CN110005517A - 用于使发动机组件运转的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种使发动机组件运转的方法。所述发动机组件包含发动机和涡轮增压器组件，其中所述涡轮增压器组件的控制参数是可控的，以便控制由涡轮增压器组件提供的升压水平。所述方法包含，确定涡轮增压器组件的涡轮上游的排气的期望压力极限，预测为实现期望压力极限而被应用于涡轮增压器组件的控制参数的期望极限值，确定控制参数的期望极限值的误差，基于所述误差调整控制参数的期望极限值，以及控制涡轮增压器组件的运转使得经调整的期望极限值不被超过。

Description

用于使发动机组件运转的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求标题为“A METHOD FOR OPERATING A MOTOR VEHICLE”并且于2018年1月4日提交的英国专利申请号1800098.4的优先权。上面列出的申请的整个内容以引用方式被并入本文以用于各种目的。
技术领域
本公开涉及用于使发动机组件运转的方法和系统，并且更具体地但非专门地涉及用于发动机组件运转以便改善发动机组件的可靠性的方法。
背景技术
用于例如机动车辆的发动机组件的涡轮增压器通常包括用于调整正在由涡轮增压器提供的升压水平的机构。例如，涡轮增压器可以包含可变几何涡轮(VGT)，所述可变几何涡轮(VGT)包含一组可调叶片以便控制通过涡轮的气流以调整为用于压缩进气的涡轮增压器的压缩机提供的动力。替代地，涡轮增压器可以包括被配置为允许可控比例的排气绕过涡轮的旁通管道。
被提供在涡轮增压器内的涡轮通常被设计为运转直到最大进口压力和/或具有涡轮的进口与出口之间的最大压力比。超过最大进口压力或最大压力比，会降低涡轮的性能。此外，如果进口压力有规律地超过涡轮的最大设计进口压力或增加使得超过涡轮的最大压力比，涡轮增压器则会被损坏或需要更彻底的和/或更频繁的维护。
当涡轮增压器被控制以调整所提供的升压水平时，例如在发动机组件的排气歧管内涡轮上游的排气压力可以改变，并且可以接近最大设计压力。例如，当VGT的可变叶片的角度被调整并且VGT的进口面积被减小时，VGT上游的排气压力可以增加。
一些发动机组件包括被配置为测量排气歧管内的排气压力的压力传感器。由压力传感器记录的压力测量可以被用来例如在闭合反馈回路内控制涡轮增压器的运转。
排气歧管压力传感器允许响应于排气歧管压力的改变以准确控制涡轮增压器组件。然而，使用当前的压力测量以便确定涡轮增压器应当如何被控制能够导致排气歧管压力增加与车辆的涡轮增压器或另一系统响应之间的不期望长的响应时间。此外，由于涡轮增压器根据排气歧管压力的当前测量来进行控制，因此在一些布置中，一旦高压已经被测量到，则仅控制涡轮增压器以将排气歧管压力降至最大设计压力之下。
发明内容
发明人已经认识到期望一种改进的方法，该方法控制涡轮增压器组件的运转来防止排气歧管压力超过最大设计压力。
根据本公开的一方面，提供了使发动机组件运转的方法来克服上面提到的问题的至少一部分。发动机组件包含发动机、涡轮增压器组件，涡轮增压器组件的控制参数是可控的以便控制由涡轮增压器组件提供的升压水平，其中该方法包含，确定涡轮增压器组件的涡轮上游(例如，排气歧管或高压排气管道中)的排气的期望压力极限，预测为了实现期望压力极限而被应用于涡轮增压器组件的控制参数的期望极限值，确定控制参数的期望极限值的误差，基于误差调整控制参数的期望极限值；以及控制涡轮增压器组件的运转使得不超过经调整的期望极限值。以此方式，涡轮增压器组件可以被运转以减少涡轮增压器性能下降和涡轮增压器损坏的可能性。因此，涡轮增压器组件的寿命被增加，由此减少在发动机的使用期限内的涡轮增压器维护、修理等。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。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被随附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。
为了在该说明书中避免不必要的重复工作和文本的反复，某些特征仅参考本公开实施例的一个或几个方面进行描述。然而，应理解，参考本公开的任一方面或实施例描述的特征也可以与本公开的任何其他方面或实施例一起使用，这在技术上是可能的。
附图说明
为了本发明的更好理解，并且为了更清楚地示出它可以被如何实施，现在将会以示例的方式参照附图，其中：
图1是根据本公开的布置的发动机组件的示意图；
图2是根据本公开的另一布置的发动机组件的示意图；
图3是根据本公开的布置图示发动机组件运转的方法的流程图；
图4是测量的和建模的排气歧管压力的曲线图，其可用于理解在图3中图示的方法；
图5是根据本公开的另一布置图示发动机组件运转的方法的流程图；以及
图6是根据本公开的另一布置图示发动机组件运转的方法的流程图。
具体实施方式
根据本公开的一方面，提供了一种使发动机组件运转的方法。该方法可以包括，确定涡轮增压器组件的涡轮上游的排气的期望压力极限，以及预测为实现期望压力极限而被应用于涡轮增压器组件的控制参数的期望极限值。该方法可以进一步包括，确定控制参数的期望极限值的误差，基于误差调整控制参数的期望极限值，以及控制涡轮增压器组件的运转使得经调整的极限值不被超过。
在一个方面中，确定控制参数的期望极限值的误差可以包含：基于涡轮上游的排气的当前压力预测控制参数的当前值；确定控制参数的当前(例如，测量)值；以及确定控制参数的预测的当前值与控制参数的当前值之间的误差。
确定例如正在被涡轮增压器组件应用的控制参数的当前值可以包含测量控制参数。
确定控制参数的当前值可以包含基于预测的当前排气歧管压力计算控制参数。
控制参数的期望极限值可以使用数据模型或查找表例如基于期望压力极限来确定。
预测的当前排气歧管压力可以使用数据模型或查找表来预测。使用同一数据模型或查找表来确定控制参数的期望极限值和预测的当前排气歧管压力改善了误差能够被确定的准确性。
期望压力极限可以根据以下中的一个或更多个来确定：涡轮增压器组件的最大进口压力极限；涡轮增压器组件的进口与出口之间的最大压力比极限；以及涡轮增压器涡轮上游的排气压力的增加的最大容许速率。
发动机组件可以进一步包含排气再循环(EGR)系统，排气再循环系统被配置为将排气从涡轮增压器组件的涡轮上游的位置再循环到发动机的进口。排气歧管压力的增加的最大容许速率可以至少部分地根据EGR系统的运转(例如，根据正在被EGR系统再循环的排气的流速)来确定。例如，EGR管道内的排气流可以通过EGR阀来进行控制。增加的最大容许速率可以至少部分地根据EGR阀的位置来确定。
该方法可以进一步包含，例如通过控制EGR阀的位置来改变EGR系统的运转，使得当涡轮增压器组件被控制时再循环排气的流速保持基本上恒定。
涡轮增压器组件的运转可以根据以下中的最小值来进行控制：控制参数的期望值；以及控制参数的经调整的极限值。
该方法可以进一步包含，如果排气歧管压力超过期望的排气歧管压力极限，则使用闭合反馈回路来控制涡轮增压器组件的运转。
该方法可以包含检测对于由发动机组件供应的扭矩量增加的请求。
例如，为了控制涡轮增压器组件的运转使得经调整的极限值不被超过，可以在对于增加扭矩量的请求被检测到后的预定时间段内执行该方法。
涡轮增压器组件可以包含可变几何涡轮(VGT)。涡轮增压器组件的控制参数可以对应于VGT的几何形状。例如，控制参数可以控制VGT的喷嘴角度。
涡轮增压器组件可以包含涡轮增压器组件旁通管道，涡轮增压器组件旁通管道被配置为允许排气绕过涡轮增压器组件的涡轮。通过旁通管道的排气流可以通过旁通阀来进行控制。涡轮增压器组件的控制参数可以对应于旁通阀的位置(例如，在阀的打开位置与关闭位置之间)。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于使机动车辆运转的方法，该机动车辆包含：车辆组件，车辆组件的控制参数是可控的以便控制车辆组件的运转，其中该方法包含：基于车辆组件的第一运转参数的建模值使用第一方法以确定控制参数的第一极限值；基于第一运转参数的测量值使用第二方法以确定控制参数的第二极限值；基于发动机组件的第二运转参数确定授权极限，其中授权极限对能够被用来控制涡轮增压器组件的运转的第一极限值的值限定极限；以及
如果第一极限值在授权极限内，基于第一极限值控制车辆组件的运转，或如果第一极限值在授权极限之外，基于第二极限值和授权极限中更加限制的一个(例如，对于车辆组件的运转)控制车辆组件的运转，例如，使得强加的极限值不被超过。
授权极限可以是被容许由第一方法应用的控制参数的最小值。车辆组件可以是例如被提供在机动车辆的发动机组件内的涡轮增压器组件。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于使发动机组件运转的方法，该发动机组件包含：发动机；涡轮增压器组件，涡轮增压器组件的控制参数是可控的以便控制由涡轮增压器组件提供的升压水平，其中该方法包含：使用第一方法基于排气歧管压力的建模值和测量值中的一个确定控制参数的第一极限值；使用第二方法基于排气歧管压力的建模值和测量值中的另一个确定控制参数的第二极限值；基于发动机组件的运转参数确定授权极限，其中授权极限对能够被用来控制涡轮增压器组件的运转的第一极限值的值限定极限；以及如果第一极限值在授权极限内，基于第一极限值控制涡轮增压器组件的运转，或如果第一极限值在授权极限之外，基于第二极限值和授权极限中更加限制的一个(例如，针对为发动机提供升压的涡轮增压器组件的运转)控制涡轮增压器组件的运转，例如，使得强加的极限值不被超过。以此方式，涡轮增压器的运转可以根据使用第一方法确定的第一极限值而被限制到授权极限的程度。授权极限可以是第一方法被容许将控制参数限制到的控制参数的最小值。
该方法可以包含基于发动机组件的另外的运转参数确定控制参数的最大容许值。例如，最大容许值可以基于发动机组件的运行速度和/或扭矩输出来确定。
授权极限可以相对于最大容许值来进行限定。换言之，授权极限可以限定最大容许值与第一极限值之间的最大差，涡轮增压器组件的运转能够被第一方法限制在最大差内。
第一极限值可以使用数据模型或查找表来确定。第二极限值可以使用闭合反馈回路方法(包括比例、积分和/或微分控制)来确定。例如，涡轮增压器涡轮的进口处(例如，排气歧管内)排气的压力可以被反馈，并且与最大期望进口压力进行比较。
第一极限值和第二极限值可以使用单独的控制器或模块来确定。例如，闭合反馈回路方法可以使用闭环反馈控制器或模块来执行。
授权极限可以基于以下中的一个或更多个来确定：发动机扭矩，例如，发动机扭矩的改变速率；驾驶员请求的发动机扭矩；涡轮增压器的涡轮的进口处的排气压力；涡轮的进口处的最大排气压力；涡轮增压器升压水平；通过涡轮的排气的流速；以及控制参数的最大容许值。
授权极限可以基于驾驶员请求的发动机扭矩的改变速率来确定。
第一方法可以是上面提到的使发动机组件运转的方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种软件，当被计算装置执行时，该软件引起计算装置执行上面提到的方法中的任一个。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于机动车辆的发动机组件，该发动机组件包含：发动机；涡轮增压器组件，涡轮增压器组件的控制参数是可控的以便控制由涡轮增压器组件提供的升压水平；以及一个或更多个控制器，其被配置为执行上面提到的方法中的任一个。
发动机组件可以进一步包含排气再循环(EGR)系统，排气再循环系统被配置为将排气从涡轮增压器组件的涡轮上游的位置再循环到发动机的进口。
机动车辆可以包含上面提到的发动机组件。
为了在该说明书中避免不必要的重复工作和文本的反复，仅参考本发明的一个或几个方面或实施例描述某些特征。然而，应理解，参考本发明的任一方面或实施例描述的特征也可以与本发明的任何其他方面或实施例一起使用，这在技术上是可能的。
参照图1，用于车辆50(例如，机动车辆)的发动机组件2包含发动机4、进气系统6、排气系统8、高压(HP)排气再循环(EGR)系统10和涡轮增压器组件14。
如在图1中描绘的，进气系统6包含被提供在涡轮增压器组件的压缩机14a上游的低压(LP)进气管道6a。压缩机14a被配置为将从低压进气管道6a到达压缩机14a的进口空气的压力增加至升压压力水平。已经被压缩机14a压缩的进口空气进入高压进气管道6b。进气在HP进气管道6b内流到发动机的进气歧管4a，并且可以被吸入到发动机4的汽缸5内。
进气在发动机4的汽缸5内与燃料进行混合，并且燃料被燃烧以提供驱动发动机4的动力。通过这种燃烧产生的排气经由排气歧管4b从发动机4被排出到高压排气管道9b内。排气可以通过HP排气管道9b流到涡轮增压器组件14的涡轮14b。排气可以被膨胀通过涡轮14b以到达低压排气管道9a。涡轮14b可以经由轴被耦接至压缩机14a。通过使排气膨胀通过涡轮，动力可以由涡轮14b来产生以为压缩机14a提供动力。
在图1中示出的布置中，涡轮14b是包括包含可变进口叶片60的可变几何涡轮(VGT)，可变进口叶片60以相对于涡轮的转子62的一个角度来进行布置。通过改变进口叶片相对于转子的角度，由涡轮14b产生的动力并且因此为压缩机14a提供的动力可以被控制。由涡轮增压器组件14提供的升压水平因此可以通过改变可变进口叶片的角度来进行控制。发动机组件2可以包含用于例如通过控制VGT的叶片的位置来控制VGT的运转的控制器100。
在一些布置中，涡轮14b的几何形状可以是固定的，并且由涡轮增压器组件14提供的升压水平可以通过替代性手段来进行控制。例如，如在图2中示出的，涡轮增压器组件14可以包含被配置为允许一部分排气在不经过涡轮14b的情况下从HP排气管道9b流到LP排气管道9a的旁通管道14c。经过旁通管道14c的排气流可以通过旁通阀14d(诸如废气门)来进行控制。通过允许一部分排气绕过涡轮14b，由涡轮14b产生的动力并且因此可用于驱动压缩机14a的动力可以被减少。由涡轮增压器组件14提供的升压水平因此可以被降低。
在图2中示出的布置中，控制器100可以被配置为控制旁通阀14d的位置。
在其他布置中，排气系统8可以包含VGT 14b，并且也可以包含旁通管道14c和旁通阀14d。在这种布置中，由涡轮14b产生的动力可以通过改变涡轮14b的几何形状和/或通过改变旁通阀14d的位置来进行控制。
增加进入发动机4的进口空气的压力(例如，升压水平)允许更大量的空气被吸入到发动机的汽缸内，这进而允许更多的燃料与空气进行混合并且被燃烧。在发动机4内燃烧更多的燃料允许发动机产生更多的动力和扭矩来驱动车辆。当车辆的驾驶员请求更多的动力由发动机4供应时，例如通过按压车辆的加速器踏板162，涡轮增压器组件14可以被控制为增加由涡轮增压器组件提供的升压水平并且因此增加由发动机产生的动力和扭矩。
发动机组件2可以进一步包含低压(LP)EGR组件16，所述低压EGR组件16包含被配置为将一部分低压排气再循环回到进气系统6(例如，到低压进气管道6a)的LPEGR管道16a。LPEGR管道16a内的排气流可以通过LPEGR阀16b来进行控制。
排气系统8可以进一步包含被提供在涡轮14b下游的一个或更多个排气后处理装置18。例如，排气系统8可以包含稀NOx捕集器18、微粒过滤器18和/或选择性催化还原装置18。排气后处理装置可以被配置为降低存在于排气内的污染物质的浓度。
排气后处理装置18中的一个或更多个可以是可控的，例如，以调整它们从排气中去除污染物质的效率。控制排气后处理装置的运转可以影响通过排气系统8并且因此通过涡轮14b的排气的质量流速。
参照图1和图2，HP EGR系统10包含被配置为将离开发动机4的一部分排气再循环回到进气系统6的EGR管道12。被再循环的排气在进气系统6内与进口空气进行混合，并且可以吸回到发动机4内。HP EGR管道的第一端12a可以被耦接至HP排气管道9b并且与HP排气管道9b流体连通，例如，在涡轮14b上游的排气系统8上的位置。例如，HP EGR管道的第一端12a可以被耦接至排气歧管4b。HP EGR管道的第二端12b可以被耦接至HP进气管道6b并且与HP进气管道6b流体连通，例如，在压缩机14a与发动机4之间的进气系统6上的位置。
HP EGR管道12内的排气流可以通过HP EGR阀10a来进行控制。排气的流速可以取决于HP EGR阀10a的位置和HP EGR管道12的第一端12a与第二端12b之间的压力差。例如，在图1和图2中示出的布置中，对于HP EGR阀10a的给定位置，当HP排气管道9b内的排气的压力相对于HP进口管道6b内的进气的压力增加时，HP EGR管道12内的排气的流速可以增加。
由于HP EGR阀的位置的改变或跨过HP EGR管道12的压力差的改变而引起的增加EGR气体的流速可以导致进气气体内存在的减少量的进口空气被吸入到发动机4的汽缸内，由此减少可以在发动机内被燃烧的燃料量。由发动机4产生的动力因此可以被减少。以此方式控制由发动机产生的动力可以是有益的，因为相比于以其他方式(例如通过使用进口节气门)控制发动机4，它可以导致污染物(诸如氮氧化物)的产生减少。
如上面描述的，当车辆的驾驶员请求增加动力或扭矩时，涡轮增压器组件14的运转可以被控制以增加所提供的升压水平。在图1中描绘的布置中，控制涡轮增压器组件以增加升压水平可以通过调整涡轮14b的可变叶片的角度来实现。
调整叶片的角度可以减小经过涡轮14b的排气可以流过的面积。因此，在以此方式控制涡轮后，涡轮上游的(例如，排气歧管4b内)排气的压力可以增加。
控制器100在图1中被示为常规的微型计算机，包括：微处理器单元152、输入/输出端口154、只读存储器156、随机存取存储器158、不失效存取器159和常规的数据总线。控制器100被配置为从被耦接至发动机4的传感器接收各种信号，并且向车辆中的部件(诸如节气门(未示出))中的致动器发送命令信号。此外，控制器100还被配置为从被耦接至由操作者164致动的踏板162的踏板位置传感器160接收踏板位置(PP)。因此，在一个示例中，控制器100可以接收踏板位置信号，并且基于踏板位置信号调整节气门中的致动器来改变发动机转速。应意识到，从控制器接收命令信号的其他部件可以以类似的方式运行。还应意识到，在一些示例中，图2中的控制器100也可以包括在上面描述并且被包括在图1中示出的控制器100中的部件。还应意识到，控制器100可以被配置为实施本文中描述的方法、控制策略等中的一个或更多个。
类似地，在图2中示出的布置中，控制涡轮增压器组件增加升压水平可以通过关闭废气门14d来实现。关闭废气门可以减小可用于排气绕过涡轮14b的流动面积，这可以导致HP排气管道9b和/或排气歧管4b内的排气的压力的增加。
在一些布置中，当发动机组件2要求高扭矩水平并且涡轮增压器组件14响应于扭矩要求而被控制为提供增加的升压水平时，涡轮增压器组件的涡轮14b的进口处(例如，排气歧管4b和/或高压排气管道9b内)的排气的压力可以接近涡轮14b的最大设计压力。额外地或替代地，涡轮14b的进口与出口之间的压力比可以接近最大设计比。如上面描述的，如果涡轮14b的最大设计压力或最大设计压力被超过，涡轮的性能可能被降低，涡轮增压器可能被损坏，和/或涡轮增压器可能需要更彻底的和/或更频繁的维护。
参照图3，为了降低涡轮进口处的排气的压力超过最大设计压力或涡轮的进口与出口之间的压力比超过最大设计比的风险，涡轮增压器组件可以例如由控制器100根据方法300来进行控制。
方法300包含第一步骤302，其中确定涡轮的进口处的排气的期望的排气压力极限P3max。期望的排气压力极限可以基于最大设计压力、最大设计比和一个或更多个其他压力限制(例如，基于发动机组件的工况的动态压力限制)中的至少一个来确定。
在方法300的第二步骤304中，预测为实现期望的排气压力极限而被应用于涡轮增压器组件14的控制参数的期望极限值VGTmax。控制参数可以对应于能够被应用于控制涡轮增压器的运转以便影响涡轮14b的进口处的排气的压力的涡轮增压器的任何期望的控制参数。例如，控制参数可以对应于VGT14b的可变叶片的角度或涡轮增压器旁通阀14d的位置。
在图4中，线L1是竖直轴线上的实际排气歧管压力对照水平轴线上的可变叶片位置的曲线，并且线L2是根据将VGT位置与排气歧管压力相关的数据模型确定的竖直轴线上的建模的排气歧管压力对照水平轴线上的可变叶片位置的曲线。
期望极限值VGTmax可以通过参考数据模型或查找表来确定。例如，如在图4中描绘的，期望极限值VGTmax通过使用期望的排气压力极限P3max作为到将VGT位置与排气歧管压力相关的模型的输入来确定。
在图3中示出的方法300的第三步骤306中，确定控制参数的期望极限值的误差ΔVGTlim。
如在图4中示出的并且参照下面的公式1，误差ΔVGTlim可以通过比较当前控制参数的测量值VGT1(例如，使用涡轮增压器组件的叶片角度传感器和/或旁通阀位置传感器测量的)与控制参数的预测的当前值VGT2来确定。控制参数的预测的当前值VGT2可以使用排气压力值P3measured(使用排气歧管压力传感器测量)作为到将VGT位置与排气歧管压力相关的模型的输入来确定。
ΔVGTlim＝增益*(VGT2–VGT1) (1)
替代地，误差ΔVGTlim可以通过比较控制参数的估计值VGT3与控制参数的预测的当前值来确定。如在图4中图示的，控制参数的估计值VGT3通过使用排气压力的建模值P3modelled作为到将VGT位置与排气歧管压力相关的模型的输入来计算。如在图4中描绘的，使用控制参数的估计值VGT3导致计算出基本上相同的误差值ΔVGTlim。
如在公式(1)中描绘的，在一些布置中，误差ΔVGTlim可以乘以增益值。增益可以是在发动机组件2的所有工况下被应用的常数值。替代地，增益值可以根据涡轮增压器组件14或发动机组件2的当前运转参数来调整。例如，增益值可以根据涡轮进口处的当前排气压力来确定。
在图3中示出的方法300的第四步骤308中，控制参数的期望极限值VGTmax基于误差ΔVGTlim来调整，例如，通过将误差加到期望极限值/从期望极限值减去误差，以确定修正的极限值，参见下面的公式(2)。
VGTcorrected＝VGTmax–ΔVGTlim (2)
在方法300的第五步骤310中，涡轮增压器组件14的运转被控制为使得经调整的极限值VGTcorrected不被超过。例如，涡轮增压器组件可以使用经调整的期望极限值VGTcorrected和例如由控制器确定的控制参数的期望值中的最小值来控制以便提供期望的涡轮增压器升压水平。
通过基于排气压力的建模值控制涡轮增压器组件14，控制的响应时间可以短于依赖于来自压力传感器的测量来确立是否已经到达压力极限的方法。此外，通过基于排气压力的建模值控制涡轮增压器组件14，例如当模型确定控制参数的值可以导致压力极限被超过时，在到达压力极限之前，涡轮增压器组件的控制能够被调整以防止超过压力极限。
方法300可以进一步包含使用闭合反馈回路来控制涡轮增压器的运转，例如，其中如果涡轮上游的排气的压力超过期望的压力极限，涡轮增压器涡轮上游的排气的压力被反馈回到控制器100或另一控制器(诸如闭合回路反馈控制器)。压力传感器和反馈控制器由此能够在方法300内使用的预测值或模型不准确的情况下被用作回退(fall back)。
在一些布置中，方法300可以包含检测增加由发动机组件供应的扭矩量的请求。例如，如果车辆的驾驶员按压车辆的加速器踏板。
当检测到增加扭矩量的请求时，上面描述的方法300的步骤可以被执行，以便控制涡轮增压器组件14的运转使得不超过期望的排气压力极限。该方法可以在检测到请求后的预定时间段内被执行以控制涡轮增压器组件14的运转。
在检测到请求之前，涡轮增压器组件的运转可以使用之前提出的方法(例如，使用考虑涡轮上游的排气的压力测量的闭合回路反馈控制器)来进行控制。在预定时间段之后，涡轮增压器组件可以返回到使用之前提出的方法来进行控制。替代地，例如，不管扭矩要求如何，方法300都可以被重复地执行。
由于涡轮增压器组件的运转的改变引起的涡轮14b上游的排气的压力的增加可以比由于(例如由涡轮14b)供应给压缩机14a的动力增加而引起的HP进气管道6b内的进气的压力的增加以更高的速率发生。这可以导致HP EGR管道12的第一端12a与第二端12b之间的压力差的改变，进而可以影响(例如，增加)HP EGR管道内的EGR气体的流速。
因此，当驾驶员请求增加由发动机供应的动力时，由于EGR的速率增加，涡轮增压器组件14的运转与HP EGR系统10之间相互作用可以导致由发动机4提供的动力的不期望的降低。
HP EGR阀10a的位置可以至少部分地基于跨过HP EGR管道12的压力差来进行控制，因此HP EGR阀10a可以被控制为补偿这种影响。然而，如果驾驶员请求迅速增加由发动机供应的动力，HP EGR阀10a可以不被足够快地控制以充分补偿跨过HP EGR管道12的压力差的改变。
参照图5，为了防止发动机动力的不期望的降低，可以执行根据本公开的布置的发动机组件运转的方法500。
该方法包含第一步骤502，其中确定涡轮14b上游(例如，HP排气管道9b或排气歧管4b内)的排气的压力。在第二步骤504中，可以至少部分地根据经确定的压力控制涡轮增压器组件的运转。
可以由涡轮增压器组件14的运转的改变引起的跨过HP EGR管道12的压力差的改变可以取决于涡轮上游12b(例如，发动机的排气歧管4b内)的排气的压力。因此，通过至少部分地根据排气歧管压力来控制涡轮增压器组件14的运转，可以避免由发动机提供的动力的不期望的降低。
涡轮14b上游的排气的压力可以使用被提供在HP排气管道9b和/或排气歧管4b上的压力传感器来确定。替代地，涡轮14b上游的排气的压力可以使用数据模型或查找表来确定。
在本公开的一个布置中，所使用的数据模型允许涡轮14b上游的排气的压力基于VGT 14b的几何形状和/或旁通阀14d的位置、通过涡轮14b的排气的质量流速和涡轮下游的压力来确定。然而在其他布置中，设想可以应用数据模型或查找表，其允许涡轮14b上游的排气的压力基于VGT 14b的几何形状和/或旁通阀14d的位置、通过涡轮的质量流速、涡轮下游的压力、发动机的运行速度、HP EGR阀10b的位置、LP EGR阀16b的位置，和/或发动机组件2的任何其他合适的参数的组合来确定。
在一些示例中，方法500可以进一步包含确定涡轮上游的排气的压力的最大容许增加速率。涡轮增压器的运转可以被控制为使得涡轮上游的排气的压力的增加速率被维持在最大容许速率处或最大容许速率以下。
压力的最大容许增加速率可以被确定为使得，HP EGR系统10能够被控制为足够补偿跨过HP EGR管道12的压力差的改变。例如，通过改变HP EGR阀10a的位置以将HP EGR管道12内的再循环排气的流速维持在期望的水平。
涡轮增压器组件14的运转可以被控制为使得，涡轮12b上游的排气的压力被维持在最大容许值处或之下。例如，压力的最大容许增加速率可以被使用在方法300的第一步骤中，以便确定在方法300内用于控制涡轮增压器组件的运转的期望排气压力极限。
在一些布置中，被应用于控制涡轮增压器组件14的运转的控制参数(例如，VGT14a的叶片的角度或涡轮增压器旁通阀14d的设置)的标称最大值可以基于发动机组件的一个或更多个运转参数的函数来确定。例如，控制参数的标称最大值可以基于发动机组件的速度和/或动力来确定。
例如在方法300的第四步骤308中确定的经调整的期望极限值能够被应用以超控(override)标称最大值(例如，将更限制性设置强加在涡轮增压器组件14上)的程度，可以基于发动机组件的一个或更多个运转参数(诸如扭矩、要求扭矩和/或排气歧管压力)来确定。
以此方式，在一些期望的情况下，例如，其中存在高扭矩要求,或排气歧管压力大于极限压力(例如，期望排气压力极限)，使用方法300确定的经调整的期望极限值可以被用来控制涡轮增压器组件14。在其他情况下，可以确定经调整的期望极限值可以过于限制性的，并且使用另一方法和/或通过不同的控制器(诸如闭合回路反馈控制器)计算的另一控制参数可以被应用于控制涡轮增压器组件14。
参照图6，根据本公开的一些布置，涡轮增压器涡轮14b和/或涡轮增压器旁通阀14d的运转使用方法600来进行控制，其中从多个控制参数和控制参数极限中进行选择以便控制涡轮增压器组件14的运转。
在方法600的第一步骤602中，例如使用上面描述的方法300来确定控制参数的经调整的期望极限值。
在第二步骤604中，确定用于经调整的期望极限值的授权极限。授权极限可以基于发动机组件的一个或更多个运转参数的函数来确定。例如，授权极限可以基于发动机扭矩请求的函数(例如，扭矩随时间的改变速率)和排气压力与最大设计压力之间的差。
授权极限可以被限定为能够例如被方法300作为极限值应用在涡轮增压器组件14的控制上的控制参数的最小值。换言之，授权极限可以是能够被方法300应用于控制涡轮增压器组件的运转的经调整的期望极限值VGTcorrected的最小值。替代地，授权极限可以被限定为控制参数的标称最大值与经调整的期望极限值之间的最大容许差。
在第三步骤606中，控制参数的修剪的极限值通过比较经调整的期望极限值、授权极限和可选地标称最大值来计算。例如，当授权极限限定了控制参数的最小授权值时，修剪的极限值通过获取经调整的期望极限值和授权极限中的最大值来计算。
在第四步骤608中，闭合回路控制参数值通过使用闭合回路反馈控制器来确定。闭合回路控制参数值可以基于排气压力(例如，排气歧管压力)的测量值和涡轮增压器的最大设计压力。
在第五步骤610中，如上面描述的那样，确定控制参数的最大标称值(如果还未可从确定授权极限或修剪的极限值来获得)。
方法600可以包含第六步骤612，其中基于发动机组件的一个或更多个测量的和/或建模的运转性质(诸如发动机转速、发动机负荷、进口和/或排气压力、和/或发动机组件的任何其他运转性质)来计算进一步的控制参数值。
在方法600的第七步骤614中，基于在该方法的其他步骤中确定的控制参数值来确定最终控制参数值。例如，最终极限值可以被确定为修剪的极限值、闭合回路控制参数值、最大标称值和/或进一步的控制参数值中的任一个的最小值。
最终极限值可以被用来控制涡轮增压器组件的运转，例如，使得控制参数的值不超过极限值。
方法600提供了在控制对涡轮增压器组件的运转的限制的方法(诸如方法300)与使用闭合反馈回路控制的方法之间进行平滑转变的方式，这取决于哪一种方法被认为最适合于发动机组件的目前运转状况。例如，在动态操纵期间，方法300能够被用来降低涡轮进口压力极限被超过的风险，并且在稳态状况下，闭合回路反馈控制能够被用来将涡轮进口压力准确地维持为期望的值。
提供本文中描述的用于控制涡轮增压器运转的方法的技术效果是减少了涡轮增压器性能降低和涡轮增压器损坏的可能性。因此，涡轮增压器组件的寿命被增加，由此减少了在发动机的使用期限内的涡轮增压器维护、修理等。本文中描述的用于使涡轮增压器组件运转的方法还可以减少涡轮增压器运转的控制延迟，该延迟可以导致涡轮增压器中的过压状况。
本领域技术人员应认识到，虽然已经参照一个或更多个示例性示例以示例的方式描述了本发明，但是它不限制于所公开的示例，并且替代性示例可以被构建而不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围。
应认识到，在本文中所公开的配置本质上是示例性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。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。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
以下权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种使发动机组件运转的方法，所述发动机组件包含：
发动机；以及
涡轮增压器组件，其中所述涡轮增压器组件的控制参数是可控的，以便控制由所述涡轮增压器组件提供的升压水平，并且其中所述方法包含：
确定所述涡轮增压器组件的涡轮上游的排气的期望压力极限；
预测为实现所述期望压力极限而被应用于所述涡轮增压器组件的所述控制参数的期望极限值；
确定所述控制参数的所述期望极限值的误差；
基于所述误差调整所述控制参数的所述期望极限值；以及
控制所述涡轮增压器组件的运转使得经调整的期望极限值不被超过。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述控制参数的所述期望极限值的所述误差包含：
基于所述涡轮上游的排气的当前压力预测所述控制参数的当前值；
确定所述控制参数的当前值；以及
确定所述控制参数的预测的当前值与所述控制参数的所述当前值之间的误差。
3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述控制参数的所述当前值包含基于预测的当前排气歧管压力计算所述控制参数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述期望压力极限根据以下项中的一个或多个来确定：
所述涡轮增压器组件的最大进口压力极限；
所述涡轮增压器组件的进口与出口之间的最大压力比极限；以及
所述涡轮上游的排气的压力的最大容许增加速率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述发动机组件进一步包含排气再循环系统即EGR系统，所述排气再循环系统被配置为将排气从所述涡轮增压器组件的所述涡轮的上游位置再循环到所述发动机的进口，其中所述涡轮的上游的排气的压力的所述最大容许增加速率至少部分地根据所述EGR系统的所述运转来确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述方法进一步包含：
改变所述EGR系统的运转使得当所述涡轮增压器组件被控制时再循环排气的流速保持实质上恒定。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述涡轮增压器组件的运转根据以下中的最小值来进行控制：
所述控制参数的期望值；以及
所述控制参数的所述经调整的期望极限值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包含，如果所述涡轮上游的所述排气的压力超过所述涡轮上游的所述排气的所述期望压力极限，使用闭合反馈回路控制所述涡轮增压器组件的运转。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包含检测对于由所述发动机组件供应的扭矩量增加的请求。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在对于扭矩量增加的所述请求被检测到后的预定时间段内执行所述方法。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述涡轮增压器组件包含可变几何涡轮即VGT，并且其中所述涡轮增压器组件的所述控制参数对应于所述VGT的几何形状。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述涡轮增压器组件包含涡轮增压器组件旁通管道，所述涡轮增压器组件旁通管道被配置为允许排气绕过所述涡轮增压器组件的涡轮，其中通过所述旁通管道的排气流通过旁通阀进行控制；并且其中所述涡轮增压器组件的所述控制参数对应于所述旁通阀的位置。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法由软件来执行，当计算装置执行所述软件时，所述软件引起所述计算装置执行所述方法。
14.一种发动机组件，包含：
发动机；
涡轮增压器组件，所述涡轮增压器组件的控制参数是可控的以便控制由所述涡轮增压器组件提供的升压水平；以及
一个或多个控制器，其被配置为；
确定所述涡轮增压器组件的涡轮上游的排气的期望压力极限；
预测为实现所述期望压力极限而被应用于所述涡轮增压器组件的所述控制参数的期望极限值；
确定所述控制参数的所述期望极限值的误差；
基于所述误差调整所述控制参数的所述期望极限值；以及
控制所述涡轮增压器组件的运转使得经调整的期望极限值不被超过。
15.根据权利要求14所述的发动机组件，其中所述发动机组件被包括在机动车辆中。
16.一种使发动机组件运转的方法，所述发动机组件包含：
发动机；以及
涡轮增压器组件，所述涡轮增压器组件的控制参数是可控的以便控制由所述涡轮增压器组件提供的升压水平，其中所述方法包含：
确定所述涡轮增压器组件的涡轮上游的排气的期望压力极限；
预测为实现所述期望压力极限而被应用于所述涡轮增压器组件的所述控制参数的期望极限值；
确定所述控制参数的所述期望极限值的误差；
基于所述误差调整所述控制参数的所述期望极限值；以及
控制所述涡轮增压器组件的所述运转使得经调整的所述极限值不被超过；
其中所述涡轮增压器组件的所述运转根据以下中的最小值来进行控制：
所述控制参数的期望值；以及
所述控制参数的所述经调整的期望极限值。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包含检测对于由所述发动机组件供应的扭矩量增加的请求；
其中在对于扭矩量增加的所述请求被检测到后的预定时间段内执行所述方法。
18.根据权利要求16所述的方法，其中确定所述控制参数的所述期望极限值的所述误差包含：
基于所述涡轮上游的排气的当前压力预测所述控制参数的当前值；
确定所述控制参数的当前值；以及
确定所述控制参数的预测的当前值与所述控制参数的所述当前值之间的误差。
19.根据权利要求16所述的方法，其中确定所述控制参数的所述当前值包含基于预测的当前排气歧管压力计算所述控制参数。
20.根据权利要求16所述的方法，其中所述方法进一步包含，如果所述涡轮上游的所述排气的压力超过所述涡轮上游的所述排气的所述期望压力极限，使用闭合反馈回路控制所述涡轮增压器组件的所述运转。
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