渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】渦輪増壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年11月21日提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2014-0163437號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此用于通過(guò)該引用的所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種渦輪增壓器，更具體地，涉及一種渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償方法，其中，可以考慮渦輪增壓器硬件的特性和預(yù)定部分的偏差而對(duì)渦輪增壓器的控制負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償。
【背景技術(shù)】
[0004]—般而言，應(yīng)用于進(jìn)氣系統(tǒng)的渦輪增壓器通過(guò)采用再循環(huán)排放能量的方式增加進(jìn)氣壓力，從而有助于燃油消耗的改善、輸出的增強(qiáng)和氮氧化物的減少。
[0005]排氣旁道門(mén)禍輪增壓器(waste gate turbocharger，WGT)和可變幾何結(jié)構(gòu)禍輪增壓器(variable geometry turbocharger, VGT)可以包括:禍輪，其配置為使用排放氣體的流動(dòng)能量(或動(dòng)能)而旋轉(zhuǎn)；壓縮機(jī)，其通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸而連接至渦輪，因而該壓縮機(jī)將供應(yīng)至燃燒室的空氣壓縮；以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其配置為對(duì)輸入到渦輪的排放氣體的通過(guò)區(qū)域可變地進(jìn)行調(diào)節(jié)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以包括致動(dòng)器、DC電機(jī)和真空式電磁閥，并且可以基于WGT和VGT的特性而應(yīng)用該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此，對(duì)WGT或VGT的控制可以關(guān)聯(lián)于ECU(發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)。
[0006]例如，ECU用于分析氣壓、燃油噴射和發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)，并且用于輸出作為負(fù)載值的基于3D增壓映射圖而設(shè)置的增壓壓力的目標(biāo)值，因此，由于可以響應(yīng)于該負(fù)載值而控制WGT和VGT的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以可以確保進(jìn)一步增強(qiáng)的性能。特別地，與WGT相比，通過(guò)使用葉片而可變地調(diào)節(jié)輸入至渦輪的排放氣體的通過(guò)區(qū)域，VGT可以有益地確保增壓壓力在全部RPM范圍內(nèi)最優(yōu)。
[0007]公開(kāi)于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]WGT或VGT通常配置為借助于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而運(yùn)轉(zhuǎn)，可以響應(yīng)于E⑶的負(fù)載值而對(duì)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。然而，由于之前在ECU中設(shè)定的負(fù)載值可能沒(méi)有精確地反映在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如渦輪增壓器和DC電機(jī)、電磁閥等)的基于硬件的特性的任何差異或者在預(yù)定部分的任何偏差，所以WGT或VGT的運(yùn)轉(zhuǎn)可能不會(huì)精確地匹配負(fù)載值。例如，在使用電磁閥上限的情況下，由于可能會(huì)施加相對(duì)更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力，所以WGT的排氣旁道門(mén)可能會(huì)打開(kāi)，從而增壓壓力可能會(huì)立即下降，而振蕩和輸出可能會(huì)降低，而在使用電磁閥下限的情況下，由于用于打開(kāi)WGT的排氣旁道門(mén)的力相對(duì)較弱，所以增壓壓力會(huì)立即上升，從而可能會(huì)導(dǎo)致渦輪增壓器的耐久性變差。
[0009]可以借助于ECU的增壓壓力反饋控制而稍稍避免由于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基于硬件的特性的任何差異或者在預(yù)定部分的任何偏差所造成的影響，但是在基于硬件的特性的任意差異或者在預(yù)定部分的偏差很大的情況下，增壓壓力響應(yīng)會(huì)變慢，并且可能會(huì)發(fā)生增壓振蕩，這可能會(huì)導(dǎo)致控制的不穩(wěn)定。
[0010]本發(fā)明致力于一種渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償方法，其可以采用這樣的方式增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)增壓壓力控制的精確性:可以響應(yīng)于精確地反映了關(guān)于WGT和VGT的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基于硬件的特性的任何差異或者在預(yù)定部分的任何偏差的控制負(fù)載值而對(duì)WGT或VGT進(jìn)行控制。
[0011 ] 本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)如下描述而理解，并且參考本發(fā)明的實(shí)施方案而變得清楚。同樣地，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)要求保護(hù)的方法或其組合而實(shí)現(xiàn)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，一種渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償方法包括:(A)位置差異檢測(cè)步驟，當(dāng)使用與發(fā)動(dòng)機(jī)的所需發(fā)動(dòng)機(jī)增壓目標(biāo)值相匹配的增壓控制負(fù)載值開(kāi)始對(duì)渦輪增壓器的控制時(shí)，其中控制器可以運(yùn)行，所述位置差異檢測(cè)步驟檢測(cè)渦輪增壓器的實(shí)際位置，從與渦輪增壓器相匹配的渦輪增壓器模型計(jì)算目標(biāo)位置，并且確定實(shí)際位置和目標(biāo)位置的位置偏差；(B)偏差補(bǔ)償判斷步驟，其基于考慮到大氣壓力和位置偏差的學(xué)習(xí)條件判斷是否進(jìn)行增壓控制負(fù)載值的控制負(fù)載偏差補(bǔ)償控制；(C)偏差補(bǔ)償計(jì)算步驟，當(dāng)需要控制負(fù)載偏差補(bǔ)償控制時(shí)，所述偏差補(bǔ)償計(jì)算步驟基于實(shí)際位置計(jì)算實(shí)際控制負(fù)載值，基于來(lái)自渦輪增壓器致動(dòng)器控制負(fù)載模型的目標(biāo)位置計(jì)算目標(biāo)控制負(fù)載值，并且確定學(xué)習(xí)值；(D)學(xué)習(xí)值采納步驟，當(dāng)需要控制負(fù)載偏差補(bǔ)償控制時(shí)，所述學(xué)習(xí)值采納步驟利用學(xué)習(xí)值對(duì)渦輪增壓器的目標(biāo)控制負(fù)載值進(jìn)行校正，并且利用渦輪增壓器的經(jīng)校正的控制負(fù)載值對(duì)渦輪增壓器進(jìn)行控制。
[0013]渦輪增壓器模型可以通過(guò)利用渦輪增壓器壓縮機(jī)壓力比和渦輪增壓器壓縮機(jī)流速圖表構(gòu)建映射圖而計(jì)算目標(biāo)位置，并且渦輪增壓器致動(dòng)器控制負(fù)載模型通過(guò)利用渦輪增壓器致動(dòng)器位置和控制負(fù)載圖表構(gòu)建映射圖而計(jì)算目標(biāo)控制負(fù)載值。渦輪增壓器可以是排氣旁道門(mén)渦輪增壓器或者可變幾何結(jié)構(gòu)渦輪增壓器。
[0014]在偏差補(bǔ)償判斷步驟中，學(xué)習(xí)條件可以包括壓縮機(jī)壓力比、增壓壓力變化、渦輪增壓器位置、節(jié)流器使用狀態(tài)、傳感器異常狀態(tài)、冷卻水溫度、大氣溫度、電池電壓或者他們的任意組合。
[0015]在偏差補(bǔ)償計(jì)算步驟中，可以通過(guò)等于(100-目標(biāo)控制負(fù)載)/(100-實(shí)際控制負(fù)載)的因數(shù)而對(duì)學(xué)習(xí)值進(jìn)行限定，并且可以基于因數(shù)、最小限制、最大限制和篩選而確定學(xué)習(xí)值。
[0016]另外，為了達(dá)到上述目標(biāo)，根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器控制負(fù)荷偏差補(bǔ)償方法可以進(jìn)一步包括不應(yīng)用學(xué)習(xí)值步驟，當(dāng)不需要控制負(fù)載偏差補(bǔ)償控制時(shí)，其利用跟蹤目標(biāo)位置的控制負(fù)載值對(duì)渦輪增壓器進(jìn)行控制。
[0017]本發(fā)明具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，由于通過(guò)對(duì)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基于硬件的特性的任何差異或者在預(yù)定部分的任何偏差所導(dǎo)致的影響進(jìn)行反映，所以可以精確地估計(jì)本發(fā)明的WGT或VGT的控制負(fù)載，因此可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)需要的目標(biāo)增壓壓力進(jìn)行精確地控制。
[0018]另外，通過(guò)下述方法的精確控制，基于以硬件為基礎(chǔ)的限制(上/中/下限)，裕度可以減小，從而改進(jìn)硬件的性能:本發(fā)明的WGT或VGT的控制負(fù)載可以反映由于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基于硬件的特性的任何差異和在預(yù)定部分的任何偏差所導(dǎo)致的影響。
[0019]另外，由于本發(fā)明的WGT或VGT的控制負(fù)載反映了由于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基于硬件的特性的任何差異或在預(yù)定部分的任何偏差所導(dǎo)致的影響，并且考慮包括大氣壓力的多個(gè)學(xué)習(xí)條件，所以可以在各種環(huán)境條件下精確地進(jìn)行增壓壓力控制。
[0020]另外，由于本發(fā)明的WGT或VGT的控制負(fù)載可以精確地實(shí)現(xiàn)而無(wú)需使用渦輪位置傳感器，所以可以降低成本。
[0021]本發(fā)明的方法和裝置具有其它的特性和優(yōu)點(diǎn)，這些特性和優(yōu)點(diǎn)從并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí)施方案中將是顯而易見(jiàn)的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí)施方案中進(jìn)行詳細(xì)陳述，這些附圖和具體實(shí)施方案共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償方法的流程圖。
[0023]圖2A、圖2B和圖3是示出了應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償?shù)臏u輪增壓器和致動(dòng)器的性能的示例視圖。
[0024]圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明的用于渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)位置計(jì)算的示例視圖。
[0025]圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明的用于渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償?shù)膶W(xué)習(xí)條件的示例視圖。
[0026]圖6為示出了根據(jù)本發(fā)明的用于渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)位置計(jì)算的示例視圖。
[0027]圖7為示出了根據(jù)本發(fā)明的用于渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償?shù)膶W(xué)習(xí)值計(jì)算的示例視圖。
[0028]圖8為示出了基于根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果的渦輪增壓器控制負(fù)載輸出的示例視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案，其示例將在附圖中示出并且在下文進(jìn)行描述。盡管本發(fā)明將與示例性實(shí)施方案相結(jié)合進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本說(shuō)明書(shū)并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實(shí)施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實(shí)施方案，而且覆蓋可以包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種替換形式、修改形式、等效形式以及其它實(shí)施方案。
[0030]圖1為示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案的渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償方法的流程圖。如在圖中所示，在根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器控制負(fù)載偏差補(bǔ)償方法中，當(dāng)在步驟SI中渦輪增壓器控制開(kāi)始時(shí)，可以計(jì)算學(xué)習(xí)值，并且在步驟S2中渦輪增壓器控制的終止之前，基于該學(xué)習(xí)值而進(jìn)行對(duì)WGT或VGT的控制，WGT或VGT和致動(dòng)器(其是關(guān)于WGT或VGT的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))的基于硬件的特性的任何差異或者在預(yù)定部分的任何偏差精確地反映至所述學(xué)習(xí)值。在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，通過(guò)E⑶(發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元或者電子控制單元)而進(jìn)行學(xué)習(xí)值計(jì)算和基于該學(xué)習(xí)值計(jì)算的對(duì)WGT或VGT的控制。
[0031]更具體地，在步驟SlO中，可以選擇渦輪增壓器模型和渦輪增壓器致動(dòng)器控制負(fù)載模型。渦輪增壓器模型的配置示例示出在圖2A和圖2B中。如在圖中所示，渦輪增壓器模型10通過(guò)使用作為輸入值的理論壓縮機(jī)壓力比I而產(chǎn)生作為輸出值的理論致動(dòng)器位置
2?？梢曰谶@樣的事實(shí)而獲得這種操作，即渦輪增壓器致動(dòng)器位置是壓縮機(jī)壓力比和壓縮機(jī)流速之間的函數(shù)，而如果壓縮機(jī)壓力比和壓縮機(jī)流速是已知的，則可以估計(jì)渦輪增壓器致動(dòng)器位置。特別地，