用于发动机空气系统控制的方法和系统技术方案

一种用于控制包括进气阀

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于发动机空气系统控制的方法和系统


[0001]本专利技术总体上涉及内燃机，并且更具体地涉及用于控制内燃机以及内燃机的进气和排气系统的方法和系统
。

技术介绍

[0002]内燃机用于各种车辆
、
移动式机器和固定式机器中以通过燃料
(
例如柴油燃料
)
的燃烧来执行工作或产生动力
。
内燃机包括多个系统，例如进气系统
、
燃料输送系统
、
排气系统等，这些系统被控制以提高发动机效率，减少有害排放物的量，提高发动机响应，并且以其他方式以期望的方式运行
。
通常，这些系统由将单个输出与相应输入相关联的控制单元控制
。
这些所谓的基于“SISO”(
单输入单输出
)
的控制单元在相对简单的系统中是有帮助的，但是对于复杂的系统，特别是对于包括彼此相互作用的致动器的系统，例如与空气和排气的流动有关的部件，例如可变几何涡轮
、
排气再循环阀，以及内燃机的进气节流阀，效率较低
。
这些致动器中的一个致动器的位置的改变影响其它致动器的操作，并且因此可以以无意的方式改变整个系统的性能
。
作为一个示例，可变几何涡轮的位置的改变可以影响进气压力，这进而影响排气的流速
。
因此，可变几何涡轮的特定位置可能影响排气再循环阀和进气节流阀的最佳位置，使得这些部件的独立控制
(
例如，通过单独的控制映射
>)
是不合需要的
。
[0003]在授予
Huang
等人的美国专利第
9,581,080B2
号
(“'080
专利”)
中公开了一种示例性的模型预测控制方法
。'080
专利中描述的方法涉及采用基于速率的建模的控制器
。'080
专利中描述的基于速率的模型控制器计算
VGT
占空比和
EGR
阀流速，并且包括与基于速率的模型控制器分离的节阀控制器
。
虽然
'080
专利中的方法在某些情况下可能是有用的，但是它可能不能精确地预测和控制包括进气阀
(
例如，进气节流阀
)
的发动机系统，该进气阀在被致动时影响与
VGT
和
EGR
部件相关联的发动机参数
。
[0004]所公开的系统和方法可以解决上述问题中的一个或多个和
/
或本领域中的其他问题
。
然而，本专利技术的范围由所附权利要求限定，而不是由解决任何具体问题的能力限定
。

技术实现思路

[0005]在一个方面，一种用于控制包括进气阀
、
排气再循环
(EGR)
阀和可变几何涡轮增压器
(VGT)
的内燃机系统的方法可以包括接收传感器信息，该传感器信息包括指示供应至内燃机的空气的状况和离开该内燃机的排气的状况的信息
。
该方法还可以包括接收对内燃机的请求，预计该请求的未来行为，并且基于该请求和该请求的预计的未来行为，生成用于致动进气阀
、EGR
阀和
VGT
的命令
。
[0006]在另一方面，一种用于控制包括进气阀
、
排气再循环
(EGR)
阀和可变几何涡轮增压器
(VGT)
的内燃机系统的方法可以包括接收传感器信息，该传感器信息包括指示供应至内燃机的空气的状况和离开内燃机的排气的状况的信息
。
该方法还可以包括：由进气和排气系统控制器接收对内燃机的请求，该请求与供应给该内燃机的空气以及由该内燃机产生的
排气相关联；用预测控制器预计该内燃机系统的未来行为；并且基于该请求和该请求的所预计的未来行为，产生对次级控制器的命令，以便致动该进气阀
、
该
EGR
阀和
VGT
中的至少一个
。
[0007]在又一方面，一种用于内燃机系统的控制系统可包括进气节流阀
(ITV)、
排气再循环
(EGR)
阀
、
可变几何涡轮增压器
(VGT)
和进气传感器，该进气传感器配置为产生指示供应到内燃机的空气的状况的第一信号
。
该控制系统还可包括排气传感器和进气和排气系统控制器，该排气传感器配置为产生指示离开内燃机的排气的状况的第二信号
。
该进气和排气系统控制器可以被配置为基于该第一和第二信号来确定供应给该内燃机的空气的状况和离开该内燃机的排气的状况，接收对来自内燃机的输出的请求，预计该请求的未来行为，并且基于该请求和该请求的所预计的未来行为来产生命令以便致动该
ITV、
该
EGR
阀，以及该
VGT。
附图说明
[0008]并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了各种示例性实施例，并与说明书一起用于解释所公开的实施例的原理
。
[0009]图1是根据本专利技术的方面的发动机进气和排气控制系统的框图
。
[0010]图2是发动机控制模块的示例性配置的框图，该发动机控制模块构配置为执行用于控制进气和排气系统的模型预测控制
。
[0011]图3是用于控制内燃机系统的示例性过程的流程图
。
具体实施方式
[0012]前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和说明性的，并不限制所要求保护的特征
。
如在此所使用的，术语“包括”、“包含”、“具有”、“含有”或其其他变体旨在涵盖非排他性的内含物，使得包括一系列要素的过程
、
方法
、
物品或设备不仅包括这些要素，而且可以包括未明确列出的或这种过程
、
方法
、
物品或设备所固有的其他要素
。
此外，在本专利技术中，相对术语
(
例如，“约”、“基本上”、“通常”和“大致”等
)
用于指示所陈述的值中
±
10
％的可能变化
。
[0013]图1示出了用于控制与内燃机
14
一起使用的进气和排气系统的部件的示例性发动机进气和排气控制系统
10。
发动机进气和排气控制系统
10
可以包括用于向发动机
14
供应进气的进气引入系统，用于使排气再循环并允许排气离开系统
10
的排气系统，以及与燃烧控制器
110(
例如，配置为确定用于控制发动机
14
中的燃烧的期望值的高级控制器
)
和诸如致动器控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于控制内燃机系统
(10)
的方法，所述内燃机系统包括进气阀
(26)、
排气再循环
(EGR)
阀
(30)
，以及可变几何涡轮增压器
(VGT)(38)
，所述方法包括：接收传感器信息
(102、104、106、108)
，述传感器信息包括指示供应到内燃机的空气的状况和离开所述内燃机
(14)
的排气的状况的信息；接收对内燃机的请求
(112、202、204)
；预计所述请求
(112、202、204)
的未来行为；以及基于所述请求和所述请求的预计未来行为，生成用于致动所述进气阀
(26)、
所述
EGR
阀
(30)
和所述
VGT(38)
的命令
。2.
如权利要求1所述的方法，其中基于模型预测控制器
(236)
的输出产生致动所述进气阀
(26)、
所述
EGR
阀
(30)
和所述
VGT(38)
的命令
。3.
如权利要求2所述的方法，其中所述模型预测控制器
(236)
产生命令以致动所述进气阀
(26)、
所述
EGR
阀
(30)
和所述
VGT(38)
中的每一个
。4.
如权利要求2所述的方法，其中所述模型预测控制器
(236)
被配置为评估用于致动所述进气阀
(26)、
所述
EGR
阀
(30)
，以及所述
VGT(38)
的多组候选控制点
。5.
如权利要求4所述的方法，其中所述模型预测控制器
(236)
被配置为基于用于对候选控制点集进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：