废气门控制的制作方法_2

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在曲轴40的每转产生预定数量的等间隔脉冲。在一些示例中,存储介质只读存储器106可以使用表示指令的计算机可读数据来编程,这些指令可由处理器102执行以便执行下面被描述的方法以及被预期的但是没有具体列出的其他变体。
[0029]发动机10可以进一步包括压缩设备,例如包括沿进气道42设置的至少一个压缩机60的涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器,压缩机60可以至少部分地被涡轮62驱动,例如经由轴或其他连接设置来驱动。涡轮62可以沿排气道48来设置,并且与流经其中的排气连通。可以提供各种设置以驱动压缩机。对于机械增压器,压缩机60可以至少部分地被发动机和/或电机驱动,并且可以不包括涡轮。因此,经由涡轮增压器或机械增压器提供至发动机的一个或多个汽缸的压缩量可以由控制器12改变。在一些情况下,例如,涡轮62可以驱动发动机64,以经由祸轮驱动器68为电池66提供电力。来自电池66的电力然后可以被用来经由马达70驱动压缩机60。而且,传感器123可以布置在进气道42内,用于为控制器12提供BOOST信号。
[0030]而且,排气道48可以包括用于将排气转移离开涡轮62的废气门26。在一些实施例中,废气门26可以是多级废气门,例如二级废气门,其中第一级被配置为控制增压压力并且第二级被配置为增加到排放控制设备78的热通量。废气门26可以通过驱动器150来操作,驱动器150可以是诸如电动马达的电动驱动器,然而气动驱动器也是预期的。进气道42可以包括被配置为转移压缩机60周围的进气空气的压缩机旁通阀27。废气门26和/或压缩机旁通阀27可以由控制器12经由驱动器(例如,驱动器150)控制以便在期望较低的增压压力时被打开。
[0031]图1还示出包含涡轮入口压力传感器82和涡轮出口压力传感器84,其分别被配置为测量涡轮62的上游并靠近涡轮62的入口的排气的压力和涡轮下游并靠近涡轮的出口的排气的压力。涡轮压力传感器82和84被示为分别输出信号TIP和TOP到控制器12,其可以被联合分析以确定废气门26两端的压力差一特别是废气门的废气门阀门两端的压力差。如下面进一步详细描述的,废气门26的各个方面可以根据压力差来控制,包括但不限于当试图将废气门阀门保持在其完全关闭位置时被供应到废气门驱动器150的保持电流,其中该压力差基于来自涡轮压力传感器82和84的输出来确定。然而,将理解的是,提供涡轮压力传感器82和84的位置作为非限制性示例,并且在不脱离本发明的范围的情况下可以被改变。而且,在其他实施例中,涡轮压力传感器82和84可以被省略,在这种情况下废气门阀门两端的压力差可以以其他适合的方式来确定(例如,根据上述的MAF、MAP和BOOST信号,和/或来自废气门26的位置传感器的废气门位置信号和基于PIP信号的发动机转速中的一个或多个来确定)。
[0032]进气道42可以进一步包括增压空气冷却器(CAC)80(例如,中间冷却器)以降低涡轮增压的进气或机械增压的进气的温度。在一些实施例中,增压空气冷却器80可以是空气到空气热交换器。在其它实施例中,增压空气冷却器80可以是空气到液体热交换器。虽然被示为定位在节气门23的下游,但是在不脱离本公开的范围的情况下,增压空气冷却器80可以相反地被设置在节气门23的上游。
[0033]而且,在公开的实施例中,排气再循环(EGR)系统可以将排气的期望部分从排气道48经由EGR通道140按路线传送到进气道42。提供到进气道42的EGR的量可以由控制器12经由EGR阀门142来改变。而且,EGR传感器(未示出)可以被设置在EGR通道内,并且可以提供排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。可替换地,EGR可以通过基于来自MAF传感器(上游)、MAP (进气歧管)、MAT (歧管气体温度)和曲柄转速传感器的信号的计算值来控制。而且,EGR可以根据排气02传感器和/或进气氧传感器(进气歧管)来控制。在一些情况下,EGR系统可以被用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。图1示出高压EGR系统,其中EGR从涡轮增压器的涡轮的上游被按路线传输到涡轮增压器的压缩机的下游。在其他实施例中,发动机可以额外地或可替换地包括低压EGR系统,其中EGR从涡轮增压器的涡轮的下游被按路线传输到涡轮增压器的压缩机的上游。
[0034]现在转向图2,其示出示例性废气门设置200。例如,废气门200可以是图1的废气门26。废气门200被驱动器202操作,该驱动器可以是图1的驱动器150。在这个示例中,驱动器202是电动驱动器,例如电动马达。在一些实施例中,驱动器202特别地可以是旋转驱动器,该旋转驱动器具有经历旋转以便由此改变驱动器位置的元件。驱动器202的输出轴201被连接到联动装置204,并且特别地被连接到联动装置的第一连杆206。如图所示,联动装置204在所示实施例中是四连杆组,然而诸如线性连杆的其他联动装置是可能的。联动装置204围绕两个枢轴移动,这两个枢轴包括第一连杆206围绕其旋转的第一枢轴208,和第三连杆214和第四连杆216围绕其旋转的第二枢轴212。例如,第二连杆210在每端可以具有销接头(pin joint)。第一、第二、第三和第四连杆206、210、214和216通常被彼此连接以将联动装置204形成为连续构件。在与驱动器202相对的末端,联动装置204在第四连杆216处被连接到废气门阀门218,该废气门阀门可以被定位在相对于气门座220的完全打开位置、完全关闭位置,或两者之间的任意位置。气门座220被示为被设置在排气道222的一部分中,例如,该排气道222可以是图1的发动机的排气道48。通过以这种连续可变的方式定位废气门阀门218,到达涡轮增压器的涡轮(例如,图1的涡轮62)的排气的量可以被控制。以此方式,被传输到诸如图1的发动机10的发动机的增压压力可以根据期望增压和其他工况来控制。废气门200的废气门阀门218的位置可以经由驱动器202的驱动和其输出轴201的放置被具体地控制,该位置的运动可以经由联动装置204被平移到排气门。
[0035]如图所示,废气门200进一步包括位置传感器224,其可以被配置为测量输出轴201的角度的变化,以由此预估废气门阀门218的位置。在一些示例中,可以采用被配置为感应驱动器202内的旋转组件的旋转的旋转编码器,从其中产生的脉冲被发送到图1中的控制器12。然而,位置传感器224可以适合于其中使用线性连杆联动装置替代在图2所示的四连杆组配置的实施例。在任意情况下,位置传感器224的测量值都可以被用来确定废气门阀门218的位置。然而,在其他实施例中,废气门阀门的位置可以根据软件模型来确定,该软件模型使用以上参考图1进行描述并且被发送到控制器12的信号(例如,BOOST)中的一个或多个。
[0036]将理解的是,在不脱离本发明的范围的情况下,可以对废气门200及其各种组件进行修改。例如,代替位置传感器224或除了位置传感器224之外,电流传感器和/或力传感器可以包含在驱动器202内。可以经由传感器或探针来帮助电流感测,或在其他示例中,如果驱动器电压值(例如,端电压值)和驱动器电阻值(例如,绕组电阻值)这两个量是已知的或可以被测量或推导,那么就可以根据欧姆定律(或其他关系)将电流感测作为这两个量的比值来计算。而且,如上所述,其他类型的联动装置可以被提供以连接驱动器202与废气门阀门218,该其他类型的联动装置包括但不限于线性连杆。而且,偏置元件(bias)(未示出)可以被连接到废气门阀门218,以当阀门不被驱动器202驱动时将阀门定位在默认位置。
[0037]为了把废气门阀门218定位在期望的位置,足够的力被施加到阀门,以抵消由穿过排气道222的排气的流动所产生的抵抗阀门的力。如图2中所示,排气以大体上并且近似与方向E对齐的方向抵抗废气门阀门218,而驱动器202以大体上并且近似与方向F对齐的方向(大体上反向平行于方向E)施加力到阀门,以抵消排气力,并且将阀门定位在期望的位置以提供期望的增压。当需要恒定水平的增压时,所期望的是将废气门阀门218保持在固定位置或“升程”,如在本文中被使用的,这指的是气门座220的上表面和废气门阀门的下表面之间的距离。在具体示例中,可能期望最大增压,在这种情况下,废气门阀门218可以被保持在其完全关闭位置(例如,与气门座220接触)。在期望将固定的废气门阀门升程维持比阈值持续时间更长的此类情况期间,由于相关的发动机(例如,图1的发动机10)的操作一例如,作为周期的发动机操作以及发动机转速和/或负载变化的结果,抵抗废气门阀门218的排气力将变化。在一些情景中,抵抗废气门阀门218的排气力的波动和废气门阀门两端的压力差的波动可能至少部分是周期性的。如上所述,一些方法通过提供DC保持电流到废气门驱动器来考虑(account for)这些变化,该DC保持电流使保持力能够产生以将废气门阀门保持在完全关闭位置,并且抵消可能抵抗废气门阀门的最大排气力。因此,在抵抗废气门阀门的实际排气力小于最大可能排气力的发动机运行的至少一些时间段期间,保持电流将是过量的,从而导致废气门驱动器的过量的电力消耗、驱动器内过量的热生成、和施加到废气门阀门的过量的力,这有可能引起废气门组件的退化。
[0038]与此相反,保持电流和它们产生的施加到废气门阀门218的力可以相反地根据废气门组件200的工况来确定。具体地,提供到驱动器202且被其消耗的保持电流可以根据废气门阀门218两端的压力差来确定。例如,废气门阀门218两端的压力差可以根据来自涡轮入口压力传感器82和涡轮出口压力传感器84 (两个均为图1的传感器)的输出之间的差值来确定,然而在其他实施例中压力差可以根据图1的MAF、MAP、和BOOST信号中的一个或多个来确定。以此方式,经由保持电流和足以抵消抵抗阀门的瞬时排气力的保持力,废气门阀门218可以被保持在抵靠气门座220的完全关闭位置。该保持电流和力可以进一步动态地自适应,尤其自适应于考虑由于发动机以各种转速和负载运转所造成的排气力的波动(例如,保持电流可以随着发动机转速和/或负载的增加而增加,这是由于所导致的排气压力的增加)。以此方式,被驱动器202消耗的过量的电力和施加到废气阀门218的过量的力都被缓解。然而,在一些方法中,小的裕度(margin)(例如,电流增加)可以被添加到基于废气门阀门218两端的压力差确定的保持电流上,以更好地实现阀门保持抵靠气门座220和期望的增压的传送。
[0039]在一些示例中,根据发动机转速(例如,图1的发动机10的转速),可以以不同方式实施保持电流自适应。在包括中等发动机转速到高发动机转速的发动机转速的第一范围中,废气门阀门218两端的压力差的波动频率可以显著高于废气门200的机械带宽。因此,由此类波动引起的干扰可能不会显著地影响这个范围的发动机转速内的废气门阀门定位。因此,在该发动机转速的第一范围内的保持电流自适应可以基于废气门阀门218两端的压力差的平均值来实施,这与根据压力差的峰值来实施保持电流自适应的方法形成对比。
[0040]对于包括低发动机转速的发动机转速的第二范围,保持电流自适
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