控制涡轮增压机的压力的方法和装置的制造方法_2

文档序号:8250635阅读:来源:国知局
定了至少一个气缸125,其具有活塞140用于转动曲轴145。气缸盖130与活塞140配合限定出燃烧室150。
[0047]燃料和空气混合物(未示出)被输入燃烧室150中并且被点火,产生的热的膨胀废气引起活塞140的往复运动。燃料通过至少一个燃料喷射器160提供,并且空气通过至少一个进气口 210提供。燃料在高压下从燃料轨170供给至燃料喷射器160,该燃油轨与高压油泵180流体连通以增加来自燃料源190的燃料的压力。
[0048]每个气缸125具有至少两个气门215,由与曲轴145同时转动的凸轮轴135驱动。气门215选择性地允许空气从进气口 210进入燃烧室150并且交替地允许废气流出排气口220。在一些实施例中,凸轮相位器155可以选择性地改变凸轮轴135和曲轴145之间的定时。
[0049]空气通过进气歧管200分配至进气口 210。进气管205从周围环境中向进气歧管200提供空气。在其他实施例中,节流阀300可以被提供用于调节进入歧管200的空气流。在另一实施例中,强制空气系统如涡轮增压机230 (具有可旋转地与涡轮机250耦连的压缩机240)可以被提供。压缩机240的旋转增加了管205和歧管200中的空气的压力和温度。设置在管205中的中冷器260可以降低空气的温度。涡轮机250通过从引导来自排气口220废气的废气歧管225接收废气并使废气经由一系列的叶片而膨胀,从而产生转动。废气流出涡轮机250并且被弓I导至排气系统270。在图示实施例中,所述涡轮增压器230具有一个带有废气门290的固定截面涡轮机250。在其它实施例中,所述涡轮增压器230可以是具有VGT执行器的可变截面涡轮增压器(VGT),该VGT执行器设置用于移动叶片以改变通过涡轮机的废气流。
[0050]排气系统270可以包括排气管275,其具有一个或多个废气后处理设备280。后处理设备可以是任意设置用于改变废气的成分的设备。后处理设备280的一些实施例包括、但不局限于催化器(二元或三元)、氧化催化器、贫NOx阱装置、烃类吸收器、选择性催化还原(SCR)系统和颗粒过滤器。其他实施例可以包括耦合在废气歧管225和进气管200之间的废气再循环(EGR)系统。EGR系统300可以包括EGR冷却器310用于降低EGR系统300中废气的温度。EGR阀320调节EGR系统300中的废气流。
[0051]汽车系统100还包括与一个或多个关于ICEllO的传感器和/或设备通信并且配备数据载体40的电子控制单元(ECU)450。ECU450可以从各种传感器接收输入信号,所述传感器设置用于根据关于ICEllO的各种物理参数生成信号。传感器包括、但是不局限于质量气流、压力和温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却液和机油温度和液位传感器380、燃料轨压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲轴位置传感器420、排气压力和温度传感器430、EGR温度传感器440和油门踏板位置传感器445。此外E⑶450可以向各种控制设备(设置用于控制ICEllO的运行)产生输出信号,所述设备包括但不局限于喷油器160、节气门330、EGR阀320、废气门执行器290和凸轮相位器155。要注意的是,虚线用于指示ECU450和各种传感器及设备之间的通信设备,但有些为了清晰被省略。
[0052]对于E⑶450,该装置包括数字中央处理单元(CPU),其与存储系统和接口总线通信。CPU设置用于执行在存储系统存储为程序的指示,并且发送和接收指向/来自接口总线的信号。接口总线可以设置用于发送、接收和调制模拟和/或数字信号(指向/来自各种传感器和控制装置)。所述程序可以体现在此公开的本发明方法,允许(PU执行这种方法的步骤并且控制ICEl 10。
[0053]存储在存储系统中的程序从外部借助电线或以无线方式传送。在汽车系统100之外,其通常作为计算机程序产品是可见的,其也可以称为计算机可读介质或机器可读介质,并且应该被理解为存储在载体上的计算机程序编码,所述载体在属性上可以是临时性的或非临时性的,因此计算机程序产品在属性上可以视作临时性的或非临时性的。
[0054]临时性的计算机程序产品的示例是信号,例如电磁信号如光学信号,其是计算机程序代码的临时性载体。携带这种计算机程序代码可以通过借助传统的调制技术如用于数字数据的QPSK调制所述信号完成,因此代表所述计算机程序代码的二进制数据被外加在临时性电磁信号上。这种信号(例如当以无线形式借助WiFi连接传送计算机程序代码至笔记本时)被应用。
[0055]在非临时性计算机程序产品的情况中,计算机程序代码被收录在有形的存储介质中。该存储介质然后是上述的非临时载体,因此计算机程序代码永久地或非永久地可检索地存储在存储介质中或上。存储介质可是计算机技术中已知的传统类型如闪存、专用集成电路、⑶或类似物。
[0056]取代E⑶450,该汽车系统100可以具有不同类型的处理器用于提供电子逻辑,例如嵌入式控制器、车载电脑或任何可以设置在汽车中的处理模块。
[0057]图3是涡轮增压的内燃机的原理概览图。在该原理图中,除了压缩机240和涡轮机250,还示出真空泵570,废气门阀290和电力气动阀(EPV) 295,即废气门执行器。EPV确定空气的真空压力或增压压力,该空气通过真空泵供给或通过压缩机之后的软管供给。真空或增压空气压力以及环境压力借助电磁阀被设置为控制压力510,其抵抗位于废气门阀290中的弹簧500的力。所述力的原理图在同一附图的右下角被示出:在弹簧压力550上反作用有可变的真空压力或增压压力560。合成力作用在膜片520上,该膜片由于其应变而上下移动废气门杆540,允许打开废气门阀并且使废气转向旁通,因此更少的废气质量流量被供给至涡轮叶轮,或者关闭废气门阀,让废气流过涡轮机250。在图3中的力原理图涉及的是真空驱动的废气门。对于增压驱动的废气门,弹簧力保持废气门关闭,同时如果控制压力增加并且超过压力阈值,则废气门将被推向打开方向。杆位置传感器530可以被用于控制废气门杆的位置。
[0058]为了调节增压压力pb(K)St,E⑶通过传向电力气动阀(或废气门执行器)295的PWM信号控制废气门阀290。EPV确定了真空压力或空气增压压力并且因此借助废气门杆540的运动打开/关闭废气门阀。该废气门杆540的运动必要时可以通过杆位置传感器530监测。
[0059]当内燃机在低温条件下运行时,废气门执行器的电磁阀的温度模型已经被设置并且用于控制涡轮增压机的增压压力。尤其图4示出按照本发明的实施例的高水平流程图。根据该流程图,首先估算S410废气门执行器的稳态温度Tss。废气门执行器的稳态温度取决于内燃机冷却液温度和进气歧管温度。更详细的是,在正常的内燃机运行状态中,这种稳态温度是过滤的进气歧管温度和补偿温度之和,该补偿温度是DC值的函数;当内燃机怠速时这种温度将仅取决于内燃机冷却液温度;最后当内燃机没有运转但是钥匙被插上并且稳态线圈温度Tss需要被初始化,则所述值是进气歧管温度和内燃机冷却液温度之和的一半。
[0060]然后该方法将估算S420作为环境空气和废气门执行器之间的热对流的函数的废气门执行器的修正温度T。.。在环境空气(主要是引擎盖下的空气)和废气门执行器之间的热对流首先是脉宽调制信号的占空比值的函数,其与涡轮增压机温度相关。在环境空气和废气门执行器之间的热对流也可以是汽车速度、脉宽调制信号的占空比值和内燃机冷却液以及进气歧管的温度的函数。虽然这些参数的影响可能几乎是微不足道的,按照当前方法的一种备选实施例,这些参数也可以被考虑。
[0061]然后该方法估算S430脉宽调制信号的占空比修正值PWMem,其作为所述废气门执行器的修正温度函数。这实际上通过使用第一图(占空比修正值与电磁阀修正温度的比较图)实现。最后,该方法运行S440占空比修正值PWMem以控制涡轮增压机230的增压压力Pbtrast。
[0062]因此,按照该实施例,占空比修正通过直接使用电磁阀的修正温度来实现。当然,占空比值也可以通过考虑在电磁阀的电感中电压来实现修正。第二图(占空比与电压的对比图)可以在此目的下被提供。
[0063]作为备选,该方法还包括计算废气门执行器电流I的步骤S450,废气门执行器电流I作为废气门执行器电压U的函数并且使用所述废气门执行器电流来估算脉宽调制信号的占空比修正值PWMm?。换句话说,废气门执行器的修正温度!;。?可以被用于计算线圈电阻,并且在已知电磁阀电压时,电流可以被用作占空比修正表的输入参数。这种备选实施例具有的优点是覆盖电压和温度两者对废气门执行器的影响,通过仅使用一张图而非前面实施例的两张图。
[0064]线圈电流具体地如下通过使用欧姆定律计算:
[0065]I = U/Rcoil
[0066]其中,I =线圈电流,U =电压,Rcoil =线圈电阻
[0067]废气门执行器电压U是电源电压Usupply和由线圈电感产生的电压Uind之和。电源电压是已知参数,而第二项电压Uind是电感L乘以电流的时间导数:
[0068]Uind = L*dl/dt
[0069]并且对于线圈,电感等于:
[0070]L = N2X ( μ 0χ μ rx A) /I
[0071]其中:
[0072]N=线圈的圈数
[0073]μ O =磁常数
[0074]μ r=相对磁导率
[0075]I =线圈长度<
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