[發(fā)明專利]用于控制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣系統(tǒng)的設(shè)備和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110032761.1
• 申請(qǐng)日: 2011-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102182575A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡廣地;孫少軍;佟德輝;張曉琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濰柴動(dòng)力股份有限公司
• 主分類號(hào): F02D43/00
• 分類號(hào): F02D43/00;F02M25/07;F02B37/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;李輝

1.一種用于控制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣系統(tǒng)的設(shè)備，所述空氣系統(tǒng)包括廢氣再循環(huán)EGR系統(tǒng)和渦輪增壓系統(tǒng)，其中所述EGR系統(tǒng)包括EGR閥，并且所述渦輪增壓系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和增壓閥，所述設(shè)備包括：

工況獲取裝置，配置用于獲取所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸排氣壓力的測(cè)量值以及流經(jīng)所述空氣壓縮機(jī)的空氣流量的測(cè)量值；

目標(biāo)流量確定裝置，其耦合至所述工況獲取裝置，配置用于根據(jù)所述工況獲取裝置獲取的測(cè)量值，以及根據(jù)所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸排氣壓力的目標(biāo)值和流經(jīng)所述空氣壓縮機(jī)的空氣流量的目標(biāo)值，使用表征所述空氣系統(tǒng)的非線性物理模型來(lái)確定流經(jīng)所述EGR閥的目標(biāo)廢氣流量和流經(jīng)所述增壓閥的目標(biāo)廢氣流量；以及

信號(hào)產(chǎn)生裝置，其耦合至所述目標(biāo)流量確定裝置，配置用于根據(jù)所述目標(biāo)流量確定裝置確定的所述流經(jīng)所述EGR閥的目標(biāo)廢氣流量和流經(jīng)所述增壓閥的目標(biāo)廢氣流量，產(chǎn)生用于所述EGR系統(tǒng)的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和用于所述渦輪增壓系統(tǒng)的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述目標(biāo)流量確定裝置進(jìn)一步包括：

基于滑動(dòng)控制的確定裝置，配置用于基于滑動(dòng)控制策略來(lái)確定流經(jīng)所述EGR閥的目標(biāo)廢氣流量和流經(jīng)所述增壓閥的目標(biāo)廢氣流量。

3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述信號(hào)產(chǎn)生裝置進(jìn)一步包括：

EGR閥目標(biāo)開(kāi)度確定裝置，配置用于根據(jù)所述流經(jīng)所述EGR閥的目標(biāo)廢氣流量確定所述EGR閥的目標(biāo)開(kāi)度；以及

增壓閥目標(biāo)開(kāi)度確定裝置，配置用于根據(jù)所述流經(jīng)所述增壓閥的目標(biāo)廢氣流量確定所述增壓閥的目標(biāo)開(kāi)度。

4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于控制所述EGR閥的開(kāi)度，并且其中所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于控制所述增壓閥的開(kāi)度。

5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備利用片上系統(tǒng)SoC或集成電路IC來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述非線性物理模型與所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的以下方面相關(guān)：

進(jìn)氣壓力，排氣壓力，空氣流量，進(jìn)入氣缸的氣體流量，氣缸排氣閥出口流量，進(jìn)氣閥流量系數(shù)，轉(zhuǎn)速，氣缸位移，進(jìn)氣熱常數(shù)，進(jìn)氣溫度，進(jìn)氣管等效容積，排氣熱常數(shù)，排氣溫度，排氣管等效容積，所述EGR系統(tǒng)的增壓器機(jī)械效率，增壓器渦輪效率，增壓器渦輪熱容量，大氣環(huán)境溫度，大氣環(huán)境壓力，進(jìn)氣空氣熱容量比，排氣熱容量比，壓縮機(jī)效率，增壓器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，增壓器轉(zhuǎn)速，增壓器渦輪排氣能量，增壓器壓縮空氣能量，壓縮空氣熱容量，以及燃油噴射流量。

7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述非線性物理模型進(jìn)一步與所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的所述空氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)干擾源相關(guān)。

8.一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，包括：

氣缸；

進(jìn)氣管道，耦合至所述氣缸的入口端，配置用于向所述氣缸輸送氣體；

排氣管道，耦合至所述氣缸的出口端，配置用于排出所述氣缸燃燒的廢氣；

燃油噴射系統(tǒng)，耦合至所述氣缸，配置用于向所述氣缸噴射燃油；

空氣系統(tǒng)，包括：

廢氣再循環(huán)EGR系統(tǒng)，耦合至所述排氣管道和所述進(jìn)氣管道，并且包括EGR閥，所述EGR系統(tǒng)配置用于將來(lái)自所述排氣管道的部分廢氣通過(guò)所述進(jìn)氣管道輸送回所述氣缸；

渦輪增壓系統(tǒng)，耦合至所述排氣管道，并且包括空氣壓縮機(jī)和增壓閥，所述渦輪增壓系統(tǒng)配置用于利用來(lái)自所述排氣管道的廢氣來(lái)增大通過(guò)所述氣缸的進(jìn)氣壓力；以及

控制單元，包括如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，以用于控制所述空氣系統(tǒng)。

9.一種用于控制柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣系統(tǒng)的方法，所述空氣系統(tǒng)包括廢氣再循環(huán)EGR系統(tǒng)和渦輪增壓系統(tǒng)，其中所述EGR系統(tǒng)包括EGR閥，并且所述渦輪增壓系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)和增壓閥，所述方法包括：

獲取所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸排氣壓力的測(cè)量值以及流經(jīng)所述空氣壓縮機(jī)的空氣流量的測(cè)量值；

根據(jù)所獲取的測(cè)量值，以及根據(jù)所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸排氣壓力的目標(biāo)值和流經(jīng)所述空氣壓縮機(jī)的空氣流量的目標(biāo)值，使用表征所述空氣系統(tǒng)的非線性物理模型來(lái)確定流經(jīng)所述EGR閥的目標(biāo)廢氣流量和流經(jīng)所述增壓閥的目標(biāo)廢氣流量；以及

根據(jù)所述流經(jīng)所述EGR閥的目標(biāo)廢氣流量和流經(jīng)所述增壓閥的目標(biāo)廢氣流量，產(chǎn)生用于所述EGR系統(tǒng)的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和用于所述渦輪增壓系統(tǒng)的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。