控制渦輪增壓機的壓力的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制渦輪增壓機(尤其是具有真空或增壓壓力驅(qū)動的廢氣門閥的渦輪增壓機)的增壓壓力的方法和裝置。該方法和裝置適用于內(nèi)燃機，并且尤其可以使用真空的驅(qū)動器或增壓壓力執(zhí)行器，其通過電力氣動閥(或真空控制閥、也可以簡稱為EPV)控制，其被用于渦輪增壓汽油機以及柴油機。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是大多數(shù)內(nèi)燃機是渦輪增壓的。渦輪增壓機是一種增壓裝置用于允許產(chǎn)生更多的能量用于給定尺寸的內(nèi)燃機。渦輪機的優(yōu)點在于，其將更大質(zhì)量的吸入空氣壓入燃燒室中，因此導致能量和/或效率的提高。渦輪增壓機通常用在卡車、轎車、火車和建筑設(shè)備的內(nèi)燃機中。它們通常與汽油內(nèi)燃機和柴油內(nèi)燃機一起使用并且被發(fā)現(xiàn)在汽車燃料電池中是有用的。
[0003]還已知的是，渦輪增壓的內(nèi)燃機系統(tǒng)使用了廢氣門閥(亦即排氣旁通閥)，其將廢氣轉(zhuǎn)移出渦輪機。廢氣的轉(zhuǎn)出調(diào)節(jié)了渦輪機速度，由此接下來調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速。廢氣門的首要功能是調(diào)節(jié)渦輪增壓機系統(tǒng)中的增壓壓力，以用于設(shè)置每個氣缸所需的空氣并且保護內(nèi)燃機以及渦輪增壓機。廢氣門被內(nèi)燃機控制器(例如是電子控制單元；簡稱ECU)控制。一種可能管理廢氣門的方式在于，通過廢氣執(zhí)行器、也稱為真空控制閥或電力氣動閥(EPV)。這種閥由E⑶借助脈寬調(diào)制信號(PWM)被電力地驅(qū)動，該脈寬調(diào)制信號(PWM)以占空比(DC)來表示。作為已知的是，脈寬調(diào)制(PWM)是一種調(diào)制技術(shù)，即基于調(diào)制器的信號信息調(diào)制脈沖的寬度(正式的說是脈沖的持續(xù)時間)。供給至負載的電壓(和電流)的平均值通過快速地打開和關(guān)閉供給和負載之間的開關(guān)來控制。開關(guān)打開的時期相對關(guān)閉的時期越長，則供給至負載的能量越大。概念占空比描述了“打開”的時間相對常規(guī)區(qū)間或時間的“時期”的比例；較低的占空比對應了較低的能量，因為電源在大多數(shù)時間內(nèi)是關(guān)閉的。如前所述，占空比通常以百分比表達，100%意味是完全打開。此后概念“占空比”將始終表示百分比數(shù)值。
[0004]EPV確定了由真空泵供給的空氣的真空壓力。負的空氣壓力(真空力)對抗位于廢氣門執(zhí)行器中的彈簧的力。彈簧力則允許廢氣門打開且使廢氣改道，并使之不會達到渦輪機葉輪，而真空力實現(xiàn)廢氣門的關(guān)閉。對于增壓壓力驅(qū)動的系統(tǒng)，EPV確定了控制壓力，其是增壓壓力和環(huán)境壓力(或更低)的混合?？刂茐毫ψ饔迷谂c彈簧和廢氣門桿相連的隔膜上。彈簧力保持廢氣門關(guān)閉。如果控制壓力增加并且超過壓力閾值(其作為基礎(chǔ)增壓壓力已知)，廢氣門將被推向打開方向。如果內(nèi)燃機在熱的條件下運行，則這種渦輪增壓的內(nèi)燃機可以非常好地控制做功。相反，當內(nèi)燃機在低溫條件下運行時，則會觀察到渦輪增壓機的高壓力過沖。一些試驗測試已經(jīng)表明廢氣門執(zhí)行器的電磁閥的溫度是造成渦輪增壓機的增壓壓力過沖的原因。事實上已知的是，電磁閥的電阻隨溫度而增加。這意味著，對于給定的占空比值，在低溫條件下電磁閥的電阻降低并且流入電子閥的電流增大。作為結(jié)果，廢氣門將會關(guān)閉得更緊，因此增壓壓力增大。作為結(jié)果，廢氣門執(zhí)行器的冷的電磁閥相對具有相似占空比的熱的電磁閥會導致更高的增壓壓力。
[0005]因此需要一種通過考慮廢氣門執(zhí)行器的溫度的影響控制渦輪機的增壓壓力的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種控制渦輪增壓機的增壓壓力的方法，其考慮廢氣門執(zhí)行器的溫度的影響，尤其是內(nèi)燃機在低溫條件下運行時。
[0007]所要解決的另一問題在于，提供一種裝置，其能夠運行上述方法。
[0008]所述技術(shù)問題通過一種方法、一種裝置、一種內(nèi)燃機、一種計算機程序和計算機程序產(chǎn)品解決。
[0009]本發(fā)明的一種實施例提供一種控制內(nèi)燃機的渦輪增壓機的增壓壓力的方法，該渦輪增壓機包括廢氣門閥和廢氣門執(zhí)行器，其中當內(nèi)燃機在低溫條件下運行時，該方法實施以下步驟:
[0010]-確定廢氣門執(zhí)行器的穩(wěn)態(tài)溫度，
[0011]-估算廢氣門執(zhí)行器的修正溫度，其作為環(huán)境空氣和廢氣門執(zhí)行器之間的熱對流的函數(shù)，
[0012]-估算脈寬調(diào)制信號的占空比修正值，其作為所述修正溫度的函數(shù)，
[0013]-運行所述占空比修正值，以控制渦輪增壓機的增壓壓力。
[0014]因此，本發(fā)明還提供一種裝置，用于實施控制內(nèi)燃機的渦輪增壓機的增壓壓力的方法，該裝置包括:
[0015]-用于確定廢氣門執(zhí)行器的穩(wěn)態(tài)溫度的器件，
[0016]-用于估算廢氣門執(zhí)行器的修正溫度的器件，該修正溫度作為環(huán)境空氣和廢氣門執(zhí)行器之間的熱對流的函數(shù)，
[0017]-用于估算脈寬調(diào)制信號的占空比修正值的器件，該占空比修正值作為所述修正溫度的函數(shù)，
[0018]-用于運行所述占空比修正值的器件，以控制渦輪增壓機的增壓壓力。
[0019]所述裝置或器件是純軟件或計算機程序?qū)崿F(xiàn)的功能模塊構(gòu)架或功能模塊。
[0020]該實施例的優(yōu)點在于，所述方法通過建造廢氣門執(zhí)行器的電磁閥的溫度的模型來控制渦輪增壓機的增壓壓力。通過這種方式，這種溫度的修正值被計算，同時考慮了引擎蓋下的空氣溫度和廢氣門執(zhí)行器的電磁閥線圈之間的熱對流。在估算電磁閥的當前溫度時，在電磁閥達到穩(wěn)態(tài)溫度時在低溫條件下的溫度不同于在內(nèi)燃機是熱的時在正常駕駛條件下的溫度，因此能夠修正供給至廢氣門執(zhí)行器的脈寬調(diào)制信號的占空比值，尤其這種DC值被降低，以便渦輪增壓機不會獲得過高的增壓壓力。
[0021]按照另一實施例，該方法還包括計算廢氣門執(zhí)行器電流的步驟，該電流作為廢氣門執(zhí)行器電壓和廢氣門執(zhí)行器的修正溫度的函數(shù)，并且使用所述廢氣門執(zhí)行器電流來估算脈寬調(diào)制信號的占空比修正值。
[0022]因此所述裝置還包括用于計算廢氣門執(zhí)行器電流的器件，該電流作為廢氣門執(zhí)行器電壓和廢氣門執(zhí)行器的修正溫度的函數(shù)，和使用所述廢氣門執(zhí)行器電流來估算脈寬調(diào)制信號的占空比修正值的器件。
[0023]該實施例的優(yōu)點在于，也在考慮了流入電磁閥的電流的情況下估算脈寬調(diào)制信號的占空比修正值。換句話說，在同時考慮兩個影響參數(shù)、即電磁閥溫度和電流(其取決于電磁閥電壓)的情況下確定占空比值。
[0024]按照另一種實施例，廢氣門執(zhí)行器電壓是電源電壓和由于線圈電感產(chǎn)生的電壓之和。
[0025]因此，所述用于計算(作為廢氣門執(zhí)行器電壓的函數(shù)的)廢氣門執(zhí)行器電流的器件，被設(shè)置用于使用電源電壓和由線圈電感產(chǎn)生的電壓之和作為廢氣門執(zhí)行器電壓。
[0026]在這種方式中，也在考慮電磁閥線圈的具體特性的情況下估算脈寬調(diào)制信號的占空比修正值。
[0027]按照另一種實施例，所述在環(huán)境空氣和廢氣門執(zhí)行器之間的熱對流是脈寬調(diào)制信號的占空比值的函數(shù)。
[0028]因此，所述用于估算廢氣門執(zhí)行器的修正溫度的器件被設(shè)置用于計算作為脈寬調(diào)制信號的占空比值的函數(shù)的熱對流。
[0029]該實施例的優(yōu)點在于，在考慮最有影響的參數(shù)(亦即脈寬調(diào)制信號的占空比值)的情況下計算在環(huán)境空氣和廢氣門執(zhí)行器之間的熱對流。
[0030]按照另一種實施例，所述在環(huán)境空氣和廢氣門執(zhí)行器之間的熱對流也是汽車速度和內(nèi)燃機冷卻液的溫度的函數(shù)。
[0031]因此，所述用于估算廢氣門執(zhí)行器的修正溫度的器件被設(shè)置用于計算作為汽車速度和內(nèi)燃機冷卻液的溫度的函數(shù)的所述熱對流。
[0032]在這種方式中，廢氣門執(zhí)行器的電磁閥的溫度模型不會不顧其他影響參數(shù)。
[0033]按照另一種實施例，廢氣門執(zhí)行器的穩(wěn)態(tài)溫度取決于內(nèi)燃機冷卻液溫度、脈寬調(diào)制信號的占空比和進氣歧管溫度。
[0034]因此，用于確定廢氣門執(zhí)行器的穩(wěn)態(tài)溫度的器件被設(shè)置用于以廢氣門執(zhí)行器的穩(wěn)態(tài)溫度運行，該穩(wěn)態(tài)溫度取決于內(nèi)燃機冷卻液溫度、脈寬調(diào)制信號的占空比和進氣歧管溫度。
[0035]在這種方式中，廢氣門執(zhí)行器的電磁閥的溫度模型不會不顧用于確定溫度穩(wěn)態(tài)條件的影響參數(shù)。
[0036]以上所述各器件是純軟件或計算機程序?qū)崿F(xiàn)的功能模塊。
[0037]本發(fā)明的另一實施例提供一種內(nèi)燃機，其包括渦輪增壓機、廢氣門閥和廢氣門執(zhí)行器，其中，渦輪增壓機的增壓壓力按照前述實施例之一所述的方法來控制，或者該內(nèi)燃機還包括按照前述實施例之一所述的、用于控制內(nèi)燃機的渦輪增壓機的增壓壓力的裝置。
[0038]按照所述方面之一的方法可以借助一種計算機程序來實施，該程序包括用于執(zhí)行上述方法的全部步驟的程序編碼，并且以包含計算機程序的計算機程序產(chǎn)品的形式。
[0039]所述計算機程序產(chǎn)品可以被嵌入用于內(nèi)燃機的控制裝置中，其包括電子控制單元(ECT)，與E⑶相連的數(shù)據(jù)載體，和存儲在數(shù)據(jù)載體中的計算機程序，因此控制裝置定義了和所述方法相同的方式描述的實施形式。在這種情況中，當控制裝置執(zhí)行計算機程序時，上述方法的所有步驟被執(zhí)行。
【附圖說明】
[0040]各種實施形式以舉例的方式參照附圖被描述，在附圖中:
[0041]圖1示出汽車系統(tǒng)。
[0042]圖2示出屬于圖1的汽車系統(tǒng)的內(nèi)燃機的局部。
[0043]圖3示出渦輪增壓的內(nèi)燃機的原理概括圖。
[0044]圖4示出按照本發(fā)明的一種實施例的方法的流程圖。
[0045]圖5示出按照本發(fā)明的另一種實施例的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0046]一些實施例可以包括如圖1和2所示的汽車系統(tǒng)100，其包括具有發(fā)動機缸體120的內(nèi)燃機(ICE) 110，發(fā)動機缸體限