[发明专利]对发动机中的涡轮机的阀的基于模型的控制

说明书

一种发动机组件，该发动机组件包括：发动机、可操作地连接至发动机的第一涡轮机、配置为调节流向第一涡轮机的流量的第一阀、配置为向第一阀传输主要命令信号的控制器、以及配置为向控制器传输传感器反馈的至少一个传感器。控制器配置为至少部分地基于期望总压缩机压力比来获取第一模型输出。至少部分地基于期望总压缩机压力比和传感器反馈来获取第一德耳塔因数。控制器配置为至少部分地基于第一模型输出和第一德耳塔因数来获取第一阀最优位置。通过命令第一阀达到第一阀最优位置来控制发动机的输出。

简介

本公开大体上涉及发动机组件的控制，并且更具体地涉及对调节流向 发动机组件中的一个或多个涡轮机的流量的阀进行的基于模型的控制。涡 轮机使用发动机的排气系统中的压力来驱动压缩机给发动机提供增压空 气。增压空气增加流向发动机的空气流量，从而导致发动机的增加输出。 流向发动机的空气流量可以通过使用控制阀来调节。优化对增压发动机的 单级或者两级涡轮增压器中的多个阀的调节是一项具有挑战性的工作。

发明内容

本文所公开的是一种发动机组件，该发动机组件具有：发动机、可操 作地连接至发动机的第一涡轮机、配置为调节流向第一涡轮机的流量的第 一阀、以及配置为向第一阀传输主要命令信号的控制器。至少一个传感器 配置为向控制器传输传感器反馈。控制器具有处理器和其上记录有指令的 有形非暂时性存储器。由处理器对指令的执行会使得控制器至少部分地基 于期望总压缩机压力比来获取第一模型输出。至少部分地基于期望总压缩机压力比和传感器反馈来获取第一德耳塔(delta)因数。控 制器配置为至少部分地基于第一模型输出和第一德耳塔因数来获取第一 阀最优位置通过经由控制器命令第一阀达到第一阀最优位置来控制发动机输出。

控制器可以配置为依照第一查阅因数和期望低压(下文称为“LP”) 涡轮速度和改良总排气流量的第一多项式函 数(f₁(x₁,x₂))中的至少一个来确定第一阀最优位置部分地基于 第二查阅因数和期望LP压缩机压力比和改良压缩机流量 的第二多项式函数(f₂(x₁,x₂))中的至少一个来确定期望 LP涡轮速度在此，p_to是涡轮机出口压力，T_x1是中间排气温度， W_x是排气流量，p_a是环境压力，T_a是环境温度，并且W_c是新鲜空气流 量。

可替代地，控制器配置为依照第三查阅因数和改良LP压缩机功率和改良总排气流量的第三多项式函数 (f₃(x₁,x₂))中的至少一个来确定第一阀最优位置在此，是 LP压缩机功率，p_to是涡轮机出口压力，T_x1是中间排气温度，W_x是排气 流量，并且T_x是排气温度。可以至少部分地基于LP压缩机传递速率环境温度(T_a)和新鲜空气流量(W_c)来确定LP压缩机功率可 以依照第四查阅因数和期望LP压缩机压力比和改良压缩机 流量的第四多项式函数(f₄(x₁,x₂))中的至少一个来确定 LP压缩机传递速率

在第二实施例中，该组件可以包括可操作地连接至第一涡轮机的第二 涡轮机，第一涡轮机是相对高压涡轮机并且第二涡轮机是相对低压涡轮机。 第二阀可操作地连接至第二涡轮机。控制器可以进一步配置为至少部分地 基于期望总压缩机压力比来获取功率分流分布。功率分流分布的 特征在于期望LP压缩机压力比和期望高压(下文称为“HP”) 压缩机压力比

控制器配置为至少部分地基于期望HP压缩机压力比来获取 第二模型输出。至少部分地基于期望HP压缩机压力比和传感器 反馈来获取第二德耳塔因数。控制器配置为至少部分地基于第二模型输出 和第二德耳塔因数来获取第二阀最优位置通过经由控制器命令 第二阀达到第二阀最优位置来控制发动机的输出。