法或者指數(shù)多項(xiàng)式擬合模型。
[0053] 這些方法可以個(gè)別地或者組合地使用，并且不同的方法可以用于不同條件和操作 范圍下的相同系統(tǒng)?？刂品椒梢允褂梅戳髂Ｐ蛠泶_定用于包括增壓系統(tǒng)的第一選擇的前 饋控制命令?？刂品椒梢灶~外地使用第二反流模型來確定用于包括EGR電路和空氣節(jié)氣 門系統(tǒng)中的一個(gè)的第二選擇的第二前饋控制命令?？刂品椒梢灶~外地使用第三反流模型 來確定用于包括EGR電路和空氣節(jié)氣門系統(tǒng)中的另一個(gè)的第三選擇的第三前饋控制命令。 以此方式，控制方法可以控制EGR電路、空氣節(jié)氣門系統(tǒng)和增壓系統(tǒng)中的任一個(gè)或所有。
[0054] 圖3的示例性升壓控制系統(tǒng)的反饋控制模塊301使用反饋控制方法來確定反饋控 制命令322。反饋控制模塊所使用的示例性反饋控制方法可以包括比例-積分-微分(PID)控 制方法和輸入升壓壓力誤差項(xiàng)321。反饋控制模塊301可以替代地包括需要最少增益排程的 模型預(yù)測(cè)控制(MPC)或線性二次型調(diào)節(jié)器(LQR)反饋控制方法。
[0055] 圖4示意性地描繪根據(jù)本公開的示例性升壓控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用具有前饋控 制和反饋控制的渦輪增壓器的基于物理的能量平衡關(guān)系?？諝庠鰤合到y(tǒng)405接收命令并且 產(chǎn)生輸出。描繪產(chǎn)生命令的若干模塊和控制策略，包括反饋控制模塊404和前饋模塊401。將 指示所需升壓壓力的參考升壓壓力信號(hào)420與實(shí)際升壓壓力反饋信號(hào)427進(jìn)行比較，該實(shí)際 升壓壓力反饋信號(hào)可以由直接傳感器測(cè)量值確定或者可以替代地由狀態(tài)變量觀察器模塊 基于空氣增壓系統(tǒng)405的受監(jiān)控的操作參數(shù)估計(jì)（如果不存在傳感器）。參考升壓壓力信號(hào) 420與實(shí)際升壓壓力反饋信號(hào)427的比較確定升壓壓力誤差項(xiàng)421。升壓壓力誤差項(xiàng)421被輸 入到模塊403,該模塊將升壓壓力誤差項(xiàng)421除以進(jìn)入渦輪h t中的排氣能量流量和周圍壓力 pa以確定反饋誤差項(xiàng)422。反饋誤差項(xiàng)422被輸入到反饋控制模塊404。反饋控制模塊404實(shí) 施反饋控制方法以確定反饋控制信號(hào)V 423。參考升壓壓力信號(hào)420被額外地輸入到前饋控 制模塊401。前饋控制模塊401可以額外地輸入空氣增壓系統(tǒng)405的受監(jiān)控的或估計(jì)的參數(shù)。 前饋控制模塊401基于空氣增壓系統(tǒng)405的受監(jiān)控的參數(shù)和參考升壓壓力信號(hào)420來確定前 饋信號(hào)424。前饋信號(hào)424可以由反饋線性化控制關(guān)系[8]的以下項(xiàng)表達(dá)。
[0056]
前饋信號(hào)424隨后由模塊402轉(zhuǎn)化為前饋控制信號(hào)425。渦輪功率傳遞速率424轉(zhuǎn)化為 VGT命令425可以通過使用反流模型或者如參照?qǐng)D3所論述的確定實(shí)現(xiàn)通過系統(tǒng)中的孔口的 所需流量所需要的設(shè)置的系統(tǒng)的物理模型的反轉(zhuǎn)的方法來實(shí)現(xiàn)。反饋控制信號(hào)V 423隨后 被添加到前饋控制信號(hào)425以確定VGT命令Uvgt 426。隨后使用VGT命令426來控制渦輪增壓 器中的致動(dòng)器，從而控制空氣增壓系統(tǒng)405中的升壓壓力。
[0057]反饋控制模塊404所使用的示例性反饋控制方法可以包括比例-積分-微分(PID) 控制方法和輸入反饋誤差項(xiàng)422。反饋控制模塊404可以替代地包括需要最少增益排程的模 型預(yù)測(cè)控制(MPC)或線性二次型調(diào)節(jié)器(LQR)反饋控制方法。
[0058]圖5-1圖解地描繪在負(fù)載瞬變(燃料0~60mg/噴射)期間的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試結(jié)果，包括在 1500 rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下升壓壓力520和時(shí)間510的比較501。實(shí)際升壓壓力531追蹤在所描 繪的負(fù)載瞬變內(nèi)命令的升壓壓力530。
[0059]圖5-2圖解地描繪在負(fù)載瞬變(燃料0~60mg/噴射)期間的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試結(jié)果，包括在 1750 rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下升壓壓力520和時(shí)間510的比較502。實(shí)際升壓壓力533追蹤在所描 繪的負(fù)載瞬變內(nèi)命令的升壓壓力532。
[0060]圖5-3圖解地描繪在負(fù)載瞬變(燃料0~60mg/噴射)期間的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試結(jié)果，包括在 2000 rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下升壓壓力520和時(shí)間510的比較503。實(shí)際升壓壓力535追蹤在所描 繪的負(fù)載瞬變內(nèi)命令的升壓壓力534。
[0061 ]圖5-4圖解地描繪在負(fù)載瞬變(燃料0~60mg/噴射)期間的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試結(jié)果，包括在 2500 rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下升壓壓力520和時(shí)間510的比較504。實(shí)際升壓壓力537追蹤在所描 繪的負(fù)載瞬變內(nèi)命令的升壓壓力536。
[0062] 圖6描繪根據(jù)本公開的使用反饋線性化基于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣增壓系統(tǒng)的升壓控 制的能量平衡的示例性過程600。提供表1作為圖解，其中數(shù)字標(biāo)號(hào)方框和對(duì)應(yīng)功能如下闡 述。
[0063] 表 1
[0064] 本公開描述了某些優(yōu)選實(shí)施例和對(duì)其的修改。其他人在閱讀和理解說明書之后可 以想到進(jìn)一步的修改和改變。因此，本公開并不意欲限于披露為預(yù)期用于執(zhí)行本公開的最 佳模式的特定實(shí)施例，而是本公開將包括屬于隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣增壓系統(tǒng)中的升壓空氣的方法，所述方法包括： 監(jiān)控參考升壓壓力； 監(jiān)控空氣增壓系統(tǒng)的操作參數(shù)； 提供空氣增壓系統(tǒng)的渦輪增壓器能量平衡模型； 將反饋線性化控制應(yīng)用于渦輪增壓器能量平衡模型以創(chuàng)建近似線性化的反饋系統(tǒng)； 基于受監(jiān)控的參考升壓壓力和空氣增壓系統(tǒng)的受監(jiān)控的操作參數(shù)，使用近似線性化的 反饋系統(tǒng)來確定用于空氣增壓系統(tǒng)的升壓控制命令； 基于升壓控制命令來控制空氣增壓系統(tǒng)中的升壓空氣。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中參考升壓壓力包括所需升壓壓力。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中空氣增壓系統(tǒng)的操作參數(shù)包括實(shí)際升壓壓力。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中空氣增壓系統(tǒng)的操作參數(shù)包括新鮮質(zhì)量空氣流量、燃 料流量、進(jìn)氣歧管壓力、進(jìn)氣歧管溫度、周圍壓力、周圍溫度以及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中空氣增壓系統(tǒng)的所述渦輪增壓器能量平衡模型由以 下關(guān)系表達(dá)：其中Prc是壓縮機(jī)壓力比， C是基于壓縮機(jī)壓力比與渦輪速度的平方之間的關(guān)系確定的常數(shù)， h。是進(jìn)入壓縮機(jī)的新鮮空氣能量流量， r。是壓縮機(jī)功率增加速率， Q。是校正的壓縮機(jī)流量， ht是進(jìn)入渦輪的排氣能量流量，以及 rt是渦輪功率傳遞速率。6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中空氣增壓系統(tǒng)的所述渦輪增壓器能量平衡模型由以 下關(guān)系表達(dá)：其中Prc是壓縮機(jī)壓力比， C是基于壓縮機(jī)壓力比與渦輪速度的平方之間的關(guān)系確定的常數(shù)， h。是進(jìn)入壓縮機(jī)的新鮮空氣能量流量， r。是壓縮機(jī)功率增加速率， Q。是校正的壓縮機(jī)流量， ht是進(jìn)入渦輪的排氣能量流量， rt是渦輪功率傳遞速率，以及 /(4,1)是渦輪慣性效應(yīng)。7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)渦輪增壓器能量平衡模型進(jìn)行反饋線性化控制以 創(chuàng)建近似線性化的反饋系統(tǒng)由以下關(guān)系表達(dá)：其中Prc是壓縮機(jī)壓力比， C是基于壓縮機(jī)壓力比與渦輪速度的平方之間的關(guān)系確定的常數(shù)， h。是進(jìn)入壓縮機(jī)的新鮮空氣能量流量， r。是壓縮機(jī)功率增加速率， Q。是校正的壓縮機(jī)流量， ht是進(jìn)入渦輪的排氣能量流量， rt是渦輪功率傳遞速率， v是基于反饋控制方法的反饋控制信號(hào)，以及8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定用于空氣增壓系統(tǒng)的升壓控制命令包括： 基于空氣增壓系統(tǒng)的受監(jiān)控的操作參數(shù)來確定所需壓縮機(jī)功率、進(jìn)入渦輪的排氣能量 流量和渦輪慣性； 確定參考升壓壓力與實(shí)際升壓壓力之間的升壓壓力誤差； 將反饋控制方法應(yīng)用于升壓壓力誤差以確定反饋控制信號(hào)； 基于所需壓縮機(jī)功率、進(jìn)入渦輪的能量流量、渦輪慣性和反饋控制信號(hào)來確定渦輪功 率傳遞速率；以及 將渦輪功率傳遞速率轉(zhuǎn)換為用于空氣增壓系統(tǒng)的升壓控制命令。9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定用于空氣增壓系統(tǒng)的升壓控制命令包括： 基于空氣增壓系統(tǒng)的受監(jiān)控的操作參數(shù)來確定所需壓縮機(jī)功率、進(jìn)入渦輪的排氣能量 流量和渦輪慣性； 基于所需壓縮機(jī)功率、進(jìn)入渦輪的排氣能量流量和渦輪慣性確定前饋控制信號(hào)； 確定參考升壓壓力與實(shí)際升壓壓力之間的升壓壓力誤差； 將反饋控制方法應(yīng)用于升壓壓力誤差以確定反饋控制信號(hào)；以及 基于前饋控制信號(hào)和反饋控制信號(hào)來確定用于空氣增壓系統(tǒng)的升壓控制命令。10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中將反饋控制方法應(yīng)用于升壓壓力誤差以確定反饋控 制信號(hào)包括使用比例-積分-微分反饋控制。
【專利摘要】本發(fā)明公開了使用反饋線性化的基于能量平衡的升壓控制。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括具有升壓空氣系統(tǒng)的空氣增壓系統(tǒng)。與空氣和EGR系統(tǒng)控制分開的控制空氣增壓系統(tǒng)中的升壓空氣的方法包括監(jiān)控參考升壓壓力和空氣增壓系統(tǒng)的操作參數(shù)。提供空氣增壓系統(tǒng)的渦輪增壓器能量平衡模型，并且將反饋線性化控制應(yīng)用于渦輪增壓器能量平衡模型以創(chuàng)建近似線性化的反饋系統(tǒng)。基于受監(jiān)控的參考升壓壓力和空氣增壓系統(tǒng)的受監(jiān)控的操作參數(shù)，使用近似線性化的反饋系統(tǒng)來確定用于空氣增壓系統(tǒng)的升壓控制命令?；谏龎嚎刂泼顏砜刂瓶諝庠鰤合到y(tǒng)中的升壓空氣。
【IPC分類】F02D41/14, F02D23/00
【公開號(hào)】CN105673219
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510894300
【發(fā)明人】Y-Y.王, I.哈斯卡拉, V.阿爾菲里, G.孔特
【申請(qǐng)人】通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日
【公告號(hào)】DE102015120444A1, US20160160771