[发明专利]用于控制内燃机的系统以及控制器

说明书

本发明涉及用于控制内燃机的系统以及控制器，尤其涉及用于控制具有子系统的内燃系统的系统，各子系统具有不同响应时间。子系统可以包括燃料系统、空气处理系统以及后处理系统，各子系统响应于由相应目标确定器生成的基准值集合来操作。可以独立执行各子系统的校准。燃料系统以第一时间常数来控制。空气处理系统在比第一时间常数更慢的第二时间常数的量级上被控制。后处理系统在比第二时间常数更慢的第三时间常数的量级上被控制。子系统管理器可选地与各目标确定器操作通信，以协调控制。通常，来自更慢子系统的动态参数在确定用于控制更快子系统的基准值时被当作静态参数。

技术领域

本公开总体涉及内燃机。具体地，本公开涉及控制具有子系统的内燃机，这些子系统具有不同响应时间。

背景技术

通常要求包括内燃机的发动机系统满足若干区域中的性能。在递送所请求量的功率时，还通常要求发动机在资源消耗方面高效操作并满足低排放要求，诸如对烟气和NO_X排放的EPA 4级最终要求。这些目标通常由权衡(诸如把更大功率递送作为目标，同时还把更少燃料消耗作为目标)来管理。通常校准发动机系统，以管理权衡以实现总体目标。

发动机系统通常包括一个或更多个子系统，诸如燃料子系统、空气处理子系统以及后处理子系统。为了充分捕获子系统之间的行为和交互，通常执行使用具有所有子系统的整个发动机系统的复杂建模的综合校准，这有助于长校准周期。有助于长校准周期的另一个因素是发动机系统通常被校准以满足变化工况(诸如稳态、多个瞬时状态以及各种高度处的所有状态)下的性能要求。随着越来越多的所要求性能目标，仍然继续需要鲁棒且时间高效地校准发动机系统并控制操作中的发动机系统提供功率、使资源消耗最小化并满足排放要求。

发明内容

本公开的特定方面涉及一种系统，该系统包括：燃料系统，该燃料系统具有第一响应时间；空气处理系统，该空气处理系统具有第二响应时间，第二响应时间慢于第一响应时间；后处理系统，该后处理系统具有第三响应时间，第三响应时间慢于第二响应时间；以及控制器。

控制器的一些实施方式被配置为：解释用于燃料系统的第一基础变量集合、用于空气处理系统的第二基础变量集合、以及用于后处理系统的第三基础变量集合；在响应于第一响应时间确定的第一时间段内响应于第一基础变量集合确定第一基准值集合；在响应于第二响应时间确定的第二时间段内响应于第二基础变量集合确定第二基准值集合；在响应于第三响应时间确定的第三时间段内响应于第三基础变量集合确定第三基准值集合；并且分别响应于第一基准值集合、第二基准值集合以及第三基准值集合向燃料系统、空气处理系统以及后处理系统中的每一个提供一个或更多个控制命令。

控制器的另外实施方式被配置为解释操作信息。控制器的另外实施方式被配置为响应于操作信息来迭代地修改第一基准值集合、第二基准值集合以及第三基准值集合中的至少一个。控制器的各种实施方式提前至少一个时间步长对操作信息建模，并且还响应于已建模的操作信息来选择性地修改第一基准值集合、第二基准值集合以及第三基准值集合中的至少一个。

本公开的一些方面涉及一种控制器，该控制器包括：系统参数定义器，该系统参数定义器被结构化为解释后处理基础变量集合、包括后处理系统值的空气处理基础变量集合、以及包括后处理系统值和空气处理系统值中的至少一个的燃料加注基础变量集合；后处理目标确定器，该后处理目标确定器被结构化为响应于后处理基础变量集合确定后处理基准值集合；空气处理目标确定器，该空气处理目标确定器被结构化为响应于空气处理基础变量集合确定空气处理基准值集合；以及燃料加注目标确定器，该燃料加注处理目标确定器被结构化为响应于燃料加注基础变量集合确定燃料加注基准值集合。控制器可选地包括系统控制电路，该系统控制电路包括燃料控制电路、空气处理控制电路以及后处理控制电路中的至少一个，并且被结构化为响应于第一基准值集合、第二基准值集合以及第三基准值集合提供一个或更多个控制命令。