專利名稱：在旁通閥的位置控制和力控制之間轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閥位置控制，且更具體地涉及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的閥位置控制。
背景技術(shù)：
在此提供的背景說(shuō)明是為了總體上介紹本發(fā)明背景的目的。當(dāng)前所署名發(fā)明人的 工作(在背景技術(shù)部分描述的程度上)和本描述中否則不足以作為申請(qǐng)時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)的各 方面，既不明顯地也非隱含地被承認(rèn)為與本發(fā)明相抵觸的現(xiàn)有技術(shù)。 發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒空氣/燃料混合物，以產(chǎn)生用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。節(jié)氣門(mén)閥的開(kāi)度被 調(diào)整，以控制抽入進(jìn)氣歧管的空氣量。來(lái)自于進(jìn)氣歧管的空氣被抽入氣缸。燃料系統(tǒng)可以 將燃料噴射到進(jìn)氣歧管中或可以將燃料直接噴射到氣缸中。 燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣歧管從車(chē)輛排出。高壓(HP)渦輪增壓器和低壓(LP)渦輪增 壓器由流經(jīng)排氣歧管的廢氣提供動(dòng)力且分別提供HP壓縮空氣充氣和LP壓縮空氣充氣給進(jìn) 氣歧管。渦輪旁通閥(TBV)可以允許廢氣旁通所述HP渦輪增壓器，從而減少由所述HP渦 輪增壓器施加的限制，但是增加提供給進(jìn)氣歧管的空氣充氣總量。 已經(jīng)發(fā)展了發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)以控制所述TBV。然而，常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)并不像期 望那樣準(zhǔn)確地控制所述TBV。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可以使用比例-積分-微分(PID)控制 方案和由TBV位置傳感器測(cè)量的TBV位置信號(hào)來(lái)確定TBV的位置。然而，TBV位置信號(hào)的 變化、排氣壓力、PID控制不準(zhǔn)確性和/或TBV的熱變形可能引起在閉合位置時(shí)TBV的不同 程度的泄漏。不同程度的泄漏導(dǎo)致流經(jīng)渦輪增壓器的廢氣和渦輪增壓器的輸出的錯(cuò)誤計(jì)算 和控制，從而降低其效率。

發(fā)明內(nèi)容
—種控制系統(tǒng)包括電流控制模塊和力控制模塊。所述電流控制模塊選擇性地提供
電流給渦輪旁通閥(TBV)，以調(diào)節(jié)TBV至預(yù)定位置。所述力控制模塊響應(yīng)于確定實(shí)際TBV位
置距預(yù)定位置的距離小于預(yù)定距離來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)所述電流。 在其它特征中，所述預(yù)定位置是預(yù)定全開(kāi)位置和預(yù)定全閉位置之一。 在另外的特征中，在預(yù)定位置是預(yù)定全閉位置時(shí)，所述力控制模塊響應(yīng)于所述確
定選擇性地增加所述電流。 在進(jìn)一步的特征中，所述力控制模塊在所述確定之后開(kāi)始預(yù)定延遲時(shí)間段，然后 增加所述電流。 在另外的特征中，所述電流控制模塊在所述增加之后當(dāng)期望TBV位置小于第二預(yù) 定位置時(shí)減小所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置閉合更少。
在其它特征中，所述電流控制模塊在所述增加之后當(dāng)實(shí)際TBV位置小于第二預(yù)定 位置時(shí)減小所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置閉合更少。 在另外的特征中，在預(yù)定位置是預(yù)定全開(kāi)位置時(shí)，所述力控制模塊響應(yīng)于所述確 定減小所述電流。 在進(jìn)一步的特征中，所述力控制模塊在所述確定之后開(kāi)始預(yù)定延遲時(shí)間段，然后 減小所述電流。 在另外的特征中，所述電流控制模塊在所述減小之后當(dāng)期望TBV位置大于第二預(yù) 定位置時(shí)增加所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置開(kāi)啟更少。 在其它特征中，所述電流控制模塊在所述減小之后當(dāng)實(shí)際TBV位置大于第二預(yù)定 位置時(shí)增加所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置開(kāi)啟更少。 —種控制方法，包括選擇性地提供電流給渦輪旁通閥(TBV)以調(diào)節(jié)TBV至預(yù)定位 置；和響應(yīng)于確定實(shí)際TBV位置距預(yù)定位置的距離小于預(yù)定距離來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)所述電 流。 在其它特征中，所述預(yù)定位置是預(yù)定全開(kāi)位置和預(yù)定全閉位置之一。
在另外的特征中，所述控制方法還包括在預(yù)定位置是預(yù)定全閉位置時(shí)，響應(yīng)于所
述確定選擇性地增加所述電流。 在進(jìn)一步的特征中，所述控制方法還包括在所述確定之后開(kāi)始預(yù)定延遲時(shí)間段， 然后增加所述電流。 在另外的特征中，所述控制方法還包括在所述增加之后當(dāng)期望TBV位置小于第
二預(yù)定位置時(shí)減小所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置閉合更少。 在其它特征中，所述控制方法還包括在所述增加之后當(dāng)實(shí)際TBV位置小于第二
預(yù)定位置時(shí)減小所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置閉合更少。 在另外的特征中，所述控制方法還包括在預(yù)定位置是預(yù)定全開(kāi)位置時(shí)，響應(yīng)于所 述確定減小所述電流。 在進(jìn)一步的特征中，所述控制方法還包括在所述確定之后開(kāi)始預(yù)定延遲時(shí)間段， 然后減小所述電流。 在另外的特征中，所述控制方法還包括在所述減小之后當(dāng)期望TBV位置大于第
二預(yù)定位置時(shí)增加所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置開(kāi)啟更少。 在其它特征中，所述控制方法還包括在所述減小之后當(dāng)實(shí)際TBV位置大于第二
預(yù)定位置時(shí)增加所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置開(kāi)啟更少。 本發(fā)明的進(jìn)一步應(yīng)用范圍從下文提供的詳細(xì)說(shuō)明顯而易見(jiàn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，詳細(xì) 說(shuō)明和具體示例僅為說(shuō)明的目的且并沒(méi)有意圖限制本發(fā)明的范圍。


從詳細(xì)說(shuō)明和附圖將更充分地理解本發(fā)明，在附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的功能框圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明原理的示例性力控制模塊的功能框圖； 圖4A是示出了根據(jù)本發(fā)明原理的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法的示例性步驟的流程 圖4B是圖4A的流程圖的一部分； 圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明原理的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的三個(gè)操作模式的曲線圖，所述 操作模式基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和發(fā)動(dòng)機(jī)速度預(yù)先確定；禾口 圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明原理的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的時(shí)間與期望電流、Q輸出、延遲 后的Q輸出、Q'輸出、濾波后的Q'輸出、和位置控制模塊禁用信號(hào)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下說(shuō)明本質(zhì)上僅為示范性的且絕不意圖限制本發(fā)明、它的應(yīng)用、或使用。為了清 楚起見(jiàn)，在附圖中使用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)類(lèi)似的元件。如在此所使用的，短語(yǔ)A、B和C的 至少一個(gè)應(yīng)當(dāng)理解為意味著使用非排他邏輯或的一種邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解的是，方 法內(nèi)的步驟可以以不同順序執(zhí)行而不改變本發(fā)明的原理。 如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)模塊指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或更 多軟件或固件程序的處理器(共享的、專用的、或組)和存儲(chǔ)器、組合邏輯電路、和/或提供 所述功能的其他合適的部件。 為了準(zhǔn)確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的渦輪旁通閥(TBV)，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括 力控制模塊。所述力控制模塊基于TBV的期望位置和實(shí)際位置來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)是設(shè) 定為力閉合模式，設(shè)定為力開(kāi)啟模式，還是從所述力閉合模式或者力開(kāi)啟模式復(fù)位。當(dāng)發(fā) 動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)定為力閉合模式時(shí)，所述力控制模塊準(zhǔn)確地確定促使TBV完全閉合的力位 置，且禁用通常確定TBV位置的比例-積分-微分(PID)控制方案。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè) 定為力開(kāi)啟模式時(shí)，所述力控制模塊準(zhǔn)確地確定促使TBV完全開(kāi)啟的力位置，且禁用PID控 制方案。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)從所述力閉合模式或者力開(kāi)啟模式復(fù)位時(shí)，所述力控制模塊確 定力位置為PID控制方案的初始位置且快速啟用PID控制方案。 現(xiàn)在參考圖1，示出了示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的功能框圖。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括發(fā) 動(dòng)機(jī)102，發(fā)動(dòng)機(jī)102燃燒空氣/燃料混合物，以產(chǎn)生用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。僅作為示例，發(fā) 動(dòng)機(jī)102可以包括但不限于內(nèi)燃機(jī)和/或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)102包括氣缸104。為了說(shuō) 明目的，示出了 6個(gè)氣缸。僅作為示例，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以包括但不限于2， 3， 4， 5， 6， 8， 10和 /或12個(gè)氣缸。 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100還包括進(jìn)氣歧管106、節(jié)氣門(mén)閥108、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110、節(jié)氣門(mén) 致動(dòng)器模塊112、燃料系統(tǒng)114、點(diǎn)火系統(tǒng)116和排氣歧管118。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)IOO還包括高壓 (HP)渦輪增壓器120、低壓(LP)渦輪增壓器122、出口 124、出口 126、入口 128、廢氣門(mén)132、 增壓致動(dòng)器模塊134和發(fā)動(dòng)機(jī)速度(RPM)傳感器136。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100還包括TBV 138和 螺線管致動(dòng)器模塊140。 空氣通過(guò)節(jié)氣門(mén)閥108抽入進(jìn)氣歧管106。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110指令節(jié)氣門(mén)致動(dòng) 器模塊112來(lái)調(diào)整節(jié)氣門(mén)閥108的開(kāi)度，以控制抽入進(jìn)氣歧管106的空氣量。來(lái)自于進(jìn)氣 歧管106的空氣被抽入氣缸104。 發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110控制由燃料系統(tǒng)114噴射的燃料量。燃料系統(tǒng)114可以將 燃料在中心位置處噴射到進(jìn)氣歧管106中，或者可以將燃料在多個(gè)位置處噴射到進(jìn)氣歧管 106中。可選地，燃料系統(tǒng)114可以將燃料直接噴射到氣缸104中。 噴射的燃料在氣缸104中與空氣混合且形成空氣/燃料混合物。氣缸104中的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物?；趤?lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊iio的信號(hào)，點(diǎn)火系統(tǒng)
116點(diǎn)火空氣/燃料混合物。在各種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，空氣/燃料混合物可以通過(guò)壓縮產(chǎn)生的 熱來(lái)點(diǎn)火。 空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞向下，從而驅(qū)動(dòng)曲軸(未示出)?；钊缓笤俅?開(kāi)始向上移動(dòng)，且將燃燒副產(chǎn)物通過(guò)排氣歧管118排出。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣歧管118從 車(chē)輛排出。 HP渦輪增壓器120和LP渦輪增壓器122由流經(jīng)排氣歧管118的廢氣提供動(dòng)力且 分別提供HP壓縮空氣充氣和LP壓縮空氣充氣給進(jìn)氣歧管106。 HP壓縮空氣充氣和LP壓 縮空氣充氣分別通過(guò)出口 124和126提供給進(jìn)氣歧管106。 LP渦輪增壓器122也可以經(jīng)由 出口 126供應(yīng)用于壓縮的空氣給HP渦輪增壓器120。總壓縮空氣充氣可以在節(jié)氣門(mén)閥108 的上游提供。用于產(chǎn)生壓縮空氣充氣的空氣可以經(jīng)由入口 128抽入。 廢氣門(mén)132可以允許廢氣旁通LP渦輪增壓器122和/或HP渦輪增壓器120，從 而降低LP渦輪增壓器122和/或HP渦輪增壓器120的輸出(即，增壓)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模 塊110經(jīng)由增壓致動(dòng)器模塊134來(lái)控制LP渦輪增壓器122和/或HP渦輪增壓器120。增 壓致動(dòng)器模塊134可以借助于控制例如廢氣門(mén)132的位置和/或渦輪增壓器位置來(lái)調(diào)整LP 渦輪增壓器122和/或HP渦輪增壓器120的增壓。僅作為示例，當(dāng)LP渦輪增壓器122和/ 或HP渦輪增壓器120分別是可變幾何形狀渦輪增壓器(VGT)或可變噴嘴渦輪增壓器(VNT) 時(shí)，增壓致動(dòng)器模塊134可以控制渦輪增壓器120和122的葉片或噴嘴位置。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110基于各種發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的操作。例 如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110控制發(fā)動(dòng)機(jī)102且與發(fā)動(dòng)機(jī)102通信?？刂颇K110還與RPM傳 感器136通信，RPM傳感器136基于發(fā)動(dòng)機(jī)102的速度產(chǎn)生RPM信號(hào)。RPM傳感器136可以 設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)或其它位置處，如曲軸(未示出)上。 TBV 138可以允許廢氣旁通HP渦輪增壓器120，從而減小所述HP渦輪增壓器120 的增壓。TBV 138包括電磁閥，通過(guò)流通或停止通過(guò)螺線管的電流來(lái)控制，從而開(kāi)啟或閉合 電磁閥。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊IIO指令螺線管致動(dòng)器模塊140調(diào)整TBV 138的開(kāi)度，以控制釋放 給HP渦輪增壓器120的廢氣量。此外，螺線管致動(dòng)器模塊140可以測(cè)量TBV 138的位置， 且基于該位置輸出信號(hào)給發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊IIO確定螺線管致動(dòng)器模 塊140的指令，如本文所述。 現(xiàn)在參考圖2，示出了發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110的功能框圖。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110包括 期望位置確定模塊202、減法模塊204、位置控制模塊206、力控制模塊208、位置-電流轉(zhuǎn)換 模塊210、加法模塊212和電流控制模塊214。期望位置確定模塊202從發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的傳 感器接收關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀況的數(shù)據(jù)。僅作為示例，發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀況可以包括但不限于發(fā) 動(dòng)機(jī)負(fù)載、RPM、進(jìn)氣歧管106(未示出)內(nèi)的實(shí)際壓力、和/或由渦輪增壓器120和122 (未 示出)所要達(dá)到的進(jìn)氣歧管106內(nèi)的期望壓力。期望位置確定模塊202基于將期望位置與 發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀況相關(guān)聯(lián)的模型來(lái)確定TBV 138的期望位置。僅作為示例，TBV 138的位置 的單位可以是百分比，且可以包括從-100% (例如，全開(kāi))至1」100% (例如，全閉)的預(yù)定 值范圍。 減法模塊204接收期望位置和來(lái)自于螺線管致動(dòng)器模塊140的TBV 138的實(shí)際位 置。減法模塊204從期望位置減去實(shí)際位置以確定位置誤差。位置控制模塊206接收所
7述位置誤差且基于所述位置誤差來(lái)確定位置校正因子。位置控制模塊206使用比例-積 分-微分(PID)控制方案來(lái)確定位置校正因子。 力控制模塊208接收期望位置和實(shí)際位置。力控制模塊208基于期望位置和實(shí)際 位置來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110是設(shè)定為力閉合模式，設(shè)定為力開(kāi)啟模式，還是復(fù)位到位 置控制模式。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110設(shè)定為力閉合模式時(shí)，所述力控制模塊208借助于基 于實(shí)際位置來(lái)確定力位置且禁用位置控制模塊206而促使TBV 138完全閉合。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控 制模塊110設(shè)定為力開(kāi)啟模式時(shí)，所述力控制模塊208借助于基于實(shí)際位置來(lái)確定力位置 且禁用位置控制模塊206而促使TBV 138完全開(kāi)啟。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110復(fù)位到位置控 制模式時(shí)，所述力控制模塊208借助于基于預(yù)定初始位置來(lái)確定力位置且啟用位置控制模 塊206以控制TBV 138的位置而初始化位置控制模塊206。 位置-電流轉(zhuǎn)換模塊210接收位置校正因子和力位置。當(dāng)位置_電流轉(zhuǎn)換模塊 210接收力位置時(shí)，位置_電流轉(zhuǎn)換模塊210基于將位置與電流校正因子相關(guān)聯(lián)的模型來(lái)將 力位置轉(zhuǎn)換為電流校正因子。否則，位置_電流轉(zhuǎn)換模塊210基于該模型將位置校正因子 轉(zhuǎn)換為電流校正因子。僅作為示例，通過(guò)TBV 138的螺線管的電流的單位可以是安培(A)， 且可以包括從OA到1A的預(yù)定值范圍。僅作為示例，當(dāng)TBV 138的位置等于O時(shí)，通過(guò)TBV 138的螺線管的電流可以等于0. 5A。 加法模塊212接收電流校正因子和來(lái)自于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(未示出)的電流偏移量。 電流偏移量是在TBV 138處于空值位置(即，初始位置)時(shí)的電流量且基于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí) 螺線管的類(lèi)型確定。加法模塊212將電流校正因子和電流偏移量求和，以確定通過(guò)TBV 138 的螺線管的期望電流。 電流控制模塊214接收來(lái)自于電池(未示出)的電池電壓和期望電流，電池產(chǎn)生 用于螺線管的電流。電流控制模塊214確定(SP，預(yù)測(cè))期望電流的占空比(即，P麗占空 比)的脈沖寬度調(diào)制。電流控制模塊214還基于電池電壓來(lái)確定P麗占空比。螺線管致動(dòng) 器模塊140接收P麗占空比并基于P麗占空比來(lái)調(diào)節(jié)TBV 138的開(kāi)度。
現(xiàn)在參考圖3，示出了力控制模塊208的功能框圖。力控制模塊208包括力閉合確 定模塊302、設(shè)定-復(fù)位鎖存器(SR latch) 304、延遲模塊306、濾波器模塊308、初始位置選 擇模塊310、力位置確定模塊312、力閉合復(fù)位模塊314和位置控制初始化模塊316。力控制 模塊208還包括力開(kāi)啟確定模塊318、 SR鎖存器320、延遲模塊322、濾波器模塊324、初始 位置選擇模塊326、力位置確定模塊328、力開(kāi)啟復(fù)位模塊330和位置控制初始化模塊332。
力閉合確定模塊302接收期望位置和實(shí)際位置，且確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110是否 設(shè)定為力閉合模式。當(dāng)期望位置大于或等于第一預(yù)定位置(例如，99.9%)且實(shí)際位置大 于第二預(yù)定位置(例如，99.5%)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110被確定為設(shè)定為力閉合模式。力 閉合確定模塊302將SR鎖存器304的設(shè)定輸入(即，S)設(shè)定為高。如果SR鎖存器304的 復(fù)位輸入(即，R)是低，那么SR鎖存器304設(shè)定Q輸出(g卩，Q)為高，且保持Q'輸出(即， Q')或Q的補(bǔ)碼為低。 當(dāng)Q輸出初始設(shè)定為高時(shí)，延遲模塊306接收Q輸出并使得Q輸出延遲預(yù)定時(shí)間段 (例如，大于0. 5秒)。Q輸出被延遲以考慮TBV響應(yīng)延遲和來(lái)自于螺線管致動(dòng)器模塊140 的實(shí)際位置信號(hào)的噪音。這確保實(shí)際位置穩(wěn)定，且確定將發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110設(shè)定為力閉 合模式是正確的。
濾波器模塊308接收Q'輸出并輸出Q'輸出給初始位置選擇模塊310。初始位置 選擇模塊310還接收實(shí)際位置。當(dāng)Q'輸出是低時(shí)，初始位置選擇模塊310基于實(shí)際位置確 定TBV 138的初始位置。 當(dāng)力位置確定模塊312接收到高的延遲Q輸出時(shí)，力位置確定模塊312接收初始 位置且將發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110設(shè)定為力閉合模式。力位置確定模塊312基于初始位置來(lái)確 定力位置且使得力位置斜變(ramp)至預(yù)定閉合保持位置(例如，40% )。閉合保持位置與 完全閉合TBV 138所需要的位置相對(duì)應(yīng)，且與可能是錯(cuò)誤的和/或值過(guò)大的(即，損害TBV 138)的閉合位置偏移量無(wú)關(guān)。 力位置基于預(yù)定正速率(例如，200% /秒)或預(yù)定負(fù)速率(例如，-200% /秒) 斜變。力位置斜變，以確保平滑過(guò)渡至閉合保持位置。力位置確定模塊312禁用位置控制 模塊206(即，將位置控制模塊206的比例增益和微分增益設(shè)定為0)。 力閉合復(fù)位模塊314接收期望位置和實(shí)際位置，且確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110是否 從力閉合模式復(fù)位(即，設(shè)定回到位置控制模式)。當(dāng)期望位置小于第三預(yù)定位置(例如， 99.8%)且實(shí)際位置小于或等于第四預(yù)定位置(例如，99%)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110被確 定為從力閉合模式復(fù)位。力閉合復(fù)位模塊314設(shè)定復(fù)位輸入為高，且如果設(shè)定輸入為低，那 么SR鎖存器304將Q輸出設(shè)定為低且將Q'輸出設(shè)定為高。 力閉合復(fù)位模塊314輸出指示期望位置是否小于第三預(yù)定位置的信號(hào)。位置控制 初始化模塊316接收所述信號(hào)且基于所述信號(hào)來(lái)確定位置控制模式的初始位置(即，位置 控制初始位置)。當(dāng)所述信號(hào)指示期望位置小于第三預(yù)定位置時(shí)，位置控制初始化模塊316 基于第五預(yù)定位置來(lái)確定位置控制初始位置。所述第五預(yù)定位置小于或等于預(yù)定空值位置 (艮P，位置控制模式的最大初始位置)，以開(kāi)啟TBV 138(例如，0% )。 當(dāng)所述信號(hào)指示期望位置大于或等于第三預(yù)定位置時(shí)，基于第六預(yù)定位置來(lái)確定 位置控制初始位置，所述第六預(yù)定位置大于或等于閉合保持位置。第六預(yù)定位置可以大于 閉合保持位置，因?yàn)楫?dāng)期望位置大于或等于第三預(yù)定位置但是實(shí)際位置小于或等于第四預(yù) 定位置時(shí)，閉合保持位置不足以使TBV 138保持閉合。僅作為示例，排氣壓力可以將TBV 138推開(kāi)。 當(dāng)Q輸出設(shè)定為低時(shí)，延遲模塊306接收Q輸出并輸出Q輸出給力位置確定模塊 312。當(dāng)Q'輸出初始設(shè)定為高時(shí)，濾波器模塊308接收Q'輸出并將Q'輸出濾波為預(yù)定時(shí) 間段的脈沖。初始位置選擇模塊310接收濾波后的Q'輸出和位置控制初始位置。當(dāng)濾波 后的Q'輸出為高時(shí)，初始位置選擇模塊310基于位置控制初始位置來(lái)確定初始位置。
當(dāng)力位置確定模塊312接收到高的濾波后的Q'輸出時(shí)，力位置確定模塊312接收 初始位置且基于初始位置來(lái)確定力位置。當(dāng)濾波后的Q'輸出返回到低且Q輸出為低時(shí)，力 位置確定模塊312將發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110設(shè)定為位置控制模式。力位置確定模塊312啟用 位置控制模塊206(即，將比例和微分增益設(shè)定為預(yù)定初始值)。 力開(kāi)啟確定模塊318接收期望位置和實(shí)際位置，且確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110是否 設(shè)定為力開(kāi)啟模式。當(dāng)期望位置小于或等于第七預(yù)定位置(例如，_99.9%)且實(shí)際位置小 于第八預(yù)定位置(例如，-99.5%)時(shí)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110被設(shè)定為力開(kāi)啟模式。力 開(kāi)啟確定模塊318將SR鎖存器320的設(shè)定輸入(即，S)設(shè)定為高。如果SR鎖存器320的 復(fù)位輸入(即，R)是低，那么SR鎖存器320設(shè)定Q輸出(g卩，Q)為高，且保持Q'輸出(即，
9Q')或Q的補(bǔ)碼為低。 當(dāng)Q輸出初始設(shè)定為高時(shí)，延遲模塊322接收Q輸出并使得Q輸出延遲預(yù)定時(shí)間 段(例如，大于0. 5秒)。這確保實(shí)際位置穩(wěn)定，且確定將發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110設(shè)定為力開(kāi) 啟模式是正確的。濾波器模塊324接收Q'輸出并輸出Q'輸出給初始位置選擇模塊326。 初始位置選擇模塊326還接收實(shí)際位置。當(dāng)Q'輸出是低時(shí)，初始位置選擇模塊326基于實(shí) 際位置確定TBV 138的初始位置。 當(dāng)力位置確定模塊328接收到高的延遲Q輸出時(shí)，力位置確定模塊328接收初始 位置且將發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110設(shè)定為力開(kāi)啟模式。力位置確定模塊328基于初始位置來(lái)確 定力位置，且使得力位置斜變至預(yù)定開(kāi)啟保持位置(例如，_40% )。開(kāi)啟保持位置與完全開(kāi) 啟TBV 138所需要的位置相對(duì)應(yīng)，且與開(kāi)啟位置偏移量無(wú)關(guān)。力位置基于預(yù)定正速率(例 如，200% /秒)或預(yù)定負(fù)速率(例如，-200% /秒)斜變。力位置確定模塊328禁用位置 控制模塊206。 力閉合復(fù)位模塊330接收期望位置和實(shí)際位置，且確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110是 否從力開(kāi)啟模式復(fù)位(即，設(shè)定回到位置控制模式)。當(dāng)期望位置大于第九預(yù)定位置(例 如，-99.8%)且實(shí)際位置大于或等于第十預(yù)定位置(例如，_99%)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊IIO 被確定為從力開(kāi)啟模式復(fù)位。力閉合復(fù)位模塊330設(shè)定復(fù)位輸入為高，且如果設(shè)定輸入為 低，那么SR鎖存器332將Q輸出設(shè)定為低且將Q'輸出設(shè)定為高。 力閉合復(fù)位模塊330輸出指示期望位置是否大于第九預(yù)定位置的信號(hào)。位置控制 初始化模塊332接收所述信號(hào)且基于所述信號(hào)來(lái)確定位置控制模式的初始位置(即，位置 控制初始位置)。當(dāng)所述信號(hào)指示期望位置大于第九預(yù)定位置時(shí)，位置控制初始化模塊332
基于第十一預(yù)定位置來(lái)確定位置控制初始位置。所述第十一預(yù)定位置大于或等于空值位 置，以閉合TBV 138。 當(dāng)所述信號(hào)指示期望位置小于或等于第九預(yù)定位置時(shí)，基于第十二預(yù)定位置來(lái)確 定位置控制初始位置，所述第十二預(yù)定位置小于或等于開(kāi)啟保持位置。第十二預(yù)定位置可 以小于開(kāi)啟保持位置。當(dāng)期望位置小于或等于第九預(yù)定位置但是實(shí)際位置大于或等于第十 預(yù)定位置時(shí)，開(kāi)啟保持位置不足以使TBV 138保持開(kāi)啟。 當(dāng)Q輸出設(shè)定為低時(shí)，延遲模塊322接收Q輸出并輸出Q輸出給力位置確定模塊 328。當(dāng)Q'輸出初始設(shè)定為高時(shí)，濾波器模塊324接收Q'輸出并將Q'輸出濾波為預(yù)定時(shí) 間段的脈沖。初始位置選擇模塊326接收濾波后的Q'輸出和位置控制初始位置。當(dāng)濾波 后的Q'輸出為高時(shí)，初始位置選擇模塊326基于位置控制初始位置來(lái)確定初始位置。
當(dāng)力位置確定模塊328接收到高的濾波后的Q'輸出時(shí)，力位置確定模塊328接收 初始位置且基于初始位置來(lái)確定力位置。當(dāng)濾波后的Q'輸出返回到低且Q輸出為低時(shí)，力 位置確定模塊328將發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110設(shè)定為位置控制模式。力位置確定模塊328啟用 位置控制模塊206。 現(xiàn)在參考圖4A和4B，示出了圖示發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法的示例性步驟的流程圖?？刂七^(guò) 程在步驟402開(kāi)始。在步驟404，確定期望和實(shí)際位置。在步驟406，控制過(guò)程基于期望和 實(shí)際位置來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊IIO是否設(shè)定為力閉合模式。如果為真，那么控制過(guò)程以 步驟408繼續(xù)。如果為假，那么控制過(guò)程以步驟410繼續(xù)。 在步驟408，基于實(shí)際位置來(lái)確定初始位置。在步驟412，基于初始位置來(lái)確定力
10位置。在步驟414，禁用位置控制模塊206。控制過(guò)程返回至步驟404。
在步驟410，控制過(guò)程基于期望和實(shí)際位置來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110是否從力 閉合模式復(fù)位。如果為真，那么控制過(guò)程以步驟416繼續(xù)。如果為假，那么控制過(guò)程以步驟 418繼續(xù)。 在步驟416，控制過(guò)程確定期望位置是否使得力閉合模式被復(fù)位。如果為真，那么 控制過(guò)程以步驟420繼續(xù)。如果為假，那么控制過(guò)程以步驟422繼續(xù)。在步驟420，基于空 值位置來(lái)確定初始位置。 在步驟422，基于閉合保持位置來(lái)確定初始位置。在步驟424，基于初始位置來(lái)確 定力位置。在步驟426，啟用位置控制模塊206?？刂七^(guò)程返回至步驟404。
在步驟418，控制過(guò)程基于期望和實(shí)際位置來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110是否設(shè)定 為力開(kāi)啟模式。如果為真，那么控制過(guò)程以步驟428繼續(xù)。如果為假，那么控制過(guò)程以步驟 430繼續(xù)。 在步驟428，基于實(shí)際位置來(lái)確定初始位置。在步驟432，基于初始位置來(lái)確定力
位置。在步驟434，禁用位置控制模塊206?？刂七^(guò)程返回至步驟404。 在步驟430，控制過(guò)程基于期望和實(shí)際位置來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110是否從力
開(kāi)啟模式復(fù)位。如果為真，那么控制過(guò)程以步驟436繼續(xù)。如果為假，那么控制過(guò)程返回至
步驟404。 在步驟436，控制過(guò)程確定期望位置是否使得力開(kāi)啟模式被復(fù)位。如果為真，
那么控制過(guò)程以步驟438繼續(xù)。如果為假，那么控制過(guò)程以步驟440繼續(xù)。在步驟438，基 于空值位置來(lái)確定初始位置。 在步驟440，基于開(kāi)啟保持位置來(lái)確定初始位置。在步驟442，基于初始位置來(lái)確 定力位置。在步驟444，啟用位置控制模塊206?？刂七^(guò)程返回至步驟404。
現(xiàn)在參考圖5，示出了圖示基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和RPM預(yù)先確定的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110 的三個(gè)操作模式的曲線圖。操作模式包括力閉合模式502、力開(kāi)啟模式504和位置控制模式 506。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和RPM值為低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110確定導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110以 力閉合模式502操作的TBV 138(未示出)的期望位置。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和RPM值為高時(shí)，確 定導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110以力開(kāi)啟模式504操作的期望位置。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和RPM在一 定值范圍內(nèi)時(shí)，確定導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110以位置控制模式操作的期望位置。
現(xiàn)在參考圖6，示出了圖示發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊110的時(shí)間與期望電流602、 Q輸出 604、延遲后的Q輸出(即，延遲后的Q)606、 Q'輸出608、濾波后的Q'輸出(即，濾波后的 Q' )610、和位置控制模塊禁用信號(hào)(即，位置控制模塊禁用)612的曲線圖。當(dāng)Q輸出604 設(shè)定為高時(shí)，Q'輸出608設(shè)定為低。當(dāng)延遲后的Q輸出606設(shè)定為高時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊 110設(shè)定為力閉合模式614。期望電流602初始化為實(shí)際電流且向下斜變至保持電流。位 置控制模塊禁用信號(hào)612設(shè)定為高，這指示禁用位置控制模塊206。 當(dāng)Q輸出604復(fù)位為低時(shí)，Q'輸出608復(fù)位為高。濾波后的Q'610設(shè)定為高且是 預(yù)定時(shí)間段的脈沖。期望電流602設(shè)定為空值電流。當(dāng)濾波后的Q'下降為低時(shí)，啟用位置 控制模塊206且期望電流602由位置控制模塊206控制。 現(xiàn)在本領(lǐng)域中技術(shù)人員能夠從前述說(shuō)明理解到，本發(fā)明的廣泛教示可以以多種形 式實(shí)施。因此，盡管本發(fā)明包括特定的示例，由于當(dāng)研究附圖、說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)時(shí)，其他修改對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，所以本發(fā)明的真實(shí)范圍并不如此限制。
權(quán)利要求
一種控制系統(tǒng)，包括電流控制模塊，所述電流控制模塊選擇性地提供電流給渦輪旁通閥(TBV)，以調(diào)節(jié)TBV至預(yù)定位置；和力控制模塊，所述力控制模塊響應(yīng)于確定實(shí)際TBV位置距預(yù)定位置的距離小于預(yù)定距離來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)所述電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定位置是預(yù)定全開(kāi)位置和預(yù)定全閉 位置之一。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述預(yù)定位置是所述預(yù)定全閉位置時(shí)，所 述力控制模塊響應(yīng)于所述確定選擇性地增加所述電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述力控制模塊在所述確定之后開(kāi)始預(yù)定 延遲時(shí)間段，然后增加所述電流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電流控制模塊在所述增加之后當(dāng)期望 TBV位置小于第二預(yù)定位置時(shí)減小所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置閉合更少。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電流控制模塊在所述增加之后當(dāng)所述 實(shí)際TBV位置小于第二預(yù)定位置時(shí)減小所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置閉合 更少。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述預(yù)定位置是所述預(yù)定全開(kāi)位置時(shí)，所 述力控制模塊響應(yīng)于所述確定減小所述電流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其中，所述力控制模塊在所述確定之后開(kāi)始預(yù)定 延遲時(shí)間段，然后減小所述電流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電流控制模塊在所述減小之后當(dāng)期望 TBV位置大于第二預(yù)定位置時(shí)增加所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置開(kāi)啟更少。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電流控制模塊在所述減小之后當(dāng)所述 實(shí)際TBV位置大于第二預(yù)定位置時(shí)增加所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置開(kāi)啟 更少。
11. 一種控制方法，包括選擇性地提供電流給渦輪旁通閥(TBV)以調(diào)節(jié)TBV至預(yù)定位置；禾口響應(yīng)于確定實(shí)際TBV位置距預(yù)定位置的距離小于預(yù)定距離來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)所述電流。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述預(yù)定位置是預(yù)定全開(kāi)位置和預(yù)定全閉位置之一。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在所述預(yù)定位置是所述預(yù)定全閉位置時(shí)，響 應(yīng)于所述確定選擇性地增加所述電流。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述確定之后開(kāi)始預(yù)定延遲時(shí)間段，然后 增加所述電流。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述增加所述電流之后當(dāng)期望TBV位置 小于第二預(yù)定位置時(shí)減小所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置閉合更少。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述增加所述電流之后當(dāng)所述實(shí)際TBV 位置小于第二預(yù)定位置時(shí)減小所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置閉合更少。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在所述預(yù)定位置是所述預(yù)定全開(kāi)位置時(shí)，響應(yīng)于所述確定減小所述電流。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述確定之后開(kāi)始預(yù)定延遲時(shí)間段，然后 減小所述電流。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述減小所述電流之后當(dāng)期望TBV位置 大于第二預(yù)定位置時(shí)增加所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置開(kāi)啟更少。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述減小所述電流之后當(dāng)所述實(shí)際TBV 位置大于第二預(yù)定位置時(shí)增加所述電流，所述第二預(yù)定位置比所述預(yù)定位置開(kāi)啟更少。
全文摘要
本發(fā)明涉及在旁通閥的位置控制和力控制之間轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)和方法。一種控制系統(tǒng)包括電流控制模塊和力控制模塊。所述電流控制模塊選擇性地提供電流給渦輪旁通閥(TBV)，以調(diào)節(jié)TBV至預(yù)定位置。所述力控制模塊響應(yīng)于確定實(shí)際TBV位置距預(yù)定位置的距離小于預(yù)定距離來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)所述電流。
文檔編號(hào)F02B37/18GK101705876SQ20091016506
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者Y·肖 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司