CN104975938B - 一种控制内燃发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制内燃发动机的方法。提供用于在某些操作窗口期间估计电动驱动器温度的各种方法。在一个示例中，一种方法包括调节电动马达以将废气门定位在期望废气门位置，同时在选择的状况期间，从期望位置偏离马达的至少一个完整的半转，并基于计算的完整的半转上的平均绕组电阻指示马达温度。

Description

一种控制内燃发动机的方法
技术领域
本发明的领域涉及涡轮增压器中废气门的控制。
背景技术
一些内燃发动机使用诸如涡轮增压器的压缩设备来增大发动机扭矩/功率输出密度。在一个示例中，涡轮增压器可以包括由驱动轴连接的压缩机和涡轮，其中涡轮联接到发动机的排气歧管侧，并且压缩机联接到发动机的进气歧管侧。以这种方式，排气驱动式涡轮将能量供应到压缩机，以增大进气歧管中的压力(例如，增压或增压压力)并增加进入发动机内的空气流量。例如，可以通过利用废气门调节到达涡轮的气体量来控制增压。驱动器可以经由连杆机构可操作地联接到废气门阀，并被驱动以将废气门阀放置在完全打开位置和完全关闭位置之间的任何位置(例如，阀座处)，以便基于工况实现期望增压。例如，驱动器可以为电动驱动器，诸如电动马达。
在一些情况中，由于接近排气流量，电动马达可以暴露于高的周围温度中，并且其本身可以表现出高的温度，例如由于连续接收高电流-例如，在其中连续地需要高增压或最大增压的工况期间。如此，可以希望估计电动马达温度，以避免退化的电动马达运转以及潜在的马达退化。
美国专利申请No.2013/0312406描述一种控制用于排气涡轮增压器的废气门阀结构的电动驱动器的方法。具体地，可以基于计算模型从供应到驱动器的发动机电压及其工作电流估计电动驱动器的温度。
美国专利申请No.7,006,911描述一种用于估计电动驱动器的温度的系统。在一个示例中，部分基于表示马达绕组电阻的电阻温度系数估计电动驱动器温度。
发明内容
发明人在此已经认识到该类方法的若干问题。首先，基于供应到马达的电压和电流估计电动马达的温度可能不准确，并且在一些情况下可能导致低估温度，这会导致退化的马达运转并因此导致退化的增压控制。其次，由于电动马达中的绕组电阻取决于转子位置，因此使用单个绕组电阻的马达温度估计也可能导致不准备的温度估计，从而导致潜在退化的马达控制。
如此，多个转子位置处测量电动马达的绕组电阻可以增加马达温度估计的准确性。然而，在一般工况下，转子将经历频繁的旋转，由于对于单个绕组电阻测量可能需要不可忽视的有限持续时间(例如， 100ms)，因此使得多个位置处的测量不切实际。
因此，本发明提供在某些操作窗口期间估计电动驱动器温度的方法。
在一个示例中，一种方法包括调节电动马达以将废气门放置在期望废气门位置，同时在所选择的状况期间，从期望位置偏离马达的至少一个完整的半转(full half-turn)，并基于计算的完整半转上的平均绕组电阻指示马达温度。
在一个更具体的示例中，所选择的状况包括其中废气门被放置在完全关闭位置处时的最大增压。
在示例的另一个方面，所选择的状况包括其中废气门被放置在完全打开位置处时的最小增压。
在示例的又一个方面，在所选择的状况期间，期望废气门位置为恒定的部分升程。
在示例的另一个进一步方面，该方法进一步包括如果马达温度超过阈值，则减小供应到马达的电流。
在上述示例中，可以增加电动驱动器温度估计的准确性，这可以增加电动驱动器运转的准确性并避免电动驱动器运转的退化。因此，通过这些动作实现上述技术结果。
本描述的以上优点和其它优点以及特征根据下列单独或结合附图的具体实施方式的描述变得明显。
应当理解，提供以上概要是为了以简化的形式介绍将在具体实施方式中被进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护主题的关键或主要特征，所要求保护主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不局限于解决上述或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的发动机的方框图。
图2示出图1的废气门的示例性废气门结构。
图3A和图3B示出说明用于控制与图2的废气门结构关联的涡轮增压器的方法的流程图。
图4示出说明用于确定图2的废气门结构的驱动器温度的方法的流程图。
图5示出针对示例性驱动循环，根据图3A、图3B和图4的方法运转的图2的废气门结构的运转参数的图形。
具体实施方式
如上所述，一些内燃发动机可以使用诸如涡轮增压器的压缩设备来增加进入发动机内的空气流量并因此增大扭矩/功率输出。可以通过经由例如废气门调节到达涡轮增压器的涡轮的气体量控制输送到进气歧管的压力，以下称为“增压”或“增压压力”。诸如电动驱动器(例如，电动马达)的驱动器可以操作性地联接到废气门阀，并被驱动以将废气门放置在完全打开位置和完全关闭位置之间的任何位置，从而基于工况实现期望增压。
在一些情况下，由于高度邻近排气温度和电流的连续施加，电动驱动器会经受高温，例如，在连续地要求最大增压以及废气阀被相应地维持在其座处的状况期间。因此，可以希望确定驱动器的温度，以防止驱动器的退化运转并因此防止退化的增压控制。
在电动驱动器为电动马达的示例中，可以基于供应到马达的发动机电压及其工作电流估计马达的温度。在其他方法中，可以部分基于表示马达绕组电阻的电阻系数来估计温度。
然而，基于供应到马达的电压和电流进行电动马达的温度估计可能不准确，并且在一些情况下可能导致温度的低估，这会导致退化的马达运转和退化的增压控制。此外，由于电动马达中的绕组电阻取决于转子位置，因此使用单个绕组电阻进行温度估计也可能导致不准确的温度估计，从而导致潜在退化的马达运转。
因此，多个转子位置处测量电动马达的绕组电阻可以增加马达温度估计的准确性。然而，在一般工况下，由于期望增压的频繁变化，转子将经历频繁旋转，由于单个绕组电阻测量会要求不可忽视的有限持续时间(例如，100ms)，因此使得多个位置处的测量不切实际。
因此，本发明提供在某些操作窗口期间估计电动驱动器温度的各种方法。在一个示例中，一种方法包括调节电动马达以将废气门放置在期望废气门位置，同时仅在所选择的状况期间，从期望位置偏离马达的至少一个完整的半转，并基于计算的完整转上的平均绕组电阻指示马达温度。图1示出包括废气门的涡轮增压的发动机的方框图，图2 示出图1的废气门的示例性废气门结构，图3A和图3B示出说明控制与图2的废气门结构关联的涡轮增压器的方法的流程图，图4示出说明确定图2的废气门结构的驱动器温度的方法的流程图，图5示出针对示例性驱动循环，根据图3A、图3B和图4的方法运转的图2的废气门结构的操作参数的图形。图1的发动机还包括经配置以执行图3A、图3B和图4中所述方法的控制器。
图1为示出示例性发动机10的示意性图示，该示例性发动机10 可以包括在汽车的推进系统中。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目的汽缸。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统控制以及由经由输入设备130来自交通工具操作者132的输入控制。在该示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)30可以包括燃烧室壁，其具有放置在其中的活塞(未示出)。活塞可以联接到曲轴40，以将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)联接到交通工具的至少一个驱动轮。进一步，启动器马达可以经由飞轮联接到曲轴40，以实现发动机10的启动运转。
燃烧室30可以经由进气道42接收来自进气歧管44的进气空气，并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46能够选择性地经由各自的进气门和排气门(未示出)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进气门和/或两个或更多排气门。
燃料喷射器50被示为直接联接到燃烧室30，以便直接喷射与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例的燃料到燃烧室30中。以这种方式，燃料喷射器50提供所谓的燃料的直接喷射到燃烧室30中。例如，可以在燃烧室的一侧或燃烧室的顶部安装燃料喷射器。可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料系统(未示出)将燃料输送到燃料喷射器50。在一些实施例中，燃烧室30可以可替代地或附加地包括以提供所谓的燃料的进气道喷射到每个燃烧室30的进气道上游的配置布置在进气歧管44中的燃料喷射器。
进气道42可以包括分别具有节流板22和24的节气门21和23。在该具体示例中，可以经由提供到包括在节气门21和23中的驱动器的信号，通过控制器12改变节流板22和24的位置。在一个示例中，驱动器可以为电动驱动器(例如，电动马达)，该配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，节气门21和23可以被操作以改变提供到其他发动机汽缸中的燃烧室30的进气空气。可以通过节气门位置信号TP将节流板22和24的位置提供到控制器12。进气道42 还可以进一步包括质量空气流量传感器120、歧管空气压力传感器122 和节气门入口压力传感器123以用于将各自的信号MAF(质量空气流量)、MAP(歧管空气压力)提供到控制器12。
排气道48可以接收来自汽缸30的排气。排气传感器128被示出联接到涡轮62和排放控制设备78上游的排气道48。传感器128可以从各种合适传感器中选择以提供排气空气/燃料比的指示，这些传感器的例子为，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、NOx、HC或CO传感器。排放控制设备78可以为三元催化器(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制设备或其组合。
可以通过位于排气道48中的一个或更多个温度传感器(未示出) 测量排气温度。可替代地，可以基于诸如转速、负载、空燃比(AFR)、火花延迟等发动机工况推断排气温度。
控制器12在图1中被示出为微型计算机，其包括微处理器单元 (CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该具体示例中被示出为只读存储器芯片(ROM)106)、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和数据总线。控制器12可以接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除了先前讨论的那些信号之外，还包括：来自质量空气流量传感器120的引入质量空气流量(MAF)的测量值；来自温度传感器112(示意性示出在发动机10内的一个位置中)的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自如上述讨论的节气门位置传感器的节气门位置 (TP)；以及来自如上述讨论的传感器122的绝对歧管压力信号MAP。可以通过控制器12根据信号PIP生成发动机转速信号RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管44中的真空或压力指示。注意，可以使用以上传感器的各种组合，诸如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，反之亦然。在化学计量运转期间，MAP传感器能够给出发动机扭矩的指示。进一步，该传感器以及检测的发动机转速能够提供引入到汽缸内的充气(包括空气)估计。在一个示例中，传感器118(也用作发动机转速传感器)可以在曲轴40每次旋转时产生预定数量的等间隔脉冲。在一些示例中，存储介质只读存储器106可以利用计算机可读数据进行编程，该计算机可读数据表示处理器102可执行的指令，以用于执行下面描述的方法以及想到的但未具体列出的其他变体。
发动机10可以进一步包括诸如涡轮增压器或机械增压器的压缩设备，其至少包括沿进气歧管44布置的压缩机60。对于涡轮增压器，可以经由例如轴或其他联接结构通过涡轮62至少部分地驱动压缩机60。涡轮62可以沿排气道48布置，并且可以与流动通过它的排气连通。可以提供各种结构以驱动压缩机。对于机械增压器，可以通过发动机和/或电机至少部分地驱动压缩机60，并且该压缩机60可以不包括涡轮。因此，可以由控制器12改变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。在一些情况下，涡轮62可以驱动，例如发电机64，以经由涡轮驱动器68将电力提供给电池66。来自电池66的电力然后可以用于经由马达70驱动压缩机60。进一步，传感器123可以设置在进气歧管44中，以用于将BOOST信号提供到控制器12。
进一步，排气道48可以包括用于从涡轮62转移排气的废气门26。在一些实施例中，废气门26可以为多级废气门，诸如两级废气门，其中第一级经配置以控制增压压力，并且第二级经配置以增加到排放控制设备78的热通量。例如，废气门26可以利用驱动器150运转，该驱动器150可以是诸如电动马达的电动驱动器，当然也考虑气动驱动器。进气道42可以包括经配置以转移压缩机60周围的进气的压缩机旁通阀27。例如，当需要较低增压压力时，可以经由待打开的驱动器 (例如，驱动器150)通过控制器12控制废气门26和/或压缩机旁通阀27。
进气道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的进气的温度。在一些实施例中，增压空气冷却器80可以为空气对空气热交换器。在另一些实施例中，增压空气冷却器80可以为空气对液体热交换器。
进一步，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将排气的期望部分从排气道48传送到进气道42。可以经由EGR阀142通过控制器12改变提供到进气道42的EGR量。进一步，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，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的计算值控制EGR。进一步，可以基于排气O2传感器和/或进气氧传感器(进气歧管)控制EGR。在一些状况下，EGR系统可以用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。图1示出高压EGR系统，其中从涡轮增压器的涡轮上游将EGR 传送到涡轮增压器的压缩机的下游。在另一些实施例中，发动机可以附加地或可替代地包括低压EGR系统，其中从涡轮增压器的涡轮下游将EGR传送到涡轮增压器的压缩机的上游。
现转向图2，其示出示例性废气门结构200。例如，废气门200可以为图1中的废气门26。废气门200可以通过驱动器202运转，其中驱动器202可以为图1中的驱动器150。在该示例中，驱动器202为包括电动马达的电动驱动器，并具体地为具有经受旋转从而改变驱动器位置的元件的旋转驱动器。驱动器202的输出轴201联接到连杆机构 204，并具体地联接到连杆机构的第一连杆206。如图所示，在所示实施例中，连杆机构204为四连杆，当然其他连杆机构是可能的，诸如线性杆。连杆机构204围绕包括第一枢轴208和第二枢轴212的两个枢轴移动，其中第一连杆206和第二连杆210围绕第一枢轴208旋转，并且第三连杆214和第四连杆216围绕第二枢轴212旋转。第一连杆 206、第二连杆210、第三连杆214和第四连杆216通常彼此联接以形成作为连续构件的连杆机构204。在驱动器202的相对端部，连杆机构204在第四连杆216处联接到废气门阀218，其中废气门阀218可以相对于阀座220被定位于完全打开位置、完全关闭位置或其间的任何位置。阀座220被示出为设置在排气道222的一部分中，该排气道222 可以为，例如，图1的发动机10的排气歧管46。通过以连续可变方式定位废气门阀218，可以控制到达涡轮增压器的涡轮(例如，图1的涡轮62)的排气量。以这种方式，可以根据期望增压及其它工况控制输送到发动机(诸如图1的发动机10)的增压压力。可以经由驱动器202 的致动及其输出轴201的设置控制废气门200的废气门阀218的位置，其中可以经由连杆机构204将输出轴201的移动转移到排气阀。
如图所示，废气门200进一步包括位置传感器224，其可以经配置以测量输出轴201的角度以便估计废气门阀218的位置。在一些示例中，可以采用经配置以感测驱动器202中的旋转部件的旋转的旋转编码器，其中由此生成的脉冲被发送到图1中的控制器12。而且，位置传感器224可以适用于线性杆连杆机构代替图2中所示的四连杆结构的实施例。在任何情况下，通过位置传感器224的测量可以用于确定废气门阀218的开度，并具体地确定从阀座220的顶表面到废气门阀 218的底表面的距离。然而，在另一些实施例中，可以基于软传感器确定废气门阀218的位置，其中该软传感器使用以上参考图1所述的并被发送到控制器12的信号中的一个或更多个(例如，BOOST)。
应当理解，可以在不偏离本公开的范围的情况下修改废气门200 及其各种部件。例如，代替或除了位置传感器224以外，电流传感器和/或力传感器可以包括在驱动器202中。可以经由传感器或探针来帮助电流感测，或在另一些实施例中，可以基于欧姆定律(或其他关系式)将电流感测计算为驱动器电压(例如，终端电压)和驱动器电阻的比(条件是这两个量是已知的或者能够被测量)。进一步，如上所述，可以提供其他类型的连杆机构以将驱动器202与废气门阀218联接，包括但不限于，线性杆。此外，偏置元件(未示出)可以联接到废气门阀218，以在阀没有通过驱动器202致动时，将阀定位在默认位置。
如下文进一步详细描述的，可以确定整个转子位置范围(例如， 360°范围)上的各种转子位置处的驱动器202的绕组电阻，然后该绕组电阻可以用于估计驱动器202的温度，其中如果温度超过阈值，则采取各种行为。由于绕组电阻取决于电动马达中的转子位置，因此在不同转子位置处测量多个绕组电阻的方式可以提高驱动器202的温度估计的准确性。可以以各种合适方式确定具体绕组电阻，包括但不限于，测量供应到驱动器202的电压和电流。例如，可以经由上述电流传感器或探针帮助电流感测。
图3A和图3B示出说明控制与图2的废气门结构200关联的涡轮增压器的方法300的流程图。方法300可以由发动机控制器(例如，图1的控制器12)执行并可以用于经由废气门(例如，图2的废气门 200)控制涡轮增压器。图2的废气门驱动器202具体可以用于致动废气门。在一个示例中，经由废气门控制涡轮增压器的方法可以包括确定期望增压压力和实际增压压力。可以根据期望增压压力和实际增压压力之间的差值调节废气门。
在302处，该方法包括根据驾驶员需求和发动机工况确定期望增压。例如，可以直接利用传感器(诸如传感器112、118、120、122、 123和134)测量所评估的状况，并且/或者可以根据其他发动机工况估计该状况。评估的状况可以包括发动机冷却剂温度、发动机机油温度、质量空气流量(MAF)、歧管压力(MAP)、增压(例如，来自传感器123的BOOST压力)、发动机转速、怠速、大气压力、驾驶员需求的扭矩(例如，来自踏板位置传感器134)、空气温度、交通工具速度等。
接着，在方法的304处，确定实际增压压力。可以利用传感器(诸如传感器123)直接测量实际增压。测量值可以经由BOOST压力信号发送到控制器12并被存储在计算机可读存储介质(例如，图1中的控制器12的ROM 106、RAM 108和/或KAM 110)中。在一个可替代实施例中，例如，可以基于其他运转参数估计实际增压压力，如基于MAP 和RPM。
接着，在方法的306处，确定大气压力。例如，可以在发动机起动时利用MAP传感器测量大气压力，和/或基于发动机的工况估计大气压力，其中发动机的工况包括MAF、MAP、节气门位置等。测量值可以被发送到控制器12，并被存储在计算机可读存储介质中。在一个可替代实施例中，可以基于其他运转参数估计大气压力。
接着，在方法的308处，确定实际增压和期望增压之间的差值。例如，发动机控制器可以确定该差值。在一些示例中，可以通过用实际增压减去期望增压来确定该差值。
接着，在方法的310处，确定废气门阀升程以便减小308处所确定的实际增压和期望增压之间的差值。在一些示例中，除了当前废气门阀升程之外(例如，经由位置传感器224感测的)，实际增压和期望增压之间的差值被馈送到合适的控制机构，该控制机构经配置以确定废气门阀升程从而减小该差值。例如，废气门阀升程可以用作废气门动态分析的输入。在一些废气门驱动器中，可以将废气门阀升程映射到废气门占空比，其中占空比信号由控制器生成并被发送到废气门驱动器。映射到废气门占空比可以包括使用查找表或计算废气门占空比。在一些其他驱动器中，废气门控制器基于期望废气门位置和实际废气门位置之间的差确定占空比。废气门控制(WGC)信号可以包括经由废气门占空比的脉冲宽度调制，以调节废气门。废气门阀升程可以通过，例如，前馈、反馈和/或其他控制算法实现。
补偿项能够考虑废气门驱动器的延迟。附加地，补偿项可以进一步包括基于双独立凸轮的移动(这能够影响增压压力)的调节。例如，随着进气凸轮以相对于大气压力增大增压压力的方式移动时，可以减小补偿项的幅值。类似地，当进气凸轮以相对于大气压力减小增压压力的方式移动时，可以增大补偿项的幅值。
接着，在方法的312处，确定期望驱动器位置以实现310处确定的废气门阀升程。期望驱动器位置可以被馈送作为包括上述那些组件的各种合适的控制机构的输入。在一些实施例中，期望驱动器取向可以可替代地确定，诸如驱动器中旋转部件的旋转取向。
接着，在方法的314处，将电流施加到驱动器以实现期望驱动器位置。合适的电压到电流转换机构可以转换发动机控制器生成的电压，以生成电流。
接着，在方法的316处，确定废气门阀是否接近(approaching)完全关闭位置-例如，废气门阀是否接近其阀座(例如，图2的阀座220)。如果确定废气门阀接近完全关闭位置(是)，则方法进入316。如果确定废气门阀没有接近完全关闭位置(否)，则方法进入318。注意，阀没有接近完全关闭位置的情况可以包括其中阀移动远离完全关闭位置 (例如，朝向完全打开位置)的那些情况或者阀朝向完全关闭位置移动但没有到达完全关闭位置(例如，其中阀放置的期望废气门阀升程不对应完全关闭位置)的那些情况。
接着，在方法的318处，可以可选地确定废气门阀接近完全关闭位置的速度是否低于阈值速度。如果确定阀速度低于阈值(是)，方法进入图4中所示的方法400的402。这里，阀速度低于阈值可以给予根据方法400在多个转子位置处确定废气门驱动器的绕组电阻的机会，如在一些示例中，驱动器电阻可以对应于以下关系：R＝(1/i)(V– L*(di/dt)+K*s)，其中R为绕组电阻，i为供应到驱动器的电流，V为驱动器电压，L为绕组电感，t为时间，k为常数以及s为阀速度。因此，在低于阈值的阀速度下，前述关系的最终项(K*s)可变为可忽略的。在该类状况下，电流可以接近稳定状态，并且因此(di/dt)可变为可忽略的，使得关系式为R＝V/i。因此，如果能够测量或确定V和i，则可以确定绕组电阻。此外，由于V和i测量值中的噪音减小，因此短时间段期间求V和i的平均值可以产生R的较好估计。在一些实施例中，可以在阀没有接近完全关闭位置的情况下采用绕组电阻估计的这个简化表达式。然而，在另一些示例中，如果常数K和电感L是已知的，则在阀速度高于阈值时，可以通过估计(L*(di/dt))和(K*s)确定绕组电阻。对于这种可能性，方法300可以相应地做出修改，以使较高的阀速度不阻止方法进入方法400的402。然而，如果在图3A和图3B中所示的方法300中阀速度不低于阈值，则方法进入到320。
在方法的320处，确定废气门阀位置是否对应于稳定状态-例如，阀位置是否为恒定的。阀位置可以是完全关闭位置、完全打开位置或者其间的任何部分升程处。如果确定阀位置对应于稳定状态(是)，则方法进入到图4中示出的方法400的402，其中阀位置可以稍微不同于以其他方式命令的升程，以便帮助确定多个转子位置处的绕组电阻。然而，阀位置的稍微改变可以帮助确定废气门驱动器的转子的整个完整旋转范围下的绕组电阻，而没有不可接受地影响增压。如果确定阀位置没有对应于稳定状态(否)，则方法进入322。在某些状况下，特别是没有增压请求时，可以请求废气门阀以低速移动到至少部分打开位置，以便可以启动本文所述的电阻测量，从而用于温度估计目的。
其它进入状况可以促进方法400的执行。例如，其中期望废气门位置在废气门驱动器的完整旋转(例如，360°)范围内以低于阈值的速度改变的情况可以促进进入方法400。在一些示例中，该类状况可以进一步包括低于阈值的速度下的完整旋转。
现转向图4，其示出说明用于确定图2的废气门结构200的废气门驱动器202的温度的方法400的流程图。例如，方法400可以通过图1 的发动机控制器12执行。
从图3A和图3B中示出的方法300的318或320进行，在方法的402处，改变废气门驱动器的转子位置(例如，角度取向)。在一些示例中，发动机控制器可以将改变的驱动器位置发布给废气门驱动器，从而改变转子位置。如下文进一步详细描述的，转子位置可以被调节各种合适的量(例如，角度)。
注意，废气门驱动器具有比增压控制的时间常数更快的时间常数。因此，废气门驱动器从其命令位置的变化很可能不影响增压水平。然而，可以利用方法的403，其中进气节气门可以可选地被调节以补偿从期望废气门位置到改变的废气门位置的偏离导致的增压水平的变化。例如，可以改变图1的进气节气门21和/或23。在一些情况下，如果改变的废气门位置增大废气门阀的开度，则进气节气门调节可以包括增大节气门的开度，反之亦然。
接着，在方法的404处，确定废气门驱动器的绕组电阻。如上所述，在一些示例中，可以通过测量供应到驱动器的电压和电流以及通过电压除以电流来确定绕组电阻。在其中废气门阀的速度高于阈值的其它情况下，可以根据上述关系(R＝(1/i)(V–L*(di/dt)+K*s))确定绕组电阻。
接着，在方法的406处，存储所确定的绕组电阻并将其与即时驱动器位置关联。绕组电阻和驱动器位置可以存储在各种合适的数据结构(包括但不限于查找表)中。
接着，在方法的408处，确定是否已经确定足够数量的绕组电阻。这里，可以访问其中存储所确定的绕组电阻的数据结构来确定目前为止所确定的绕组电阻的数量。各种合适的数量可以被选择作为绕组电阻的最小数量，以确保对驱动器绕组电阻的充分表征。可替代地或附加地，可以指定最小角度范围。在一些示例中，可以访问数据结构以确定由所确定的绕组电阻跨越的转子的旋转范围-换句话说，在转子旋转范围的哪部分内确定绕组电阻。在一些实施例中，可以在转子的整个旋转范围内(例如，整转跨越360°、半转跨越180°)收集绕组电阻。因此，转子位置可以在402处改变若干次，并且如上所述，以适当的步长(例如，角度)改变。可以根据工况选择步长和样本数量，并且例如其中状况有益于绕组电阻的期望持续时间可以持续。因此，如果确定所确定的绕组电阻的数量不足(否)，则方法返回到402。如果确定绕组电阻的数量充足(是)，则方法进入410。
在方法的410处，基于所确定的绕组电阻估计驱动器的温度。温度估计可以包括以合适的方式计算所确定的绕组电阻的平均值，以形成平均绕组电阻。接着平均绕组电阻可以用于基于绕组材料(一种或更多种)的已知特性确定绕组温度。例如，可以访问具有多个绕组电阻(其中每个绕组电阻与绕组温度关联)的查找表。
测量电阻的另一种方法不使用废气门位置和电阻测量值的查找表。当转子速度足够慢且转子旋转约为K*360(其中K为整数)度时，通过计算一段时间段上的电压和电流测量值的平均值，能够直接根据平均电压和电流计算电阻。在正常发动机工况期间会出现许多机会，执行该测量-例如，当废气门缓慢接近其座时，当要求停留在部分升程处时，以及当要求移动到高升程处时。
接着，在方法的412处，确定驱动器的温度是否超过阈值温度。可以将阈值温度设置为这样的温度：高于该温度时存在退化的驱动器运转的重大风险-例如，高于温度阈值，存在驱动器可能不能够可接受地致动废气门阀并控制增压的重大风险。如果确定驱动器温度超过温度阈值(是)，则方法进入414。如果确定驱动器温度不超过温度阈值 (否)，则方法返回到方法300的322，恢复正常废气门运转。
在方法的414处，采取一种或更多种行为以防止退化的废气门控制和潜在退化的增压控制。一种或更多种行为可以包括，在416处，减小(例如，削弱)供应到废气门驱动器的电流，在一些情况下，这可以包括完全停止到驱动器的电流供应。因此，在一些实施例中，可以采用上述偏置元件将废气门阀维持在合适位置，以在即使没有供应电流到驱动器时仍然可以提供非零水平的增压。一种或更多种行为可以可替代地或附加地包括，在418处，警示交通工具操作者，例如经由仪表盘指示器或其它机构。
接着，在方法的420处，确定是否已经过了阈值持续时间。可以设置阈值持续时间，以便提供驱动器温度下降到低于温度阈值并恢复正常运转的机会。在一些示例中，可以动态地建立与超出阈值温度的量成比例的持续时间-例如，阈值持续时间可以增加为超出阈值温度的量。如果确定阈值持续时间没有过去(否)，则方法返回到420。如果确定阈值持续时间已经过去(是)，方法返回到402。这里，重复确定驱动器温度的过程(例如，步骤402、404、406、408和410)。通过再次估计温度以降低驱动器温度超过温度阈值的机会(例如，在先前超过温度阈值之后)，可以最小化确定绕组电阻处的转子位置的数量。在一些示例中，可以确定仅一个转子位置处的绕组电阻。在该示例中，如果获得两个或更多电阻，可以将所确定的绕组电阻及其关联的驱动器位置与其他绕组电阻及它们关联的驱动器位置进行比较，以确定单个绕组电阻对应于平均绕组电阻的程度。例如，如果单个绕组电阻对应于高于平均绕组电阻的绕组电阻，如果发现具有类似转子位置的先前存储的绕组电阻高于相应的平均绕组电阻，则这种比较可以用于降低所确定的绕组电阻。
返回到图3A和图3B，在方法300的322处，已经确定驱动器温度超过温度阈值，其中作为响应采取了适当的行为，或者已经确定驱动器温度不超过阈值，确定驱动器位置是否处于期望驱动器位置。这里，可以将所感测的驱动器位置与期望驱动器位置进行比较。在一些实施例中，可以忽视低于阈值的校正驱动器位置和期望驱动器位置之间的差值。如果驱动器位置不在期望驱动器位置处(否)，则方法返回到314。如果驱动器位置在期望驱动器位置处(是)，则方法进入324。
在方法300的324处，调节施加到驱动器的电流以维持期望阀升程并控制驱动器位置。可以经由反馈和/或前馈控制算法维持期望阀升程。例如，可以经由内部控制回路控制阀升程。因此，当校正驱动器位置到达对应于期望废气门阀位置的位置时，调节所施加的电流。
因此，如所示出和所描述的，可以采用方法300和方法400以通过确定工作区的绕组电阻减小由于过高驱动器温度引起的退化的废气门驱动器运转和退化的增压控制的潜在性，其中可以获得多个转子位置处的电阻测量值，以提高温度估计的准确性而不会不可接受地影响增压水平。与其中使用专用温度传感器确定驱动器温度的方法相比，使用方法300和方法400可以进一步提供降低成本和零件数量的优点。
图5示出说明针对示例性驱动循环，根据图3A和图3B以及图4 的方法运转的废气门结构的运转参数的图形。具体地，图形500包括在完全打开位置(标注“FO“)和完全关闭位置(标注“FC”)之间改变的废气门阀(例如，图2的废气门阀218)的升程的曲线图502，和致动废气门阀的旋转驱动器(例如，图2的驱动器202)的旋转元件的角度的曲线图504。将理解，曲线图502和504仅作为示例提供并不以任何方式进行限制。例如，旋转驱动器的角度的给定变化和阀升程的相应变化之间的关系被扩大以便于理解。例如，在一些配置中，旋转驱动器可以执行十个(或其它数量级)或更多完整转(例如，每转为360°)，以在其完整范围内(例如，完全关闭位置和完全打开位置之间的距离)移动废气门阀。
如图所示，废气门阀的阀升程最初设置在部分升程位置处-例如，完全打开位置和完全关闭位置之间。在该时间期间，旋转驱动器的角度保持恒定。从时间t1到时间t2，期望增压的改变使阀升程朝向完全关闭位置降低，在t2处到达稍微远离完全关闭位置的部分升程。相应地，旋转驱动器的角度在0°和360°之间波动，实现大约三个半转。从时间t2直到时间t3，阀升程保持在较低部分升程位置处。相应地，如果不采用方法300和方法400的温度估计程序，则旋转驱动器的角度可以在将近整个这段持续时间内保持恒定。然而，该持续时间提供确定旋转驱动器的绕组电阻并因此估计驱动器的温度的机会。如此，旋转驱动器的角度可以在其大部分旋转角度范围内(例如，从287°到0°)变化，在其中执行多次电阻测量。如图所示，数据点506表示该时间期间内采样的三个电阻测量值，可以对这些值求平均值以便以本文所描述的方式进行温度估计。经由图5中的虚线表示的这个可选行为示出驱动器如何可以与正常废气门运转期间驱动器运转所采用的速度更慢的速度移动通过该转动范围。在该时间表期间，即使期望废气门驱动器位置维持恒定，仍然改变实际废气门驱动器位置(例如，从期望废气门驱动器位置)。在其他情况下，工况可以允许对驱动器的完整旋转角度(例如，360°)采样。曲线图502以虚线示出由于驱动器旋转引起的阀升程的相应改变。然而，该改变足够小以至于不会不可接受地影响增压水平。
从时间t3到时间t4，阀升程经历从接近完全关闭位置的部分升程移动到接近完全打开位置的部分升程的重大运动。相应地，旋转驱动器在增大阀升程的方向上移动，经历若干转。然而，在时间t4处，阀升程再次保持恒定，处于较高部分升程处，提供驱动器温度获悉的机会。因此，如虚线所示出的，驱动器可以以相对慢的速度在角度范围内旋转，以帮助该范围内的电阻测量和相应温度估计。如果没有采用温度估计，则驱动器可以从t4向前保持在相同角度处，如实线所示出的。
注意，本文所包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或交通工具系统结构连用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中。本文所描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一种或更多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。如此，可以按照所示出的顺序执行、并行执行、或在一些情况下省略所示出的各种行为、操作和/或功能。类似地，处理顺序不是实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必要的，而是为易于说明和描述提供的。可以根据所使用的具体策略，重复地执行所示行为、操作和/或功能中的一种或更多种。进一步，所描述的行为、操作和/或功能可以图形化表示代码，该代码被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器内。
应当理解，本文所公开的配置和程序实际上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变化都是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
以下权利要求具体指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应被理解成包括容纳一个或更多个此类元件，既不要求也不排除两个或多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出的新权利要求来要求保护。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更广、更窄、相同、或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种控制内燃发动机中的涡轮增压器的电动废气门驱动器的方法，所述内燃发动机具有带有非暂时性计算机可读存储介质的控制器，所述方法包括：
经由所述控制器确定期望废气门驱动器位置；以及
经由所述控制器响应于所述期望废气门驱动器位置被确定调节电动马达，
其中当调节所述电动马达时是进一步响应于经由所述控制器在选择的状况期间的确定，从所述期望位置偏离所述废气门驱动器达所述马达的至少一个完整的半转，以及指示基于在所述偏离期间计算的在所述完整的半转上的平均绕组电阻确定的马达温度中的任一者。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过调节进气节气门补偿由于所述偏离引起的增压改变。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择的状况包括其中所述废气门驱动器被放置在完全关闭位置处时的最大增压。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择的状况包括其中所述废气门驱动器被放置在完全打开位置处时的最小增压。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在所述选择的状况期间，所述期望废气门驱动器位置为恒定的部分升程。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择的状况包括所述废气门驱动器接近完全关闭位置，所述废气门驱动器包括经由四连杆机构联接到所述电动马达的废气门阀。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述选择的状况进一步包括所述废气门驱动器以低于阈值速度接近所述完全关闭位置，所述废气门阀经由所述电动马达的十个或更多完整转移动通过完整范围。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择的状况包括所述期望废气门驱动器位置在所述马达的完整旋转上改变少于第一阈值，其中所述完整旋转的速度低于第二阈值。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于供应到所述马达的电压和电流确定所述绕组电阻。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述完整的半转上的所述平均绕组电阻包括多个绕组电阻，其中每个绕组电阻与各自的马达位置关联并被存储在数据结构中。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括如果所述马达温度超过阈值，减小供应到所述马达的电流。
12.根据权利要求11所述的方法，其中减小供应到所述马达的所述电流包括停止供应所述电流到所述马达。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括如果所述马达温度超过阈值，经由仪表盘指示器警示交通工具操作者。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括如果所述马达温度超过阈值，在经过阈值持续时间之后，至少基于一个新的绕组电阻指示马达温度。
15.一种控制内燃发动机中的涡轮增压器的电动废气门驱动器的方法，所述内燃发动机具有带有非暂时性计算机可读存储介质的控制器，所述方法包括：
在稳定状态增压状况期间，经由所述控制器将电动废气门驱动器的转子调节通过旋转范围的至少一部分并测量对应于所述旋转范围中的至少两个旋转位置的电压和电流；
经由所述控制器通过计算对应于所述至少两个旋转位置的所述电压和电流的平均值，估计所述电动废气门驱动器的绕组电阻；
经由所述控制器基于所述估计的绕组电阻估计所述电动废气门驱动器的温度；
经由所述控制器减小供应到所述电动废气门驱动器的所述电流；以及
经由所述控制器驱动所述电动废气门驱动器以将废气门阀维持在非零增压水平的位置中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述稳定状态增压状况包括最大增压或者接近所述最大增压的供应。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述稳定状态增压状况对应于废气门阀的恒定的部分升程，所述废气门阀通过四连杆机构联接到所述电动废气门驱动器，所述废气门阀经由所述转子的十个或更多完整转移动通过完整范围。
18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括响应于所述温度超过阈值，停止供应到所述电动废气门驱动器的电流的供应。
19.一种控制内燃发动机中的涡轮增压器的电动废气门驱动器的方法，所述内燃发动机具有带有非暂时性计算机可读存储介质的控制器，所述方法包括：
对于其中期望废气门驱动器位置恒定的持续时间，经由所述控制器基于所述期望废气门驱动器位置调节废气门驱动器；
在将所述废气门驱动器调节到所述期望废气门驱动器位置之后，经由所述控制器将实际废气门驱动器位置改变通过所述废气门驱动器的旋转范围，即使所述期望废气门驱动器位置被维持恒定；
经由所述控制器基于在所述旋转范围中的多个实际废气门驱动器位置处采样的电阻测量值，确定所述废气门驱动器的温度；以及
经由所述控制器响应于所述废气门驱动器的所述温度已经被确定，调节电流供应。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：
如果所述废气门驱动器的确定的温度超过阈值温度，经由所述控制器停止供应到所述废气门驱动器的所述电流供应；
经由所述控制器基于在经过阈值持续时间之后的至少一个新的电阻测量值，确定所述废气门驱动器的新的温度；以及
经由所述控制器基于/响应于所述废气门驱动器的所述新的温度已经被确定，调节所述电流供应。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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