这里参考的是美国汽车工程师学会技术文献860487号上由本发明人撰写的题为“带有瞬态排泄阀功能的闭环涡轮增压器控制”一文。该文是于1986年2月在美国密西根州底特律市的国际专业会议和博览会上发表的。
参照图1对涡轮增压器系统的机械硬件作概要的说明。从图中可以知道，涡轮增压器[10]是具有与加压涡轮[14]同轴安装的排气涡轮[12]的一种装置。与排气涡轮[12]相连的输入端[16]接受废气使涡轮[12]旋转，从排气涡轮[12]排出的气体通向发动机[18]的排气系统。与加压涡轮[14]相连的输入端[20]和大气相通，加压涡轮压缩空气并把空气送入进气管道[22]，加压涡轮[14]由于排气涡轮[12]的转动而推动。
图示的发动机[18]有一个发动机曲轴[24]，该曲轴带有一个把活塞[28]与曲轴相连的连杆[26]，活塞[28]被安装在带有进气阀门[32]和排气阀门[34]的气缸[30]内，图示表明，进气阀门[32]安装在进气管道的一端，管道另一端是加压涡轮[14]的输出端在加压涡轮[14]和进气阀门[32]之间安装着一个节流阀[36]，它控制从加压涡轮[14]到进气阀门的空气流量。进气管道[22]上有二个压力开关，它们被分别安装在节流阀的两边，压力开关[38]被安装在进口，压力开关[40]被安装在出口。
气缸[30]的排气阀门[34]如图示意安装在排气管道[42]的一端，在排气管道[42]的另一端是排气涡轮[12]。排泄阀[44]安装在排气管道[42]上且近排气涡轮[12]的进气端，它为若干个气缸[30]排出的气体在排气涡轮[12]近旁提供一个旁通管道。排气阀门[44]由真空马达
[48]的控制杆[46]操作，真空马达用作排气阀门的促动器。
与安装在节流阀[36]出口的进气管道压力开关[40]相连的是管道压力传感器[50]，它用来检测进气管道[22]中的压力，该传感器[50]产生一随进气管道[22]内压力大小变化的电信号MAP;与安装在节流阀[36]进口且在节流阀和加压涡轮[14]之间的进气管道压力开关[38]相连的是升压控制电磁阀[52]的一个输入端。
升压控制电磁阀[52]有二个输入端[54]，[56]和一个输出端[58]。一输入端[54]与进气管道[22]相连，另一输入端[56]与例如环境压力这样的参考压力[60]相连;输出端[58]与排泄阀促动器[48]相连。升压控制电磁阀[52]由电子控制单元（ECU）[62]用电气控制，为排泄阀促动器[48]提供压力。
排泄阀促动器[48]除了弹簧的预压和变化率以外与普通弹簧-隔膜装置是同样的，现在的排泄阀[44]内的预压设定得在非常低的控制压力下阀就开始打开，而不是更通常的在最大升压程度下打开排泄阀[44]，提供给排泄阀促动器[48]的很低的控制压力来自升压控制电磁阀[52]的输出端。
从节流阀[36]进口压力开关[38]输出的压力被输入到升压控制电磁阀[52]内，并且其中得到调制，该输入压力等于或高于管道压力，使排泄阀促动器[48]甚至在管道压力低于大气压时也能动作。利用这种压力源，控制系统能在整个压力范围内控制涡轮增压器系统，即使在相当低的部分节流条件下。
升压控制电磁阀[52]输入端[54]、[56]内的节气阀，图中没有显示，决定由阀[52]产生的并施加于排泄阀促动器[48]的控制压力的范围。另外一个在排泄阀促动器输入端[64]内的节气阀，图中没有显示，可以减弱控制压力的波动，但不会阻碍压力的流通而减慢排泄阀[44]的响应时间。
系统依靠以微处理器为基础的电子控制单元[62]来实现。与电子控制单元[62]相联的是一些复杂的、多样的发动机运转传感器[66]，图中没有完全显示，如发动机温度传感器[68]，发动机速度传感器[70]，管道压力传感器[50]，排气传感器[72]，爆击传感器[73]等。对于现在的系统，最重要的是管道压力传感器[50]和用作关闭涡轮增压器控制系统回路的节流阀位置传感器[74]。
微处理器控制单元[62]根据升压给定值控制升压控制电磁阀[52]，该给定值预先决定以预定的频率储存在控制单元[62]的存储器内，处于源压力和环境压力之间，通过改变控制电磁阀[52]的占空度，控制压力发生变化，同时排泄阀促动器[48]的动作改变了排泄阀[44]开口度。
图2说明由发动机工作模式定义的升压给定值图线[76]。每个升压给定值根据发动机速度RPM和节流阀位置值TPS选择，并进而由该发动机当时的温度修正。当管道压力超过预定的给定值时，排泄阀[44]在电子控制单元[62]的控制下打开，使管道压力回到给定值。这种控制用比例积分微分（PID）放大的方法实现，以保证响应的稳定性和合适的速度。
升压控制电磁阀[52]的占空度由软件积分器控制，该积分器由比例和微分增益项修正，具有可编积序的速率，比例增益提供了从预期给定值偏离的误差函数项，试图使管道压力回到预定的给定值;微分增益提供的一项表示管道压力趋近给定值速率的函数，这是误差项的变化率。微分增益与模拟装置的衰减函数相比拟，将比例和微分增益项合成，所得到的全增益作为现有源压力和大气压力的函数被调整，用这种方法从排泄阀促动器[48]得到的响应是一致的。
这种PID控制当管道压力处于预定给定值以上的任何时候都能使用，对于在给定值图线[76]以下的一个微小压力带或控制带[78]也
能使用，这微小压力带被称为控制带[78]是因为它使给定值附近的微小的波动和超调可被处理，而在包括不稳定影响的控制算法中没有根本的改变。
在低于预定的给定值时，由于在该给定值之下的管道压力的降落需要正确的作用使升压恢复，光靠PID方法是困难的。例如，如果发动机操作者的输入使节流阀[36]闭合而引起压力的降落，那么回复升压必然不正确。为了处理这个问题，当压力下降到给定值以下时，控制系统应保持排泄阀[44]处于适当位置，这样对于微小压力偏差来回通过控制带[78]时，能保持排泄阀闭合到正确的位置。
对于大压力偏差来回通运控制带[78]，控制系统不同程度地起反应。如果发动机操作者的输入长时间关闭节流阀[36]且排泄阀[44]被保持在原位，则阻止了升压的快速改变。在这种情况下，排泄阀[44]应关闭，使所有的排气都流向排气涡轮[12]。当由操作者关闭节流阀[36]时，武断地关闭排泄阀[44]将产生与发动机操作者的输入相反的作用。
为了解决这个问题，因关闭排泄阀[44]而产生的不必要的升压和保持排泄阀[44]的开启而不能产生升压之间的一个折衷办法是当管道压力在控制范围之下的任何时候都非常缓慢地关闭排泄阀，这个折衷办法在给定值短暂向下偏移时有效地保持排泄阀的开启。但是，在处于控制带[78]之下的较长的瞬态过程中，为了作出快速的节流响应，排泄阀[44]最终是被发动机操作者关闭的，这种关闭由排泄阀促动器[48]的控制以不易觉察的方式实现。
当发动机操作者需要在排泄阀[44]实际关闭以前快速产生升压时，可以放弃细微的关闭而使排泄阀[44]阶跃到完全关闭来完成，这发生在节流阀位置传感器[74]检测到节流阀[36]有一大的开放运动时，当再次进入控制范围时，将由PID控制接替。
在涡轮增压发动机中，预先制定的升压程度不足以修正由高的管道压力、过热的进气负载或劣质燃料引起的火花爆击。涡轮增压发动机中火花爆击可以通过降低升压或延迟点火时间而减少，但是总观升压给定值图线[76]的控制面，关于燃料经济性、功率、排出物和爆击的每一变量的影响都变化很大且各自独立，这使在控制算法中对每个给定值，把选择延迟点火时间和升压降低或排泄控制的最佳组合的能力相结合起来是不可避免的。
在现在的实施例中，这是通过建立一发动机工作条件的第二图线（图中没有显示）来完成的，对每个给定值该图线包括延迟率和压力降低率。如果达到一大的爆击程度，点火就被延迟，升压给定值将下降，延迟和升压给定值的降低以各自的速率进行直到爆击在要求范围之内，这些速率可以被编程和控制以获得全火花算法、全升压算法或它们之间任何加权组合。在这种情况下，存在所谓全开启排泄阀的条件，这是指仅有点火算法，系统的限制提供给每一个参数，以便把控制转换到其他参数。
系统控制的进一步算法包括当由爆击传感器[73]决定的爆击程度相当低时，使升压和点火给定值缓慢回复到正常的校准值。连续组合由于爆击造成的延迟-升压降低算法和超前-升压增加算法，对发动机工作点以选择的权值对控制输出作出平衡，产生一可编程序的微量爆击程度。
本发明的排泄阀控制逻辑为：
参见图3A和3B说明带有瞬态排泄阀控制的闭环涡轮增压器控制系统的操作。
排泄阀控制逻辑的用途是限制装有附带旁路促动器的排泄阀类型的涡轮增压发动机的管道压力在安全水平内，用带有MAP传感器
[50]反馈的闭环形式控制排泄阀[44]，PID控制算法提供增益作为产生衰减的误差变化率的函数，并且为了排泄阀的稳定在控制阀输出端提供积分变化。
当用微处理器控制排泄阀[44]时，控制规律被置于程序中。整个发动机控制程序有一周期性中断即燃料定时脉冲（FTP）（80），该脉冲表示进入发动机工作状态，在FTP出现时，发动机控制程序执行排泄阀控制逻辑系统（WCLS）的控制规律，微处理器有一定时器BSTTMR，它在排泄阀控制逻辑的控制下操作升压控制电磁阀[52]，FTP对定时器计数，当定时器被寻址（82）并发现运行应进行时，定时器被减小一个FTP（84），并且给升压电磁阀促动器的预先决定的占空度DO.T.C.继续被输送（86）。WCLS再次被激励直至下一个程序中断（88）。
如果定时器被寻址并发现超时，储存在存储器内的升压给定值图线根据发动机节流阀位置（TPS）和速度（RPM）寻址（90），与冷却剂温度有关的任何修正根据冷却剂温度对一个存储器图寻址来实现（92），这一修正（94）的目的是当发动机冷的时候，防止发动机操作涡轮增压器，如果发动机处于合适的温度，这个系数是1。形成的升压给定值，还要对补偿值调整（96），然后与由发动机制造者或控制设计者决定的最小允许给定值相比较（98），补偿系数预先由发动机制造者或控制设计者校准。
如果升压给定值小于最小允许给定值，最小给定值就是补缺值（100）;如果升压给定值大于由发动机制造者所决定的最大允许给定值，最大给定值就是补缺值（102），（104）。最终的给定值是预期的给定值BSTSETP，它被储存（106）以供火花爆击控制逻辑使用。升压给定值也可以与已由火花爆击算法计算得到的爆击给定值相比较（108），以减少火花爆击，这将在以后说明。当爆击给定值小于升压给
定值时，使用爆击给定值（110）。
然而，WCLS计算预定升压给定值（BSTSETP）与以前的或老的升压给定值（OLDSETP）之间的差（DELSETP）（112），决定变化值。如果误差是由于快速给定值变化引起的，这种变化常阻止修正。BSTSETP与管道压力值（MAP）之间的误差被决定（114），这一误差项用来决定比例增益的大小。
BSTSETP值与MAP值相比较（116），如果BSTSETP值小于MAP值，这表示升压PID控制是需要的（118）;如果BSTSETP值大于MAP值，则必须决定升压给定值是否在给定值之下的窄控制带[78]内（120），这可以通过判断MAP值是否在BSTSETP值与控制带的差值（BSTSATP-CNTLRNR）之下来完成。如果MAP值在该值之下（122），那么PID算法由闭门逻辑代替，如果它在控制带[78]内，升压PID控制是需要的（118），以便防止在升压给定值附近的波动。
如果决定管道压力在控制带[78]以下（122），且节流阀位置（DELTPS）变化大于排泄阀门限（GTTHRS）（124），输出到升压控制电磁阀（DO.T.C.）的占空度减小一个固定量SHUTGT（126）。但是，如果DELTPS的变化小于GTTHRS，逻辑则通过减去阶跃值DKSTEP关闭排泄阀[44]（128）。
对（118）那种变化很小的情况，用PID控制;逻辑查找占空度被调整的速率BSTSTP，作为MAP与升压给定值的误差的函数。参照图2说明，升压给定值图线[76]被分成许多由TPS值和RPM值所决定的许多微元（132），小于调整值预给定值的绝对值经计算（134），决定整个微元变化（CLLCHNG）是否已经完成。如果回答是肯定的，排泄阀在积分电路控制下;如果回答是否定的，摩擦系
数被计算（136），以防止超调，并且该系数与升压积分阶跃变化值（BSTSTP）以代数和相加（138），该值与现在的用来操作排泄阀[44]的占空度相加（140）。经变化的占空度值（DO.T.C.）与占空度的最大值（144）和最大值（146）相比较（142），使其保持在设计范围内。
升压给定值定时器现在必须为新的占空度调整，定时器的值必须是预先决定的升压给定值误差的函数（148），然后定时器复位到该值，升压积分为新工作循环设置到新的占空度值并提供给升压控制电磁阀[52]（152），于是WCLS返回到主控制系统（154）。
本发明的火花爆击控制逻辑为：
火花爆击可能是由高的管道压力、过热的进气负载或劣质燃料引起的。在涡轮增压发动机内，火花爆击可以通过降低升压或延迟点火时间而减少，提供图2表面[76]每个给定值上点火时间延迟和升压降低的最佳组合是本控制系统的一个功能。如果达到大的爆击程度，火花和升压给定值以各自的比例延迟和降低，直到爆击可以被接受。
图4A，4B和4C详述了减少火花爆击到合适程度的火花爆击控制逻辑算法，使用了爆击传感器对每个延迟点火的气缸的所测得的值，点火延迟速率和升压降低速率的选择在发动机工作范围内，在各个别发动机工作状态下由定时器值的TPS-RPM图线完成。点火和升压两个定时器在整个时间内带着被选择的时间常数运行，根据对每个特定发动机工作状态给出的正确速率选择时间常数。对于这两个控制存在界限，以便当一个控制超出范围时，另一个作为补缺。这些界限按最小升压占空度、最小管道压力和最小点火提前设置。
每当返回计数器RETCTR计数，相应的点火和升压给定值朝通常稳定状态的点火和升压给定值返回一步，与爆击程度成比例的向
后步进和按时间基数向前步进之间的这种组合为点火提前量和管道压力提供了一个平衡值，以产生理想的爆击程度。
在本控制算法中，点火修正标志被设定，表示在特定程序中断循环时因爆击的变化已对点火提前量所作的变化。当标志置位时，在程序中断循环内只能做一个点火修正，如果没有该标志且如果点火和升压修正同时进行，则可能进行一个以上的点火修正，这是不希望的。如果点火修正按时间顺序首先进行，其后升压降低到它的界限，这种情况将发生。在这种情况下，升压将由火花控制来补缺，将做另一次点火修正。
用同样的方法，升压修正标志被用于表示在现在的程序中断循环中因火花爆击造成的升压延迟已完成。另外，如果没有标志且如果点火修正量超出范围，点火修正将代之以升压控制，并呼叫另一次升压延迟。
程序寻址：
在接收到燃料定时脉冲中断（FTP）时（160），点火修正标志（162）和升压修正标志（164）都被清除，升压爆击计数器（166）和火花爆击计数器（172）分别被减数并检验（168），（174），看看它们是否小于等于零。如果它们小于零，两个计数器分别置零（170），（184）。
连续程序控制：
如果点火计数器大于零（176）且如果升压爆击计数器不等于零（178），（208）（图4B），则返回计数器减1（209）（图4C）。如果返回计数器不等于零（239），程序进入（240）并等待下一个FTP。
开始新的升压修正：
如果点火计数器大于零（176）且升压爆击计数器等于零（178）（图4B），由升压时间常数图线使升压爆击计数值设置到基于TPS和RPM给定的时间常数（180），定时图线是一个储存在ROM内的9×13矩阵图线，在那里，每个微元包含一个升压时间常数用来对每个程序中断决定消除点火爆击的升压修正频率，升压爆击计数器每次计数完毕都设置到这个值。当计数器超出时，升压给定值按爆击幅度成比例地调整，升压修正标志（BSTCOR）被置位（182），升压减少量通过基于爆击传感器值的查找表决定（183）。升压给定值变化到减去升压减少量之后的值（210）（图4C），并且新的升压给定值被测试（214），看看它是否小于最小值（212），如是，则升压给定值由最小值补缺且点火修正标志被测试（218）。由于升压给定值处在最小值且点火修正标志被复位，程序转到火花爆击控制（220）。
开始提前点火修正：
如果点火计数器小于或等于零（174），则将被置零（184）。最小点火标志复位（186），表示作为升压修正的函数的最小火花修正结束，点火修正标志置位（188），表示由点火定时控制要求的火花修正在本中断将被执行并且程序寻址点火定时控制中被完成。
火花爆击控制：
由查找表内的火花时间常数图线查得的火花时间常数值对点火计数器置位（190），这将决定为消除火花爆击延迟点火修正的频率。点火计数器决定补偿爆击的提前点火修正的频率。当提前点火计数器计算完毕时，提前点火信号被调整到与爆击幅度成比例，该计数器通过TPS-RPM的9×13矩阵图线设置，在那里，每个微元包含一个值，每当运算完毕，提前点火计数器均复位到这个值（190）。
对每个气缸的控制都要逐一测试其点火提前角的值（192）～（204）（图4B），该值为每一气缸爆击传感器输入的函数（KNKADVCYL）（194）。在每一FTP中断时，在提前点火被移动的延迟方向上，对每个气缸来说步长的大小可在与爆击输入成正比的存储表中找到（194），存储表的结构使其每一项对应提前的每一曲轴角度值。当在排泄阀控制时，控制带被提供以允许在一界限下没有爆击修正。
每个气缸的提前爆击角由查找表修正一个值RSTSTP（196），该表包含提前点火步长的预定大小。如果每个气缸的提前爆击角小于最小值MINSPK（198），程序转到由最小值补缺（199），并将最小火花标志（MINSPK FLAG）置位（200）。这表示特定气缸不能用提前点火修正，每个气缸轮流检查直到所有气缸处理完为止（202）。
最小火花转到升压控制：
所有的气缸检查以后（202），如果最小火花标志已置位（206），升压爆击计数器（BSTKCTR）由升压时间常数（BTCCRT）的图线设置到基于TPS和RPM的给定时间常数（180），这时间常数通常决定消除火花爆击的升压修正的频率。升压修正标志（BSTCOR）置位（182），且由爆击传感器得到的升压减少量被决定（183）。升压给定值改变到减去升压减少量BSTRED之后的值（210）（图4C），新的升压给定值被检查（214），看看它是否小于最小值。管道压力是对提前点火算法控制的另一限制，超出最小压力，则升压控制给定值对火花爆击的响应没有减少量，如果新的升压给定值小于最小值（212），升压给定值转而为最小值，并检查点火修正标志（218）。
大于最小升压的升压：
如果新的升压给定值大于最小值（214），检查占空度值（DO.T.C.）是否在表示排泄阀完全开启的最小值上（216）。在是排泄阀函数的一对限制之间，升压控制电磁阀的占空度被限制在周期值（$EO）内，在与排泄阀成函数关系的一对限制值之间在推荐的实施例中这些限制是12%和88%，上限被作为表示排泄阀完全开启，升压的进一步修正是不可能的。如果这样，检查点火修正标志（218），并由于它被设置，返回计数器被减1（209）。如果返回计算器不等于零（238），程序转到（240），等待下一个FTP。
设置朝正常方向的升压给定值的一个步长：
如果返回计算器等于零（239），新值（RETTIN）被设置于返回计数器（221），升压给定值向正常稳定状态的升压给定值返回一步（BSTRTN）。升压给定值与预定的升压给定值（BST.CRT）相比较（224），如果是大的，升压给定值转而为预定值。
根据爆击传感器设置提前一步的点火：
对每一气缸，下一提前点火角（KNKADVCYL）朝正常稳定状态的提前点火给定值返回一步（SPKRTN）（226）～（236）。
退出：
所有的气缸检查之后（236），程序转到（240）并等待下一FTP。
在不越出本发明范围的情况下，对以上描述的本发明实施例可作出许多变化和修正，因而，所述范围只由附加权项的范围所限制。