[發明專利]帶有學習和線性化功能的用于控制可變幾何形狀渦輪機的葉片的系統

有效

• 申請號: 201380020050.X
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104246186B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: L·豐維埃爾;S·巴塔爾
• 申請（專利權）人: 雷諾股份公司
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00;F02D41/24;F02B37/24;F02D23/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 雷明,馬利蓉

技術領域

本發明的技術領域是發動機控制、并且更確切地講是對裝配有可變幾何形狀渦輪機的發動機的控制。

背景技術

用于內燃發動機的渦輪增壓器具有與一個壓縮機相結合的一個渦輪機，以便增大允許進入發動機的汽缸中的空氣量。該渦輪機被放置在排氣歧管的出口處并且由排氣驅動。在某些渦輪機中，通過改變這些葉片的取向來調制由排氣提供給渦輪機的功率。這樣的渦輪機被稱作可變幾何形狀渦輪機(VGT)。安裝在與渦輪機相同的軸線上的壓縮機壓縮進入進氣歧管的空氣。

使用了一個致動器來控制該渦輪機的這些葉片的打開和關閉。該致動器的控制信號是由一個電子控制單元(ECU)提供的，并且其使得使用一個壓力傳感器能夠控制該進氣歧管中的渦輪增壓壓力。渦輪增壓壓力的水平隨著渦輪增壓柴油發動機的性能水平的提高而提高。其結果是，對于渦輪增壓器的需求在不斷增加。因此盡可能準確地控制渦輪增壓器以防止它們受損并且提高加速過程中車輛的性能是重要的。

當前，控制渦輪增壓壓力僅僅涉及使渦輪增壓壓力(P_sural,mes)的測量值與一個渦輪增壓壓力設定點(P_sural,cons)相關聯。通常是根據發動機的旋轉速度和燃料流速來圖譜繪制這個渦輪增壓壓力設定點的。一個控制器則通過調制VGT的葉片的位置來將渦輪增壓壓力調節至該設定點。

此外，這些葉片的位置不是直接受控的。事實上，控制渦輪增壓通常涉及使用一個螺線管來調制葉片控制桿所附接到其上的一個呼吸器的減壓(或加壓)水平。呼吸器是指帶有由氣體致動的并且經受一個彈簧的回彈力的一個可移動膜片的一個構件，該膜片被機械地聯接至一個控制桿。因此，只要減壓產生的力等于回位彈簧的力該葉片控制桿的位置就是穩定的。

為了改善控制回路的響應時間，可以對該控制器添加一個用于該閥門或這些葉片的預定位值。這個預定位值可以是一個關于發動機的旋轉速度和燃料流速的圖譜的形式、或者是一種用于使得渦輪增壓器的行為模型化、也被稱作模型控制的算法的形式。某些控制系統使用關于致動器的位置的信息，并且被不準確地稱作葉片位置反饋控制系統。這些信息使得有可能在渦輪增壓受控之前控制該致動器的或該控制桿的位置。一些控制系統使用級聯控制，即控制渦輪增壓之后控制渦輪增壓致動器的位置。這種渦輪增壓控制于是給該致動器提供了一個位置設定點。

預定位使得有可能針對一個給定的設定點渦輪增壓壓力匹配一個葉片控制值。預定位是基于在一個標稱發動機上實施的測試來標定的。

因此該控制系統的總漂移和離散使得預定位對于渦輪增壓設定點是不適合的，并且正是控制器對控制信號中的這些差異加以彌補。該控制器消除該設定點與渦輪增壓壓力的測量值之間的差值。然而，不管所使用的控制器的類型如何，反饋都不是瞬時的并且響應時間取決于該系統中的離散和漂移。

在高負荷瞬態狀態下(>75％的滿負荷)，就渦輪增壓響應時間和發動機可靠性而言漂移和離散可能具有顯著的影響。

文件FR2831921傳授了作為一個整體地使用一個第二積分器來記憶應用于預定位的單一校正值。學習單一值使得有可能補償任何離散和漂移，但只是在該預定位圖譜的一個非常有限的區域內，具有在其他點處引入額外的偏差的風險。

文件FR2872547披露了在發動機的整個運行范圍內學習和記憶渦輪增壓控制器的校正值。這涉及將針對各個運行點(發動機的旋轉速度和扭矩)的渦輪增壓控制所作出的校正簡單地存儲在一個表中，從而使得所述校正不是瞬時應用的。

本發明旨在改善可變幾何形狀渦輪機的渦輪增壓控制。

發明內容

本發明的一個目的是要提供一種用于對供應機動車輛的內燃發動機的可變幾何形狀渦輪機的葉片加以控制的系統，該系統包括：一個減法器，該減法器能夠確定一個渦輪增壓壓力設定點與一個渦輪增壓壓力測量值之間的差值；一個比例-積分-微分控制器，該控制器能夠輸出一個針對可變幾何形狀渦輪機的葉片的控制信號；一個預定位圖譜，該預定位圖譜能夠根據該發動機的旋轉速度和一個扭矩設定點的函數來確定一個葉片位置設定點；以及用于確定學習條件的裝置，該確定裝置能夠向學習控制裝置發出一個布爾控制信號，該學習控制裝置能夠根據從該預定位圖譜和該控制器接收的信號的函數輸出對于該針對可變幾何形狀渦輪機的葉片的控制信號的一個校正值，該學習控制裝置能夠在收到來自用于確定學習條件的該裝置的一個信號之后學習這些預定位信號。

用于確定學習條件的裝置可以包括輸出至一個AND布爾算子的用于確定穩定性條件的裝置和用于確定狀態條件的裝置。