[发明专利]用于确定涡轮增压发动机中的排气歧管温度的方法和观测器

说明书

相关申请

本申请要求2012年1月10日提交的欧洲专利申请12150647.1的优先权，为了所有的目的其整个内容通过参考结合于此。

技术领域

本发明涉及用于确定涡轮上游的涡轮增压发动机中的排气歧管的温度的方法和观测器。

背景技术

汽车行业中近来的趋势是提高比功率，即每升发动机汽缸排量的峰值功率。这是通过多涡轮增压或机械增压或外部增压（诸如利用电力驱动的压缩机的外部增压）来实现。其他方法包括既具有较高的压缩机和涡轮效率又具有较低的惯性的效率更高的涡轮增压器。行业内一种广泛的趋势是尺寸减小，这由减少燃料消耗的规定推动。这对涡轮增压器元件提出了要求，这意味着为了产生更多的压缩空气，涡轮可能更接近其热极限运行。

涡轮上游的排气歧管的温度（这个温度在这里并且在后面表示为“T3”）是现代柴油发动机控制的重要参数。这个温度具体用于（ⅰ）涡轮温度保护（由于更准确地认识“T3”能够将发动机控制为更接近涡轮极限并且从发动机获得更多动力），（ⅱ）EGR流的计算（由于小孔方程取决于上游EGR阀温度），和（ⅲ）预计用于后处理建模和OBD监控的涡轮后的温度。

常规的方法包括用于前涡轮温度T3以便产生限制策略的传感器。通常，对于柴油发动机，前涡轮温度被限制在，例如，大约820-850°C的稳定状态极限。对于具有分离的排气歧管的V型发动机，甚至需要两个传感器。但是，由于这种温度传感器相当慢（一般的时间常数例如在1-2秒），最终的稳定状态温度测量能够需要例如高达10秒的大量的时间。而且，虽然用于T3传感器元件的大开口具有良好的响应，但是烟尘和排气能够降低这种传感器的精度和耐用性。排气状态的变化能够具有其他不利的影响。

而且，基于模型的涡轮增压器控制应用于复杂的、多级或单级涡轮增压器系统，这不仅利用压缩机映射图（map），而且逐渐利用更多的涡轮映射图，例如，压力比相对修正的或减少的流，而且还应用于涡轮的效率，用于诊断、测量诸如燃料经济性的系统性能的下降，或性能提高。对于这种基于模型的计算，需要精确的、动态T3参数。

因此，损毁限制、性能和基于模型的涡轮增压器控制的需求推动对快速、精确的T3观测器的要求。

发明内容

本文的发明人已经认识到上述问题并且提供一种用于确定在涡轮增压发动机中涡轮上游的排气歧管温度的方法和观测器（observer），该方法和观测器能够用减少的工作和成本相当快速、精确、可靠地确定排气歧管的温度。

在一个例子中，一种用于确定涡轮增压发动机中的排气歧管温度的方法，所述发动机包括涡轮增压器和涡轮，并且所述排气歧管温度包括该涡轮上游的温度，所述方法包括根据模型估算排气歧管温度值，测量该涡轮下游的温度，以及根据所述测量修正该排气歧管温度值。

本发明涉及利用现象学的/基于燃烧的T3模型构造快速且精确的T3（=涡轮上游的温度）观测器的构思，其中该观测器利用测量的温度T4（=涡轮下游的温度）和可选的下面所描述的涡轮增压器速度的测量或估算值，而被强化/稳健化（robustfied）。本发明还基于在避免附加的传感器的成本的同时估算排气歧管温度的构思。本发明提供一种从模型（该模型具有来自下游传感器的修正，无论如何都需要该下游传感器）推导出排气歧管温度的方法，因此节省至少一个传感器的成本。

本发明的上述优点和其他优点、以及特征从下面单独或结合附图的详细描述将容易变得明显。

应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式介绍选择的构思，这种构思在详细描述中进一步描述。这并不意味着指出所主张主题的关键的或基本的特征，所主张主题的范围由权利要求唯一地限定。而且，所主张的主题不限于解决上面或本发明的任何部分指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出本发明的方法能够在其中执行的典型的发动机布局的示意图。

图2是示出根据本发明的方法的实施例的流程图。

图3是示出根据本发明实施例的用于确定修正的排气温度的方法的流程图。

具体实施方式

根据一个实施例，修正歧管温度值的步骤还基于确定涡轮增压器的速度。该涡轮增压器的速度可以利用涡轮增压器速度传感器测量或利用模型估算。

根据实施例，修正排气歧管温度值的步骤可以用下面的方程式描述：

其中表示排气温度(T3)未修正的值,κ表示增益因子，表示涡轮下游的测量的温度(T4)，而表示利用排气歧管温度(T3)的未修正的值估算的涡轮下游的温度(T4)。