控制内燃发动机的充气系统运行的方法技术方案

本发明专利技术公开一种控制内燃发动机(110)的充气系统(195)运行的方法，其中，该方法包括步骤：监测充气系统(195)的多个输出参数；计算监测输出参数中的每一个和其目标值之间的差值；将计算的差值中的每一个施加到线性控制器所述线性控制器以产生虚拟输入；使用虚拟输入来计算用于充气系统(195)的多个输入参数；使用输入参数中的每一个来确定充气系统(195)的相应促动器的位置；根据其确定的位置运行促动器中的每一个；其中，通过充气系统的非线性数学模型计算输入参数，所述非线性数学模型被配置以使得虚拟输入中的每一个仅与输出参数中的一个成线性关系，且反之亦然。

Method of controlling the operation of an air charging system of an internal combustion engine

The invention discloses a method for controlling an internal combustion engine (110) inflation system (195) the operation method, the method comprises the following steps: (195) the air monitoring system of multiple output parameters; calculates the difference between the monitoring output parameters of each and the target value; difference will be calculated in the A linear controller applied to the linear controller to generate virtual input; using virtual input to calculate the inflation system (195) for a plurality of input parameters; using the input parameters in each to determine inflation system (195) the corresponding actuator position; according to the position determined by the actuator operation each device in which a nonlinear mathematics model; pneumatic system calculation of input parameters, the nonlinear mathematical model is configured so that each of the virtual input and output parameters only in a linear relationship And vice versa.

【技术实现步骤摘要】
控制内燃发动机的充气系统运行的方法
本专利技术涉及控制内燃发动机的充气系统运行的方法，例如机动车辆的内燃发动机。
技术介绍
已知的是内燃发动机配备有充气系统，其设置为用于将空气供应到燃烧室。充气系统基本地包括进气管，其从周围环境将空气传送到与燃烧室流体连通的进气歧管。在进气管中，可以存在进气阀，其具有促动器，所述促动器布置为让阀构件运动，所述阀构件能够调节空气质量流量，且可以存在压缩机，其被设置为用于增加进气歧管中的空气压力。压缩机可以被涡轮机驱动，所述涡轮机通过接收从与燃烧室流体连通的排气歧管而来的排气而旋转。为了调节压缩机的旋转速度，涡轮机可以是可变几何涡轮机(VGT)，其具有布置为改变涡轮机叶片角位置的促动器。充气系统可以进一步包括一个或多个排气再循环(EGR)管，用于让来自排气歧管的一部分排气回流到进气歧管。每一个EGR管通常设置有EGR阀，其具有布置为让阀构件运动的促动器，所述阀构件调节循环流动的排气的质量流量。在发动机的运行期间，充气系统的促动器(例如EGR阀促动器(一个或多个))、VGT促动器、和进气阀促动器)用于根据排放和性能的需求来调节充气系统的多个重要输出参数，例如进气歧管中的压力、进气歧管中的氧气浓度、以及排气歧管中的压力。为了执行该功能，这些促动器通常被电子控制单元(ECU)根据单独且不协调的控制策略控制，这使得每一个促动器彼此独立地在任意期望或所需位置运行。然而，通过充气系统的促动器在输出参数上产生的效果通常是严格互相依赖且相互作用，这使得单独且不协调的控制策略受到低准确性的影响，尤其是在快速瞬态工况期间。而且，这种常规的控制方法需要巨大的校准工作量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种充气系统的控制策略，以允许促动器位置的协调且同时的调整，以便对其相互作用进行补偿。另一目的是提供一种可靠的控制策略，其需要更少的校准工作。另一目的是提供一种控制策略，其在瞬态期间具有更准确的响应性能。这些和其他目标通过本专利技术实施例实现，其具有在独立权利要求中所述的特征。从属权利要求给出了本专利技术的次要方面。具体说，本专利技术的一方面提供了一种控制内燃发动机的充气系统运行的方法，其中方法包括的步骤是：监测充气系统的多个输出参数，计算所监测的输出参数中的每一个与其目标值之间的差值(error)，将所计算的差值中的每一个施加到线性控制器，所述线性控制器产生虚拟输入，使用虚拟输入计算用于充气系统的多个输入参数，使用输入参数中的每一个确定充气系统的相应促动器的位置，根据其所确定的位置运行促动器中的每一个，其中，通过充气系统的非线性数学模型计算输入参数，所述非线性数学模型配置为使得虚拟输入中的每一个仅与输出参数中的一个成线性关系，且反之亦然。事实上，该控制策略提供了使用多输入多输出(MIMO)反馈线性化方法控制充气系统，其具有的效果是允许促动器的同时且协调的控制，同时对其相互作用(interaction)进行补偿。该协调的控制策略具有良好的瞬态响应性和准确性且在任何运行状态均能够下改善发动机性能和污染物排放之间的平衡。基于充气系统的数学模型，该协调的控制策略具有额外的降低校准工作的效果。根据本专利技术的第一方案，充气系统的促动器可以包括排气再循环阀的促动器，可变几何涡轮增压器的促动器和空气进气阀的促动器。该方案允许充气系统的主要促动器的协调控制，尤其是在充气系统包括恰好一个EGR管和设置在管中的一个EGR阀时。根据该第一方案的方面，充气系统的输入参数可以包括表示通过排气再循环阀的排气质量流量的参数，表示通过空气进气阀的空气质量流量的参数，和表示通过可变几何涡轮增压器的涡轮机的排气质量流量的参数。该方面允许在涉及到上述识别促动器时可靠地实施控制策略。在这种情况下，充气系统的输出参数可以包括表示排气歧管压力的参数，表示进气歧管压力的参数和表示进气歧管中残余气体分数的参数。该方面允许在涉及到上述识别促动器和输入参数时可靠实施控制策略。根据本专利技术的第二方案，充气系统的促动器可以包括第一排气再循环阀的促动器，第二排气再循环阀的促动器，可变几何涡轮增压器的促动器和空气进气阀的促动器。该方案允许充气系统的主要促动器的协调控制，尤其是在充气系统包括两个EGR管且由此两个EGR阀分别设置在那些管中时。根据该第二方案的一方面，充气系统的输入参数可以包括表示通过空气进气阀的空气质量流量，表示第一排气再循环阀的有效流动面积的参数，表示可变几何涡轮增压器的涡轮机的功率比的参数，和表示第二排气再循环阀的有效流动面积的参数。该方面允许在涉及到上述识别促动器时可靠实施控制策略。在这种情况下，充气系统的输出参数可以包括表示进气歧管中压力的参数，表示进气歧管中残余气体分数的参数，表示通过可变几何涡轮增压器的压缩机造成的压缩率的参数，和表示压缩机上游的进气管道中残余气体分数的参数。该方面允许在涉及到上述识别促动器和输入参数时可靠实施控制策略。根据第二方案的替换方面，充气系统的输入参数可以包括表示通过空气进气阀的空气质量流量，表示第一排气再循环阀的有效流动面积的参数，表示可变几何涡轮增压器的涡轮机的有效流动面积的参数，和表示第二排气再循环阀的有效流动面积的参数。该方面还允许在涉及到上述识别促动器时可靠实施控制策略。在这种情况下，充气系统的输出参数可以包括表示进气歧管中压力的参数，表示进气歧管中残余气体分数的参数，表示可变几何涡轮增压器的压缩机和空气进气阀之间进气管道中压力的参数，和表示压缩机上游的进气管道中残余气体分数的参数。替换地，充气系统的输出参数可以包括表示进气歧管中压力的参数，表示进气歧管中残余气体分数的参数，表示排气歧管中压力的参数，和表示压缩机上游进气管道中残余气体分数的参数。替换地，充气系统的输出参数可以包括表示可变几何涡轮增压器的压缩机和空气进气阀之间进气管道中压力的参数，表示进气歧管中残余气体分数的参数，表示排气歧管中压力的参数，和表示压缩机上游进气管道中残余气体分数的参数。任何这些方案在涉及到上述识别促动器和输入参数时可靠实施控制策略。本专利技术的另一方案提供线性控制器，其可以是比例-积分控制器或比例-积分-微分控制器。该方案具有的效果是简化如上所述的反馈线性化方法中的线性控制回路。该方法可在计算机程序的辅助下执行，计算机程序包括代码用于如上所述方法所有步骤的程序代码，且是包括计算机程序的计算机程序产品的形式。方法还可实施为电磁信号，所述信号被调制以承载数据位序列，其代表执行方法所有步骤的计算机程序。本专利技术的另一方面提供了一种用于内燃发动机的充气系统的电子控制单元，其中电子控制单元配置为：监测充气系统的多个输出参数，计算监测输出参数中的每一个和其目标值之间的差值，将计算的差值中的每一个施加到线性控制器，所述线性控制器产生虚拟输入，使用虚拟输入来计算用于充气系统的多个输入参数，使用输入参数中的每一个来确定充气系统的相应促动器的位置，根据其确定的位置运行促动器中的每一个，其中电子控制单元配置为通过充气系统的非线性数学模型计算虚拟输入，所述非线性数学模型配置为使得虚拟输入中的每一个仅与输出参数中的一个成线性关系，反之亦然。本专利技术的另一方面提供了一种用于控制内燃发动机的充气系统运行的设备，其中设备包括：一器件，用于监测充气系统的多个输出参本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制内燃发动机(110)的充气系统(195)的运行的方法，其中，该方法包括以下步骤：监测充气系统(195)的多个输出参数，计算所监测的多个输出参数中的每一个与其目标值之间的差值，将所计算的差值中的每一个施加到线性控制器，所述线性控制器产生虚拟输入，使用所述虚拟输入计算用于充气系统(195)的多个输入参数，使用所述多个输入参数中的每一个确定充气系统(195)的相应促动器的位置，根据其所确定的位置操作促动器中的每一个，其中，通过充气系统的非线性数学模型计算所述输入参数，所述非线性数学模型被配置以使得所述虚拟输入中的每一个仅与所述输出参数中的一个成线性关系，且反之亦然。

【技术特征摘要】
2015.10.12 GB 1518006.01.一种控制内燃发动机(110)的充气系统(195)的运行的方法，其中，该方法包括以下步骤：监测充气系统(195)的多个输出参数，计算所监测的多个输出参数中的每一个与其目标值之间的差值，将所计算的差值中的每一个施加到线性控制器，所述线性控制器产生虚拟输入，使用所述虚拟输入计算用于充气系统(195)的多个输入参数，使用所述多个输入参数中的每一个确定充气系统(195)的相应促动器的位置，根据其所确定的位置操作促动器中的每一个，其中，通过充气系统的非线性数学模型计算所述输入参数，所述非线性数学模型被配置以使得所述虚拟输入中的每一个仅与所述输出参数中的一个成线性关系，且反之亦然。2.如权利要求1所述的方法，其中，充气系统(195)的促动器包括排气再循环阀(320)的促动器(322)，可变几何涡轮增压器(230)的促动器(290)和空气进气阀(330)的促动器(332)。3.如权利要求2所述的方法，其中，充气系统(195)的输入参数包括表示通过排气再循环阀(320)的排气质量流量的参数，表示通过空气进气阀(330)的空气质量流量的参数，和表示通过可变几何涡轮增压器(230)的涡轮机(250)的排气质量流量的参数。4.如权利要求3所述的方法，其中，充气系统(195)的输出参数包括表示排气歧管压力的参数，表示进气歧管压力的参数，和表示进气歧管(200)中残余气体分数的参数。5.如权利要求1所述的方法，其中，充气系统(195)的促动器包括第一排气再循环阀(320)的促动器(322)，第二排气再循环阀(520)的促动器(522)，可变几何涡轮增压器(230)的促动器(290)，和空气进气阀(330)的促动器(332)。6.如权利要求5所述的方法，其中，充气系统(195)的输入参数包括表示通过空气进气阀(330)的空气质量流量的参数，表示第一排气再循环阀(320)的有效流动面积的参数，表示可变几何涡轮增压器(230)的涡轮机(250)的功率比的参数，和表示第二排气再循环阀(520)的有效流动面积的参数。7.如权利要求6所述的方法，其中，充气系统(195)的输出参数包括表示进气歧管(200)中的压力的参数，表示进气歧管(200)中的残余气体分数的参数，表示由可变几何涡轮增压器(230)的压缩机(240)造成的压缩率的参数，和表示压缩机(240)上游的进气管道(205)中的残余气体分数的参数。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：G康特，C佩迪西尼，V阿尔费里，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US