[发明专利]带有学习和线性化功能的用于控制可变几何形状涡轮机的叶片的系统

说明书

技术领域

本发明的技术领域是发动机控制、并且更确切地讲是对装配有可变几何形状涡轮机的发动机的控制。

背景技术

用于内燃发动机的涡轮增压器具有与一个压缩机相结合的一个涡轮机，以便增大允许进入发动机的汽缸中的空气量。该涡轮机被放置在排气歧管的出口处并且由排气驱动。在某些涡轮机中，通过改变这些叶片的取向来调制由排气提供给涡轮机的功率。这样的涡轮机被称作可变几何形状涡轮机(VGT)。安装在与涡轮机相同的轴线上的压缩机压缩进入进气歧管的空气。

使用了一个致动器来控制该涡轮机的这些叶片的打开和关闭。该致动器的控制信号是由一个电子控制单元(ECU)提供的，并且其使得使用一个压力传感器能够控制该进气歧管中的涡轮增压压力。涡轮增压压力的水平随着涡轮增压柴油发动机的性能水平的提高而提高。其结果是，对于涡轮增压器的需求在不断增加。因此尽可能准确地控制涡轮增压器以防止它们受损并且提高加速过程中车辆的性能是重要的。

当前，控制涡轮增压压力仅仅涉及使涡轮增压压力(P_sural,mes)的测量值与一个涡轮增压压力设定点(P_sural,cons)相关联。通常是根据发动机的旋转速度和燃料流速来图谱绘制这个涡轮增压压力设定点的。一个控制器则通过调制VGT的叶片的位置来将涡轮增压压力调节至该设定点。

此外，这些叶片的位置不是直接受控的。事实上，控制涡轮增压通常涉及使用一个螺线管来调制叶片控制杆所附接到其上的一个呼吸器的减压(或加压)水平。呼吸器是指带有由气体致动的并且经受一个弹簧的回弹力的一个可移动膜片的一个构件，该膜片被机械地联接至一个控制杆。因此，只要减压产生的力等于回位弹簧的力该叶片控制杆的位置就是稳定的。

为了改善控制回路的响应时间，可以对该控制器添加一个用于该阀门或这些叶片的预定位值。这个预定位值可以是一个关于发动机的旋转速度和燃料流速的图谱的形式、或者是一种用于使得涡轮增压器的行为模型化、也被称作模型控制的算法的形式。某些控制系统使用关于致动器的位置的信息，并且被不准确地称作叶片位置反馈控制系统。这些信息使得有可能在涡轮增压受控之前控制该致动器的或该控制杆的位置。一些控制系统使用级联控制，即控制涡轮增压之后控制涡轮增压致动器的位置。这种涡轮增压控制于是给该致动器提供了一个位置设定点。

预定位使得有可能针对一个给定的设定点涡轮增压压力匹配一个叶片控制值。预定位是基于在一个标称发动机上实施的测试来标定的。

因此该控制系统的总漂移和离散使得预定位对于涡轮增压设定点是不适合的，并且正是控制器对控制信号中的这些差异加以弥补。该控制器消除该设定点与涡轮增压压力的测量值之间的差值。然而，不管所使用的控制器的类型如何，反馈都不是瞬时的并且响应时间取决于该系统中的离散和漂移。

在高负荷瞬态状态下(>75％的满负荷)，就涡轮增压响应时间和发动机可靠性而言漂移和离散可能具有显著的影响。

文件FR2831921传授了作为一个整体地使用一个第二积分器来记忆应用于预定位的单一校正值。学习单一值使得有可能补偿任何离散和漂移，但只是在该预定位图谱的一个非常有限的区域内，具有在其他点处引入额外的偏差的风险。

文件FR2872547披露了在发动机的整个运行范围内学习和记忆涡轮增压控制器的校正值。这涉及将针对各个运行点(发动机的旋转速度和扭矩)的涡轮增压控制所作出的校正简单地存储在一个表中，从而使得所述校正不是瞬时应用的。

本发明旨在改善可变几何形状涡轮机的涡轮增压控制。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种用于对供应机动车辆的内燃发动机的可变几何形状涡轮机的叶片加以控制的系统，该系统包括：一个减法器，该减法器能够确定一个涡轮增压压力设定点与一个涡轮增压压力测量值之间的差值；一个比例-积分-微分控制器，该控制器能够输出一个针对可变几何形状涡轮机的叶片的控制信号；一个预定位图谱，该预定位图谱能够根据该发动机的旋转速度和一个扭矩设定点的函数来确定一个叶片位置设定点；以及用于确定学习条件的装置，该确定装置能够向学习控制装置发出一个布尔控制信号，该学习控制装置能够根据从该预定位图谱和该控制器接收的信号的函数输出对于该针对可变几何形状涡轮机的叶片的控制信号的一个校正值，该学习控制装置能够在收到来自用于确定学习条件的该装置的一个信号之后学习这些预定位信号。

用于确定学习条件的装置可以包括输出至一个AND布尔算子的用于确定稳定性条件的装置和用于确定状态条件的装置。