[发明专利]控制涡轮增压内燃机中的排气泄压阀的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制涡轮增压内燃机中的排气泄压阀的方法。

背景技术

众所周知，某些内燃机系统设有涡轮增压机增压系统，其可以通过充分利用废气的焓来压缩被引擎吸出的空气来提高引擎产生的能量，从而提高容积吸入量效率。

涡轮增压机增压系统包括设有涡轮机和增压器的涡轮增压机，涡轮机沿排气管布置以在引擎排出的废气的偏压之下高速旋转，增压器在涡轮机的作用下旋转，并且沿供气管布置以压缩被引擎吸出的空气。在涡轮增压机增压系统中，出于功能(即，为了避免不规范或低效率工作)和结构(即，为了避免损坏涡轮增压机)这两方面的原因，涡轮增压机的工作范围必须保持在一有效区域之内，其中该有效区域取决于曲柄位置。为了能够限制增压压力(即，增压器下游的压缩空气的压力)，将排气泄压阀所调节的旁路管布置成与涡轮机相平行；当排气泄压阀开启时，部分废气沿旁路管流动，从而绕过涡轮机，这样降低了叶轮的旋转速度，并降低了增压。

由允许调节排气泄压阀的干预的调节电磁阀控制的气动执行器用于控制排气泄压阀。气动执行器包括从内部支撑柔性薄膜的密封壳，该柔性薄膜将密封壳分隔成两个相互不透流体的腔室。柔性薄膜机械连接至刚性杆，其控制排气泄压阀以控制排气泄压阀本身的开启和关闭。第一腔室与大气压相连通，而第二腔室与增压压力相连通，并且可通过由比例型的调节电磁阀调节的管与大气压力相连通，该调节电磁阀适于将管在管完全关闭的关闭位置与最大开启位置之间分配。

第一腔室中布置有阻力簧，该阻力簧被压缩在该壳的壁与柔性薄膜28之间，且搁在柔性薄膜上与杆相反的一侧。当两个腔室之间的压力差低于(由阻力簧的预加负荷决定的)干预阈值(由阻力簧的预加负荷决定)时，杆将排气泄压阀维持在完全关闭的位置，而当两个腔室之间的压力差高于干预阈值时，阻力簧开始在柔性薄膜的偏压之下被压缩并因之变形，这就决定了杆的运动，而杆的运动随之使排气泄压阀朝开启方向运动。通过控制调节电磁阀，第二腔室可以以可变的进气通道与大气压力相连通，从而可以调节两个腔室之间的压力差，而该压力差反过来又决定了排气泄压阀的开启或关闭。值得注意的是，直至增压压力与大气压力之间的差超过干预阈值(等于阻力簧产生的预加负荷除以柔性薄膜的面积)之前，排气泄压阀都不能由调节电磁阀(其只能减小增压压力与大气压力之间的压力差，而不能增大)施加的动作开启。

在已知的内燃机中，产生目标增压压力，其用于通过叠加开环增益(contribution)和闭环增益来产生对排气泄压阀的控制，其中开环增益是利用实验获得的控制图来产生的，而闭环增益由PID调节器提供，PID调节器试图消除压力误差，即目标增压压力与由传感器测量的实际增压压力之差。

然而，由气动执行器的阻力簧产生的预加负荷具有高的结构偏差、相当大的热漂移和一定的时间漂移。此外，气动执行器具有相当大的滞后性，即启动执行器的行为在开启运动与相反的关闭运动之间显著地变化。因此，用于确定闭环增益的图明显是非线性的，并且要追求目标增压压力较为复杂；因此，在已知的内燃机中，特别是在增压压力处于不能使排气泄压阀被调节电磁阀施加的动作开启的干预阈值附近时，对目标增压压力的追求往往具有高的过冲量或下冲量(即，实际增压压力不是超过目标增压压力就是远远低于目标增压压力)，从而产生振荡。

增压压力的过冲量(即峰值)特别令人厌烦，因为它们决定了内燃机的机械部件的高度疲劳(时间长了会有潜在的危险)，并且它们可能会产生可被车主察觉到的噪声以及相应不期望的由内燃机产生的扭矩的振荡。

可减小用于计算排气泄压阀控制的闭环增益的PID调节器的总增益；然而，这种方案使得使追求目标压力变得很慢(因而大大增加了所谓的涡轮滞后)，并且经常不允许达到目标增压压力(即，实际的增压压力趋向于目标增压压力，但是从未到达目标增压压力)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于控制涡轮增压内燃机中的排气泄压阀的方法，这种控制方法没有上述缺陷，具体来说，实现起来很容易且节省成本。

根据本发明，提供一种用于控制通过涡轮增压机被涡轮增压的涡轮增压内燃机中的排气泄压阀的方法；该控制方法包括步骤：

在设计阶段，确定控制规则，该控制规则根据增压压力提供所述排气泄压阀的控制执行器的目标开度；

确定目标增压压力；

测量实际增压压力；

通过所述控制规则，并根据所述目标增压压力，确定所述排气泄压阀的控制执行器的目标位置的第一开环增益；

确定所述排气泄压阀的控制执行器的目标位置的第二闭环增益；