CN102191999A - 涡轮增压器控制 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了通过废气门控制发动机涡轮增压器的各种系统和方法。在一个示例中，根据增压和大气压之间的差值调节废气门。这样，可以减少基于增压的废气门配置中控制增压和使用增压驱动废气门之间的相关性。

Description

涡轮增压器控制
【技术领域】
本发明涉及控制带有废气门的发动机的涡轮增压器的系统。
【背景技术】
发动机可使用涡轮增压器改进发动机扭矩/动力输出量。在一个示例中，涡轮增压器可包括压缩机和通过驱动轴连接的涡轮，其中涡轮连接至排气歧管侧而压缩机连接至进气歧管侧。这样，排气驱动的涡轮将能量供应给压缩机以增加进气歧管内的压力(例如增压或增压力)并增加进入发动机的空气流量。增压可通过调节到达涡轮的气体量来调节，例如利用废气门。
【发明内容】
在一个例子中，废气门可包括连接至增压的第一端口，连接至大气压的第二端口以及配置用于根据排气工作循环(duty cycle)控制排气流量的阀门。这种配置可称之为“基于增压”的配置，因为驱动废气门阀的力来自于增压。例如，电磁阀可将具有废气门罐压力的废气门罐室连接至第一端口(其连接至增压)和第二端口(其连接至大气压)。当电磁阀处于第一位置时，第一端口和废气门罐室连通且废气门罐压将朝向增压而增加。当电磁阀处于第二位置时，第二端口和废气罐室连通且废气罐压将朝向大气压降低。通过经由废气门(电磁阀)工作循环将电磁阀从第一位置移动至第二位置，废气罐压可保持为处于增压和大气压之间的值。废气门罐压可用于驱动废气门阀从而控制增压。由此，废气门阀的位置可由增压、大气压以及废气门工作周期来确定。
根据本发明的另一方面，根据增压和大气压的差值调节废气门包含：确定废气门的目标罐压力；以及根据废气门的目标罐压力和增压与大气压之间的差值计算废气门工作周期。
根据其中一个实施例，其中确定废气门的目标罐压力包含：根据一个或多个发动机运转工况确定目标罐压力；以及根据一个或多个发动机运转工况的时间变化率确定目标罐压力。
根据其中一个实施例，其中确定废气门的目标罐压力包含：根据所需增压和增压压力之间的差值确定目标罐压力；以及根据目标罐压力的时间变化率和所需增压和增压压力之间的差值确定目标罐压力。
本发明还公开了一种通过废气门控制发动机涡轮增压器的方法，废气门包含连接至增压的第一端口、连接至大气压的第二端口，以及配置用于根据废气门工作周期控制排气流的阀门，包括如下步骤：以涡轮增压器产生的增压以及大气压驱动废气门；并根据增压和大气压之间的差值且进一步基于所需增压调节废气门的循环周期。
根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括根据发动机运转工况确定所需增压；并根据增压和所需增压之间的差值调节废气门工作周期。
根据本发明的另一方面，其中废气门包括驱动器，并进一步包括根据考虑到废气门延时的补偿项调节废气门工作周期的步骤。
根据本发明的另一实施例，其中废气门包括驱动器，并进一步包括根据一个或多个发动机运转工况的时间变化率以及根据气门调节正时来调节废气门工作周期的步骤。
根据本发明的另一方面，公开了一种发动机系统，其包含：
涡轮增压器；
废气门，包含连接至增压的第一端口；连接至大气压的第二端口，以及配置用于根据废气门工作周期控制排气流的气门；
用于测量增压的传感器；以及
具有编程在其中的指令的计算机可读存储介质，其包含：
用于以涡轮增压器产生的增压和大气压驱动废气门的指令；和
用于根据增压和大气压之间的差值调节废气门工作周期的指令。
根据本发明的另一实施例，计算机可读存储介质具有编程在其中的指令进一步包含：
用于确定所需增压的指令；
用于根据所需增压调节废气门工作周期的指令；
根据本发明的另一实施例，计算机可读存储介质具有编程在其中的指令进一步包含：用于确定所需增压的指令；用于根据增压和所需增压之间的差值调节废气门工作周期的指令。
发明人已经认识到使用废气门控制增压且增压与大气压相关提供了移动废气门的动力。例如，大气压可随着海拔或气候条件而变化，其可能影响增压和大气压之间的压力差，从而影响控制增压的能力。另外，利用废气门控制增压以及利用增压驱动废气门的循环作用使得废气门运转难以依照理想状况预测。解决上述问题的一种方法为，包括以涡轮增压器产生的增压来驱动废气门的方法。该废气门根据增压和大气压之间的压力差来调节。这样，降低了控制增压和使用增压来驱动基于增压的废气门之间内在关联。
应理解的是上述概述是以简化形式介绍了所选概念，其将在具体实施方式中进一步描述。这并非意味着确定了本发明主题的关键或必要特征，其范围将由权利要求书和具体实施方式唯一确定。而且，权利要求的主题并不限于解决了上述或本文中任何部分所提及的任何缺陷的实施例。
【附图说明】
图1显示了包括废气门的涡轮增压发动机的框图。
图2显示了包括电磁阀、废气门罐和废气门的废气门臂的示意图。
图3和4显示了如何调制电磁阀控制废气门罐的压力的例子。
图5显示了废气门罐压力的预测数据
图6和7显示了通过废气门控制涡轮增压器的示例方法。
【具体实施方式】
下列描述涉及通过废气门控制内燃发动机的涡轮增压器的系统。在图1中显示了带有包括废气门的发动机示例实施例。在一个示例性配置中，驱动废气门的力由增压提供。在图2中详细显示了示例性废气门。该示例性废气门包括电磁阀和废气门罐。在图3和图4中，显示了处于两种位置的电磁阀用于说明可如何使用电磁阀控制废气门罐的压力。图5显示了在电磁阀如图3和4所描述地调制时废气门罐压力的预测数据。由废气门罐压力产生的力可用于驱动废气门从而控制涡轮增压器。图2的废气门可使用控制程序(例如图6和7中所示的程序)来调节用于控制涡轮增压器。这样，减少了使用增压驱动废气门的涡轮增压器系统中控制增压和使用增压驱动废气门之间的互相作用。
图1显示了包括废气门的涡轮增压的发动机示例。内燃发动机10包括多个汽缸，图1中显示了其中一个汽缸。发动机10可从包括控制器12的控制系统接收控制参数并通过输入装置132从车辆驾驶员130处接收输入。在该例中，输入装置132包括加速踏板和踏板位置传感器134用于产生踏板位置比例信号PP。发动机10的汽缸(这里也指燃烧室)14也包括燃烧室壁136，带有处于其中的活塞138。活塞138可连接至曲轴140从而活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴140可通过传动系统连接至乘用车辆的至少一个驱动轮。而且，起动马达可通过飞轮连接至曲轴140使得发动机10能够进行起动运转。
汽缸14可通过进气通道142、144和146接收进气。进气道146除了与汽缸14连通之外可以与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气道中的一个或多个可包括涡轮增压装置。例如，发动机10配置有包括处于进气道142和144之间的压缩器174的涡轮增压器，以及设在排气道148和149之间的排气涡轮176。具体地，气道142连接至压缩机入口，气道144连接至压缩机出口，排气道148连接至涡轮入口，排气道149连接至涡轮出口。压缩机174可通过轴180至少部分地由排气涡轮176驱动。废气门177包括供排气从排气道148流出涡轮176至排气道149的通道。由涡轮176提供的能量可由从排气道148到达涡轮176的排气量控制。具体地，增压压力可由从控制器12接收的WGC信号通过调制废气门阀的打开程度和/或打开时间来调节。
在该示例性实施例中，废气门177由气体驱动控制废气门阀从而控制增压。在已知的“基于增压”的废气门配置中，废气门177包含电磁阀，其包含连接至进气道146的第一端口和连接至处于大气压的进气道(例如进气道142)的第二端口。第一端口的压力处于增压并可由传感器125测量。该测量结果可通过TIP信号发送至控制器12。可通过传感器123测量大气压且测量结果可通过PA信号传送至控制器12。在该示例性实施例中，废气门阀为常闭，但由增压提供的力可用于打开废气门阀。
包括节流板164的节气门162可沿着发动机的进气道设置，用于改变提供给发动机气缸的进气流速和/或压力。例如，节流板162可如图1所示处于压缩机174的下游，或可替代地设在压缩机174的上游。
排气道148除了可从汽缸14之外还可以从发动机10的其他汽缸接收排起。排气传感器128显示为与涡轮176和排放控制装置178上游的排气道连接。传感器128可从各种提供排气空燃比的指示的适合传感器中选择，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)，双态氧传感器或EGO(排气氧传感器)，NOx、HC或CO传感器，例如，排放控制装置178可为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、多种其它排放控制装置或其组合。
可通过处于排气道148和149中一个或多个温度传感器(未显示)测量排气温度。可替代地，排气温度可基于发动机运转工况例如速度、负载、空燃比(AFR)、点火延迟等推断。另外，排气温度可通过一个或多个排气传感器128计算出。应理解的是排气温度还可替代地通过这里所给出的温度估算方式的任意组合来估算。
发动机10的每个汽缸均包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14显示为包括处于汽缸14上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个气缸，包括汽缸14，均可包括出于汽缸顶部区域的至少两个进气提升阀以及至少两个排气提升阀。阀门的打开和关闭可由连接至阀门推杆的液力驱动提升器控制，或通过凸轮轮廓变换机构控制。例如，进气门150和排气门156可通过各自的凸轮驱动系统151和153由凸轮驱动控制。凸轮驱动系统151和153每个均可包括一个或多个凸轮并可使用一个或多个凸轮轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统，其可由控制器12操作以改变气门运转。进气门150和排气门156的位置可由阀门位置传感器155和157分别确定。在替代实施例中，进气门和/或排气门可由电子气门驱动控制。例如，汽缸14可替代地包括由电子气门驱动控制的进气门和由包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动控制的排气门。在一个具体实施例中，可使用互相独立的两个可变凸轮正时，其中进气凸轮和排气凸轮每个均可由控制系统独立地调节。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸均可包括火花塞192用于点火燃烧。在选择的操作模式下，点火系统190可响应于来自控制器12的提前点火信号SA通过火花塞192提供点火火花给燃烧室14。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞192，例如当发动机10可通过自动点火或通过燃料喷射开始燃烧的情况，如同柴油发动机的情况下。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸均可配置有一个或多个燃料喷射器用于向其提供燃料。在一个非限定性实施例中，汽缸14显示为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166显示为与汽缸14直接连接用于通过电子驱动器168与控制器12接收到的信号脉宽FPW-1成比例地直接向其喷射燃料。这样，燃料喷射器166提供了已知为燃料直接喷射(这里也称之为DI)进入燃烧汽缸14。虽然喷射器166显示为侧面喷射器，其也可处于活塞的顶部，例如邻近火花塞192的位置处。由于一些醇基的燃料的低挥发性，这样的位置可在以醇基燃料运转发动机时改进混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于顶部并且靠近进气门以改善混合。可从包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的高压燃料系统8将燃料输送至燃料喷射器166。可替代地，可通过处于低压的单级燃料泵输送燃料，在这种情况下在燃料冲程期间的燃料直接喷射正时会比如果使用高压燃料系统更为受限。此外，尽管未显示，燃料箱可具有压力传感器以提供信号至控制器12。应了解在可替代实施例中，喷射器166可为提供燃料至汽缸14上游的进气道内的进气道喷射器。
图1中控制器12显示为微处理器，包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序和检定值的电子存储介质(在本特定示例中显示为只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。只读存储介质110可编程有表示可由处理器102执行的用于执行下列方法的指令的计算机可读数据以及预期但并未具体列出的变量。控制器12可从连接至发动机10的传感器接收多种信号，除了之前论述的那些信号之外还包括：来自质量空气流量传感器122的引入质量空气流量(MAF)测量值、来自连接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)、来自连接至曲轴140的霍尔效应传感器120的表面点火感测信号(PIP)、来自节气门位置传感器的节气门位置信号TP、来自传感器125的节气门入入口压力(TIP)，和来自传感器124的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可由控制器12从PIP信号生成。而且曲轴位置以及曲轴加速度和曲轴摆动均可基于信号PIP确定。来自歧管压力传感器124的歧管压力信号MAP可用作进气歧管内的真空或压力指示。而且歧管压力可基于其他运转参数例如基于MAF和RPM来估算。
继续参见图2，显示了包括电磁阀220、废气门罐230、废气门臂240和机械连杆250的废气门177的示例性实施例的示意图。机械连杆250可将机械臂240的平移运动转换为废气门阀的旋转运动。换而言之，通过沿着方向260移动机械臂，废气门阀可打开或闭合从而使得可分别引导排气从涡轮176流出或流向涡轮。废气门臂240连接至隔板232从而使得在隔板232处形成压力差时，其可迫使废气门臂240从其缺省位置处离开。连接至废气门臂240的弹簧234迫使废气门臂240朝向其缺省位置。在该示例性实施例中，废气门臂240的缺省位置闭合了废气门阀。
废气门阀的位置由罐体内压力236确定，该压力由电磁阀200和罐体236之间通过连接管220的气流确定。气流由梭208的位置和第一端口202、第二端口204以及控制端口206处的气压确定。梭208可沿着方向214由来自线圈212和弹簧210的力确定其移动。在该示例性实施例中，第一端口202连接至处于增压的进气道146，第二端口204连接至处于大气压的进气道142，且控制端口206连接至处于罐压力的罐体236。
在图2中，梭208堵住控制端口206从而基本阻止了气体在电磁阀200和废气门罐230之间的流动。在该示例性实施例中，图2中的梭208的位置可以为瞬间位置。图3显示了当线圈212放电(例如当WGC信号为低时)，梭208的位置为稳态位置。当线圈放电时，弹簧210作用在梭208上的力可在电磁阀200中保持梭208接近弹簧210。在该位置处，端口204被梭208堵住且在端口202和206之间打开了通道。当增压超过罐压力时，气体可如箭头300所示从端口202流至206，且可增加罐压力。
图4说明了当线圈212充电时，例如当WGC信号为高时，梭208处于稳态位置。当线圈充电时，线圈212的力可超过弹簧210作用在梭208上的力从而使得梭208可在电磁阀200中位于接近线圈212处。在该位置处，端口202被梭208堵住且在端口204和206之间打开了通道。当罐压力超过大气压时，气体可如箭头400所示从端口206流至204，且可以降低罐压力。
可使用脉宽调制(PWM)来驱动连接至线圈212的WGC信号，在给定频率和工作周期中PWM信号可在高值和低值之间交替变换，其中工作周期由信号为高的时间除以信号的周期比例来确定。这样，当WGC信号为高时可在第一方向(在端口204和206之间的通道打开)驱动梭208，且当WGC信号为低时可在第二方向(在端口202和206之间的通道打开)驱动梭208。通过控制WGC信号的工作周期，在罐体236中可保持中间罐压力处于增压和大气压之间。图5的预测数据显示了可如何使用PWM信号控制废气门罐压力。在图5中，可通过将WGC信号调制在大约32Hz处来获得中间罐压力。PWM周期可测量为罐压力处于峰值510或谷值520之间的时间。在可替代实施例中，PWM频率可为小于200Hz。
可通过增加端口202和206连通的持续时间(例如当WGC信号为低且线圈212放电时)来增加平均罐压力。这样，罐压力可朝向增压增加。可通过减少端口204和206连通的持续时间(例如当WGC信号为高且线圈212充电时)来降低平均罐压力。这样，罐压力可朝向大气压降低。这样可通过调节WGC信号的工作周期来调节罐压力。具体而言，可通过缩短WGC信号的工作周期来增加罐压力，并通过增加WGC信号的工作周期来减少罐压力。
可通过WGC信号的工作周期、增压以及大气压确定罐压力。对于不同的大气压，给定的废气门指令可通过不同的值使罐压力变化。例如，在大气压较低的高纬度地区，增压和大气压之间的差值大于大气压较高的低纬度地区。随着增压和大气压之间的差值增加，罐压力可更迅速地变化。从而可根据大气压而调节废气门指令。例如，随着大气压增加，可调节废气门指令来增加废气门的驱动。随着大气压降低，可调节废气门指令来减少废气门的驱动。类似地对于不同的增压，废气门指令以不同的值改变罐压力。例如，随着增压程度升高，罐压力可更迅速地变化，并可调节废气门工拙周期来减少废气门的驱动。
罐压力可确定废气门阀打开或关闭的程度，其将确定涡轮产生的能量从而确定增压。由于增压是受控可变的且是驱动废气门的能量源，需要有一种控制方法来解除驱动废气门和控制增压之间的互相作用。
参考图6进一步说明如下，方法600可由发动机控制器例如12执行，用于通过基于增压的废气门177控制涡轮增压器。在一个示例中，通过废气门控制发动机涡轮增压器的方法包含确定大气压和实际增压。可根据实际增压和大气压之间的差值调节废气门。
继续参考图6，在610处，该方法包括根据发动机工况确定所需增压。所评估的工况可通过传感器例如传感器116、120、122、123和128来直接测量，和/或通过其他发动机工况来估算。所评估的工况可包括发动机机油温度、发动机转速、怠速速度、大气压力、(例如来自于踏板位置传感器的)驾驶员请求扭矩、歧管空气流量(MAF)、空气温度、车辆速度等。
随后在620处确定实际增压。实际增压可通过传感器例如传感器125直接测量。该测量结果可通过TIP信号发送至控制器12并存储在计算机可读介质中。在替代实施例中，可基于其他运转参数例如基于MAP和RPM测算。
随后在630处，可确定大气压力。例如，可通过例如传感器123测量接近压缩器入口的大气压力。测量结果可通过PA信号送至控制器12并存储在计算机可读介质中。在替代实施例中，大气压力可基于其他运转参数估算。
随后在640处，可以从实际增压和大气压之间的差值计算废气门驱动力。废气门可根据废气门驱动力调节。由于废气门驱动力实际上可类似于电磁阀200的第一端口202和第二端口204之间的压力差，驱动废气门177和控制增压之间的互相作用可以减少。例如，废气门驱动力可用作反向废气门模型的输入。反向废气门模型可在给定废气门驱动力的情况下将所需废气门罐压力或理想废气门阀位置映射为废气门工作周期。映射为废气门工作周期可包括使用查找表或计算废气门工作周期。WGC信号可以为在该废气门工作周期下调制的脉宽来调节废气门。所需废气门罐压力或所需废气门阀位置可例如从前馈、反馈或其他控制算法中确定。
废气门驱动力也可能影响废气门的动态特性。例如罐体236在具有较低大气压的高纬度处较具有较高大气压的低纬度处更快地充满。如同这里所述，可以用补偿项来代表废气门驱动器相对于具有废气门驱动模型零极点对消(zeros cancelling poles)的控制器的延迟。对于较低大气压可减少该补偿项来代表较低大气压下废气门阀更快的动态驱动。类似地，对于较高的大气压可增加该补偿项来代表较高大气压下废气门阀更慢的动态驱动。另外，补偿项还可进一步包括基于双独立凸轮运动(其可影响增压)的调节量。例如，当进气凸轮是以相对于大气压增加增压的方式移动时，补偿项的幅度可以减小。类似地，当进气凸轮是以相对于大气压降低增压的方式移动时，补偿项的幅度可以增大。
在另一个例子中，可以调节补偿项以解决具有较大气门重叠的泄流((blow through)运转(例如扫气)。在涡轮增压(增压)发动机中，当进气压力高于排气压力时可能发生泄流，在阀门重叠期间一定量的新鲜空气可从进气歧管直接流至排气歧管而不参与汽缸燃烧。可有意地以提前进气凸轮正时并推迟排气凸轮正时的方式运转增压发动机来改进容积效率并减少涡轮迟滞。然而泄流空气较冷(因为其并未燃烧过)从而相比于没有泄流的发动机对排气系统和涡轮增加能量较少。为了补偿泄流空气，可通过调节前馈程序并增加反馈增益来调节废气门运转的泄流部分。例如，增加补偿项可补偿在反馈回路中的较低增益而导致的较低排气能量。在另一示例中，可调节补偿项以补偿由于节流板164的运动而导致的增压变化。
随后，在650处，可根据所需增压调节废气门。例如，所需增压可用作前馈控制算法的输入来调节废气门。前馈控制算法可计算目标废气门罐压力或目标废气门阀位置，其可用作反向废气门模型的输入分量来确定废气门工作周期。
随后，在660处，可计算所需增压和实际增压之间的差值作为增压误差。可根据该增压误差调节废气门。例如增压误差可用作反馈控制算法的输入来计算目标废气门罐压力或目标废气门阀位置，其可用作反向废气门模型的输入分量来确定废气门工作周期。该控制算法可包括补偿项来补偿由充满和排空罐体236而引起的延迟。可在大气压增加时增大补偿项的幅度来补偿较慢的罐体236充满和排空。可在大气压降低时减小补偿项的幅度来补偿较快的罐体236充满和排空。
这样，方法600可用于显著减少驱动废气门177和增压控制之间的互相作用。如同参考附图7进一步所说明，可使用方法600的步骤来实施方法700。
已经确定了所需增压、实际增压以及大气压并显示作为方法700的输入。在710处，计算实际增压值和大气压之间的差值得到废气门驱动力715。废气门驱动力715可为反向废气门模型720的输入。目标废气门罐压力730可用作反向废气门模型720的另一输入。在一个替代示例中，目标废气门阀位置可用作反向废气门模型720的另一输入。反向废气门模型720可将目标废气门罐压力730映射为废气门工作周期725用于废气门驱动力715。WGC信号可在废气门工作周期725中用脉宽调制来调节发动机10的废气门177。设备740包括发动机10。
前馈控制750包括将所需增压作为输入来确定目标废气门罐压力730的前馈分量755。前馈控制750可包括静态前馈项和/或动态前馈项。动态前馈项可从一个或多个发动机工况(例如包括所需增压)来计算前馈分量。动态前馈项可从一个或多个发动机工况的时间变化率(例如包括所需增压时间变化率)来计算前馈分量。在760处，计算所需增压和实际增压之间的差值作为增压误差765。增压误差765可用作反馈控制700的输入来确定目标废气门罐压力730的反馈分量775。反馈控制700可包括比例积分(proportional-integral，PI)控制器或比例积分微分(proportional-integral-derivative，PID)控制器。反馈控制770可包括超前/滞后滤波器，或补偿项来补偿废气门罐230充满和排空动态特性。该补偿项可根据废气门工作周期725或废气门驱动力715来调节。例如，反馈控制700可具有如下转移函数：
((twg＊s+1)/(C1＊s+1))＊((kp＊s+ki)/(s))
其中twg为废气门的时间常数，且C1可对于系统从经验中得出。在一个实施例中，C1可为0.05。超前过滤器的零值(1/twg)可用作根据废气门罐压力动态特性对消极点。PI控制器(ki/kp)的零值可用于系统极点对消(1/tsys)，其中1/tsys为开放回路系统时间常数。
前馈分量755和反馈分量775可由加法器780相加来得到目标废气门罐压力730。这样，方法700可显著减少驱动废气门177和控制实际增压之间的互相作用。
请注意，本说明书中所包括的示例控制和估算程序可用于多种发动机和/或车辆系统配置。本说明书中所描述的具体程序可代表任意数量处理策略(例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一个或多个。同样，可以以所说明的顺序执行、并行执行所说明的各种行为、操作或功能，或在一些情况下有所省略。同样地，处理的顺序也并非实现此处所描述的实施例的特征和优点所必需的，而只是为了便于说明和描述。根据使用的具体策略，可重复执行一个或多个所说明的步骤或功能。此外，所述的行为可图形表示编程入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的代码。
应理解的是本说明书所公开的配置和程序实质上为示例性的，且这些具体实施例不应被视作限定，因为可能有各种变化。例如，上述技术可应用于V-6，I-4，I-6，V-12，对列4型、汽油、柴油和其他发动机类型以及燃料类型。本发明的主题包括这里所公开的各种系统、配置以及其他特征、功能和/或特性的具有新颖性和非显而易见性的组合和子组合。
本发明的权利要求书特别指出了具有新颖性和非显而易见性的具体组合和子组合。这些权利要求可提及″一个″部件或″第一″部件或其等同。应理解这些权利要求包括一个或多个此类部件的合并，既非必须也不排除两个或更多此类部件。所公开特征、功能、部件和/或特性的其他组合和子组合可通过本发明的修改文本或者通过该申请或相关申请的新权利要求主张权利。
这些权利要求无论与原权利要求相比保护范围更宽、更窄、相同或不同，均已视作包含在了本发明的主题之内。

Claims (10)

1.一种通过废气门控制发动机涡轮增压器的方法，所述方法包含：
以所述涡轮增压器产生的增压驱动所述废气门；以及
根据所述增压和大气压之间的差值调节所述废气门。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于包含在第一方向上以大气压驱动所述废气门，并在与所述第一方向相反的第二方向上以增压驱动所述废气门。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述在第一方向的驱动是基于所述大气压来调节的，包括在较高大气压下对于给定的废气门指令增加驱动，以及在较低大气压下对于所述给定废气门指令降低驱动。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述在较高大气压下增加驱动包括增大的动态驱动，以及所述在较低大气压下降低驱动包括降低的动态驱动。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述废气门包含驱动器，其具有连接至所述增压的第一端口、连接至大气压的第二端口以及连接至罐压力的罐端口，所述方法进一步包含：
根据所述增压和所述大气压之间的差值通过废气门工作周期调节所述废气门。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于在第一方向上调节所述废气门工作周期通过增加所述第一端口与所述罐端口连通的时间长度来增加所述罐压力；以及在与所述第一方向相反的第二方向上调节所述废气门工作周期通过减少所述第二端口与所述罐端口相连通的时间长度来降低所述罐压力。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述废气门包括电磁阀且调节所述废气门工作周期包含调节所述电磁阀的工作周期。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包含根据考虑到驱动器延迟的补偿项来调节所述废气门。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述补偿项随着大气压增加而增加。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述补偿项随着大气压降低而减少。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102678283A (zh) * 2012-05-03 2012-09-19 上海交通大学 发动机废气旁通装置
CN102678284A (zh) * 2012-05-03 2012-09-19 上海交通大学 机械调节式涡轮放气系统
CN104420982A (zh) * 2013-08-29 2015-03-18 福特环球技术公司 废气门阀位置的确定
CN104895668A (zh) * 2015-06-28 2015-09-09 钱蔚鑫 通孔流动型废气旁通系统
CN105121807A (zh) * 2013-03-05 2015-12-02 瓦锡兰芬兰有限公司 内燃发动机中的数字式废气闸阀装置及其操作方法
CN110410553A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 上海华依科技集团股份有限公司 一种电磁阀组的综合控制方法
CN113250810A (zh) * 2021-06-29 2021-08-13 四川迅联达智能科技有限公司 二行程发动机进气压力稳定方法及系统

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2943727A1 (fr) * 2009-03-30 2010-10-01 Renault Sas Procede, pour un turbocompresseur de suralimemntation, de determination d'une consigne de position d'un actionneur de by-pass.
US8464529B2 (en) * 2011-03-02 2013-06-18 Ford Global Technologies, Llc Reduction in turbocharger lag at high altitudes
CN103477057B (zh) * 2011-04-22 2016-12-14 博格华纳公司 使用由发动机汽缸压力估算的排气压力进行涡轮增压器增压控制
US9399962B2 (en) * 2011-11-09 2016-07-26 Ford Global Technologies, Llc Method for determining and compensating engine blow-through air
US9574489B2 (en) * 2012-06-07 2017-02-21 Boise State University Multi-stage turbo with continuous feedback control
US20140067230A1 (en) * 2012-09-06 2014-03-06 GM Global Technology Operations LLC Two-stage turbocharger control systems and methods
US9863345B2 (en) 2012-11-27 2018-01-09 GM Global Technology Operations LLC System and method for adjusting weighting values assigned to errors in target actuator values of an engine when controlling the engine using model predictive control
US9797318B2 (en) 2013-08-02 2017-10-24 GM Global Technology Operations LLC Calibration systems and methods for model predictive controllers
US9920697B2 (en) * 2014-03-26 2018-03-20 GM Global Technology Operations LLC Engine control systems and methods for future torque request increases
US9732688B2 (en) 2014-03-26 2017-08-15 GM Global Technology Operations LLC System and method for increasing the temperature of a catalyst when an engine is started using model predictive control
US9784198B2 (en) 2015-02-12 2017-10-10 GM Global Technology Operations LLC Model predictive control systems and methods for increasing computational efficiency
US9273597B2 (en) * 2013-05-16 2016-03-01 Ford Global Technologies, Llc Method and system for operating an engine turbocharger waste gate
WO2016053257A1 (en) * 2014-09-29 2016-04-07 Volvo Truck Corporation Method for controlling an air boosting apparatus in a two-stroke, opposed piston engine, and a two-stroke, opposed piston engine with an air boosting apparatus
JP6394529B2 (ja) * 2015-07-29 2018-09-26 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
US9957901B2 (en) 2016-01-15 2018-05-01 Achates Power, Inc. Fuel limiter for a uniflow-scavenged, two-stroke cycle, opposed-piston engine
US10161345B2 (en) 2016-01-15 2018-12-25 Achates Power, Inc. Control of airflow in a uniflow-scavenged, two-stroke cycle, opposed-piston engine during transient operation
US9938908B2 (en) 2016-06-14 2018-04-10 GM Global Technology Operations LLC System and method for predicting a pedal position based on driver behavior and controlling one or more engine actuators based on the predicted pedal position
US9926867B1 (en) 2016-12-06 2018-03-27 Achates Power, Inc. Maintaining EGR flow in a uniflow-scavenged, two-stroke cycle, opposed-piston engine
US10415457B2 (en) 2017-11-07 2019-09-17 Fca Us Llc Boost control techniques for a turbocharged engine with scavenging

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4513571A (en) * 1981-09-22 1985-04-30 Bbc Brown, Boveri & Company, Limited Method of supercharging internal combustion engines using exhaust turbochargers with variable exhaust gas swallowing capacity
US5850738A (en) * 1995-12-28 1998-12-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Supercharging pressure control device
US5974801A (en) * 1996-06-21 1999-11-02 Caterpillar Inc. Turbocharger control system
US20040098985A1 (en) * 2002-11-21 2004-05-27 Tetsuo Tabata Device for preventing the turbo-charger from over-running
US20040128996A1 (en) * 2002-07-31 2004-07-08 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining a boost pressure setpoint in an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger
CN1644900A (zh) * 2004-01-20 2005-07-27 株式会社电装 发动机控制系统
CN101082318A (zh) * 2006-05-31 2007-12-05 卡特彼勒公司 涡轮增压器控制系统

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4703625A (en) * 1985-02-25 1987-11-03 Ranco Incorporated Turbocharger control system
GB2173923B (en) * 1985-04-15 1989-01-05 Ricardo Consulting Eng Fuel supply system for turbocharged internal combustion engine
DE3738412A1 (de) 1987-11-12 1989-05-24 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung und verfahren zur motorkuehlung
JPH08114142A (ja) * 1994-10-17 1996-05-07 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンのアイドル制御方法
DE19743667B4 (de) 1997-10-02 2004-07-01 Robert Bosch Gmbh Anordnung zum Regeln des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine
US6279551B1 (en) * 1999-04-05 2001-08-28 Nissan Motor Co., Ltd. Apparatus for controlling internal combustion engine with supercharging device
US6510692B2 (en) 2000-10-05 2003-01-28 Nissan Motor Co., Ltd. Control of supercharger
DE10314985A1 (de) 2003-04-02 2004-10-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines Stellgliedes
JP4253339B2 (ja) 2006-09-21 2009-04-08 株式会社日立製作所 内燃機関の制御装置
US7926270B2 (en) * 2008-01-17 2011-04-19 Ford Global Technologies, Llc Turbocharger waste gate control
IT1401841B1 (it) * 2010-10-11 2013-08-28 Magneti Marelli Spa Metodo di controllo di una valvola wastegate in un motore a combustione interna turbocompresso.

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4513571A (en) * 1981-09-22 1985-04-30 Bbc Brown, Boveri & Company, Limited Method of supercharging internal combustion engines using exhaust turbochargers with variable exhaust gas swallowing capacity
US5850738A (en) * 1995-12-28 1998-12-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Supercharging pressure control device
US5974801A (en) * 1996-06-21 1999-11-02 Caterpillar Inc. Turbocharger control system
US20040128996A1 (en) * 2002-07-31 2004-07-08 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining a boost pressure setpoint in an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger
US20040098985A1 (en) * 2002-11-21 2004-05-27 Tetsuo Tabata Device for preventing the turbo-charger from over-running
CN1644900A (zh) * 2004-01-20 2005-07-27 株式会社电装 发动机控制系统
CN101082318A (zh) * 2006-05-31 2007-12-05 卡特彼勒公司 涡轮增压器控制系统

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102678283A (zh) * 2012-05-03 2012-09-19 上海交通大学 发动机废气旁通装置
CN102678284A (zh) * 2012-05-03 2012-09-19 上海交通大学 机械调节式涡轮放气系统
CN105121807A (zh) * 2013-03-05 2015-12-02 瓦锡兰芬兰有限公司 内燃发动机中的数字式废气闸阀装置及其操作方法
CN105121807B (zh) * 2013-03-05 2017-08-29 瓦锡兰芬兰有限公司 内燃发动机中的数字式废气闸阀装置及其操作方法
CN104420982A (zh) * 2013-08-29 2015-03-18 福特环球技术公司 废气门阀位置的确定
CN104420982B (zh) * 2013-08-29 2018-11-06 福特环球技术公司 废气门阀位置的确定
CN104895668A (zh) * 2015-06-28 2015-09-09 钱蔚鑫 通孔流动型废气旁通系统
CN110410553A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 上海华依科技集团股份有限公司 一种电磁阀组的综合控制方法
CN110410553B (zh) * 2018-04-28 2021-02-23 上海华依科技集团股份有限公司 一种电磁阀组的综合控制方法
CN113250810A (zh) * 2021-06-29 2021-08-13 四川迅联达智能科技有限公司 二行程发动机进气压力稳定方法及系统
CN113250810B (zh) * 2021-06-29 2021-10-01 四川迅联达智能科技有限公司 二行程发动机进气压力稳定方法及系统

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CN102191999B (zh) 2015-09-16
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