[发明专利]控制内燃发动机的空气增压系统的操作的方法

说明书

本文公开了一种控制内燃发动机(110)空气增压系统(195)操作的方法，所述方法包括步骤有：监测空气增压系统(195)的多个输出参数；计算所监测的输出参数中的每一个和它们的目标值之间的误差；将所计算的误差中的每一个应用至产生虚拟输入的线性控制器(605、610、615)；使用虚拟输入来计算用于空气增压系统(195)的多个输入参数；使用输入参数的每一个来确定空气增压系统(195)的对应促动器(322、332、290)的位置；根据所确定的促动器的位置来操作所述促动器(322、332、290)中的每一个；其中，输入参数是借助空气增压系统的非线性数学模型来计算的，所述模型被配置使得所述虚拟输入中的每一个与输出参数中的仅一个具有线性关系，并且反之亦然。

技术领域

本公开涉及一种控制内燃发动机的空气增压系统的操作的方法，所述内燃发动机例如机动车辆的内燃发动机。

背景技术

已知的是，内燃发动机装备有用于将空气供给到燃烧室内的空气增压系统。空气增压系统传统地包括进气管，进气管把来自周围环境的空气提供至进气歧管，进气歧管通过至少一个进气口与燃烧室的每个流体连通。进气阀被置于进气管中，其具有被布置为移动阀构件以调节朝着进气歧管的空气流量的促动器。

空气增压系统还包括促使空气进入进气歧管内的涡轮增压器。涡轮增压器通常包括旋转地联接至涡轮机的压缩机，其中压缩机被置于进气管中并且涡轮机被置于与排气歧管流体连通的排气管中。以这种方式，涡轮机通过接收来自排气歧管的排气气体而旋转并且驱动压缩机，涡轮机的旋转增大进气管和歧管中的空气的压力和温度。中冷器可被置于进气管中，在压缩机和进气歧管之间，以降低空气的温度。涡轮机可以是可变几何涡轮机(VGT)，其具有被布置为移动涡轮机叶片以改变排气气体流量、由此调节压缩机的旋转速度的促动器。

空气增压系统还可包括排气气体再循环(EGR)管，其被联接在排气歧管和进气歧管之间以将排气气体的部分再循环回到燃烧室，目的是减少氮氧化物(NO_x)的排放。EGR阀通常被置于EGR管中，其具有被布置为移动阀构件以调节朝着进气歧管的排气气体流量的促动器。

在发动机的操作过程中，EGR阀促动器、VGT促动器、以及进气阀促动器通常被用于调节空气增压系统的多个重要输出参数，特别地为进气歧管内部的压力、进气歧管内部的氧浓度、以及排气歧管内部的压力，目的是根据性能和排放要求来改变空气成分和增压水平。

为了执行上述功能，这些促动器传统地由电子控制单元(ECU)根据分离的并且非协调的控制策略来控制，其取决于当前发动机工作点，也就是发动机速度和发动机负载的当前值而被激活以及停用(deactivated)。通过示例的方式，如果当前发动机工作点是在要求低污染物排放的发动机速度和发动机负载的区域内，则EGR阀促动器通常借助专用的闭环控制策略来控制，而VGT促动器借助简单的开环控制策略来控制。如果相反地，当前发动机工作点是在要求最大发动机性能的发动机速度和发动机负载的区域内，则EGR阀促动器借助简单的开环控制策略来控制并且VGT促动器借助专用的闭环控制策略来控制。

然而，由EGR阀促动器、VGT促动器、以及进气阀促动器产生在空气增压系统的输出参数上的效果通常是严格相互依赖的并且具有相互之间的作用。作为结果，传统上实施的分离的并且非协调的控制方法可有时具有低精度的缺陷，尤其是在快速瞬态的过程中。此外，这种传统的控制方法需要大量的校准活动以确保任何操作条件下的发动机性能和污染物排放之间的可接受折衷。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气增压系统的协调控制策略，其允许促动器的同时调整并且补偿它们的相互作用。

另一目的是提供一种需要更少校准工作的可靠控制策略。

仍另一目的是提供一种在瞬态过程中表现出更精确响应的控制策略。

又一目的是借助一种简单的、合理的、并且相当廉价的解决方法来实现这些目的。