高度动态发动机系统的优化实时控制技术方案

大量发动机参数造成需要相当大的处理功率来实时使用算法计算发动机控制值。本发明专利技术提供一种具有数据库的发动机控制系统，该数据库包括显式模型预测控制导出的输出数据值集合。数据库包括关于输入数据值的每个组合的输出数据值子集。输出数据值子集可被构造成控制发动机性能的一个或多个方面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高度动态发动机系统的优化实时控制
高度动态发动机系统使用显式模型预测控制的优化实时控制。
技术介绍
发动机性能受大量参数的影响。这种参数包括例如速度、转矩/功率需求和环境压力的操作条件，它们很大程度上受外部因素支配。所述参数还包括可控条件，例如燃料喷射量和喷射开始(SOI)正时，它们会响应于外部因素变化。 每个这些参数可根据影响发动机的内部和外部因素的改变而高频率变化。 已知提供一种算法或者多个相关的算法来确定影响支配发动机性能的可控条件的控制信号的值。这种算法具有作为输入的一些或者全部当前发动机参数。当具有支配发动机性能的特定方面的大量不同发动机参数时，所述算法会变得复杂。需要相当大的处理功率来使用所述算法实时计算发动机控制值。 而且，随着对改善的燃料效率和减少的排放以满足法规要求的希望不断增加，以不断增加的更高频率监视和控制发动机性能的希望意味着使用算法的实时计算必须更快地执行，从而要求增加的处理器能力。 在这种背景下，提供如这里公开的发动机控制系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于发动机的发动机控制系统，该发动机控制系统包括: 第一输入，其能够接收有关第一发动机参数的第一输入数据值，第一输入数据值是第一组可能第一输入数据值的一个； 第二输入，其能够接收有关第二发动机参数的第二输入数据值，第二输入数据值是第二组可能第二输入数据值的一个； 数据库，其包括显式模型预测控制导出的输出数据值集合，包括关于第一组和第二组可能输入数据值的第一和第二输入数据值的每个组合的输出数据值子集；和 输出，其能够提供从数据库导出的输出数据值集合的子集，输出数据值子集对应于在第一输入处接收的第一输入数据值和在第二输入处接收的第二输入数据值，输出数据值子集能够控制发动机性能的一个或多个方面。 【附图说明】 现在将仅通过实例参考附图描述本专利技术的实施方式，在附图中: 图1是显示本专利技术的发动机控制系统的一种实施方式的特征的示意图； 图2是显示本专利技术的显式模型预测控制数据库如何经过发动机系统的建模导出、确定优化库值并上载到图1所示的发动机控制系统的显式模型预测控制功能的示意图。 【具体实施方式】 参考图1，示出了包括发动机2和用于控制发动机2的发动机控制系统3的发动机组件I。 发动机控制系统3可包括分别被构造成接收当前的第一输入数据值、当前的第二输入数据值和当前的第三输入数据值的第一输入31、第二输入32和第三输入33。第一、第二和第三数据值分别提供第一、第二和第三发动机参数的测量值。第一输入数据值可以是当前的排气温度数据值，第二输入32可以是当前的一氧化氮(NOx)量数据值，第三输入33可以是当前的发动机速度数据值。输入可以通过摄取发动机参数的当前快照获得。 发动机控制系统3可进一步包括显式模型预测控制(EMPC)数据库35。发动机控制系统3可进一步包括用于输出输出数据值的第一输出38和第二输出39。 EMPC数据库35可包括输出数据值的集合，其中所述输出数据值集合的子集针对第一输入数据值、第二输入数据值和第三输入数据值的每个组合或者每个组合的适当三角形(delta)提供。因此，所述数据值集合的子集可以针对可能的排气温度值、可能的NOx量数据值和可能的发动机速度数据值的广泛范围的组合提供。等同于第一、第二和第三数据值的确切组合或者等同于第一、第二和第三数据值的多个密切可用组合的一个的子集可通过搜索与在第一输入31、第二输入32和第三输入33处接收的当前数据值相关的所述数据值集合的相关子集找回。 第一输出38和第二输出39可提供用于后续处理并最终用于控制发动机性能的方面的数据值子集。关键的发动机性能特征包括瞬态响应能力、燃料经济性和排放物控制。 以此方式，存储在EMPC数据库35中的相关预先计算的优化数据值可针对第一、第二和第三输入值的确切组合或者针对第一、第二和第三数据值的多个密切可用组合的一个获得，以便作为来自显式模型预测控制(EMPC)数据库35的输出使用，从而维持优化发动机性能。 输入可以任何频率改变，例如每10ms的频率。系统可以相同或不同频率设定时钟。当系统以与一个或多个输入可改变的频率相同的频率，例如每10ms设定时钟时，输出数据值的子集可以该频率，即每10ms检查和获得。这相当于以所述频率，例如10ms从数据库35获得输出数据值的相关子集(即，确切或者多个最密切匹配的一个)。 图2示出图1的发动机控制系统3以及显式模型预测控制系统100，通过该显式模型预测控制系统100，可离线获得包含在发动机控制系统3的EMPC数据库35中的输出数据值的集合。 可以产生发动机组件I的模型。该模型可以离线运用以针对范围非常广泛的预期输入条件的组合计算优化方案。这可使得能够使用发动机控制系统3中可能不可用的大量(离线)处理器功率。 模型可通过改变输入和操作条件(可能是随机地或任意地)并测量非常广泛的不同组合下的发动机组件表现经过发动机组件的广泛测试产生。通过这种技术，可产生模型，发动机响应于发动机内部和外部的各种不同因素有可能以何模型表现。 模型可从高阶简化到低阶模型，可能为线性模型。模型可通过比较由模型预测的表现与发动机组件的测试中观察的行为来精炼。模型可因此被迭代地精炼。模型可进一步通过针对关键操作条件或者针对发动机的特定驱动周期(drive cycle)更加精确地建模发动机表现来增强。因此，对于发动机操作的更加频繁地使用的模型具有更大量的输出值子集。 模型可以对发动机五金件(hardware)具有特异性。当相同的发动机五金件用于具有不同驱动周期的不同应用(其中驱动周期表示发动机有可能被使用的重复方式)时，可不需要不同的模型。相反，可以使用相同的模型但具有不同的限制，以便提供对于特定应用的特定驱动周期来说特定的不同数据库。相比而言，具有完全不同五金件的发动机可需要完全不同的模型。 一旦已经针对特定发动机五金件产生了模型，就可执行模型以针对范围广泛的第一、第二和第三输入值以这些范围广泛的第一、第二和第三输入值的每一排列计算数据集合。也就是说，针对范围广泛的第一、第二和第三输入值的每一可行排列提供数据子集。这并不必然意味针对每一可想到的第一、第二和第三输入值提供数据子集。当数据子集没有针对特定的例如可想到第一输入值提供时，显然的是数据子集没有针对可以看到与特定可想到第一输入值组合的第二和第三输入值的每一排列提供。通过模型提供的数据集合可被描述为“输出数据值的完整集合”，然而该输出数据值的完整集合可不包括针对每一个可想到的第一、第二和第三输入值的输出值子集。这样，术语“输出数据值的完整集合”可被简单用来区分输出数据值的特定子集。 一旦产生，可以接着上载输出数据值的完整集合-一次从模型到发动机控制系统3，可能是在制造或编程或预先编程发动机控制系统3的时候。可以用以产生数据库35的仅仅是EMPC数据库35而非整个模型，其需要上载到发动机控制系统以便使用。 一旦输出数据值的完整集合被上载到EMPC数据库35，输出数据值的特定子集可根据当前的第一、第二和第三输入值从EMPC数据库35找回，以针对特定的当前发动机条件提供如通过模型导出的优化输出值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发动机的发动机控制系统，该发动机控制系统包括：第一输入，其能够接收有关第一发动机参数的第一输入数据值，第一输入数据值是第一组可能第一输入数据值的一个；第二输入，其能够接收有关第二发动机参数的第二输入数据值，第二输入数据值是第二组可能第二输入数据值的一个；数据库，其包括显式模型预测控制导出的输出数据值集合，包括关于第一组和第二组可能输入数据值的第一和第二输入数据值组合的至少子集的输出数据值子集；和输出，其能够提供从数据库导出的输出数据值集合的子集，输出数据值子集对应于在第一输入处接收的第一输入数据值和在第二输入处接收的第二输入数据值，输出数据值子集能够控制发动机性能的一个或多个方面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.16 EP 12160006.81.一种用于发动机的发动机控制系统，该发动机控制系统包括: 第一输入，其能够接收有关第一发动机参数的第一输入数据值，第一输入数据值是第一组可能第一输入数据值的一个； 第二输入，其能够接收有关第二发动机参数的第二输入数据值，第二输入数据值是第二组可能第二输入数据值的一个； 数据库，其包括显式模型预测控制导出的输出数据值集合，包括关于第一组和第二组可能输入数据值的第一和第二输入数据值组合的至少子集的输出数据值子集；和 输出，其能够提供从数据库导出的输出数据值集合的子集，输出数据值子集对应于在第一输入处接收的第一输入数据值和在第二输入处接收的第二输入数据值，输出数据值子集能够控制发动机性能的一个或多个方面。2.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中，数据库的对应于在第一输入处接收的第一输入数据值和在第二输入处接收的第二输入数据值的输出数据值子集对应于在第一输入处接收的确切的第一输入数据值和在第二输入处接收的确切的第二输入数据值。3.如权利要求1所述的发动机控制系统，其中，对应于在第一输入处接收的第一输入数据值和在第二输入处接收的第二输入数据值的输出数据值子集对应于输出数据值子集群的输出数据值子集，子集群是与以下两者相关的: 与在第一输入处接收的确切第一输入数据值密切的第一输入数据值；和 与在第二输入处接收的确切第二输入数据值密切的第二输入数据值。4.如权利要求3所述的发动机控制系统，其中，对应于在第一输入处接收的第一输入数据值和在第二输入处接收的第二输入数据值的输出数据值子集通过模糊逻辑从子集群选择。5.如前述任一项权利要求所述的发动机控制系统，其中，发动机控制系统进一步包括: 第三输入，其能够接收有关第三发动机参数的第三输入数据值，第三输入数据值是第三组可能第三输入数据值的一个；并且其中 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·朗利，R·斯托巴特，邓佳美，赵德宗，
申请(专利权)人：珀金斯发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB