[发明专利]用于计算车辆排气歧管压力的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于计算车辆排气歧管压力的系统和方法。

背景技术

在具有内燃发动机的车辆中，排气从每个发动机气缸排出并且被排气歧管收集。排气歧管最终将收集的排气从发动机引导到车辆的排气系统，其中所收集的排气在作为被处理的排气通过尾管排出到周围大气之前通常通过一个或多个催化剂和颗粒过滤器来处理。排气歧管压力是用于调节燃料燃烧过程的重要反馈值，其中该值通常使用耐热压力感应器在排气歧管中测量。

发明内容

因此，本文公开了一种用于虚拟感测或计算车辆上的排气歧管压力的装置和方法。由于在排气歧管内存在的严酷操作状况，所以用于以常规方式直接测量在该位置处的排气压力的物理传感器在成本和功能上都可能是次优化的。因此，为此目的可使用虚拟感测技术来替代物理的压力传感器。然而，虚拟感测方法的稳健性可类似地是次优化的，这是由于车辆的排气系统内的快速变化状况的缘故。

因此，本文提供了一种车辆，其包括发动机、进气组件、排气歧管和控制器。进气组件具有带入口侧和出口侧的可变几何涡轮（VGT），其中VGT使用可由控制器访问的校准的涡轮质量流量映射而可控制。控制器计算在VGT的入口侧和出口侧之间的排气压力比以及第一和第二排气歧管压力。第一和第二排气歧管压力是使用相应第一和第二数学模型来计算的，其中所述模型中的每一个均从涡轮质量流量映射提取信息，并且以不同方式计算排气歧管压力。然后，控制器在计算的压力比超过预定阈值时使用第一排气歧管压力来执行控制动作，以及在所述压力比未超过所述阈值时使用第二排气歧管压力来执行控制动作。

本文还公开了控制器，其可用于上述的车辆。所述控制器包括主机以及第一和第二数学模型，用于以两种不同方式来计算排气歧管压力。主机计算VGT的入口侧和出口侧之间的压力比，以及使用相应第一和第二数学模型来计算第一和第二排气歧管压力，并接着在压力比超过校准阈值时使用第一排气压力岐管压力来执行控制动作，以及在所述压力比未超过所述阈值时使用第二排气压力岐管压力来执行控制动作。

用于控制上述车辆上的发动机的操作的方法，包括：使用主机来计算在VGT的入口侧和出口侧之间的压力比；以及使用相应第一和第二数学模型来计算第一和第二排气歧管压力，其中，所述模型中的每一个均从涡轮质量流量映射提取信息。所述方法还包括在压力比超过校准阈值时使用第一排气歧管压力借由主机来执行控制动作，以及在所述压力比未超过所述阈值时使用第二排气歧管压力借由主机来执行控制动作。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种车辆，包括：

发动机；

进气组件，所述进气组件具有带入口侧和出口侧的可变几何涡轮VGT，所述VGT具有由涡轮质量流量映射限定的性能；

排气歧管，所述排气歧管用于接收来自所述发动机的排气，并且具有排气歧管压力；和

控制器，所述控制器适于：

        计算所述VGT的入口侧和出口侧之间的压力比；

        分别使用第一数学模型和第二数学模型来计算第一排气歧管压力和第二排气歧管压力；其中，所述第一数学模型和所述第二数学模型中的每一个都使用了从所述涡轮质量流量映射提供的信息；和

        当所述压力比超过校准阈值时使用所述第一排气歧管压力来执行控制动作，以及当所述压力比未超过所述校准阈值时使用所述第二排气歧管压力来执行控制动作。

方案2. 根据方案1所述的车辆，其中，所述控制动作包括调节所述进气组件的功能。

方案3. 根据方案2所述的车辆，其中，所述控制动作包括自动调节所述VGT的叶片位置。

方案4. 根据方案1所述的车辆，其中，所述进气组件包括排气再循环EGR阀，并且其中，所述控制器配置成调节所述EGR阀的操作。

方案5. 根据方案1所述的车辆，还包括：第一传感器，所述第一传感器关于所述进气组件定位并且适于测量通过所述VGT的排气流的流率；第二传感器，所述第二传感器测量所述VGT的叶片位置；以及第三传感器，所述第三传感器测量所述VGT的入口温度，其中，所述传感器中的每一个均与所述控制器通信，并且其中，所述控制器在所述第一数学模型和所述第二数学模型的每一个中使用所述流率、所述叶片位置和所述入口温度来计算所述排气歧管压力。

方案6. 根据方案5所述的车辆，其中，所述控制器使用所述流率来计算所述排气流的质量流量，然后根据所述质量流量和来自所述涡轮质量流量映射的值来求解所述压力比。