喷射对于本领域的技术人员来说是众所周知的。可替换地，燃料可以被喷射到进气道，其作为进气道喷射对于本领域的技术人员来说是众所周知的。燃料喷射器66输送与由控制器12提供的脉冲宽度成正比的液态燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未不出)被输送到燃料喷射器66。
[0018]进气歧管44由压缩机162供应空气。排气旋转被联接到轴161的涡轮164，从而驱动压缩机162。在某些示例中，旁通通道77被包括，以便在选定的工况期间，排气可以绕过涡轮164。通过旁通通道77的流经由废气门75进行调节。废气门75可以经由控制到电动马达170的电流的控制器12中的指令被打开和闭合。
[0019]压缩机旁通通道86可以在某些示例中被提供，以限制由压缩机162提供的压力。通过旁通通道86的流经由阀85进行调节。因此，进入歧管44的空气流可以经由废气门75和/或压缩机旁通通道86进行调节。此外，进气歧管44被示出连通中心节气门62，该中心节气门调整节流板64的位置，以控制来自发动机空气进气口 42的空气流。中心节气门62可以是电操作的。
[0020]无分电器点火系统88响应于控制器12，经由火花塞92向燃烧室30提供用于点燃空气-燃料混合物的点火火花。在其他示例中，发动机可以是没有点火系统的压缩点火发动机，例如柴油机。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出联接到催化转化器70上游的排气歧管48。可替换地，双态排气氧传感器可以替换UEGO传感器126。
[0021 ] 在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元催化剂。
[0022]控制器12在图1中被示为常规的微型计算机，其包括:微处理器单元102，输入/输出端口 104，只读存储器106，随机存取存储器108，保活存储器110，以及常规数据总线。控制器12被示出从联接到发动机10的传感器接收各种信号，除了之前所讨论的那些信号之外，还包括:来自于被联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);被联接到加速器踏板130用于感测由脚132调整的加速器位置的位置传感器134 ；来自于被联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自于感测曲轴40的位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自于传感器120 (例如，热线空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。也可以感测(传感器未示出)大气压力供控制器12处理。在本说明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每次旋转时产生预定数量的等间隔脉冲，从所述脉冲可以确定发动机速度(RPM)。
[0023]在某些示例中，发动机可以被联接到混合动力车辆中的电动马达/电池系统。混合动力车辆可以具有并联配置，串联配置或其变体或组合。进一步地，在某些示例中，可以采用其他发动机配置，例如，柴油发动机。
[0024]在运行期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环:该循环包括进气冲程，压缩冲程，膨胀冲程以及排气冲程。通常地，在进气冲程期间，排气门54闭合，而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入到燃烧室30中，以及活塞36移动到汽缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。活塞36接近汽缸的底部并在其冲程结束的位置(例如，当燃烧室30在其最大容积处)通常被本领域的技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54闭合。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。在活塞36在其冲程结束并最接近汽缸盖的点(例如，当燃烧室30在其最小容积处)通常被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室。在下文被称为点火的过程中，喷射的燃料通过已知的点火手段(例如火花塞92)进行点火，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体推动活塞36返回到BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转转矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开，将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，以及活塞返回到TDC。需要注意的是，以上仅仅作为示例进行描述，并且进气门和排气门的打开和/或闭合正时可以改变，以便提供例如正气门重叠或负气门重叠，稍后的进气门闭合，或各种其他示例。
[0025]现在参照图2，废气门致动器系统的示意图被示出。在图2中示出的废气门致动器系统可以被应用于在图1中示出的发动机，以及可以根据图4的方法进行操作。
[0026]废气门系统200包括废气门75，废气门75包括废气门板208。电动马达170旋转齿轮箱204中的齿轮，以经由四杆连杆206调整废气门板的位置。具体地，电动马达170的旋转运动被转化为线性运动，以调整废气门板208的位置，当废气门板坐在图1所示的旁通通道77中时，其可以在闭合位置。废气门板208、四杆连杆206、齿轮组204以及电动马达170可以被暴露在高于环境温度的温度中。例如，废气门板208可以被直接暴露于排气温度。电动马达170、齿轮箱204以及四杆连杆可以被暴露于辐射排气热、发动机热以及电流穿过电动马达170产生的热。在某些示例中，废气门系统200可以位于发动机体与乘客舱舱壁之间的发动机舱中，其中只有有限的环境空气流的量可以被提供。因此，根据车辆运行期间各个组件达到的温度，在废气门系统200中的材料可以膨胀和收缩。材料膨胀和压缩会影响废气门板208相对于其在旁通通道77内的阀座的位置。此外，废气门板208相对于其阀座的位置会影响通过旁通通道77的排气流以及被转移到图1所示的压缩机162的排气能的量。因此，补偿废气门系统200的组件中材料的温度是可取的。
[0027]废气门位置控制也可以是有挑战性的，这是因为测量齿轮箱输出轴的位置，而目标是控制相对于阀座的废气门板208。具体地，齿轮箱输出轴是远离废气门板208的三自由度。因此，当齿轮箱输出轴是在单一固定的位置时，废气门板208的位置可以改变。因此，四杆连杆或任何其他类型的连杆系统的伸长连同阀组温度有关的漂移不会在齿轮箱输出处被位置传感器捕获。如果废气门位置控制策略不提供补偿，则可能不期望阀板在阀座上就座。因此，废气门系统200可以被暴露到导致退化的不良应力和噪音、振动以及不舒适性(NVH) ο
[0028]现在参照图3，用于控制电致动的废气门的高级别控制框图被示出。图3所示的控制系统可以被应用于如图1和图2所示的系统中。此外，图3所示的控制系统可以包括用于图4中描述的方法的指令。
[0029]图4所示的控制器是较大涡轮增压器升压控制系统的一部分。图4所示的控制器是基于传感器反馈对电动马达进行调整(例如，被供应到电动马达的电流量)的闭环控制器。传感器反馈可以包括但不限于流入马达中的电流，马达或齿轮箱位置，废气门温度，以及发动机温度。
[0030]控制器300是包括三个反馈循环350、360和370的级联控制器。在某些示例中，如果需要的话，反馈循环350、360和370中的一个或更多个可以被省略，以简化控制器。控制器300具有比例导数(H))、比例积分导数(PID)，形成为其外部位置反馈循环350。控制器300还包括有比例(P)，比例积分(PI)，速度控制循环360作为其第一内部反馈循环。最终，控制器300包括电流控制循环，作为其第二内部反馈循环。
[0031]在一个示例中，速度控制循环360可以经由软件开关被省略。因此，控制器300的修改后的版本可以只设置如在以下更详细描述的电流和位置控制反馈循环。在另一个示例中，控制循环360和370可以经由软件断开，以便控制器300只包括如在以下更详细描述的位置控制反馈循环350。
[0032]控制器300从如在图3的左手侧所示的废气门压力控制系统接收期望的废气门位置。期望的废气门位置可以被表征为废气门角度。期望的废气门位置被引导到方框302和求和节点304。在方框302处，确定期望的废气门位置的导数并且将其输出到求和节点308。因此，期望的废气门位置的导数被前馈到控制器300，作为期望的废气门角速度。在求和节点304处，从期望的废气门位置减去实际废气门位置(例如，角度)，以形成废气门位置误差。废气门位置误差被输入到PID方框306，PID方框306向求和节点308输出马达位置校正。
[0033]在求和节点308处，来自方框302的期望废气门角速度被添加到来自于方框306的马达位置校正。进一步地，从期望的废气门角速度和马达位置校正的和中减去如通过在方框322处提取实际废气门位置的导数所确定的实际废气门角速度，以形成马达速度误差。求和节点308的输出被输入到方框310，比例和积分控制动作在方框310被执行。方框310的输出被输入到求和节点312。
[0034]在求和节点312处，从方框310的输出减去如经由在方框320处将比例增益应用到流到马达的电流所确定的马达输出转矩，以提供马达转矩误差。在一个示例中，马达的电流可以经由电流传感器被确定或其可以基于表格来估算，该表格基于马达的温度和马达的输入电压来输出马达的电流。来自求和节点312的输出被输入到方框314，比例和积分动作在方框314被执行。方框314的输出被输出到以电流的形式在318处驱动废气门致动器的功率电子装置(PE)。经由在从电动马达，到齿轮箱输出，到四杆连杆的任何位置处被机械地联接到废气门致动器的传感器确定废气门位置。
[0035]在先前所述的示例中，废气门速度反馈路径360可以通过消除302、308和310而被省略。然后，方框306的输出被输入到求和节点312，在求和节点312处减去致动器马达转矩。此外，320、314和312可以与302、308和310 —起被省略，以提供简化的废气门位置控制器。在这个示例中，方框306的输出被直接输入到方框316。
[0036]现在参照图4，用于操作电致动的涡轮增压器废气门的方法被示出。图4的方法可以在如图1所示的控制器的非临时性存储器中被存储为可执行指令。进一步地，图4的方法可以被合并到如图1-3所示的系统中。
[0037]在402处，方法400确定工况。工况可以包括但不限于发动机温度，车辆速度，发动机速度，发动机负荷，发动机气门正时，环境温度，供应到废气门致动器的电流，以及供应到废气门致动器的电压。在工况被确定后，方法400进行到404。
[0038]在404处，方法400确定基于废气门致动器的能量消耗的一部分废气门马达致动器的温度。在一个示例中，基于废气门马达能量消耗的废气门马达致动器热量在表格中建模，该表格输出凭经验确定的通过流过废气门致动器马达的电流生成的废气门马达热量。该表格用废气门致动器马达的电流、环境温度以及发动机温度被索引。以这种方式，废气门致动器马达的温度估算在废气门致动器马达的温度的确定过程中导致由废气门致动器马达的电能耗散。在基于废气门致动器的能量消耗的一部分废气门致动器马达温度被确定后,方法400进行到406。
[0039]作为替代，废气门致动器马达的离散模型可以被存储在存储器中。该模型可以是等效于被应用于废气门致动器马达的条件的所提供的参数和数据。例如，该模型可以被提供施加于致动器马达的电压和致动器温度估算。该模型输出被供应以操作废气门致动器马达的电流的量。
[0040]在406处，方法400基于能量守恒模型，确定废气门致动器马达的温度和马达的温度变化。特别地，废气门致动器马达中能量的变化经由下列等式进行确定:
[0041]Δ E = W+Q
[0042]其中Λ E是废气门致动器马达能量中的变化，W是投入到废气门致动器马达中的功，以及Q是投入到废气门致动器马达中的热量。在一个示例中，基于来自404的输出和来自排气的被添加到涡轮增压器废气门致动器马达的热量、来自发动机的被添加到涡轮增压器废气门致动器马达的热量、从涡轮增压器废气门致动器马达移除的来自环境冷却的热量以及经由其他源被添加到废气门致动器马达或从废气门致动器马达移除的热量一起估算Q0被添加到废气门致动器马达或从废气门致动器马达移除的能量被转化为热量并且被添加到如在发动机启动时间所确定或推断的废气门致动器马达的温度，或从该废气门致动器马达的温度被减去。在一个示例中，在发动机启动时间的废气门致动器马达温度可以基于在发动机启动时间的发动机温度或和在发动机启动时间的发动机温度相关。此外，包括齿轮箱、四杆连杆和废气门板的其他废气门致动器组件的温度可以类似地经由能量守恒来确定。可选地，这些组件的温度可以从废气门马达的温度推断。在废气门致动器马达的温度被估算后，方法400进行到408。
[0043]在408处，方法400判定废气门致动器马达的温度是否大于第一阀值温度。如果是，答案是“是”并且方法400进行到414。否则，答案是“否”并且方法400进行到410。
[0044]在410处，方法400确定废气门致动器马达位置调整，以补偿废气门致动器马达和废气门致动器组件的温度。由于废气门致动器组件温度影响废气门组件伸长，基于致动器组件温度的废气门位置调整被提供。在一个示例中，废气门致动器马达位置调整凭经验确定并被存储在一个或更多个表格或函数中。表格或函数的输出被添加到期望的废气门致动器位置(例如，根据废气门致动器位置传感器的位置的马达、齿轮箱或四杆连杆的位置)，以提供考虑到包括马达、四杆连杆和齿轮箱的废气门致动器组件的温度的修正后的废气门位置。以这种方式，废气门板208的位置可以被重复地控制到期望的位置，即使废气门致动器温度影响材料伸长。在废气门致动器位置调整完成后，方法400进行到412。
[0045]在412处，方法400响应于废气门致动器组件的温度来调整控制参数。在一个示例中，废气门致动器马达的温度被用于索引存储用于控制器增益的凭经验确定的调整的表格或函数。表格和/或函数可以基于废气门致动器的温度被索引。例如，对如图3所示的控制器的比例、积分和/或微分增益的调整可以响应于废气门致动器马达的温度进行调整。通过调整控制器增益，改善废气门致动器的响应是可能的，即使在更高废气门致动器的温度的情况下。进一步地，响应于废气门致动器组件的热伸长，控制参数和增益可以通过索引类似于用于基于废气门致动器马达的温度调整控制器增益的表格的表格来调整。在调整废气门控制器的增益后，方法400进行到420。
[0046]在414处，方法400降低可用的废气门致动器马达的电流的量。进一步地，废气门致动器马达的电流的变化率也可以被调整。在一个示例中，废气门致动器马达的电流和废气门致动器马达的电流的变化率可以和废气门致动器马达的温度成比例地调整。例如，如果废气门致动器马达的温度大于阀值温度20°C，废气门致动器马达的电流可以减少2安培或10%的温度差。在另一个示例中，废气门致动器马达的电流可以被降低到已知或确信降低废气门致动器马达的温度的预定电流。同样，废气门致动器马达的电流的变化率可以被降低到已知或确信降低废气门致动器马达温度的预定的电流。此外，被施加于废气门致动器马达的电压的占空比可以进行调整，以降低废气门致动器马达的温度。在某些示例中，废气门致动器的电流可以响应于废气门致动器的温度的变化率被减小。例如，供应到废气门致动器马达的电流可以作为废气门致动器马达的温度的变化率的函数被减小。如果废气门致动器马达的温度以更高速率升高，那么废气门致动器马达的电流可以以更高速率被减小。在废气门致动器马达的电流被减小后，方法400进行到416。
[0047]在416处，方法400判定废气门致动器马达的温度是否大于第二阀值温度。如果是的话，答案是“是”并且方法400进行到418。否则，答案是“否”并且方法400进行到420。
[0048]在418处，方法400命令废气门到完全打开位置，以便供应到发动机的升压压力被减小。在废气门致动器达到完全打开位置后，供应到废气门致动器马达的电流停止流动，并且废气门致动器被停用直到废气门致动器的温度小于阀值温度。此外，废气门致动器是否退化的指示可以被供应到驾驶员。在废气门致动器被临时停用后，方法400进行到退出。
[0049]在420处，方法400将电流施加到废气门致动器马达并且调整废气门致动器的位置，以便废气门板208处在期望的位置。比例、积分和微分调整可以由废气门控制器执行，以便废气门板208以期望的响应速率会合于期望的废气门位置。方法420进行到422。
[0050]在422处，当废气门被命令到终止位置时，方法400如图5或图6所述调整废气门致动器的位置。终止位置可以在不同发动机工况期间，响应于温度和其他条件而改变。当废气门被命令到终止位置时，在废气门位置如图5或图6所述进行调整后，方法400前进到退出。如果废气门未被命令到终止位置，方法400退出。
[0051]因此，图4的方法提供废气门操作方法，其包括:控制电致动的废气门，包括响应于涡轮增压器热伸长调整废气门致动。该方法包括，其中调整废气门致动包括调整电致动的废气门的位置命令。该方法包括，其中调整废气门致动包括调整废气门控制器的控制器增益。在某些示例中，该方法进一步包括，响应于废气门致动器马达的温度大于第一阀值温度，减小废气门致动器马达的电流。
[0052]在某些示例中，该方法进一步包括，响应于废气门致动器马达的温度大于第二阀值温度，打开电致动的废气门和停止流到电致动的废气门的电流。该方法进一步包括，在停止流到电致动的废气门的电流后，响应于废气门致动器马达的温度小于第一阀值温度，向电致动的废气门供应电流。该方法还包括，其中控制电致动的废气门包括提供比例和积分校正。
[0053]图4的方法还包括废气门操作方法,其包括:控制电致动的废气门，包括响应于废气门致动器的温度变化率调整废气门致动。该方法包括，其中控制调整废气门致动包括调整供应到电致动的废气门的电流的量。该方法还包括，其中控制调整废气门致动包括调整供应到电致动的废气门的电流的速率。
[0054]在某些示例中，该方法包括,其中电致动的废气门经由电动马达来致动。该方法还包括，其中当废气门致动器的温度超过阀值温度时，响应于废气门致动器的温度的变化率控制电致动的废气门。该方法进一步包括，其中电致动的废气门经由包括多个级联反馈路径的控制器来控制。该方法还包括，其中所述多个级联反馈路径中的一个是废气门速度反馈路径。
[0055]图4的方法还包括在热负载存在时控制电致动的废气门，该方法包括:响应于致动器电流、致动器速度以及致动器位置调整电致动的废气门的命令；以及响应于电致动的废气门的温度超过阀值温度，停用处在打开位置的电致动的废气门。该方法还包括，其中致动器速度基于废气门位置的导数。
[0056]在一个示例中，该方法进一步包括，响应于期望的废气门位置的前馈调整，调整电致动的废气门的命令。该方法还进一步包括，响应于估算的废气门温度估值，调整电致动的废气门的命令。该方法还包括，其中估算的废气门温度估值至少部分地基于废气门的能量消耗。该方法还包括，其中估算的废气门温度估值至少部分地基于由电致动的废气门消耗的能量。
[0057]终止检测可以被用在废气门阀控制策略中。例如，废气门阀的检测的终止位置可以在调整废气门阀时被考虑，以便在终止位置处提供“软着陆”。在一个示例中，在废气门阀趋近终止位置时，废气门阀控制电压可以被逐渐增加到对应于终止位置的电压，或废气门阀的变化率可以被减小。以这种方式，噪音、振动和不舒适性(NVH)状况和阀座磨损可以减小。
[0058]图5示出根据本公开的示例，考虑终止位置的示例废气门阀控制策略。这种废气门阀控制策略根据在废气门阀趋近每个终止位置以便废气门阀在阀座上具有软着陆时的线性斜面，调整对应于废气门阀的位置的电压。特别地，在502处，废气门阀被命令从完全打开的终止位置到局部闭合的位置。在504处，废气门阀根据以线性斜面形式的逐步电压增加来调整到完全闭合位置。换句话说，在废气门阀趋近终止位置时，可以减小废气门阀位置的变化率。斜面调整可以提供相对逐步调整，其可以降低废气门阀以比期望大的速度影响阀座的可能性。在506处，废气门阀电压被调整到对应于完全闭合的终止位置的电压水平。在某些示例中，完全闭合的终止位置的电压水平可以基于工况(例如涡轮增压器压力水平)来调整。相应地，在508处，废气门阀被命令从完全闭合的终止位置到局部闭合的位置。在510处，废气门阀根据线性斜面形式的逐步电压下降来调整到完全打开位置。在512处，废气门阀电压被调整到对应于完全打开的终止位置的电压水平。在某些示例中，完全打开的终止位置的电压水平可以基于工况(例如涡轮增压器压力水平)来调整。在某些示例中，在512处的电压斜面可以被省略，这有利于到完全打开的终止位置的整个过程中减少电压。
[0059]图6示出根据本公开的另一个示例，考虑终止位置的示例废气门阀控制策略。这种废气门阀控制策略根据在废气门阀趋近每个终止位置以便废气门阀在阀座上具有软着陆时的指数曲线，调整对应于废气门阀的位置的电压。特别地，在602处，废气门阀被命令从完全打开的终止位置到局部闭合的位置。在604处，废气门阀根据指数曲线形式的逐步电压增加来调整到完全闭合位置。换句话说，在废气门阀趋近终止位置时，可以减小废气门阀位置的变化率。曲线调整可以提供防止废气门阀撞上阀座的相对逐步调整。在606处，废气门阀电压被调整到对应于完全闭合的终止位置的电压水平。在某些示例中，完全闭合的终止位置的电压水平可以基于工况(例如涡轮增压器的压力水平)来调整。相应地，在608处，废气门阀被命令从完全闭合的终止位置到局部闭合的位置。在610处，废气门阀根据指数曲线形式的逐步电压下降来调整到完全打开位置。在612处，废气门阀电压被调整到对应于完全打开的终止位置的电压水平。在某些示例中，完全打开的终止位置的电压水平可以基于工况(例如涡轮增压器的压力水平)来调整。在某些示例中，在612处的电压曲线可以被省略，这有利于到完全打开的终止位置的整个过程中减少电压。
[0060]在某些示例中，最小电流信号水平可以在工况改变时进行适当地调整，其中废气门在该最小电流信号水平处完全闭合。特别地，电流信号与由废气门阀施加的以压缩阀座以便完全闭合废气门的扭矩直接相关。闭合废气门的最小扭矩可以根据涡轮增压器的压力水平改变。例如，在较高的涡轮增压器压力水平，可以要求附加的扭矩以抵靠阀座压缩废气门阀，从而闭合废气门。另一方面，在较低的涡轮增压器压力水平，可以要求较少的扭矩以抵靠阀座压缩废气门阀，从而闭合废气门。因此，控制器可以经配置基于涡轮增压器的压力水平，调整用于确定终止位置的电流水平。换句话说，终止位置的电压可以基于涡轮增压器压力而改变。
[0061]因此，如图5和图6所示，一种涡轮增压的发动机系统，其包括:由电动致动器致动的废气门阀；提供废气门阀的位置的反馈指示的位置传感器；以及控制器，该控制器包括处理器和电子存储介质，该电子存储介质保持当由处理器执行时:基于相对于终止位置的来自位置传感器的反馈，控制电动致动器以调整废气门阀的位置的指令。涡轮增压发动机系统包括，其中电子存储介质进一步保持指令，当它们由处理器执行时:基于终止位置控制电动致动器，基于的终止位置通过监测相对于致动器命令变化的反馈位置的变化来识别，以及在废气门阀趋近终止位置时，控制电动致动器以降低废气门阀位置的变化率。该涡轮增压发动机系统包括，其中终止位置是在废气门阀与阀座对齐以大致地停止排气流的位置(例如，少于通过废气门的排气流的全刻度的5% )。
[0062]本领域的普通技术人员应当明白，图4所描述的方法可以表示任意数量的处理策略，例如事件驱动、多任务、多线程等中的一个或多个。因此，示出的各个步骤或功能可以以示出的顺序执行，并行执行，或在某些情况中可以被省略。同样，处理的次序不是实现本文所述的目标、特征和优点所必需的，而是为了易于说明和描述被设置。虽然没有明确说明，本领域的普通技术人员应当明白，根据所使用的特定策略，所示出的步骤或函数中的一个或多个可以重复执行。
[0063]这样结束了本说明。本领域的技术人员在阅读后，会联想没有背离本说明书的精神和范围的许多变更和更改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代的燃料配置运行的单汽缸、12、13、14、15、V6、V8、V10、V12和V16发动机可以使用本说明书来获益。
【权利要求】
1.一种废气门操作方法，其包括: 控制电致动的废气门，其包括响应于涡轮增压器的热伸长调整废气门致动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中调整废气门致动包括调整所述电致动的废气门的位置命令。
3.根据权利要求1所述的方法，其中调整废气门致动包括调整废气门控制器的控制器增益。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括，响应于废气门致动器马达的温度大于第一阀值温度，减小废气门致动器马达的电流。
5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括，响应于废气门致动器马达的温度大于第二阀值温度，打开所述电致动的废气门和停止流到所述电致动的废气门的电流。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括，在停止流到所述电致动的废气门的电流后，响应于废气门致动器马达的温度小于所述第一阀值温度，向所述电致动的废气门供应电流。
7.根据权利要求1所述的方法，其中控制所述电致动的废气门包括提供比例和积分校正。
8.一种废气门操作方法，其包括: 控制电致动的废气门，其包括响应于废气门致动器的温度的变化率，调整废气门致动。
9.根据权利要求8所述的方法，其中控制调整废气门致动包括调整供应到所述电致动的废气门的电流的量。
10.根据权利要求8所述的方法，其中控制调整废气门致动包括调整供应到所述电致动的废气门的电流的速率。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述电致动的废气门经由电动马达来致动。
12.根据权利要求8所述的方法，其中当废气门致动器的温度超过阀值温度时，响应于废气门致动器的温度的变化率，控制所述电致动的废气门。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述电致动的废气门经由包括多个级联反馈路径的控制器来控制。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述多个级联反馈路径中的一个是废气门速度反馈路径。
15.—种在热负载存在时控制电致动的废气门的方法，所述方法包括: 响应于致动器电流、致动器速度和致动器位置，调整电致动的废气门的命令；以及 响应于所述电致动的废气门的温度超过阀值温度，停用处在打开位置的所述电致动的废气门。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述致动器速度基于废气门位置的导数。
17.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括，响应于期望的废气门位置的前馈调整，调整所述电致动的废气门的命令。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括，响应于估算的废气门温度估值，调整所述电致动的废气门的命令。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述估算的废气门温度估值至少部分地基于废气门的能量消耗。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述估算的废气门温度估值至少部分地基于由所述电致动的废气门消耗的能量。
【文档编号】F02B37/18GK104165089SQ201410195672
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2013年5月16日
【发明者】V·V·可可图维克, A·Y·卡尼克, 王沿 申请人:福特环球技术公司