[发明专利]使用反馈线性化的基于能量平衡的升压控制

说明书

本发明公开了使用反馈线性化的基于能量平衡的升压控制。内燃发动机包括具有升压空气系统的空气增压系统。与空气和EGR系统控制分开的控制空气增压系统中的升压空气的方法包括监控参考升压压力和空气增压系统的操作参数。提供空气增压系统的涡轮增压器能量平衡模型，并且将反馈线性化控制应用于涡轮增压器能量平衡模型以创建近似线性化的反馈系统。基于受监控的参考升压压力和空气增压系统的受监控的操作参数，使用近似线性化的反馈系统来确定用于空气增压系统的升压控制命令。基于升压控制命令来控制空气增压系统中的升压空气。

技术领域

本公开涉及内燃发动机的控制。

背景技术

此部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息。因此，这些陈述并不意欲构成先前技术的认可。

发动机控制包括基于所需发动机输出的发动机的操作中的参数控制，发动机输出包括发动机速度和发动机负载以及所得操作，例如包括发动机排放。发动机控制方法所控制的参数包括空气流量、燃料流量以及进气阀和排气阀设置。

可以为发动机提供升压空气以将与自然吸气进气系统有关的增加的空气流量提供给发动机，从而增加发动机的输出。涡轮增压器使用发动机的排气系统中的压力来驱动压缩机，从而将升压空气提供给发动机。示例性涡轮增压器可以包括可变几何涡轮增压器（VGT），从而使得能够在排气系统中的给定条件下调节升压空气。增压器使用来自发动机的机械功率（例如，如由辅助皮带提供）以驱动压缩机，从而将升压空气提供给发动机。发动机控制方法控制升压空气以控制发动机内的所得燃烧和发动机的所得输出。

排气再循环（EGR）是可以由发动机控制来控制的另一个参数。发动机的排气系统内的排气流没有氧气并基本上是惰性气体。当与燃料和空气的燃烧充量组合地引入到燃烧腔内或保持在燃烧腔内时，排气缓和燃烧从而减少输出和绝热火焰温度。在先进的燃烧策略中（例如包括均质充量压缩点火（HCCI）燃烧），也可以将EGR与其他参数组合地控制。还可以控制EGR以改变所得排气流的性质。发动机控制方法控制EGR以控制发动机内的所得燃烧和发动机的所得输出。

用于发动机的空气处理系统管理进气空气和进到发动机中的EGR的流量。空气处理系统必须被装备成符合增压空气成分目标（例如，EGR分数目标）以实现排放目标，并且符合总空气可获得目标（例如，充量流量质量流量）以实现所需功率和扭矩目标。最严重影响EGR流量的致动器通常影响充量流量，并且最严重影响充量流量的致动器通常影响EGR流量。因此，具有现代空气处理系统的发动机为多输入多输出（MIMO）系统呈现联接的输入-输出响应回路。

MIMO系统（其中输入被联接，即输入-输出响应回路彼此影响）存在本领域中熟知的挑战。发动机空气处理系统存在另外的挑战。发动机在大范围的参数下工作，所述参数包括可变发动机速度、可变扭矩输出以及可变加燃料和正时排程。在许多状况下，不可获得用于系统的准确传递函数，和/或不可获得标准解耦计算所需的计算功率。

发明内容

内燃发动机包括具有升压空气系统的空气增压系统。控制与空气和EGR系统控制分开的空气增压系统中的升压空气的方法包括监控参考升压压力和空气增压系统的操作参数。提供空气增压系统的涡轮增压器能量平衡模型，并且将反馈线性化控制应用于涡轮增压器能量平衡模型以创建近似线性化的反馈系统。基于受监控的参考升压压力和空气增压系统的受监控的操作参数，使用近似线性化的反馈系统来确定用于空气增压系统的升压控制命令。基于升压控制命令来控制空气增压系统中的升压空气。

本发明包括以下方案：

1. 控制内燃发动机中的空气增压系统中的升压空气的方法，所述方法包括：

监控参考升压压力；

监控空气增压系统的操作参数；

提供空气增压系统的涡轮增压器能量平衡模型；

将反馈线性化控制应用于涡轮增压器能量平衡模型以创建近似线性化的反馈系统；