用于估算发动机的涡轮增压机速度的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于估算发动机的涡轮增压机速度的系统和方法。可以使用来自大多数发动机管理系统中现成的传感器的数据来估算涡轮增压器的速度。在一些情况下，可以使用来自MAP传感器的压力测量，并结合一个或多个计算模型来提供对涡轮增压机速度的高效的低成本的估算，所述涡轮增压机速度可以用于控制发动机和/或涡轮增压器的操作。涡轮增压器的操作。涡轮增压器的操作。

【技术实现步骤摘要】
用于估算发动机的涡轮增压机速度的系统和方法
[0001]本申请是2017年2月10日提交的、名称为“用于估算发动机的涡轮增压机速度的系统和方法”、申请号为201710073671.4的中国专利申请的分案申请。


[0002]本公开大体上涉及汽车发动机控制，并且更加具体地涉及估算发动机的涡轮增压器的旋转速度。

技术介绍

[0003]涡轮增压器旋转的速度对于控制涡轮增压发动机而言是重要的参数。最大涡轮增压机速度可以限定最大可实现气流，而最大可实现气流又限定发动机的最大可实现转矩。超过该最大涡轮增压机速度可以导致对于涡轮增压器的机械损坏并且最终可以导致发动机故障。因此，控制一些涡轮增压发动机的操作的目的在于在不超过最大允许速度的情况下实现高涡轮增压机速度的能力。
[0004]在一些情况下，涡轮增压机速度可以直接由专用速度传感器来测量，该专用速度传感器可以利用例如叶片计数或类似方案。这是一种昂贵的方案。在一些情况下，较为便宜的替代方案是使用来自发动机管理中利用的其它传感器的输入来估算涡轮增压机速度。例如，可以使用质量气流、压缩机进口压力、压缩机出口压力以及压缩机进口温度来估算涡轮增压机速度。在一些情况下，这些值可以经由压缩机特性线图而相关联，在该压缩机特性线图中，一旦测量并且已知其它值后，就可以简单地查阅涡轮增压机速度。
[0005]该估算方法的缺点在于必须在涡轮增压器的压缩机的输出处放置压缩机出口压力传感器。而大多数现代发动机都不包括压缩机出口压力传感器。因此，压缩机出口压力传感器的添加可能增加发动机管理系统的成本，并且由于存在附加的故障机构而甚至可能降低该系统的可靠性。

技术实现思路

[0006]现代车辆通常包括歧管绝对压力（MAP）传感器以感测发动机的进气歧管处的压力。该MAP传感器通常用于控制发动机的操作。该MAP传感器通常位于发动机的进气歧管处，并且对于具有涡轮增压器的发动机而言，MAP传感器通常位于涡轮增压器的压缩机出口的下游，并且大多数情况下位于发动机的节流阀的下游。在一些情况下，增压空气冷却器设置在压缩机出口与节流阀之间。当设置增压空气冷却器时，增压空气冷却器可以冷却由压缩机提供的压缩气体，以便向发动机中提供更加致密的充气，这可以增加发动机的功率输出。本公开涉及用于使用来自位于节流阀下游的压力传感器（诸如，MAP传感器）而不是位于压缩机的出口处的压缩机出口压力传感器的数据来估算涡轮增压器的涡轮增压机速度的技术。该方法可以减小发动机管理系统的成本并且增加该发动机管理系统的可靠性。
[0007]在本公开的特定示例中，控制器可以用于估算涡轮增压器的运行速度，该涡轮增压器具有带有进气口和排气口的压缩机。该压缩机向下游的节流阀进给压缩空气，该下游
的节流阀向发动机的进气歧管提供节流气流。控制器可以包括进口端口、出口端口和处理器，该处理器可操作地联接至进口端口和出口端口。在一些情况下，进口端口可以接收如下信号中的一个或多个：压缩机气流信号，该压缩机气流信号代表通过压缩机的气流的量度；压缩机进气口压力信号，该压缩机进气口压力信号代表压缩机的进气口处的压力的量度；进气歧管压力信号，该进气歧管压力信号代表发动机的进气歧管处的压力的量度；温度信号，该温度信号代表节流阀处的空气的温度；以及节流阀信号，该节流阀信号代表节流阀的节流阀位置。在一些情况下，控制器可以包括储存指令的存储器，该指令可由处理器执行以便至少部分地基于进口端口接收到的值来估算涡轮增压器的运行速度。在一些情况下，处理器可以响应于涡轮增压器所估算出的运行速度经由输出端口来提供一个或多个控制信号以控制涡轮增压器和/或发动机的操作。
[0008]在本公开的另一个示例中，控制器可以用于估算涡轮增压器的运行速度，该涡轮增压器具有带有进气口和排气口的压缩机。该压缩机向下游的节流阀进给压缩空气，该下游的节流阀向发动机的进气歧管提供节流气流。控制器可以包括进口端口、出口端口和处理器，该处理器可操作地联接至进口端口和出口端口。在一些情况下，进口端口可以接收如下信号中的一个或多个：压缩机气流信号，该压缩机气流信号代表通过压缩机的气流的量度；压缩机进气口压力信号，该压缩机进气口压力信号代表压缩机的进气口处的压力的量度；进气歧管压力信号，该进气歧管压力信号代表发动机的进气歧管处的压力的量度；以及节流阀信号，该节流阀信号代表节流阀的节流阀位置。在一些示例中，控制器可以包括储存指令的存储器，该指令可由处理器执行以便使用节流阀模型来估算压缩机的排气口处的空气压力，该节流阀模型参考至少：节流阀信号以及发动机的进气歧管处的压力的量度。控制器可以进一步使用涡轮增压器模型来估算涡轮增压器的运行速度，该涡轮增压器模型参考至少：通过压缩机的气流的量度；压缩机的进气口处的压力的量度；以及压缩机的排气口处的估算出的空气压力。在一些情况下，处理器可以响应于涡轮增压器所估算出的运行速度经由输出端口来提供一个或多个控制信号以控制涡轮增压器和/或发动机的操作。
[0009]上述
技术实现思路
不意在描述本公开的每个公开实施例或者每个实施方式。下文的附图和详细描述更加具体地例示了这些实施例中的一些。
附图说明
[0010]结合附图来考虑如下具体实施方式，可以更加彻底地理解本公开，在附图中：图1是根据本公开的图示性实施例的包括涡轮增压器的发动机的进气口系统的示意图；图2是图1的增加了特定传感器的进气口系统的示意图；图3是图1的进气口系统的示意图，其中示出了特定的测量出的和估算出的参数；图4是控制器的示意图，该控制器可以结合图1的进气口系统使用，以估算涡轮增压器的涡轮增压器速度；图5是图4的控制器的示意图，其中示出了控制器的图示性输入和输出；以及图6是示出了用于操作发动机和/或涡轮增压器的图示性方法的流程图。
[0011]尽管本公开可服从于多种修改和替代形式，但其详情已通过示例的方式在附图中示出并且将进行详细地描述。然而，应理解，意图不在于将本公开限制于所描述的特定实施
例。相反，意图在于涵盖落在本公开的精神和范围内的所有修改、等效形式、以及替代形式。
具体实施方式
[0012]针对下面定义的术语，应该应用这些定义，除非权利要求书中或者本说明书中的其它地方给出不同的定义。
[0013]无论是否明确地表明，在本文中的所有数值均假定由术语“大约”修饰。术语“大约”大体上指一系列数字，本领域的技术人员将认为这一系列数字是所叙述的值的等效形式（即，具有相同函数或者结果）。在许多情况下，术语“大约”可以包括四舍五入至最近有效数字的数值。
[0014]通过端点对数值范围的叙述包括该范围中的所有数字（例如，1至5包括：1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、以及5）。
[0015]如在本说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一”、“一个”、以及“该”包括复数个参照对象，除非内容清楚地规定其它情况。如在本说明书和所附权利要求书中使用的，术语“或者”大体上在其意义上用于包括“和/或”，除非内容清楚地规定其它情况。
[0016]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于估算涡轮增压器的运行速度的控制器，所述涡轮增压器具有带有进气口和排气口的压缩机，所述压缩机向下游的节流阀进给压缩空气，所述下游的节流阀向发动机的进气歧管提供节流气流，所述控制器包括：输入端口，所述输入端口用于接收：代表通过所述压缩机的气流的量度的压缩机气流信号；代表所述压缩机的所述进气口处的压力的量度的压缩机进气口压力信号；代表所述发动机的所述进气歧管处的压力的量度的进气歧管压力信号；代表所述节流阀的节流阀位置的节流阀命令信号；输出端口；处理器，所述处理器可操作地联接至所述输入端口和所述输出端口；存储器，所述存储器具有储存在其中的指令，所述指令能够由所述处理器执行以便：通过求解节流阀模型来估算所述压缩机的所述排气口处的空气压力，所述节流阀模型被表达为包括节流阀流出系数的连续函数，所述节流阀流出系数被模拟为所述节流阀命令信号的函数；使用涡轮增压器模型来估算所述涡轮增压器的所述运行速度，所述涡轮增压器模型被表达为通过拟合压缩机特性线图数据而获得的连续函数；以及响应于所述涡轮增压器所估算出的运行速度，经由所述输出端口提供一个或多个控制信号，以控制所述涡轮增压器和/或所述发动机的操作。2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述涡轮增压器模型进一步参考在所述压缩机的所述进气口处的空气的温度的量度。3.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述涡轮增压器模型进一步参考空气的比热、空气的绝热系数、以及空气的气体常数。4.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述节流阀模型进一步参考所述节流阀处的空气的温度的量度。5.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述节流阀模型进一步参考通过所述压缩机的气流的所述量度。6.根据权利要求1所述的控制器，其中，增压空气冷却器介于所述压缩机的所述排气口与所述下游的节流阀之间，其中，所述节流阀模型还模拟所述增压空气冷却器的效果。7.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述节流阀模型进一步参考所述节流阀中的空气的温度的量度，其中，温度的所述量度取自所述增压空气冷却器的下游和所述节流阀的上游。8.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述发动机的所述进气歧管处的压力的所述量度是由歧管空气压力（MAP）传感器来提供。9.根据权利要求1所述的控制器，其中，通过所述压缩机的气流的所述量度是由所述压缩机的所述进气口处的流量传感器来提供。10.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述压缩机的所述进气口处的压力的所述量度是由所述压缩机的所述进气口处的压力传感器来提供。11.一种用于估算涡轮增压器的运行速度的控制器，所述涡轮增压器具有带有进气口和排气口的压缩机，所述压缩机向下游的节流阀进给压缩空气，所述下游的节流阀向发动
机的进气歧管提供节流气流，所述控制器包括：输入端口，所述输入端口用于接收：代表通过所述压缩机的气流的量度的压缩机气流信号；代表所述压缩机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D帕奇纳，Y刘，FX布鲁尔哈特，MR乌钱斯基，
申请(专利权)人：盖瑞特动力有限公司，
类型：发明
国别省市：