废气门控制的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明的领域涉及涡轮增压器内废气门的控制。
【背景技术】
[0002]—些内燃发动机利用压缩设备诸如涡轮增压器来增加发动机扭矩/功率输出密度。在一个示例中，涡轮增压器可以包括由驱动轴连接的压缩机和涡轮，其中涡轮被连接到发动机的排气歧管侧，而压缩机被连接到发动机的进气歧管侧。以此方式，排气驱动的涡轮提供能量到压缩机，以增加进气歧管内的压力(例如，增压，或增压压力)并且增加到发动机中的空气的流量。增压可以通过调节到达涡轮的气体的量而被控制，例如使用废气门来调节。驱动器可以经由联动装置可操作地连接到废气门阀门，并被驱动以将废气门阀门定位到完全打开位置和完全关闭位置(例如，在气门座上)之间的任意位置从而根据工况获得期望的增压。驱动器可以是电动驱动器，例如电动马达。
[0003]电动废气门驱动器被设计为能够将废气门阀门置于完全关闭位置，以便当需要时最大增压可以被传送到发动机。因为排气压力抵抗废气门阀门，所以需要到废气门驱动器的电流的持续施加，以提供足以对抗排气压力的力并将废气门阀门保持在完全关闭位置。将废气门阀门保持在完全关闭位置所需的电流将在整个操作过程中随着抵抗阀门的排气压而变化，并且阀门两端的压力差也随之变化。
[0004]在一些方法中，当需要置于完全关闭位置时，DC电流被施加到电动废气门驱动器，以将废气门阀门保持在完全关闭位置。该DC电流是在抵抗阀门的最大可能排气压力的情况下足以将废气门阀门保持在完全关闭位置的电流。也就是说，DC电流根据最坏工况来选择。因此，DC电流经常超过仅足以置于完全关闭位置的电流，因为抵抗阀门的瞬间排气压力通常低于最大可能排气压力。
【发明内容】
[0005]发明者在此已经意识到以上指出的方法的若干问题。因为DC电流经常超过足以保持废气门阀门完全关闭的电流，所以废气门驱动器消耗过多的电量。而且，维持废气门阀门完全关闭的过量电流的使用在废气门阀门上并可能在废气门组件的其他零件(例如，将废气门驱动器的输出端连接到阀门的联动装置连接)上强加过量的力，进而将高程度的机械应力施加到其上。更进一步，过量的电流消耗导致废气门驱动器的增加的产热，使得驱动器比以其他方式接近其最大可接受操作温度更早地接近其最大可接受操作温度。
[0006]至少部分地解决上述问题的一种途径包括一种操作废气门的方法，该方法包括确定保持电流，通过该保持电流将废气门阀门保持在期望位置，该保持电流基于通过废气门阀门的压力差来确定。
[0007]在更具体的示例中，期望位置是完全关闭位置。
[0008]在该示例的另一方面，压力差根据涡轮入口压力和涡轮出口压力来确定。
[0009]在示例的又一方面，确定保持电流包括:针对发动机转速的第一范围，给通过废气门阀门的平均压力差大于通过废气门阀门的峰值压力差的权重；以及针对发动机转速的第二范围，给峰值压力差大于平均压力差的权重，发动机转速的第一范围大于发动机转速的第二范围。
[0010]在示例的又一方面，根据发动机转速和负载的中一个或两个来调节保持电流。
[0011]以此方式，废气门驱动器的过量的功率消耗、驱动器内过量的热量产生以及强加到废气门阀门的过量的机械应力可以被缓解。因此，通过这些活动可以获得技术效果。
[0012]当单独参照以下说明书或结合附图参照以下说明书时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是显而易见的。
[0013]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0014]图1示出包括废气门的涡轮增压发动机的框图。
[0015]图2示出图1的废气门的示例性废气门设置。
[0016]图3示出用于操作图1的废气门的示例性控制系统。
[0017]图4A和4B示出说明用于控制与图2的废气门设置有关的涡轮增压器的方法的流程图。
[0018]图5示出示例性行驶周期的图表。
【具体实施方式】
[0019]如上所述，一些内燃发动机会使用压缩设备诸如涡轮增压器来增加进入发动机的空气的流量，并且因此增加扭矩/功率输出。被传送到进气歧管的压力(在下文被称为“增压”或“增压压力”)可以通过调节到达涡轮增压器的涡轮的气体量来控制，例如通过废气门来控制。诸如电动驱动器(例如，电动马达)的驱动器可以被可操作地连接到废气门的阀门，并且被驱动以将废气门定位在完全打开位置和完全关闭位置之间的任意位置，以根据工况获得期望的增压。当需要最大增压时，驱动器可以将废气门阀门定位在完全关闭位置，并且，这样做抵消抵抗废气门阀门的高排气压力。为了按照期望时长将废气门阀门保持在完全关闭位置，这些排气压力必须被不断地抵消，从而需要到阀门的足够的力的持续施加，并且需要驱动器的足够电流的持续消耗。废气门驱动器试图将废气门阀门保持在其完全关闭位置(或非完全关闭位置)而消耗的电流在本文中被称为“保持电流”。
[0020]抵抗废气门阀门的排气压力通常在发动机运转的整个过程中变化。在将废气门阀门保持在其完全关闭位置的一些方法中，被废气门驱动器用来将门维持在此位置的保持电流根据最坏情况(具体地，可以潜在地抵抗阀门的最大排气压力)来选择。虽然保证废气门阀门被保持在完全关闭位置，但是最坏情况保持电流通常超过足以将阀门保持在完全关闭位置的电流。这种过量的保持电流导致驱动器的过量的电力消耗、强加到废气门阀门并可能强加到与相关废气门组件的其他部件上的过量的机械应力，以及更快地接近最大可接受驱动器温度。
[0021]因此提供用于根据废气门阀门两端的压力差确定保持电流的各种方法。在一个示例中，操作废气门的一种方法包括确定保持电流，其中通过该保持电流来将废气门阀门保持在期望位置，该保持电流基于废气门阀门两端的压力差来确定。图1示出包括废气门的涡轮增压发动机的框图，图2示出图1的废气门的示例性废气门设置，图3示出用于操作图1的废气门的示例性控制系统，图4A和4B示出说明用于控制与图2的废气门设置有关的涡轮增压器的方法的流程图，且图5示出示例性行驶周期的图表。图1的发动机也包括被配置为执行图4A-4B中描述的方法的控制器。
[0022]图1是示出示例发动机10的示意图，其可以被包含在汽车的推进系统内。发动机10被示为具有四个汽缸30。然而，其他数目的汽缸根据本发明也可以使用。发动机10可以由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130的来自车辆操作员132的输入至少部分地控制。在该示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)30可包括其中设置有活塞(未示出)的燃烧室壁。活塞可连接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经中间变速系统(未示出)连接至车辆的至少一个驱动轮。而且，起动机马达可经飞轮连接至曲轴40，从而能够进行发动机10的起动操作。
[0023]燃烧室30可以经由进气道42接收来自进气歧管44的进气，并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46可以经由相应的进气门和排气门(未示出)选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或者更多个排气门。
[0024]燃料喷射器50被示为直接连接至燃烧室30，用于与从控制器12接收到的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室中。以此方式，燃料喷射器50提供被称为到燃烧室30的燃料的直接喷射。燃料喷射器可以被安装在诸如燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可以由包括燃料箱、燃料栗和燃料轨的燃料输送系统(未示出)被输送到燃料喷射器50。在一些实施例中，燃烧室30可以替换地或额外地包括以某一配置被布置在进气歧管44中的燃料喷射器，该配置提供被称为到每个燃烧室30上游的进气端口的燃料的进气道喷射。
[0025]进气道42可以包括具有节流板24的节气门23。在该特定示例中，节流板24的位置可以由控制器12经由被提供包括有节气门的驱动器的信号由控制器12来改变。在一个示例中，驱动器可以是电动驱动器(例如，电动马达)，配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门23可被操作以改变提供给燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气空气。节流板24的位置可以通过节气门位置信号TP被提供到控制器12。进气道42可以进一步包括用于向控制器12提供相应的信号MAF (质量空气流量)和MAP (歧管空气压力)的质量空气流量传感器120、歧管空气压力传感器122和节气门入口压力传感器123。
[0026]排气道48可以接收来自汽缸30的排气。排气传感器128被示为连接到涡轮62和排放控制设备78上游的排气道48。传感器128可以在用于提供排气空燃比指示的各种适合的传感器中选择，例如，线性氧传感器或者UEG0(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EG0、N0x、HC或者C0传感器。传感器128可以可替换地被定位在涡轮62的下游。排放控制设备78可以是三元催化剂(TWC)、N0X捕集器、各种其他排放控制设备或其组合。
[0027]排气温度可以被位于排气道48内的一个或多个温度传感器(未示出)测量。可替换地，排气温度可以根据诸如转速、负载、空燃比(AFR)、火花延迟等发动机工况来推测。
[0028]控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理单元102、输入/输出端口 104、用于可执行程序和校正值的电子存储介质(在该特定示例中被示为只读存储芯片106)、随机存取存储器108、保活存储器110，以及数据总线。除之前讨论过的那些信号外，控制器12还可以接收来自连接至发动机10的传感器的各种信号，包括:来自质量空气流量传感器120的引入质量空气流量(MAF)的测量值；来自在发动机10内的一个位置中示意性地示出的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自连接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);如所述的来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及如所述的来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器12从信号PIP中产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管44内的真空或压力的指示。要注意的是，可以使用以上传感器的各种组合，例如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，反之亦然。在理想配比操作(stoich1metricoperat1n)期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。而且，该传感器连同检测到的发动机转速可以提供被引入到汽缸中的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，传感器118 (其也被用作发动机转速传感器)可以