[发明专利]用于控制涡轮增压内燃发动机中的排气泄压阀的方法

说明书

用于控制适于允许空气从进气歧管(4)直接流动到排气歧管(5)的涡轮增压的内燃发动机(1)中的排气泄压阀(16)的方法，所述方法提供成用于确定控制规则(CL)，该控制规则提供作为在没有从进气歧管(4)直接流动到排气歧管(5)的空气情况下的贡献率(WG_NOSCAV)的函数的控制排气泄压阀(16)的致动器(35)的目标开度以及作为从进气歧管(4)直接流动到排气歧管(5)的空气量的函数的贡献率(WG_SCAVeff)。

技术领域

本发明涉及用于控制通过涡轮增压器来涡轮增压的内燃发动机中的排气泄压阀的方法。

背景技术

如已知的那样，一些内燃发动机设置有涡轮增压器增压系统，其能够增加由发动机通过利用排气的焓所产生的动力来压缩由发动机所吸入的空气，从而增加进气的容积效率。

涡轮增压器增压系统包括涡轮增压器，涡轮增压器设有涡轮和压缩机，所述涡轮沿着排气管道布置以便在从发动机排出的排气推力下以高速旋转，而所述压缩机由涡轮使其旋转，并沿着供气管道布置以压缩由发动机所吸入的空气。在涡轮增压器增压系统中，出于功能性的原因(即，以便防止不规则的操作或在任何情况下的低效率)以及出于结构上的原因(即，以便防止损坏涡轮增压器)，有必要将涡轮增压器的操作范围保持在取决于发动机点的有用区域内。为了限制增压压力(即压缩机下游侧的压缩空气压力)，受控于排气泄压阀的旁通管道并联于涡轮布置；当排气泄压阀打开时，排气的一部分沿着所述旁通管道流动，从而旁通通过涡轮，这导致叶轮旋转速度的降低，由此导致增压的降低。

为了控制所述排气泄压阀，使用受控于控制电磁阀的气动致动器，其允许控制所述排气泄压阀的干预。气动致动器包括在内部支撑柔性膜的密封外壳，柔性膜将密封外壳分为两个相互水密性的腔室。柔性膜机械地连接到刚性杆，该刚性杆控制排气泄压阀以便控制排气泄压阀本身的打开和关闭。第一腔室连接到大气压力，而第二腔室连接到增压压力并且还可通过受控于比例控制电磁阀的管道连接到大气压力，比例控制电磁阀适于在关闭位置和最大打开位置之间对管道节流，其中在关闭位置下管道被完全关闭。

阻力弹簧(contrast spring)布置于第一腔室内，其在外壳的壁和柔性膜28之间受到压缩并在杆的相对侧上倚靠到柔性膜上。当两个腔室之间的压力差异低于(由阻力弹簧的预加载荷决定的)干预阈值时，所述杆保持排气泄压阀处于完全关闭位置，而当两个腔室之间的压力差异高于干预阈值时，阻力弹簧在柔性膜的推力下开始受到压缩，该柔性膜从而变形，导致所述杆的位移，所述杆的位移相应地使得所述排气泄压阀朝向打开位置移动。通过对控制电磁阀进行控制，可以利用可变通道间隙的方式将第二腔室连接到大气压力，从而能够调节两个腔室之间的压力差异，这又导致排气泄压阀的打开或关闭。应当指出的是，直到增压压力与大气压力之间的压力差异不超过干预阈值(等于由阻力弹簧所产生的预加载荷除以柔性膜的面积)，排气泄压阀才不能由控制电磁阀所施加的动作打开(其只能减小而不能增大增压压力与大气压力之间的差异)。

在已知的内燃发动机中，产生目标增压压力，其用于通过增加开环贡献率(contribution)和闭环贡献率来产生对排气泄压阀的控制：开环贡献率通过使用通过试验得到的控制映射(control map)而生成，而闭环贡献率通过PID调节器来提供，所述PID调节器试图消除压力误差，即目标增压压力与由传感器所测得的实际增压压力之间的差异。

然而，由气动致动器的阻力弹簧所产生的预加载荷具有高的结构分散(construction dispersion)、相当大的热漂移、还有一定的时间漂移。此外，气动致动器具有相当大的滞后性，即气动致动器的行为在打开运动和相反的关闭运动之间显著变化。因此，用于确定闭环贡献率的控制映射是强非线性的，以及目标增压压力的实现(pursuing)是复杂的；因此，在已知的内燃发动机中，实现目标增压压力趋向于具有大的过冲或下冲(即，实际增压压力超过或甚至显著低于目标增压压力)，从而尤其是当增压压力跨越干预阈值时产生振荡，在低于该干预阈值的情况下排气泄压阀不能由控制电磁阀所施加的动作而打开。