CN100554671C - Egr模糊逻辑枢轴定位系统 - Google Patents

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Abstract

一种定位EGR阀枢轴的废气再循环(EGR)阀定位系统，包括预测温度模糊逻辑模块、低热模糊逻辑模块、过热模糊逻辑模块和乘法模块。预测温度模糊逻辑模块确定枢轴的预测温度，并基于此产生预测温度修正量。低热模糊逻辑模块产生表示发动机系统暖机期间的枢轴温度的低热修正量。过热模糊逻辑模块产生表示发动机系统暖机之后的枢轴温度的过热修正量。乘法模块与预测温度模糊逻辑模块、低热模糊逻辑模块和过热模糊逻辑模块通信，并基于预测温度修正量、低热修正量和过热修正量的乘积产生修正量信号。

Description

EGR模糊逻辑枢轴定位系统
技术领域
本发明涉及内燃机废气再循环(EGR)系统，更具体地涉及EGR阀定位系统，其基于枢轴(pintle)的预测温度来预测EGR阀的工作特性。
背景技术
内燃机在气缸内燃烧空气燃料混合物以在气缸内往复地驱动活塞。活塞旋转地驱动曲轴以向传动系提供驱动转矩。燃烧过程产生的废气通过排气歧管从发动机排出，并由排气系统处理。
发动机系统通常包括废气再循环(EGR)系统以减少发动机排放。EGR系统使废气再循环回到气缸内，这有助于限制可用于燃烧的氧气量。可用于燃烧的氧气的限制降低了燃烧温度，并减少了发动机排放。当随同EGR系统的工作对点火正时和燃料喷射进行优化时，EGR还能改善燃料经济性和/或性能。在EGR系统中聚集的堆积物(debris)限制了废气的流动，并最小化EGR系统的效率。因此，执行EGR诊断测试以确定何时EGR流受到限制。
EGR诊断测试将EGR阀打开时的最大歧管绝对压力(MAP)与EGR阀关闭时的最小MAP作比较。诊断测试将最大MAP差作为EGR气流的标度。该方法需要定位EGR阀内的枢轴在打开和关闭位置中。
在发动机工作期间，EGR阀的工作特性受枢轴温度变化的影响。每次执行EGR诊断测试，EGR阀必须位于新的目标位置。通过从低点开始，朝着允许所需气流通过EGR阀的位置运转而确定新目标位置。定位新目标位置的尝试可在EGR气流数据中产生过多的变化，并且增加废气排放。另外，由于在发动机工作期间不同的EGR阀特性，当前的定位方法难以校准。
发明内容
根据本发明的、基于枢轴温度定位EGR阀内枢轴的发动机系统废气再循环(EGR)阀定位系统，包括预测温度模糊逻辑模块、低热(under heat)模糊逻辑模块、过热(over heat)模糊逻辑模块以及乘法模块。预测温度模糊逻辑模块确定枢轴的预测温度，并基于预测温度产生预测温度修正量。低热模糊逻辑模块产生表示发动机系统暖机期间的枢轴温度的低热修正量。过热模糊逻辑模块产生表示发动机系统暖机之后的枢轴温度的过热修正量。乘法模块与预测温度模糊逻辑模块、低热模糊逻辑模块和过热模糊逻辑模块通信，并基于预测温度修正量、低热修正量和过热修正量的乘积产生修正量信号。
在其它方面，EGR阀定位系统包括误差模糊逻辑模块、求和模块和限值函数模块。模糊逻辑模块基于测量的枢轴位置和枢轴的期望位置之差产生第一位置信号。求和模块与乘法模块和模糊逻辑模块通信，并基于修正量信号与第一位置信号的和产生第二位置信号，该第二位置信号表示由监测发动机工作的修正量修正的位置。限值函数模块与求和模块通信，并将第二位置信号按比例调节在上水平与下水平之间由此产生命令信号以控制枢轴。
从下文的详细描述，会清楚地了解本发明应用的其它方面。应当理解，虽然表示本发明优选实施例，但以下详细描述和具体实例仅为示意性的目的，而不是限制本发明的保护范围。
附图说明
根据详细描述和附图，会更加充分地理解本发明，其中：
图1为包括EGR阀的典型发动机系统的功能框图；
图2为根据本发明的模糊逻辑枢轴定位系统的原理图；和
图3为示出了由根据本发明的模糊逻辑枢轴定位系统执行的示例步骤的流程图。
具体实施方式
下面优选实施例的描述实质上仅仅是示意性的，而绝非限制本发明、其应用或使用。为清楚起见，在附图中使用相同的附图标记表示相同的元件。如本文使用的，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或组)和存储器、组合逻辑电路和/或其它提供所述功能性的适合部件。
现在参考图1，示出了示例的发动机系统10。发动机系统10包括发动机12、进气歧管14和排气歧管16。发动机12在气缸(未示出)内燃烧空气燃料混合物以驱动活塞(未示出)，活塞可旋转地驱动曲轴18。空气穿过节气门20，进入进气歧管14，进气歧管14将空气分配到气缸。燃烧过程产生的废气从气缸排出，进入排气歧管16。废气在排气系统(未示出)中处理。
发动机系统10还包括废气再循环(EGR)阀22。EGR阀22包括枢轴24，枢轴24有选择地被促动以改变一部分废气的方向使其回到进气歧管14中。EGR阀22工作在EGR ON模式和EGR OFF模式。在EGR OFF模式中，EGR阀22将枢轴24设置于关闭位置，没有废气循环回到进气歧管14中。在EGR ON模式中，EGR阀22将枢轴24设置于打开位置，一部分废气循环回到进气歧管14中。
控制器30调节发动机的工作，并提供包括EGR阀22定位的EGR气流限制控制。发动机速度传感器32响应于发动机速度(RPM)，并基于此产生RPM信号。发动机冷却液温度传感器34响应于发动机内的冷却液温度，并基于此产生冷却液温度信号。类似地，进气温度传感器36响应于流入进气歧管14的空气温度，并基于此产生进气温度信号。空气流量传感器38响应于流进进气歧管14的空气流量，并基于此产生空气流量信号。位置传感器39响应于枢轴24的位置，并基于此产生测量位置信号。控制器30接收RPM信号、冷却液温度信号、进气温度信号、空气流量信号和测量位置信号，并基于这些信号定位EGR阀22的枢轴24。
现在参考图2，控制器30包括存储器40，存储器40存储信息，如空气流量42、RPM 44、总空气流量46、发动机关闭时间48、冷却液温度50、空气温度52、EGR误差54和EGR误差点56。空气流量42、RPM44、冷却液温度50、空气温度52信息从上述各传感器接收。总空气流量46信息由控制器30计算，表示流入进气歧管14的空气累积量。发动机关闭时间48由控制器30内的计时器(未示出)确定，表示发动机系统10未工作的时间总量。ERG误差54由误差模块58计算，表示期望的枢轴24位置与测量的枢轴24位置之间的差。EGR误差点56也由误差模块58计算，表示EGR误差54的变化率。控制器30还包括本发明的EGR阀枢轴定位系统60，该系统60使用存储器40的上述信息以定位EGR阀22的枢轴24。
预测温度模糊逻辑模块62接收冷却液温度50和空气温度52信息，并基于这两个信息产生预测温度修正量。预测温度修正量表示了枢轴24的预测温度。因为枢轴24的反应在高温时较慢，所以枢轴24的温度有助于预测EGR阀22的工作特性。在优选实施例中，预测温度模糊逻辑模块使用二维5×5规则矩阵。预测温度修正量为在矩阵中冷却液温度50与空气温度52相交的点。
低热模糊逻辑模块64接收总空气流量46和发动机关闭时间48信息，并产生低热修正量。低热修正量表示枢轴24的温度，在发动机10开始起动直到其暖机到正常工作温度时使用该低热修正量。在优选实施例中，低热模糊逻辑模块64使用二维5×5规则矩阵。低热修正量为在规则矩阵中总空气流量46与发动机关闭时间48相交的点。
过热模糊逻辑模块66接收空气流量42和RPM 44信息，并产生过热修正量。过热修正量表示发动机10已暖机到正常工作温度时，到达枢轴24的热量。在优选实施例中，过热模糊逻辑模块66使用二维5×5规则矩阵。过热修正量为在规则矩阵中空气流量42与RPM 44相交的点。
误差模糊逻辑模块67接收EGR误差54和EGR误差点56信息，并产生第一位置信号。在优选实施例中，EGR误差模糊逻辑模块67使用二维5×5规则矩阵。第一位置信号为在规则矩阵中EGR误差54与EGR误差点56相交的点。
乘法模块68基于预测温度修正量、低热修正量和过热修正量的乘积产生修正量信号。然后求和模块69将修正量信号与第一位置信号相加，产生第二位置信号。第二位置信号表示由监测发动机10工作的修正量修正的位置。
限值函数模块70接收第二位置信号，并产生命令信号以定位EGR阀22的枢轴24。限值函数将命令信号按比例调节为在上水平和下水平之间能够控制EGR阀22中的枢轴24位置的值。在优选实施例中，命令信号表示电流的大小和提供这样大小的电流的时间段。但是，根据本发明，可使用任何能控制EGR阀22中的枢轴24位置的命令信号。
当EGR阀枢轴定位系统60定位枢轴24时，位置传感器39向误差模块58发送测量位置信号。误差模块58确定EGR误差54和EGR误差点56。如上所述，EGR误差54为期望的枢轴24位置与测量的枢轴24位置之间的差，EGR误差点56为EGR误差54的变化率。
现在参考图3，EGR阀枢轴定位系统60执行总地以72标识的方法。该方法72在步骤74开始。在步骤76中，控制确定EGR诊断条件是否满足。示例的条件包括，但不限于，车辆减速、节气门关闭和发动机转数在预定范围内。程序保持在步骤76中，直到EGR诊断条件满足为止。
一旦EGR诊断条件满足，就在步骤78中由过热模糊逻辑模块66计算过热修正量。在步骤80，低热模糊逻辑模块64计算低热修正量。在步骤82中，预测温度模块62计算预测温度修正量。在步骤84中，通过将过热修正量、低热修正量和预测温度修正量的乘积与由误差模糊逻辑模块67产生的第一位置信号相加，然后使用限值函数模块70按比例确定结果，来计算控制信号以定位枢轴24。在步骤86中，使用在步骤84中计算的控制信号定位枢轴24。
一旦定位了枢轴24，EGR阀枢轴定位系统就在步骤88中通过比较测量位置与期望位置确定枢轴24是否处在期望位置。如果枢轴24处于期望位置，那么程序在步骤90结束。否则，误差模块58就在步骤92中通过比较测量位置与期望位置计算EGR误差54。在步骤94中，误差模块58通过确定EGR误差54的变化率计算EGR误差点56，程序返回到78开始另一个循环。
根据前面的描述，本领域技术人员现在能够清楚，本发明广义的教导可以多种形式实现。因此，尽管以特定的实例描述了本发明，但是由于通过对附图、说明书和所附权利要求的研究，本领域的技术人员会容易地做其它修改，所以本发明的真实保护范围并不为此所限。

Claims (10)

1.一种用于发动机系统的废气再循环阀定位系统，其基于枢轴温度定位废气再循环阀中的枢轴，包括：
预测温度模糊逻辑模块，其确定枢轴的预测温度，并基于所述预测温度产生预测温度修正量；
低热模糊逻辑模块，其产生表示发动机系统暖机期间的枢轴温度的低热修正量；
过热模糊逻辑模块，其产生表示发动机系统暖机之后的枢轴温度的过热修正量；
乘法模块，其与所述预测温度模糊逻辑模块、所述低热模糊逻辑模块和所述过热模糊逻辑模块通信，并基于所述预测温度修正量、所述低热修正量和所述过热修正量的乘积产生修正量信号；
误差模糊逻辑模块，其基于枢轴的测量位置和枢轴的期望位置之差产生第一位置信号；
求和模块，其与所述乘法模块和所述误差模糊逻辑模块通信，并基于所述修正量信号与所述第一位置信号的和产生第二位置信号，该第二位置信号表示由监测发动机工作的修正量修正的位置；以及
限值函数模块，其与所述求和模块通信，并将所述第二位置信号按比例调节在上水平与下水平之间由此产生命令信号以控制枢轴。
2.如权利要求1所述的废气再循环阀定位系统，还包括：
枢轴位置传感器，其产生枢轴的所述测量位置；以及
误差模块，其与所述枢轴位置传感器通信，并基于枢轴的所述测量位置和枢轴的期望位置计算废气再循环误差和废气再循环误差点，其中所述废气再循环误差表示枢轴的所述期望位置与枢轴的所述测量位置之间的差，并且所述废气再循环误差点表示所述废气再循环误差变化得多快。
3.如权利要求2所述的废气再循环阀定位系统，还包括：
在所述预测温度模糊逻辑模块中的预测温度规则矩阵，其中所述预测温度规则矩阵元包括发动机系统的冷却液温度和流入进气歧管的空气温度；
在所述低热模糊逻辑模块中的低热规则矩阵，其中所述低热规则矩阵元包括发动机系统的流入进气歧管的空气累积量和发动机系统未工作的时间总量；
在所述过热模糊逻辑模块中的过热规则矩阵，其中所述过热规则矩阵元包括所述发动机系统的流进进气歧管的空气流量和发动机转速；以及
在所述误差模糊逻辑模块中的误差规则矩阵，其中所述误差规则矩阵元包括所述废气再循环误差和所述废气再循环误差点。
4.如权利要求3所述的废气再循环阀定位系统，其中：
所述预测温度修正量通过确定所述冷却液温度与所述空气温度在所述预测温度规则矩阵中何处相交而产生；
所述低热修正量通过确定所述总空气流量与所述发动机关闭时间在所述低热规则矩阵中何处相交而产生；
所述过热修正量通过确定所述空气流量与所述发动机转速在所述过热规则矩阵中何处相交而产生；并且
所述第一位置信号通过确定所述废气再循环误差与废气再循环误差点在所述误差规则矩阵中何处相交而产生。
5.如权利要求1所述的废气再循环阀定位系统，其中所述命令信号包括电流的幅值和提供所述幅值的电流的时间段。
6.一种用于定位发动机系统的废气再循环阀中的枢轴的方法，该方法基于枢轴的温度预测废气再循环阀的工作特性，该方法包括：
确定枢轴的预测温度，并基于所述预测温度产生预测温度修正量；
产生表示发动机系统暖机期间枢轴温度的低热修正量；
产生表示发动机系统暖机之后的枢轴温度的过热修正量；
基于所述预测温度修正量、所述低热修正量和所述过热修正量的乘积来产生修正量信号；
基于枢轴的测量位置和枢轴的期望位置之差产生第一位置信号；
基于所述修正量信号与所述第一位置信号的和产生第二位置信号，该第二位置信号表示由监测发动机工作的修正量修正的位置；以及
将所述第二位置信号按比例调节在上水平与下水平之间来产生命令信号以控制枢轴。
7.如权利要求6所述的方法，还包括基于枢轴的所述测量位置和枢轴的期望位置计算废气再循环误差和废气再循环误差点，其中所述废气再循环误差表示枢轴的所述期望位置与枢轴的所述测量位置之间的差，并且所述废气再循环误差点表示所述废气再循环误差变化得多快。
8.如权利要求7所述的方法，还包括：
设置预测温度规则矩阵，其中所述预测温度规则矩阵元包括发动机系统的冷却液温度和流入进气歧管的空气温度；
设置低热规则矩阵，其中所述低热规则矩阵元包括所述发动机系统的流入进气歧管的空气累积量和发动机系统未工作的时间总量；
设置过热规则矩阵，其中所述过热规则矩阵元包括发动机的流进进气歧管的空气流量和发动机转速；和
设置误差规则矩阵，其中所述误差规则矩阵元包括所述废气再循环误差和所述废气再循环误差点。
9.如权利要求8所述的方法，其中：
所述预测温度修正量通过确定所述冷却液温度与所述空气温度在所述预测温度规则矩阵中何处相交而产生；
所述低热修正量通过确定所述总空气流量与所述发动机关闭时间在所述低热规则矩阵中何处相交而产生；
所述过热修正量通过确定所述空气流量与所述发动机转速在所述过热规则矩阵中何处相交而产生；和
所述第一位置信号通过确定所述废气再循环误差与废气再循环误差点在所述误差规则矩阵中何处相交而产生。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述命令信号包括电流的幅值和提供所述幅值的电流的时间段。
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