用于废气门控制的方法和系统技术方案

本申请涉及用于废气门控制的方法和系统，并且提供用于控制耦接至涡轮的废气门的方法和系统。在一个示例中，方法可以包括在稳定的发动机运转期间致动废气门以引起升压的振荡，以及响应于升压的振荡更新废气门反馈控制器的增益。

Methods and systems for exhaust gate control

The present application relates to a method and a system for exhaust gate control, and a method and system for controlling an exhaust gate coupled to a turbine. In one example, the method can include actuating exhaust valve during stable engine operation to cause oscillation of boost, and update the feedback control of exhaust gate feedback in response to step up oscillation.

【技术实现步骤摘要】
用于废气门控制的方法和系统
本说明书大体涉及用废气门反馈控制器控制废气门的方法和系统，其中废气门反馈控制器的参数可以在发动机运转期间通过引入升压的振荡来更新。
技术介绍
内燃机可以被缩小尺寸以提升燃料经济效益。为了实现高发动机峰值功率，涡轮增压器可以用于增大升压(boostpressure)。在一个示例中，涡轮增压器可以包括由驱动轴连接的压缩机和涡轮，其中涡轮耦接至发动机的排气歧管侧，并且压缩机耦接至发动机的进气歧管侧。节气门可以安置在压缩机和进气歧管之间，用于控制气流进入发动机进气歧管。升压可以通过(例如用废气门)调节到达涡轮的排气量来控制。发动机控制系统可以响应于扭矩需求，计算期望节气门入口压力并将其发送到废气门反馈控制器。通过废气门反馈控制器，可以产生废气门命令以致动废气门。在示例中，废气门反馈控制器可以是具有前馈作用的比例积分微分(PID)控制器。PID控制器的比例项、微分项和微分项的增益需要针对发动机系统进行调谐。然而，确定PID控制器的增益可能是艰巨的任务，因为控制器增益依赖于工况，诸如通过发动机的气流、涡轮转速和大气压。用以确定PID控制器增益的其他尝试包括通过继电反馈调谐控制器。一个示例性方法由Boiko等人在U.S.8255066N2中示出。其中，产生对应于所选的增益或相位裕度的振荡，并且基于振荡的振幅和频率计算PID控制器调谐参数。进一步地，现有技术的方法是“非参数的”，因为现有技术没有尝试估计任何设备(plant)(过程)模型参数。然而，本文的专利技术者已经认识到这样的系统的以上问题和其他潜在问题。作为一个示例，确定PID调谐参数的过程是复杂的并且可能是耗时的，并且没有提供权衡响应速度和稳健性(robustness)的直截了当的方法。进一步地，控制器参数可能需要在广泛的车辆校准过程期间被更新，以应对在原厂内校准后随时间发生系统劣化而导致的延迟硬件变化或零件与零件变异性。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可以由一种用于发动机的方法解决，其包括：在稳定的发动机运转期间，通过致动废气门引入升压振荡，并且用对应节气门振荡补偿歧管空气压力；以及基于升压振荡更新废气门反馈控制器的增益。例如该增益可以在发动机运转期间基于描述测量升压振荡的参数(诸如振幅、频率等等)而被更新。以这种方式，当发动机正在运行时，废气门反馈控制器的增益可以在线更新。作为一个示例，废气门可以由PID控制器形式的废气门反馈控制器控制。在稳定的发动机运转期间，小振幅的升压振荡可以通过振荡废气门位置引入。升压可以是节气门输入压力或压缩机出口压力。对于柴油机发动机，升压可以是进气歧管压力。作为非限制性示例，升压在此被称为节气门输入压力(TIP)。响应于TIP振荡，节气门可以被振荡以维持恒定的歧管空气压力。在另一实施例中，在混合动力应用中，电动马达或发电机可能用于抑制歧管入口压力振荡对扭矩输出的影响。PID控制器增益可以作为升压振荡的频率、振幅和相位的数学函数来更新。通过随着时间的推移更新废气门反馈控制器增益，升压可以通过车辆部件劣化的公差稳健地控制。通过确定稳定发动机运转期间废气门反馈控制器的增益，废气门反馈控制器增益可以在对发动机运转的干扰减小的情况系被更新。应理解的是，提供上述
技术实现思路
来以简化形式介绍在具体实施方式中将进一步描述的所选概念。这不意味着识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，要求保护的主题的范围通过随附的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上文或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出包含废气门的示例性涡轮增压发动机的方框图。图2示出示例性废气门反馈控制器的方框图。图3示出用于更新废气门反馈控制器的参数的示例性方法。图4示出示例性内部模型控制结构。图5示出用于校准废气门反馈控制器的示例性方法。图6示出在实施示例性方法时图示说明各种发动机参数的时间线。具体实施方式以下描述涉及用于控制涡轮增压发动机(诸如图1中示出的涡轮增压发动机)的废气门的系统和方法。废气门位置可以经由废气门反馈控制器控制。图2示出示例性废气门反馈控制器的方框图。废气门反馈控制器可以包括PID控制器，其中控制器增益通过继电反馈调谐。因为期望的控制器增益可以由于零件与零件差异而在车辆之间不同，而且可以由于系统劣化而随着时间漂移，所以控制器增益在最初厂内校准后可能需要更新。图3显示了通过继电反馈更新控制器增益的示例方法。具体地，在发动机运转期间，升压的振荡可以通过用方波废气门命令致动废气门来引入。废气门反馈控制器增益可以基于内部模型控制(IMC)从升压振荡的测量频率、振幅和/或相位中提取。图4示出示例性IMC结构。图5展示废气门反馈控制器增益的厂内校准的示例性方法。图6图示说明在发动机运转期间更新废气门反馈控制器增益时发动机参数的变化。图1是示出示例性发动机10的示意图，发动机10可以包含在汽车的推进系统中。发动机10被示出为具有4个汽缸30。然而，可以依据本公开使用其他数量汽缸。发动机10可以由包含发动机控制器12的控制系统以及通过经由输入装置130的来自车辆驾驶员132的输入至少部分地控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)30可以包括燃烧室壁，活塞(未示出)安置在燃烧室壁内。活塞可以耦接至曲轴40，以便活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)耦接至车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可以经由飞轮耦接至曲柄40，以能够进行发动机10的起动操作。燃烧室30可以经由进气道42从进气歧管44接收进气并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46可以经由相应的进气门和排气门(未示出)与燃烧室30选择性连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。燃料喷射器50被示出为直接耦接至燃烧室30，以便与从发动机控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室。以这种方式，燃料喷射器50提供被称作燃料的直接喷射到燃烧室30。例如，燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可以通过包含燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)递送到燃料喷射器50。在一些实施例中，燃烧室30可以额外地或可替代地包含以某种构造安置在进气歧管44中的燃料喷射器，所述构造提供被称为燃料的进气道喷射到每个燃烧室30上游的进气道。进气道42可以相应地包括具有节流板24的节气门23。在这个特定示例中，节流板24的位置可以由发动机控制器12通过提供给节气门23所包含的致动器的信号改变。在一个示例中，致动器可以是电动致动器(例如电动马达)，其通常被称为电子节气门控制器(ETC)的构造。以这种方式，节气门23可以被操作以改变提供给燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气。节流板24的位置可以通过节气门位置信号TP提供给发动机控制器12。进气道42可以进一步包括质量空气流量传感器120、歧管空气压力传感器122和节气门进口压力传感器123以便于提供相应的信号MAF(质量空气流量)、MAP(歧管空气压力)给发动机控制器12。排气道48可以从汽缸30接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发动机的方法，其包括：在稳定的发动机运转期间，通过致动废气门引起升压振荡，并用对应的节气门振荡补偿歧管空气气压；以及基于所述升压振荡更新废气门反馈控制器的增益。

【技术特征摘要】
2016.09.06 US 15/257,8001.一种用于发动机的方法，其包括：在稳定的发动机运转期间，通过致动废气门引起升压振荡，并用对应的节气门振荡补偿歧管空气气压；以及基于所述升压振荡更新废气门反馈控制器的增益。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述升压振荡的振幅和频率更新所述废气门反馈控制器的所述增益，其中所述升压振荡的所述频率根据所述升压振荡的峰值和零点交叉而被确定；以及基于更新的所述增益调节发送到废气门致动器的信号。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括当所述升压振荡的振幅减小时，增大所述废气门反馈控制器的所述增益。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述废气门由更新的所述增益控制。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述废气门反馈控制器包括PID控制器。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括通过调谐钮更新所述PID控制器的比例增益、积分增益和微分增益，以权衡所述PID控制器的响应速度与稳健性。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述稳定的发动机运转包括在预先确定的时间段内扭矩需求的变化小于阈值。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于扭矩需求的变化高于阈值，停止所述升压振荡和节气门振荡。9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于废气门位置确定所述节气门振荡。10.一种用于发动机的方法，其包括：经由查找表基于涡轮增压器转速确定废气门反馈控制器的增益；在稳定的发动机运转期间，致动所述废气门以引起废气门位置的振荡，以及；基于升压的振荡更新所述查找表。11.根据权利要求10所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：HR·奥斯莎拉，肖柏韬，M·J·杰克维斯，D·G·哈格纳，J·H·巴克兰，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US