[发明专利]用于具有废气阀涡轮机的发动机组件的气路控制

说明书

发动机组件包括发动机、压缩机、涡轮机和废气门阀。控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器，在存储器上记录有用于执行基于气路模型的气路控制方法的指令。将控制器配置成将涡轮机功率(P_t)确定第一因子(x₁)和第二因子(x₂)的函数。将压缩机功率(P_c)确定为第三因子(y₁)和第四因子(y₂)的函数。将控制器构造成通过改变第一因数至第四因数(x₁，x₂，y₁，y₂)中的至少一个来控制进气节流阀压力(p_th)和进气歧管压力(p_i)中的至少一个。基于进气节流阀和歧管压力中的至少一个来控制发动机输出。

引言

本发明总体上涉及发动机组件的控制，并且更具体地涉及用于具有废气阀涡轮机的发动机组件的气路控制。涡轮机利用发动机的排气系统中的压力驱动压缩机向发动机提供增压空气。与自然吸气式进气系统相比，增压空气增加了进入发动机的空气流量，因此增加了发动机的输出功率。由于其非线性，使基于模型的增压压力控制成为一项挑战性的工作，因此压缩机和涡轮机效率的建模非常具有挑战性。

发明内容

发动机组件包括可操作地彼此连接的发动机、进气节流阀以及涡轮机，其中涡轮机可以涡轮机转速(N_t)操作。压缩机可操作地连接到发动机。废气门阀可操作地连接到涡轮机并被配置为具有可变废气门位置(WG_pos)。控制器可操作地连接到涡轮机和进气节流阀。控制器具有处理器和其上记录有用于执行气路控制方法的指令的有形的非暂时性存储器。该方法依赖于可以各种形式实施的基于物理的气路模型。基于该气路模型可推导出各种基于模型的气路控制策略，包括但不限于与反馈控制结合的前馈，反馈线性化以及模型预测控制。该方法避免了对涡轮机和压缩机效率建模，并且可作为具有最小校准工作量的嵌入式系统控制器在车辆控制单元中实施。

处理器执行指令使得控制器将涡轮机的涡轮机功率(P_t)确定为第一因子(x₁)和第二因子(x₂)的查找因子和多项式函数中的至少一个。将控制器配置为将压缩机的压缩机功率(P_c)确定为第三因子(y₁)和第四因子(y₂)的查找因子和多项式函数中的至少一个。将控制器配置成通过改变第一、第二、第三以及第四因子(x₁，x₂，y₁，y₂)中的至少一个来控制进气节流阀压力(p_th)和进气歧管压力(p_i)中的至少一个。部分地基于进气节流阀压力(p_th)和进气歧管压力(p_i)中的至少一个来控制发动机的扭矩输出。

确定涡轮机功率(P_t)包括将涡轮机功率传输速率确定为第一因子(x₁)、第二因子(x₂)以及多个常数(a_i)的多项式函数，使得涡轮机功率(P_t)部分基于涡轮机出口压力(p_to)、排气温度(T_x)以及涡轮机功率传输速率第一因子(x₁)和第二因子(x₂)分别由修正的总排气流量和废气门位置(x₂＝WG_pos)表示。