CN104420982A - 废气门阀位置的确定 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废气门阀位置的确定。提供了用于确定废气门阀的完全关闭位置的各种方法。在一个示例中，接收到用于在相对于阀座的低升程区域中的废气门阀的非关闭位置命令。在执行该位置命令之前，废气门阀只是临时关闭，从而确定完全关闭位置。

Description

废气门阀位置的确定
技术领域
本公开涉及涡轮增压器中废气门阀的控制。
背景技术
某些内燃发动机利用诸如例如涡轮增压器的压缩装置增加发动机转矩/功率输出密度。在一个示例中，涡轮增压器可以包括经由驱动轴连接到涡轮的压缩机，其中该涡轮联接到排气歧管侧，以及该压缩机联接到发动机的进气歧管侧。通过这种方式，排气驱动的涡轮向压缩机提供能量，以增加进气歧管中的压力(例如，升压或升压压力)和增加进入发动机中的空气流。升压可以使用例如废气门，通过调节到达涡轮的气体的量进行控制。废气门阀可以基于工况进行控制，以实现期望的升压。在某些示例中，废气门阀是气动致动的，而在其他示例中，废气门阀是电动致动的，例如通过电动马达。
美国专利No.7775043公开了通过调节在气动废气门中的废气门阀的位置，用于控制供应给内燃发动机的升压压力的系统。靠近废气门阀定位的废气门传感器感测废气门阀的位置并经由导线向控制器输送表示位置的信号。该控制器接收多个信号，包括发动机速度、升压和大气压力的指示，以控制供应给发动机的升压压力，并通过控制供应给作用于废气门隔板的室的压力，相应调节废气门阀的位置。在确定废气门阀运行不正常的情况下，控制器可以使用来自废气门传感器的信号重新确定废气门阀的位置。
发明内容
发明人在此已经意识到此方案的问题。在发动机加热和热废气在整个发动机循环时，废气门的部分，例如废气门阀和将废气门阀联接到隔板的连杆(或在其他系统中的其他致动器，例如电动马达)遭遇高温。由于这些部件对高温的暴露，会发生热变形，从而引起例如阀致动器连杆的伸长或收缩，以及涡轮壳体变形。因此，在得知相对于废气门阀在完全关闭位置接触的座的阀的升程的位置时，废气门阀位置感测的精度降低。这类精度的降低会导致对发动机的不准确升压水平的供应。
提供了用于确定废气门阀的完全关闭位置的方法。
在一个示例中，在相对于阀座的低升程区域中的废气门阀的非关闭位置命令被接收。在执行位置命令之前，废气门阀只是临时关闭，从而确定完全关闭位置。
通过这种方式，由于完全关闭位置的不确定性导致的不准确升压供应得以避免。因此，更准确废气门控制的技术结果通过这些动作实现。
当单独或结合附图考虑时，本说明的以上优点和其它优点，以及特征从以下具体实施方式中将是显而易见的。
应当理解，提供上述概述是以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出包括废气门的涡轮增压发动机的框图。
图2示出根据本公开的实施例的电动废气门的示例。
图3示出根据本公开的实施例的气动废气门的示例。
图4示出说明用于经由图2或图3的废气门控制涡轮增压器的方法的流程图。
图5A和图5B示出说明用于确定图2或图3的废气门的废气门阀的完全关闭位置的方法的流程图。
图6示出说明根据图1的发动机的各种操作参数，确定废气门阀的完全关闭位置的示例性图。
图7示出说明当完全打开位置是所期望的时，确定图2或图3的废气门的废气门阀的完全关闭位置的方法的流程图。
图8示出得知的作为温度的函数的完全关闭位置的图。
具体实施方式
在某些内燃发动机中，诸如涡轮增压器的压缩装置被用于增加供应给发动机的空气的压力(例如，升压压力)，从而增加发动机转矩/功率输出密度。在某些方案中，气动废气门被用于控制废气门阀的位置，并且因此控制供应给涡轮增压器的涡轮的排气的量，而在其他方案中，电动废气门被使用。在任一种情况下，将致动器联接到废气门阀和涡轮组件的连杆会经受高的环境温度，并因此热变形(例如，膨胀、收缩等)。因此，废气门阀位置和该废气门阀抵靠阀座的完全关闭位置的确定会在准确度上降低，从而导致阀升程的不准确评估，并因此导致对发动机升压的不准确供应。
各种方法被提供用于确定废气门阀的完全关闭位置。在一个示例中，用于在相对于阀座的低升程区域中的废气门阀的非关闭位置命令被接收。在执行该位置命令之前，废气门阀只是临时关闭，从而确定完全关闭位置。图1示出包括废气门的涡轮增压发动机的框图。图2示出根据本公开的实施例的电动废气门的示例。图3示出根据本公开的实施例的气动废气门的示例。图4示出说明用于经由图2或图3的废气门控制涡轮增压器的方法的流程图。图5A和5B示出说明用于确定图2或图3的废气门的废气门阀的完全关闭位置的方法的流程图。图6示出说明根据图1的发动机的各种操作参数，确定废气门阀的完全关闭位置的示例性图。图1的发动机也包括控制器，该控制器经配置执行在图4、图5A和图5B中示出的方法。
图1是示出可以被包括在汽车的推进系统中的示例发动机10的示意图。发动机10被示出具有四个汽缸30。然而，根据本公开可以使用其他数量的汽缸。发动机10可以至少部分由包括控制器12的控制系统并通过经由输入装置130来自车辆操作者132的输入进行控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(即，汽缸)30可以包括将活塞(未示出)定位在燃烧室30中的燃烧室壁。活塞可以联接到曲轴40，以便活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传变速器系统(未示出)联接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可以经由飞轮联接到曲轴40，以允许发动机10的起动操作。
燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气空气，以及可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46可以经由相应的进气门和排气门(未示出)选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
燃料喷射器50被示出直接联接到燃烧室30，用于将与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例的燃料直接喷射到燃烧室30中。通过这种方式，燃料喷射器50提供称为进入燃烧室30的燃料的直接喷射。该燃料喷射器可以装设在例如燃烧室的侧面或在燃烧室的顶部。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器50。在一些实施例中，燃烧室30可以替代地或附加地包括安排在进气歧管44中的燃料喷射器，其在燃料喷射器中这样配置：即该配置提供将燃料喷射至每个燃烧室30上游的进气道的所谓进气道喷射。
进气通道42可以包括分别具有节流板22和24的节气门21和23。在这个特定示例中，节流板22和24的位置可以经由提供给被包含在节气门21和23中的致动器的信号，通过控制器12改变。在一个示例中，致动器可以是电动致动器(例如，电动马达)，通常被称为电子节气门控制(ETC)的构造。通过这种方式，节气门21和23可以被操作以改变提供给其他发动机汽缸之中的燃烧室30的进气空气。节流板22和24的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可以进一步包括质量空气流量传感器120和用于向控制器12提供相应信号MAF(质量空气流量)和MAP(歧管空气压力)的歧管空气压力传感器122。
排气通道48可以接收来自汽缸30的排气。排气传感器128被示出联接到在涡轮62和排放控制装置78上游的排气通道48。传感器128可以从用于提供排气空燃比的指示的各种合适传感器中选择，例如线性氧传感器或UEGO(通用的或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置78可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
排气温度可以由位于排气通道48中的一个或更多个温度传感器(未示出)进行测量。可替代地，排气温度可以基于发动机工况(例如速度、负荷、空燃比(AFR)、火花延迟等)进行推断。
控制器12在图1中被示为微计算机，其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在这个特定示例中被示为只读存储器芯片(ROM)106的用于存储可执行程序和校准值的电子储存介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和数据总线。除了之前讨论的那些信号以外，控制器12可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，其包括：来自质量空气流量传感器120的感应的质量空气流量(MAF)的测量值；来自在发动机10内的一个位置中示意性示出的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火拾取信号(PIP)；如所讨论的，来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及如所讨论的，来自传感器122的绝对歧管压力信号，MAP。发动机速度信号RPM可以由控制器12从信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管44中真空或压力的指示。注意，以上传感器的各种组合可以被使用，例如没有MAP传感器的MAF传感器，或反之亦然。在化学计量操作期间，MAP传感器可以给出发动机转矩的指示。进一步地，这种传感器连同被检测的发动机速度一起可以提供被引入到汽缸中的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机速度传感器的传感器118可以在曲轴40每转一圈时产生预定数量的等间隔的脉冲。在某些示例中，存储介质只读存储器106可以用表示由处理器102可执行的指令的计算机可读数据程序化，以执行下面描述的方法以及可以期望但是没有具体列出的其他变体。
发动机10还可包括诸如涡轮增压器或机械增压器的压缩装置，其包括沿进气歧管44布置的至少一个压缩机60。对于涡轮增压器，压缩机60可以至少部分经由例如轴或其他联接装置由涡轮62驱动。涡轮62可以沿排气通道48布置。可以提供各种装置以驱动压缩机。对于机械增压器，压缩机60可以至少部分由发动机和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮。因此，经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或更多个汽缸的压缩量可以由控制器12改变。在某些情况下，涡轮62可以驱动例如发电机64，经由涡轮驱动器68向电池66提供电力。然后来自电池66的电力可以用于经由马达70驱动压缩机60。进一步地，传感器123可以布置在进气歧管44中，用于向控制器12提供升压(BOOST)信号。
进一步地，排气通道48可以包括用于将排气转向远离涡轮62的废气门26。在某些实施例中，废气门26可以是多级废气门，例如两级废气门，其第一级经配置控制升压压力，以及第二级经配置增加到排放控制装置78的热通量。废气门26可以用致动器150操作，致动器150可以是例如电动致动器。在某些实施例中，致动器150可以是电动马达。关于废气门26和致动器150的其他细节和示例将在下面介绍。进气通道42可以包括压缩机旁通阀27，压缩机旁通阀27经配置将进气空气转向围绕压缩机60。例如，当较低的升压压力是期望的时，废气门26和/或压缩机旁通阀27可以由控制器12控制经由将被打开的致动器(例如，致动器150)来控制。
进气通道42可以进一步包括增压空气冷却器(CAC)80(例如，中间冷却器)，以降低涡轮增压或机械增压进气气体的温度。在某些实施例中，增压空气冷却器80可以是空气到空气热交换器。在其他实施例中，增压空气冷却器80可以是空气到液体热交换器。
进一步地，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以经由EGR通道140将排气的期望的部分从排气通道48路由至进气通道42。提供给进气通道42的EGR量可以由控制器12经由EGR阀142改变。进一步地，EGR传感器(未示出)可以布置在EGR通道内，并且可以提供排气的压力、温度和浓度中的一个或更多个的指示。可替代地，EGR可以通过基于来自MAF传感器(上游)、MAP(进气歧管)、MAT(歧管气体温度)和曲轴速度传感器的信号所计算的值进行控制。进一步地，EGR可以基于排气氧传感器和/或进气氧传感器(进气歧管)进行控制。在某些情况下，EGR系统可以用于调节燃烧室内空气和燃料的混合物的温度。图1示出高压EGR系统，其中EGR从涡轮增压器的涡轮上游路由到涡轮增压器的压缩机下游。在其他实施例中，发动机可以附加或可替换地包括低压EGR系统，其中EGR从涡轮增压器的涡轮下游路由到涡轮增压器的压缩机上游。
现转向图2，废气门200的示例被示出，其可以是图1的废气门26。废气门200被包括在沿如图1所示的排气歧管46的一部分。在示出的实施例中，废气门200是电动废气门并由致动器150驱动，虽然各种合适的装置可以用于驱动该废气门，在这个示例中，致动器150是电动致动器。致动器150可以经由连杆204(例如，圆柱杆)传送驱动力到废气门阀206，废气门阀206可以在完全关闭位置与完全打开位置之间转变，并且可以固定在所述完全关闭位置与完全打开位置之间的任何位置处。因此，废气门阀206的位置可以是连续可变的，并且可以经由位置传感器203监测，位置传感器203经配置向发动机控制器(例如图1的控制器12)发送信号。
在废气门阀206从完全关闭位置打开时，可以产生开口，流过排气歧管46的气体通过所述开口可以流入室207。气体可以从室207流到通气孔208，当废气门阀206未处于完全关闭位置时，通气孔208可以接收排气歧管46的气体和排出排气歧管46的气体。因此，供应给发动机的升压量可以通过经由致动器150驱动废气门阀206进行控制，从而改变废气门阀206的位置以及到达进气歧管和涡轮增压器的涡轮(例如，图1中的涡轮62)的气体量。在一个示例中，阀206可以经由枢轴形成，其表面面积面对通过歧管202的流。枢轴两侧的压力差可以产生移动该枢轴的作用力。虽然未示出，废气门200可以包括马达和齿轮箱，以及从齿轮箱的输出轴延伸到废气门阀206的连杆204。在某些实施例中，位置传感器203可以测量这类部件的取向，例如连杆204的平移位置，输出轴或马达里的另一个部件的旋转方向。在这个示例中，这类测量值可以间接用于确定废气门阀206的位置。而且，在其他实施例中，废气门阀的位置可以基于软模型进行确定，所述软模型使用上面参照图1描述并发送到控制器12的一个或更多个信号(例如，BOOST)。
废气门200可以进一步包括偏置件210。偏置件210的一端附接到废气门200，以及另一端附接到废气门阀206。在某些实施例中，选择偏置件210以供应维持废气门阀206处于完全关闭位置的闭合力达到阈值压力。作为一个非限制性示例，偏置件210可以被选择允许废气门阀206在涡轮增压器涡轮两侧的平均压力差在0.75巴与1巴之间打开。在废气门退化的情况下，例如由于致动器150的动力损耗，废气门阀206可以经由弹簧预负荷维持在完全关闭位置达到阈值压力，从而确保足够的升压积聚被传送到发动机。当不需要限制缩小的程度来解决废气门致动器退化的可能性时，这种配置可特别有利于小型化发动机。相反，处在阀值压力或阀值压力之上，偏置件210可以允许废气门阀206向完全打开位置移动，从而限制最大的升压，尤其是在高负荷时。而且，由于偏置件210向废气门26供应附加的闭合力，废气门致动器(例如，致动器150)的尺寸及其功耗可以降低。因此，在未退化的运转期间，致动器可以保持该阀在完全关闭位置，并且具有小于如果弹簧预负荷是零时的电流电平。供应给致动器150的电流可以被选择以影响诸如弹簧的偏置件的闭合力。在示出的实施例中，偏置件210被示为处于预压缩状态的弹簧，虽然各种合适的结构可以用于向废气门26供应附加的闭合力。在采用弹簧的情况下，弹簧常数可以被选择，以供应闭合力直到特定的阈值压力，并向发动机供应足够的升压。
在完全关闭位置，废气门阀206接触到阀座212，从而邻接阀座并且将废气门200流体密封与排气通道46分开，使得流过排气通道的气体不进入废气门。在此位置处，根据诸如图1的节气门21和23的位置的其他条件，最大升压可提供到发动机10。图2也示出低升程区域214，其指定这样的区域，即对于该低升程区域中的废气门阀的多个位置(例如升程)，废气门阀206与阀座212之间的分离被认为相对较小。在一个示例中，低升程区域可以是总可用升程的较低的25％。在另一个示例中，其可以是总可用升程的0-30％的范围。如本文所使用的，“升程”可以等同指的是废气门阀相对于完全关闭的位置。在另一个示例中，低升程区域214可以从阀座212的上部表面216延伸到室207内任何合适限定的点，并且可以从这个上部表面到废气门阀206的上部表面进行测量。例如，低升程区域214可以从阀座212的上部表面216延伸到室207的总高度的大约20％的高度。不过，应当理解，合适的低升程区域可以基于废气门的物理特性预先确定或基于各种运行参数动态确定。低升程区域214在下面参照图5描述的方法500中被引用，以增加升压控制的准确性。
现转到图3，示出废气门300的另一示例，其可以是图1的废气门26。如图2所示的电动废气门200一样，沿图1所示的排气歧管46的一部分包括废气门300，并且废气门300包括联接到连杆304(例如，圆柱杆)的废气门阀302。然而，废气门300是经由加压流体控制的气动废气门。因此，连杆304联接到隔板306，隔板306进而联接到偏置件308，该偏置件可是图2的偏置件210或任何其他合适的偏置件。偏置件308可将废气门阀302和隔板306偏置到任何合适位置——例如，处于全闭位置、全开位置、或其间的任何地方。
为便于废气门阀302的气动定位，加压流体源310经由第一管道313将不同水平的加压流体(例如，加压空气)提供到废气门300的第一室312。进入第一室312的加压流体作用于隔板306，从而调节隔板306的位置并且因此废气门阀302具有足够的压力。当废气门阀302处于全闭位置时(例如，完全邻接阀座314，并且将流过排气歧管46的气体流体密封与第一室312分开)，从加压流体源310传送到第一室的加压流体提供机构，通过该机构废气门阀302可开始打开。然而，在其他部分地打开位置处，从加压流体源310传送的加压流体可与从排气歧管46进入第一室312的排气结合以定位废气门阀302。加压流体源310可是例如空气压缩机或自图1的发动机10的进气空气源。虽然未示出，但加压流体源310可包括真空调节器和/或一个或更多个阀，以控制到第一室312的加压流体的供应。同样地，废气门300可任选地包括第二加压流体源316，其经配置经由第二导管320将加压流体(例如，加压空气)提供到废气门300中的第二室318。从该源传送到第二室318的加压流体可沿与将流体传送到第一室312相反的方向作用于隔板306。由于真空调节器和/或一个或更多个阀包括在第二加压流体源316和/或第二导管320中，经由到第一室312和第二室318两者的加压流体的平衡供应，可实现废气门阀302的准确定位。应当明白，在不偏离本公开的范围的情况下，可对废气门300作出合适的修正。例如，可提供通气孔(未示出)以进一步帮助废气门中的压力调节。进一步地，位置传感器(未示出)可以设置在废气门300中，如同废气门200中的位置传感器203一样，便于废气门阀302的位置的确定。
图3也示出低升程区域322，其中对于此低升程区域中的废气门阀的多个位置(例如升程)，废气门阀302与阀座314之间的分离被认为相对小。如图2所示的低升程区域214一样，低升程区域322可从阀座314的上表面324延伸到第一室312内的任何合适的定义点，并且可从此上表面到废气门阀302的上表面被测量。作为非限制示例，低升程区域322可从阀座314的上表面324延伸到第一室312和第二室318的总高度的大约15％的高度。低升程区域322可定义为第一室312和第二室318的总高度的任何合适部分，并且可基于废气门300的物理特性预先确定，或基于各种期望运行参数动态地确定。
图4示出说明可以由发动机控制器(例如，控制器12)执行的用于经由废气门(例如，废气门200和300)控制涡轮增压器的方法400的流程图。在一个示例中，经由废气门控制发动机的涡轮增压器的方法可以包括确定期望升压压力和实际升压压力。该废气门可以根据期望升压压力与实际升压压力之间的差异进行调节。
在410处，该方法包括根据发动机工况确定期望的升压。所评估的条件可以用传感器，例如传感器112、118、120、122、123和134直接测量，和/或该条件可以根据其他发动机工况进行估计。所评估的条件可以包括发动机冷却液温度、发动机机油温度、质量空气流(MAF)、歧管压力(MAP)、升压(例如，传感器123的BOOST压力)、发动机速度、怠速速度、大气压力、驾驶员要求的转矩(例如，来自踏板位置传感器134)、空气温度、车辆速度等。
接着，在420处，可以确定实际升压压力。实际升压可以从传感器(例如传感器123)直接测量。测量值可以经由BOOST压力信号发送到控制器12，并储存在计算机可读存储介质中。在替代实施例中，实际升压压力可以基于其他工况，例如像基于MAP和RPM进行估计。
接着，在430处，可以确定大气压力。例如，大气压力可以在发动机启动加速时，从MAP传感器测量，和/或基于包括MAF、MAP、节气门位置等的发动机的工况进行估计。测量值可以发送到控制器12并储存在计算机可读存储介质中。在替代实施例中，大气压力可以基于其他工况进行估计。
然后，在440处，废气门致动力可以基于废气门两侧的压力差、排气流和/或废气门阀的角度进行计算。废气门可以根据废气门致动力进行调节。废气门致动力可以和废气门两侧的压力差精确类似。例如，废气门致动力可以用作废气门动态特性的输入。对于给定的废气门致动力，废气门动态特性可以将期望废气门压力或期望废气门阀位置映射到废气门占空比，其中，占空比信号由控制器生成并发送到废气门致动器，以调节致动力。废气门致动器可以是例如废气门200中的致动器150，或废气门300中的真空调节器。映射到废气门占空比可以包括使用查询表或计算废气门占空比。废气门控制(WGC)信号可以包括经由废气门占空比进行脉冲宽度调制以调节废气门。期望废气门压力或期望废气门阀位置可以通过例如前馈、后馈或其他控制算法实现。
补偿项可以解决废气门致动器的延迟。附加地，该补充项可以进一步包括基于双独立凸轮的移动的调节，其会影响升压压力。例如，在进气凸轮以会增加相对于大气压力的升压压力的方式移动时，补充项的大小会减小。同样，在进气凸轮以会减小相对于大气压力的升压压力的方式移动时，补充项的大小会增加。
接着，在450处，废气门阀(例如，阀206、302)完全关闭的位置被可选地确定。图5A和图5B示出说明用于确定废气门阀完全关闭的位置的方法500的流程图。方法500可用于确定例如废气门阀206、302完全关闭的位置。
方法500的使用基于废气门的热变形是由于高环境温度对废气门控制的不利影响并因此影响对发动机升压水平的准确供应的认知。在电动废气门(例如废气门200)中，热变形会导致连杆204膨胀和收缩，引起确定的和实际的废气门阀206的位置之间的误差。同样，在气动废气门(例如废气门300)中，连杆304中的热变形会引起确定的和实际的废气门阀302的位置之间的误差。发明人在此已认识到当废气门阀被安置在距离其相应阀座的一定距离内时(例如，在如低升程区域214的低升程区域内)，以及在下面更详细描述的某些条件下，废气门阀可以在短暂预定的时间段移动到完全关闭位置，而不会对发动机的输出产生不利影响(例如，过冲/下冲)或使发动机或其他部件面临危险，以便当需要时，确定完全关闭位置的位置(或另一部件的取向/状态)。
在该方法的502处，可以确定废气门阀是否在低升程区域。如上所述，低升程区域可指出废气门阀与其对应阀座(例如，阀座314)之间的分离在对于这个低升程区域中废气门阀的多个位置(例如，升程)是相对小的区域。例如，低升程区域可以是废气门阀移动的室的整个高度的20％。在一些实施例中，低升程区域可以是包括大于下限阀值但是小于上限阀值(例如，在最大升程的10-20％之间)的位置的区域。低升程区域可以基于废气门和发动机的物理特性被预先确定，或可以动态确定，使得废气门阀可以从最大升程移动到完全关闭位置是可能的，而不会对发动机输出产生不利影响。如果可用，对应于废气门的位置传感器(例如，位置传感器203)可以用于确定废气门阀是否在低升程区域。如果确定废气门阀不在低升程区域(否)，通过返回到方法400的460，正常的废气门操作得以恢复。如果废气门阀在低升程区域(是)，该方法进行到504。
接着，在504处，可选地确定自之前的完全关闭的确定以来阀值的持续时间是否已过去。在这里，通过尝试周期性地确定完全关闭的位置，由于热变形的不准确升压控制得以减轻。阀值持续时间可以基于平均驱动周期的平均温度变化预先确定，或通过例如跟踪整个发动机运转的温度变化，基于各种操作参数动态确定。如果自之前的完全关闭位置确定以来阀值持续时间还没有过去(否)，通过返回到方法400的460，正常的废气门操作得以恢复。如果阀值持续时间已过去(是)，该方法进行到506。
接着，在506处，可选地确定自最后的完全关闭位置的确定以来温度变化是否超过阀值。阀值可以基于已知的热膨胀系数(例如，对应于废气门阀连杆)被预先确定，使超过阀值的温度变化提示完全关闭位置的重新确定，如热变形的显著量有可能已经发生。如果自最后的完全关闭位置的确定以来温度变化未超过阈值(否)，通过返回到方法400的460正常的废气门操作得以恢复。如果自最后的完全关闭位置的确定以来温度变化已超过阀值(是)，该方法进行到508。
转向图5B，在508处，确定期望转矩的变化率是正的还是负的。如果期望转矩的变化率是正的，该方法进行到510。在这种情况下，更大的升压水平可以提供给发动机，在此情况下，命令将发给废气门以使废气门阀朝向完全关闭位置移动。在这个示例中，在废气门阀将要朝向完全关闭位置移动时，工况可能更适合于到完全关闭位置。因此，该方法处理不同于期望转矩的负变化率的期望转矩的正变化率，并且给予前者超过后者的优先权。
接着，在510处，在已确定期望转矩的变化率是正的后，确定期望转矩的正变化率是否超过第一阀值。如果期望转矩的正变化率超过第一阀值(是)，通过返回到方法400的460正常的废气门操作得以恢复。在这里，禁止完全关闭位置的确定的驾驶员转矩需求的情形不提示这类确定。相反，如果期望转矩的正变化率未超过第一阀值(否)，该方法进行到514。
在512处，在已确定期望转矩的变化率是负的后，确定期望转矩的负变化率是否超过第二阀值。与期望转矩的变化率是正的上述情形相反，在这里，命令将发给废气门使废气门阀移动远离完全关闭位置。因此，期望转矩的负变化率可能更少有利于确定完全关闭位置，这是因为有更少时间可用于正常废气门阀操作的绕行。因此，第二阀值会小于第一阀值，其中与有利于这类确定的期望转矩的负变化率范围相比，期望转矩的更大正变化率范围有利于完全关闭位置的确定。如果超过第二阀值(是)，通过返回到方法400的460正常的废气门操作得以恢复。如果未超过第二阀值(否)，该方法进行到514。
在某些情况下，期望转矩的变化率可以大致等于零。在这里，期望转矩的变化率的历程的至少一部分可以被评估，以确定期望转矩的净正或净负变化率。其他方案可以预测期望转矩的变化率。在某些实施例中，在期望转矩的变化率大致等于零的确定时，该方法可以简单进行到514。
接着，在514处，确定发动机(例如，发动机10)的负荷是否超过阀值负荷。如果超过阀值负荷(是)，通过返回到方法400的460正常的废气门操作得以恢复。在这里，废气门阀移动到完全关闭位置所需要的时间被禁止的情况可得以避免，如同废气门阀的进一步关闭会对发动机及其部件存在风险的情况一样。在其他实施例中，可以确定发动机转速(例如，按照RPM)是否超过阀值速率。如果未超过阀值速率(否)，该方法进行到516。
在516处，废气门阀的当前升程与从控制器(例如，图1中的控制器12)发送到废气门命令的升程之间的差异被确定。由于从控制器发送的命令的升程可以按照与废气门阀的致动器关联的参数编码，命令的升程可以经由例如查询表转换为废气门阀位置。虽然在某些情形下，该废气门阀可以在低升程区域，对应于从其当前升程明显偏离的升程的命令的升程可以发给废气门阀。在能够这样做以及随后到达命令的升程时，这类偏离会禁止废气门阀向完全关闭位置的移动。因此，在518处，可以确定当前升程与命令的升程之间的差异是否超过阀值差异。如果超过阀值差异(是)，通过返回到方法400的460正常的废气门操作得以恢复。如果未超过阀值差异(否)，该方法进行到520。
在520处，废气门阀可以保持在完全关闭位置的驻留(residence)时间被确定。该驻留可以基于至少在516处确定的当前废气门阀升程与命令的升程以及废气门的物理特性进行确定。该驻留时间可以被选择，使得发动机输出(例如，转矩)和涡轮速度不过冲。通过这种方式的驻留时间选择可以考虑包括期望发动机转矩的变化率的一个或更多个运行参数，如下面进一步详述的。例如，在期望转矩的变化率增加时，该驻留时间可以减少。作为另一个示例，该驻留时间可以基于位置命令与当前的废气门阀升程之间的差异进行确定。
接着，在522处，废气门阀被移动到完全关闭位置持续最多在520处确定的驻留时间的时间。对于某些情形，完全关闭位置的充分确定可以要求进入到完全关闭位置持续驻留时间的重要部分或全部。例如，在被通知进入完全关闭位置后，废气门阀可以从其阀座弹开。因此，需要更多的时间确保与阀座的接触，并因此确定其位置。应当明白，已经达到完全关闭位置的验证可以以任何合适的方式执行，包括监测致动器反馈(例如，供应给电动废气门的马达的电流)、来自废气门阀位置传感器的反馈和升压水平。在这里，在当前的完全关闭位置会不同于在之前时间确定的完全关闭位置时，当前的完全关闭位置可以被确定。而且，其他数据可以与得知的完全关闭位置关联，所述数据包括一个或更多个热条件(例如，排气温度)和得知完全关闭位置的时间。集中数据可以储存在控制器12的合适数据结构中，以提供得知整个完全关闭位置的指示，如下面参照图8进一步详述的。
通过这种方式，方法500提供由于热变形导致的废气门阀位置的不确定性所产生的不准确升压控制可以得以减轻，而没有对发动机输出(例如，转矩)产生不利影响或危及正常运转的机制。在利用内外循环控制以控制由废气门供应的升压水平的实施例中，可以促使内循环控制的相对快的动态特性以确定完全关闭位置的位置(例如，阀座)而没有产生不利影响。如上所述，应当理解，完全关闭位置的位置确定可以和可操作联接到废气门的致动器的取向或状态，例如致动电动废气门的马达中的旋转部件的取向相对应。进一步地，方法500可以以各种合适的方式调节，以实现上述结果。例如，该方法可以在没有最近由发动机控制器命令的升程供应的情况下执行，而是在超过一个或更多个上述阀值(例如，时间，温度等)时执行。
方法500可以包括未示出的附加步骤。特别地，该方法可以指示废气门阀位置感测的退化。如果废气门阀的实际位置(例如，由位置传感器指示)偏离于已得知的完全关闭位置大于退化阀值，所述退化阀值大于废气门阀保持在完全关闭位置的驻留时间的持续时间，则可以例如经由仪表盘指示器和/或设定诊断代码指示退化。
现转向图6，图600被示出，其示出发动机负荷、每分钟转数(RPM)、期望转矩(τD)、期望转矩的变化率(dτD/dt)和废气门阀的升程，上述全部作为时间的函数。图600可示出在例如发动机包括废气门200或300并执行图5的方法500的实施例中的发动机10的示例性驱动周期。
图6特别示出时间和运行参数区域，其中，根据图5的方法500的执行，废气门阀移动到其完全关闭位置，从而确定完全关闭位置的位置。在第一区域602处，运行参数有利于完全关闭位置的确定。特别地，负荷、RPM、期望转矩以及期望转矩的变化率在用于这类确定的可接受限值内。因此，如虚线所示，在第一驻留时间，废气门阀的升程降低到零(例如，促使抵靠其阀座到完全关闭位置)。诸如增加废气门阀的升程的命令的条件结束完全关闭位置的确定。类似地，稍后，在发动机10的操作中，运行参数有利于完全关闭位置在第二区域604处的再确定。在这里，在第一区域602处和在第二区域604处的完全关闭位置的时间偏离确定超过阀值提示重新确定。此外，运行参数还有利于保持废气门阀在完全关闭位置持续第二驻留时间，所述第二驻留时间比第一驻留时间更长。从完全关闭位置的确定的退出也被示出。虽然操作参数可以不需要这类退出，第二驻留时间对于完全关闭位置的充分确定是足够的。在图600的其他区域处，操作参数阻止完全关闭位置的确定。例如，在第一区域602之前的区域处，以及在第一区域602与第二区域604之间，例如由于大的阀升程和高的期望转矩，阀升程不能降低到零。在区域606处，期望转矩的变化率(dτD/dt)超过上限，从而阻止完全关闭状态的应用。在一些实施例中，由于这些原因，变化率增加，废气门阀保持在完全关闭状态的驻留时间的持续时间减少。定位在完全关闭状态的废气门阀以及确定保持废气门阀在完全关闭状态的驻留时间可以考虑上述的一个或更多个运行参数(例如，期望发动机转矩的变化率)。
返回到图4，在460处，废气门可以根据期望升压进行调节，如果完全关闭位置被确定，考虑在450处进行的调节。在一些示例中，期望升压压力可以用作用于调节废气门位置的前馈控制算法的输入。该前馈控制算法可以处理可用作内控制循环的输入的目标废气门压力或目标废气门阀位置。
最后，在470处，升压误差可以作为期望升压压力与实际升压压力之间的差异进行计算。废气门可以根据处理的升压压力误差进行调节。例如，如果压力控制是期望的，或目标废气门阀位置在内循环内，升压压力误差可以用作反馈控制算法的输入，以计算目标废气门压力。该控制算法可以包括如上所述的补偿项。
废气门阀的完全关闭位置的确定对于其他工况可以被执行，所述其他工况包括处于完全打开位置的废气门阀的布置是期望的工况。图7示出当完全打开位置是期望的时，说明用于确定废气门阀(例如，废气门阀206，302)的完全关闭位置的方法700的流程图。例如当被相应安置在低升程区域214和322之上或之外的区域中时，废气门阀206和302可以占用完全打开位置。可替代地，图4的方法400可以被更改以可替代地包括方法700或添加到图5的方法500。
在方法700的702处，确定废气门阀的完全打开位置是否是期望的。由发动机控制器(例如，图1的控制器12)发送的命令升程可以被评估，以执行这类确定。如果命令的升程对应于完全打开位置，确定完全打开位置是期望的(是)，并且该方法进行到704。如果完全打开位置不是期望的(否)，例如通过返回到方法400的460正常的废气门操作恢复。
在704处，确定涡轮增压器压缩机(例如，压缩机60)上游的流体流(例如，进气流)是否被堵塞。涡轮增压器压缩机上游的流体流例如可以基于由质量空气流量传感器(如图1中的传感器120)提供的信号被评估。如果流体流在这个区域被堵塞，废气门阀朝向完全关闭位置的移动将不增加供应给发动机(例如，发动机10)或产生发动机输出/转矩的升压水平。因此，如果流体流在压缩机上游被堵塞(是)，方法700进行到708。如果流体流在压缩机上游未被堵塞(否)，该方法进行到706。
在706处，确定减速燃料切断(DFCO)事件是否正在发生。当前加注燃料条件的评估可以包括监测例如由图1的控制器12发出的FPW信号。在这里，诸如车辆减速的条件提示向发动机汽缸(例如，图1中的发动机10的汽缸30)的燃料供应的终止。在此情况下，增加供应给发动机的升压水平将不引起发动机输出/转矩的增加。因此，废气门阀可以移动到完全关闭位置，而不会对发动机操作产生不利影响(例如，过冲发动机转矩)。因此，如果确定DFCO事件正在发生(是)，该方法进行到708。如果DFCO事件不在发生(否)，例如通过返回到方法400的460正常的废气门操作恢复。
在708处，如上所述，废气门阀可以被保持以便得知完全关闭位置的驻留时间被确定。
接着，在710处，如上所述，废气门阀移动并保持在完全关闭位置至多持续驻留时间，或直到废气门阀的位置影响发动机输出，当DFCO事件结束或当流体流不再在涡轮增压器压缩机上游被堵塞时，所述废气门阀的位置影响发动机输出在所述实施例中会发生。因此，在一些情形下，废气门阀保持在完全关闭位置少于所确定的驻留时间。
最后，在712处，在710处得知的完全关闭位置与一个或更多个热条件关联并储存在例如图1的控制器12的RAM 108和/或KAM 110中。所述一个或更多个热条件可以包括来自例如发动机10的传感器112的温度传感器的读数，虽然其他传感器的读数以及靠近废气门阀的温度的估计(例如，排气温度)可以被包括在内。得知完全关闭位置的时间可以进一步与得知的完全关闭位置以及关联的一个或更多个热条件关联，使得对于特定热条件得知的完全关闭位置的频率指示可以被提供，如下面进一步详述的。在712后，例如通过返回到方法400的460正常的废气门操作恢复。
现转向图8，图800在这个示例中通过阴影示出，其基于多个得知的完全关闭位置和包括一个或更多个热条件的关联数据形成，所述热条件在这个示例中包括温度(例如，排气温度)以及得知完全关闭位置的时间。特别地，图800包括在相对高的温度范围相对最近得知位置的第一组802，朝温度的中间范围在第一组802之前得知位置的第二组804，以及在相对低温度范围朝发动机运转开始在第二组804之前得知位置的第三组806。图800提供适合当前得知完全关闭位置和历史完全关闭位置(例如，在当前得知的完全关闭位置之前得知的完全关闭位置)两者的储存的结构。图800还可以提供完全关闭位置得知的频率指示。例如，完全关闭位置得知还未发生或已频繁发生的区域可以通过访问图800进行确定。在所示出的示例中，在区域808和810中未发生完全关闭位置得知。为了最大化完全关闭位置得知和确保得知在发动机运转区域(例如，温度)的整个范围执行，发动机控制器(例如，控制器12)可以包括可执行对无得知发生或很少发生的区域，例如区域808和810优先安排完全关闭位置得知的指令。例如，如果超过自之前的得知以来阀值持续时间，可以提示特定区域的完全关闭位置得知。
而且，完全关闭位置得知可以基于自得知最后发生以来的时间被执行。由于位置的第三组806标记图800中的最早得知，优先权可以给予在这个区域重新得知完全关闭位置。在某些方案中，区域808和810可以基于最近得知的位置进行填充。例如，这些区域可以通过预测在其他周边区域中得知的位置进行填充(例如，区域808可以通过预测在组802和804中得知的位置进行填充)。不过应当明白，图800所描述的功能可以借助于其他合适的数据结构来。例如，查询表可以编码已得知的与包括得知的时间和温度的数据关联的位置。
应当指出，本文包括的示例控制和估计方法可以用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文描述的具体方法可以表示若干处理策略中的一个或更多个，例如事件驱动，中断驱动，多任务，多线程等。因此，示出的各个动作、操作或功能可以以示出的顺序执行，并行执行，或在某些情况下可以被省略。同样，处理次序不是实现本文描述的示例性实施例的特征和优势所必须的，而仅仅是为了便于说明和描述提供在本文中。根据所采用的特定策略，一个或更多示出的动作或功能可以被重复执行。进一步地，描述的动作可以图形化表示被程序化到发动机控制系统的计算机可读存储介质中的代码。
应该清楚，在此公开的配置和程序实际上是示例性的，且因为可能有各种变化，所以这些具体的实施例不以限制意义来考虑。例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它的发动机类型。本公开的主题包括各种系统与配置以及在此公开的其它特征、功能、和/或性质的所有新颖且非显著的组合和子组合。
随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。
此类权利要求应理解成包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多此类元件。所公开的特征、功能、元件、和/或性质的其它组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中呈现的新权利要求加以要求。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同、或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：
接收废气门阀的非关闭位置命令，所述位置命令相对于阀座在低升程或高升程区域中；并且
在执行所述位置命令之前，只临时关闭所述废气门阀，以确定当前完全关闭位置。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在至少部分打开时，基于确定的当前完全关闭位置调节联接到所述废气门阀的致动器，其中确定所述当前完全关闭位置包括确定可操作地联接到所述废气门阀的所述致动器的取向。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述致动器是气动致动器和电动致动器中的一种，所述方法进一步包括在只是临时关闭所述废气门后，基于确定的当前完全关闭位置，调节所述致动器，使所述废气门移动到命令的所述非关闭位置，其中在减速燃料切断条件期间，发生所述高升程区域命令。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
接收所述废气门阀的完全打开位置命令，所述废气门阀布置在涡轮增压器中；
如果所述涡轮增压器的压缩机上游的流体流被堵塞，只临时关闭所述废气门阀，以确定所述当前完全关闭位置；并且
如果所述压缩机上游的所述流体流未被堵塞，执行所述完全打开位置命令。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
接收所述废气门阀的完全打开位置命令；
如果未向内燃发动机的汽缸供应燃料，只临时关闭所述废气门阀，以确定所述当前完全关闭位置；并且
如果正在向所述汽缸供应燃料，执行所述完全打开位置命令。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
使所述当前完全关闭位置与温度和时间关联；并且
储存所述当前完全关闭位置和关联的温度和时间，使得获知的完全关闭位置对于给定的温度是可获取的；
其中，如果超过自选定温度的完全关闭位置被确定以来的阀值持续时间，临时关闭所述废气门阀以确定所述选定温度的所述当前完全关闭位置被优先安排。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括通过推测靠近所述选定温度的温度得知的完全关闭位置，确定所述选定温度的所述完全关闭位置。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
确定期望转矩的变化率是正的还是负的；
如果所述期望转矩的变化率是正的并且未超过第一阀值，只临时关闭所述废气门阀；并且
如果所述期望转矩的变化率是负的并且未超过第二阀值，只临时关闭所述废气门阀；
其中所述第一阀值大于所述第二阀值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中如果发动机转速低于阀值，所述废气门阀被临时关闭，否则，所述致动器被调节，使所述废气门移动到命令的所述非关闭位置，而不临时关闭所述废气门；并且
其中如果发动机负荷低于阀值，所述废气门阀被临时关闭，否则，基于确定的当前完全关闭位置，调节所述致动器，使所述废气门移动到命令的所述非关闭位置。
10.根据权利要求1所述的方法，其中如果超过自之前所述完全关闭位置的确定以来的阀值持续时间，所述废气门阀被临时关闭，否则，调节所述致动器，使所述废气门移动到命令的所述非关闭位置，而不临时关闭所述废气门；并且
其中，如果超过温度的阀值变化，所述废气门阀被临时关闭，否则，调节所述致动器，使所述废气门移动到命令的所述非关闭位置，而不临时关闭所述废气门。
11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
基于所述位置命令与当前废气门阀升程之间的差异，确定驻留时间；并且
保持所述废气门阀在所述当前完全关闭位置至多持续所述驻留时间，其中在所述差异增加时，确定的驻留时间减少。
12.一种方法，其包括：
如果废气门阀的位置命令与相对于阀座的低升程区域或高升程区域，但不是中间升程区域相对应，在所述位置命令的执行之前，临时关闭所述废气门阀以确定当前完全关闭位置；并且
如果所述位置命令不与所述低升程区域相对应，执行所述位置命令。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述当前完全关闭位置与可操作地联接到所述废气门阀的致动器的取向相对应。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述致动器是气动致动器和电动致动器中的一种。
15.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：
确定期望转矩的变化率是正的还是负的；
如果所述期望转矩的变化率是正的并且未超过第一阀值，关闭所述废气门阀；并且
如果所述期望转矩的变化率是负的并且未超过第二阀值，关闭所述废气门阀；
其中所述第一阀值大于所述第二阀值。
16.根据权利要求10所述的方法，其中，如果发动机转速、发动机负荷和期望转矩的变化率低于相应阀值，关闭所述废气门阀。
17.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：
基于所述位置命令与当前废气门阀升程之间的差异，确定驻留时间；并且
保持所述废气门阀在所述当前完全关闭位置至多持续所述驻留时间。
18.一种方法，其包括：
调节响应于期望的和实际废气门位置的废气门致动器，其包括当被命令移动到大于下限阀值但小于上限阀值的非完全关闭位置时，临时移动所述废气门到完全关闭状态；所述调节进一步基于在所述完全关闭状态的实际废气门位置。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述废气门临时在所述完全关闭状态的持续时间基于期望发动机转矩的变化率；并且
其中当所述变化率增加时，所述持续时间减少。
20.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括基于在所述完全关闭状态的所述实际废气门位置偏离于完全关闭大于退化阀值而指示退化，其中所述偏离大于所述持续时间。
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