控制机动车辆中增压压力的方法和装置 【技术领域】
本发明涉及控制机动车辆中增压压力的方法和装置。
【背景技术】
用于控制增压压力的策略基于作为工况的函数对所需的增压压力设定值的预校准。在瞬态运转模式期间动态修正用于平衡状态的设定值或设定点值以便例如改进可控性(例如在短时加速阶段增加增压压力或“过增压”)和/或以便最小化瞬态排放。结果，将增压压力设定点值修改为排气反馈路径中差异的函数以便获得所需的燃烧颗粒在封闭在汽缸内的气体混合物中的质量比例(残余气体)。
当设置所需增压压力时，通过增压压力控制阀设置涡轮叶轮的角度和/或经由旁通管路对涡轮的旁通以设置或逐步建立所需压力的方式。该预设置或先导控制(pilot control)基于对信号的预校准以便作为工况的函数设置叶轮，或应用基于模型的方法，在该方法中计算所需叶轮位置以便通过反置模型获得增压压力设定点值。带有闭环的控制(“闭环控制”)通常实施为传统控制装置(PID控制器)而在测量的增压压力的基础上执行反馈。
为了避免压缩机的过度流量压缩(“喘振”)和涡轮轴的超速，增压压力限制为使用涡轮增压器上游的质量流量传感器(MAF传感器)测量的质量流速的函数。
根据现有技术，通常通过控制涡轮叶轮的角度(包括测量增压压力)来控制增压压力。然而，这种传统过程对与进气歧管的充填相关联的延迟反应敏感，这种延迟对防止压缩机的过度流量压缩(“喘振”)和涡轮超速具有不利影响，特别是在瞬态运转模式中。
【发明内容】
相对于上述背景技术，本发明的目的在于提出一种控制机动车辆中增压压力的方法和装置，该方法和装置允许更加有效地防止压缩机的过度流量压缩(“喘振”)和涡轮超速，特别是在瞬态运转模式中。
通过一种控制机动车辆中增压压力的方法和一种控制机动车辆中增压压力的装置实现了本目的。
一种控制机动车辆中增压压力的方法，其中机动车辆具有带有排气涡轮的涡轮增压器系统，且排气涡轮通过涡轮增压器轴连接至压缩机，该方法具有下列步骤：确定涡轮增压器轴旋转速度的设定点值，并将涡轮增压器轴旋转速度调节为该设定点值。
本发明基于该原理，即将所需的进气歧管中增压压力的设定值转换为所需的压缩机下游的设定值，随后使用压缩机特征图将该所需的压缩机下游的设定值转换为涡轮增压器轴旋转速度的设定点值。可作为进气歧管中增压压力的设定点值的函数和沿存在于进气歧管和压缩机之间的组件(其主要为中间冷却器和进气节气门)的压力损失的函数计算所需的压缩机下游设定值。
因此，根据本发明，通过控制涡轮增压器轴的旋转速度控制增压压力避免了上述例如由与进气歧管的充填相关联的延迟所导致的缺点，结果能够达到更为有效地防止压缩机的过度流量压缩(“喘振”)和排气涡轮超速，特别是在瞬态运转模式中。特别地，根据本发明的方法的优点在于在计算的轴旋转速度的设定点值中还考虑了压缩机地过度流量压缩(“喘振”)方面和涡轮超速方面的限制(它们与以前一样是“继承的”或“夹带的”)。
将所需的压缩机下游的设定值转换为涡轮增压器轴旋转速度的设定点值，更精确地作为沿压缩机的质量流速(优选地为标准化的)和沿压缩机的压力比(优选地也为标准化的)的函数。
根据一个优选实施例，依靠将所确定的(例如通过使用MAF传感器测量的)质量流速除以标准化质量(其依次计算为涡轮增压器上游压力和温度的函数)来计算标准化质量流速。
此外，根据一个优选实施例，还以表现为测量的涡轮增压器轴旋转速度的函数的值来标准化所需的压缩机两端的压力比。
随后使用标准化的质量流速和标准化的沿压缩机的压力比设定点值以使用压缩机特征图插入压缩机轴旋转速度的设定点值。
随后通过对应地设置涡轮叶轮的角度来实施涡轮增压器轴旋转速度的设定点值。这可通过例如使用基于模型或预校准的“前馈”叶轮位置、闭合控制回路实施为传统控制装置(PID控制器)、且在测量的涡轮增压器轴旋转速度的基础上执行反馈来完成。
由于设定点值基于涡轮增压器轴旋转速度，可以基于模型的方式从作为所需旋转速度、排气质量流速、和穿过涡轮的压力比的函数的涡轮特征图读取涡轮叶轮的位置。
在详细描述和附属权利要求中将得出其它改进。
【附图说明】
图1显示了压缩机特征图，其中将涡轮增压器轴旋转速度的标准化设定点值绘制为标准化质量流速的函数和压力比设定点值的函数。
图2显示了标准化压缩机特征图，解释了压力比的标准化对涡轮增压器轴标准化旋转速度的设定点值和标准化质量流速的影响。
图3a-d为关于对于计算的沿涡轮的质量流速(标准化)将叶轮位置确定为测量的压力比和所需的涡轮增压器旋转速度的函数的图表。
【具体实施方式】
下面将通过优选示例性实施例并参考附图更为详细地解释本发明。
图1显示了压缩机特征图，其中将涡轮增压器轴旋转速度的标准化设定点值绘制为标准化质量流速的函数和压力比设定点值的函数。
图2显示了标准化压缩机特征图，解释了压力比的标准化对涡轮增压器轴标准化旋转速度的设定点值和标准化质量流速的影响。
图3a-d为关于对于计算的沿涡轮的质量流速(标准化)将叶轮位置确定为测量的压力比和所需的涡轮增压器旋转速度的函数的图表。
根据图1，使用所需质量流速的压力比设定点值以确定涡轮增压器轴旋转速度设定点值(标准化)，在这种情况下覆盖了增压压力的较宽范围(高至3bar)。
根据图2，为了改进在压缩机特征图中的插值法，将沿压缩机的压力比标准化为涡轮增压器轴旋转速度的函数。
根据图3，对于计算的沿涡轮的质量流速(其优选地被标准化为涡轮增压器上游的压力和温度的函数)，将叶轮的位置确定为测量的压力比和涡轮增压器轴旋转速度设定点值的函数。
总而言之，本发明提出了将所需的增压压力设定值转换为涡轮增压器轴旋转速度设定点值并且随后通过增压压力控制阀及对涡轮增压器轴旋转速度的测量启动涡轮叶轮来控制该涡轮增压器轴旋转速度的方法和装置。