涡轮增压器控制器.pdf

一种涡轮增压器控制器包括：涡轮增压器压缩机温度模块，其具有压缩机入口空气温度输入，以及涡轮增压器压缩机压力模块，其包括压缩机入口压力输入和压缩机出口压力输入。记忆模块包括压缩机出口温度校准图和压缩机压力比查找表。涡轮增压器升压比控制模块操作地连接至涡轮增压器压缩机温度模块、涡轮增压器压缩机压力模块和记忆模块。涡轮增压器升压比控制模块构造为选择地将压缩机出口压力和压缩机入口压力与压缩机比查找表中的值比较，从而确定建立所需压缩机出口温度的涡轮增压器升压设置点。

权利要求书
1.  一种涡轮增压器控制器，包括：
涡轮增压器压缩机温度模块，其包括压缩机入口空气温度输入；
涡轮增压器压缩机压力模块，其包括压缩机入口空气压力输入和压缩机出 口空气压力输入；
记忆模块，其包括压缩机出口温度校准图和压缩机压力比查找表；以及
涡轮增压器升压比控制模块，其操作地连接至涡轮增压器压缩机温度模块、 涡轮增压器压缩机压力模块和记忆模块，涡轮增压器升压比控制模块构造为选 择地将压缩机出口压力和压缩机入口压力与压缩机比查找表中的值比较，从而 确定建立所需的压缩机出口温度的涡轮增压器升压设置点。

2.  根据权利要求1所述的涡轮增压器控制器，其中，涡轮增压器压缩机温 度包括包括压缩机出口空气温度输入，涡轮增压器升压比控制模块被构造且布 置为基于感测的压缩机出口空气温度而选择地调整升压设置点。

3.  根据权利要求2所述的涡轮增压器控制器，其中，涡轮增压器升压比控 制模块构造且布置为基于感测的压缩机出口空气温度而选择地校准压缩机比查 找表。

4.  根据权利要求1所述的涡轮增压器控制器，进一步包括：压缩机气流模 块，其包括至少一个压缩机气流输入。

5.  根据权利要求4所述的涡轮增压器控制器，其中，压缩机气流模块构造 且布置为基于压缩机气流输入中的改变而确定气流限制。

6.  根据权利要求5所述的涡轮增压器控制器，其中，涡轮增压器升压比控 制模块构造且布置为基于气流限制而选择地调整升压设置点。

7.  根据权利要求1所述的涡轮增压器控制器，其中，基于感测的涡轮增压 器参数而选择地校准压缩机压力比查找表。

8.  一种内燃机，包括：
发动机气缸体：
流体地连接至发动机气缸体的排气系统；
操作地连接至排气系统的涡轮增压器，涡轮增压器包括压缩机部，其包括 压缩机入口空气温度传感器、压缩机入口空气压力传感器和压缩机出口空气压 力传感器；以及
操作地连接至涡轮增压器的涡轮增压器控制器，该涡轮增压器控制器包括：
涡轮增压器压缩机温度模块，包括压缩机入口空气温度输入，操作地 连接至压缩机入口空气温度传感器；
涡轮增压器压缩机压力模块，包括操作地连接至压缩机入口空气压力 传感器的压缩机入口空气压力输入和操作地连接至压缩机出口空气压力传 感器的压缩机出口压力输入；
记忆模块，其包括压缩机出口空气温度校准图和压缩机压力比查找表； 以及
涡轮增压器升压比控制模块，其操作地连接至涡轮增压器压缩机温度 模块、涡轮增压器压缩机压力模块和记忆模块，涡轮增压器升压比控制模 块构造为选择地比较压缩机出口压力和压缩机入口压力与压缩机比查找表 中的值，从而确定建立了所需的压缩机出口温度的涡轮增压器升压设置点。

9.  根据权利要求8所述的内燃机，进一步包括：操作地连接至涡轮增压器 的压缩机出口空气温度传感器，其中，涡轮增压器压缩机温度模块包括操作地 连接至压缩机出口空气温度传感器的压缩机出口空气温度输入，涡轮增压器升 压比控制模块构造且布置为基于感测的压缩机出口空气温度而选择地调整升压 设置点。

10.  一种控制涡轮增压器压缩机出口温度的方法，该方法包括：
感测涡轮增压器压缩机的压缩机入口空气温度；
选择所需的压缩机出口空气温度；
从压缩机压力比查找表确定压缩机压力比，来实现所需的压缩机温度比； 以及
设置升压设置点来建立用于涡轮增压器压缩机的压缩机压力比，其建立了 所需的压缩机出口温度。

说明书涡轮增压器控制器
技术领域
本发明涉及包括涡轮增压器的机动车辆领域，更特别地，涉及涡轮 增压器控制器。
背景技术
机动车辆包括多个控制器，其建立为了降低排放的操作参数。燃料 喷射正时、燃料喷射量、发动机正时和类似参数被控制，使得来自机动车辆的 排放保持在所需目标限制内。在包括涡轮增压器的车辆中，升压可被控制来保 持影响排放的压缩机出口温度。通常，涡轮增压器升压比被设置用于最坏情况 条件。升压设置点通常被选择来满足最坏情况条件，来保护涡轮增压器远离严 酷条件。一旦被设置，升压比被持续估计，用于与其他机动车辆参数的无法预 料的相互作用。
当前，很多涡轮增压器控制器可包括高达二十八个升压设置点图。 升压比、压缩机出口温度和其他参数与存储在升压比图中的程序升压设置点比 较。然而，程序设置点是固定的且并不容易调整来满足实时条件。因此，期望 提供一种具有逻辑的涡轮增压器控制器，其可控制涡轮增压器升压来适应实时 条件，从而增强涡轮增压器的性能。
发明内容
依照一个典型实施方式，一种涡轮增压器控制器包括：涡轮增压器 压缩机温度模块，其具有压缩机入口空气温度输入；以及涡轮增压器压缩机压 力模块，包括压缩机入口压力输入和压缩机出口压力输入。记忆模块包括压缩 机出口温度校准图和压缩机压力比查找表。涡轮增压器升压比控制模块操作地 连接至涡轮增压器压缩机温度模块、涡轮增压器压缩机压力模块和记忆模块。 涡轮增压器升压比控制模块构造为选择地将压缩机出口压力和压缩机入口压力 与压缩机比查找表中的值比较，从而确定建立所需压缩机出口温度的涡轮增压 器升压设置点。
依照另一个典型实施方式，一种内燃机包括：发动机气缸体，其流 体地连接至发动机气缸体的排气系统；以及流体地连接至排气系统的涡轮增压 器。涡轮增压器包括压缩机部，其包括压缩机入口空气温度传感器、压缩机入 口空气压力传感器和压缩机出口空气压力传感器。涡轮增压器控制器操作地连 接至涡轮增压器。涡轮增压器控制器包括：涡轮增压器压缩机温度模块，其包 括压缩机入口空气温度输入，该压缩机入口空气温度输入操作地连接至压缩机 入口空气温度传感器；涡轮增压器压缩机压力模块，其包括操作地连接至压缩 机入口空气压力传感器的压缩机入口压力输入和操作地连接至压缩机出口空气 压力传感器的压缩机出口压力输入。记忆模块包括压缩机出口温度校准图和压 缩机压力比查找表。涡轮增压器升压比控制模块操作地连接至涡轮增压器压缩 机温度模块、涡轮增压器压缩机压力模块和记忆模块。涡轮增压器升压比控制 模块构造为选择地将压缩机出口压力和压缩机入口压力与压缩机比查找表中的 值比较，从而确定建立所需压缩机出口温度的涡轮增压器升压设置点。
在本发明的又一个典型实施方式中，一种控制涡轮增压器压缩机出 口温度的方法包括：感测涡轮增压器压缩机的压缩机入口空气温度，选择所需 的压缩机出口空气温度，从压缩机压力比查找表确定压缩机压力比来实现所需 的压缩机温度比，以及设置升压设置点来建立用于涡轮增压器压缩机的压缩机 压力比，其建立所需的压缩机出口温度。
本发明将提供下述技术方案。
1、一种涡轮增压器控制器，包括：
涡轮增压器压缩机温度模块，其包括压缩机入口空气温度输入；
涡轮增压器压缩机压力模块，其包括压缩机入口空气压力输入和压缩机出 口空气压力输入；
记忆模块，其包括压缩机出口温度校准图和压缩机压力比查找表；以及
涡轮增压器升压比控制模块，其操作地连接至涡轮增压器压缩机温度模块、 涡轮增压器压缩机压力模块和记忆模块，涡轮增压器升压比控制模块构造为选 择地将压缩机出口压力和压缩机入口压力与压缩机比查找表中的值比较，从而 确定建立所需压缩机出口温度的涡轮增压器升压设置点。
2、根据方案1所述的涡轮增压器控制器，其中，涡轮增压器压缩机温度模 块包括压缩机出口空气温度输入，涡轮增压器升压比控制模块被构造且布置为 基于感测的压缩机出口空气温度而选择地调整升压设置点。
3、根据方案2所述的涡轮增压器控制器，其中，涡轮增压器升压比控制模 块构造且布置为基于感测的压缩机出口空气温度而选择地校准压缩机比查找 表。
4、根据方案1所述的涡轮增压器控制器，进一步包括：压缩机气流模块， 其包括至少一个压缩机气流输入。
5、根据方案4所述的涡轮增压器控制器，其中，压缩机气流模块构造且布 置为基于压缩机气流输入中的改变而确定气流限制。
6、根据方案5所述的涡轮增压器控制器，其中，涡轮增压器升压比控制模 块构造且布置为基于气流限制而选择地调整升压设置点。
7、根据方案1所述的涡轮增压器控制器，其中，基于感测的涡轮增压器参 数而选择地校准压缩机压力比查找表。
8、一种内燃机，包括：
发动机气缸体：
流体地连接至发动机气缸体的排气系统；
操作地连接至排气系统的涡轮增压器，涡轮增压器包括压缩机部，其包括 压缩机入口空气温度传感器、压缩机入口空气压力传感器和压缩机出口空气压 力传感器；以及
操作地连接至涡轮增压器的涡轮增压器控制器，该涡轮增压器控制器包括：
涡轮增压器压缩机温度模块，其包括操作地连接至压缩机入口空气温 度传感器的压缩机入口空气温度输入；
涡轮增压器压缩机压力模块，其包括操作地连接至压缩机入口空气压 力传感器的压缩机入口空气压力输入和操作地连接至压缩机出口空气压力 传感器的压缩机出口压力输入；
记忆模块，其包括压缩机出口空气温度校准图和压缩机压力比查找表； 以及
涡轮增压器升压比控制模块，其操作地连接至涡轮增压器压缩机温度 模块、涡轮增压器压缩机压力模块和记忆模块，涡轮增压器升压比控制模 块构造为选择地将压缩机出口压力和压缩机入口压力与压缩机比查找表中 的值比较，从而确定建立所需压缩机出口温度的涡轮增压器升压设置点。
9、根据方案8所述的内燃机，进一步包括：操作地连接至涡轮增压器的压 缩机出口空气温度传感器，其中，涡轮增压器压缩机温度模块包括操作地连接 至压缩机出口空气温度传感器的压缩机出口空气温度输入，涡轮增压器升压比 控制模块构造且布置为基于感测的压缩机出口空气温度而选择地调整升压设置 点。
10、根据方案9所述的内燃机，其中，涡轮增压器升压比控制模块构造且 布置为基于感测的压缩机出口空气温度而选择地校准压缩机比查找表。
11、根据方案8所述的内燃机，进一步包括：操作地连接至涡轮增压器的 气流传感器，其中，涡轮增压器控制器包括压缩机气流模块，其包括至少一个 操作地连接至气流传感器的压缩机气流输入。
12、根据方案11所述的内燃机，其中，压缩机气流模块构造且布置为基于 压缩机气流输入中的改变而确定气流限制。
13、根据方案12所述的内燃机，其中，涡轮增压器升压比控制模块构造且 布置为基于气流限制而选择地调整升压设置点。
14、根据方案8所述的内燃机，其中，基于感测的涡轮增压器参数而选择 地校准压缩机比查找表。
15、一种控制涡轮增压器压缩机出口温度的方法，该方法包括：
感测涡轮增压器压缩机的压缩机入口空气温度；
选择所需的压缩机出口空气温度；
从压缩机压力比查找表确定压缩机压力比，来实现所需的压缩机温度比； 以及
设置升压设置点来建立用于涡轮增压器压缩机的压缩机压力比，其建立了 所需的压缩机出口温度。
16、根据方案15所述的方法，进一步包括：
感测压缩机出口空气温度；以及
基于感测的压缩机出口空气温度更新压缩机压力比查找表。
17、根据方案15所述的方法，进一步包括：
感测经过涡轮增压器压缩机的气流；以及
基于气流中的改变检测气流限制。
18、根据方案17所述的方法，进一步包括：基于气流限制而选择地调整压 缩机升压设置点。
19、根据方案15所述的方法，进一步包括：基于感测的涡轮增压器参数而 校准压缩机压力比查找表。
20、根据方案15所述的方法，进一步包括：基于感测的涡轮增压器参数而 选择地更新压缩机升压设置点。
当结合附图时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将容 易地从下面的本发明详细描述中清晰可见。
附图说明
在下面详细描述的实施方式中，其他特征、优点和细节仅通过示例 的方式显现，详细描述参考附图，其中：
图1是依照一个典型实施方式的包括涡轮增压器控制器的内燃机的 示意图；
图2是示出了图1的涡轮增压器控制器的数据流程图；以及
图3是示出了依照一个典型实施方式的控制涡轮增压器升压的方法 的流程图。
具体实施方式
下面的描述实质上仅是示例且并不意图限制本公开内容、其应用或 使用。应被理解的是，贯穿附图，相应的附图标记指示类似或相应的部件和特 征。在图1中，内燃机通常以2指示。内燃机2包括发动机气缸体4，其设置有 多个活塞气缸，其中之一以6指示。发动机气缸体4还包括横跨气缸6安装的 发动机气缸盖(未示出)。内燃机2还包括多个燃料喷射器，其中之一以10指 示，其可被支撑在气缸盖中。燃料喷射器10流体地连接至燃料喷射歧管12。燃 料喷射歧管12包括燃料喷射控制器13，其经过燃料入口14将燃料输送给燃料 喷射器10。燃料喷射控制器13还通过控制引线15控制燃料喷射正时和/或燃料 喷射量。
内燃机2还包括流体地连接至发动机气缸体4的进气系统16。进气 系统16包括进气口18，其将空气输送至流体地连接至发动机气缸体4(典型地， 至发动机气缸盖)的多个排出管20。进气系统16还包括具有压缩机部25和涡 轮部27的涡轮增压器23。压缩机部25流体地连接在进气口18和排出管20之 间。涡轮部27流体地连接至排气系统30。经过排气系统30的排气驱动涡轮部 27。涡轮部27驱动压缩机部25来压缩经过进气系统16的进气。排气系统30 包括典型地通过气缸盖流体地连接至发动机气缸体4的排气歧管32，以及排气 出口34，其输送排气至涡轮增压器23。排气从涡轮部27的出口35经过排气管 36到一个或多个排放降低装置(未示出)。NOx传感器37，其感测从涡轮出口 35经过的排气中的NOx水平，布置在一个或多个排放降低装置的下游。
进气系统16包括：压缩机入口空气温度传感器40，其布置在压缩机 部25的上游：以及压缩机出口空气温度传感器41，其布置在压缩机部25的下 游。此外，压缩机入口空气压力传感器43布置在压缩机部25的上游，并且压 缩机出口空气压力传感器44布置在压缩机部25的下游。在这一点应理解的是， 压缩机入口空气温度传感器40和压缩机入口空气压力传感器43可被组合至单 个传感器。类似地，压缩机出口空气温度传感器41和压缩机出口空气压力传感 器44可被组合至单个传感器。此外，进气系统16还可包括气流传感器46，其 检测经过压缩机部25的空气流量和/或速度。
依照一个典型实施方式，内燃机2包括涡轮增压器控制器70，其建 立用于涡轮增压器23的升压设置点。基于压缩机入口空气温度和压缩机压力比 而选择地建立升压设置点。在这一方式中，涡轮增压器控制器70提供增强的涡 轮增压器控制，其考虑到了实时条件来增强涡轮增压器效率，同时确保了保护 涡轮增压器23不受由于超出压缩机出口空气温度的限制而可能导致的损坏。
附图2是示出了可被嵌入涡轮增压器内的各种元件的数据流图的示 意图。依照本公开的图1的涡轮增压器控制器70的多个实施方式，可包括任何 数量的子模块，其可被组合或进一步细分。涡轮增压器控制器70包括涡轮增压 器升压比控制模块74，其包括多个算法，当实施时，该算法建立用于涡轮增压 器23的升压设置点。
涡轮增压器控制器70还包括涡轮增压器压缩机温度模块80，其操作 地连接至升压比控制模块74。涡轮增压器压缩机温度模块80包括：压缩机入口 空气温度输入82，其操作地连接至压缩机入口空气温度传感器40(附图1)，以 及压缩机出口空气温度输入83，其操作地连接至压缩机出口空气温度传感器41 (图1)。涡轮增压器控制器70进一步包括涡轮增压器压缩机压力模块85，其 操作地连接至涡轮增压器升压比控制模块74。涡轮增压器压缩机压力模块85 包括：压缩机入口空气压力输入87，其操作地连接至压缩机入口空气压力传感 器43(图1)，以及压缩机出口空气压力输入88，其操作地连接至压缩机出口空 气压力传感器44。
进一步依照一个典型实施方式，涡轮增压器控制器70包括记忆模块 90，其操作地连接至升压比控制模块74。记忆模块90存储压缩机出口温度校准 图94和压缩机压力比查找表96。此外，涡轮增压器控制器70包括压缩机气流 模块98，其具有压缩机气流输入100，该压缩机气流输入100操作地连接至压 缩机气流传感器46。正如将在下文更全面讨论的，涡轮增压器控制器70基于当 前周围条件和涡轮增压器效率而设置升压设置点。此外，涡轮增压器控制器70 将基于感测的压缩机出口空气温度和经过压缩机部25的气流而调整升压设置 点。
现在将接着参考图3来描述依照典型实施方式的控制涡轮增压器23 的方法200。当检测涡轮增压器23的操作时，方法200开始于块202。在块204， 压缩机入口空气温度被发送至涡轮增压器控制器70。在块206，压缩机入口空 气压力和压缩机出口空气压力传给控制器70来确定压缩机压力比。在块208， 涡轮增压器升压比控制模块74基于压缩机入口空气温度和压缩机压力比，从压 缩机出口温度校准图94确定所需的压缩机出口空气温度。在块210，压缩机升 压比控制模块74设置用于涡轮增压器23的升压设置点。
在块212，涡轮增压器控制器70接收指示了压缩机出口空气温度的 压缩机出口空气温度信号，并且在块212，进行感测的压缩机出口温度是否基本 上等于所需的压缩机出口空气温度的判定。如果感测的压缩机出口空气温度基 本相等，方法200回到步骤202来持续更新升压设置点，从而满足当前条件。 如此，方法200表现了闭环升压控制。然而，如果感测的压缩机出口温度并不 基本等于所需的压缩机出口空气温度，涡轮增压器控制器70在块214感测经过 压缩机25的气流。
在块216，涡轮增压器控制器70通过从气流传感器46接收的输入来 确定是否有经过压缩机部25的气流限制。如果没有限制的指示，涡轮增压器控 制器70在块218校准压缩机压力比查找表96，并且方法200回到块208来选 择升压设置点。如果确定存在限制，方法200回到块208，在此涡轮增压器控制 器70选择新的升压设置点，其说明气流的降低。如此，涡轮增压器控制器70 持续更新升压设置点来说明实时操作条件，并且重校准压缩机压力比查找表96 来说明涡轮增压器操作、效率和类似的改变，使得涡轮增压器23在内燃机2的 操作期间，处于或接近有效操作参数处持续操作。
虽然已经参考典型实施方式描述了本发明，本领域技术人员将理解 的是，可进行多种改变，并且多个等同物可替代本发明的元件，而不偏离本发 明的范围。此外，可进行很多修改来使特定情形或材料适应本发明的教导，而 不偏离本发明的实质范围。因此，本发明并不意图被限制于公开的特定实施方 式，而是本发明将包括落入本申请范围中的全部实施方式。