根據(jù)廢氣門(mén)指令估計(jì)渦輪出口或進(jìn)口溫度的系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及根據(jù)廢氣門(mén)指令估計(jì)渦輪出口或進(jìn)口溫度的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明原理的一種系統(tǒng)包括增壓控制模塊和溫度估計(jì)模塊。該增壓控制模塊產(chǎn)生廢氣門(mén)指令信號(hào)以控制廢氣門(mén)的位置并由此調(diào)整允許通過(guò)該廢氣門(mén)繞過(guò)渦輪增壓器的渦輪機(jī)的廢氣量。該溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)估計(jì)渦輪機(jī)下游的第一溫度與渦輪機(jī)上游的第二溫度中的至少一個(gè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】根據(jù)廢氣門(mén)指令估計(jì)渦輪出口或進(jìn)口溫度的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，并且更具體地說(shuō)，涉及根據(jù)廢氣門(mén)指令估計(jì)渦輪出口溫度或 渦輪進(jìn)口溫度的系統(tǒng)和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 這里的背景資料描述是為了大概介紹本發(fā)明的背景。目前署名的發(fā)明人的工作， 在背景資料章節(jié)做了一定程度的描述，還有那些在申請(qǐng)時(shí)不可稱(chēng)作現(xiàn)有技術(shù)的方面，這些 都既不明顯又不隱含地認(rèn)作相對(duì)于本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003] 內(nèi)燃機(jī)在氣缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物以驅(qū)動(dòng)活塞，這產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。通過(guò)節(jié)氣 門(mén)調(diào)節(jié)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流。更具體地說(shuō)，節(jié)氣門(mén)調(diào)整節(jié)流面積，這增加或減少進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī) 的氣流。當(dāng)節(jié)流面積增大時(shí)，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流增加。燃料控制系統(tǒng)調(diào)整噴射燃料的速 率以提供期望的空氣/燃料混合物給氣缸和/或以獲得期望的轉(zhuǎn)矩輸出。增加提供給氣 缸的空氣和燃料的量就增大發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。
[0004] 在火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，火花引起提供給氣缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓 縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中，在氣缸中的壓縮使提供給氣缸的空氣/燃料混合物燃燒?；鸹ㄕ龝r(shí)和 氣流會(huì)是調(diào)整火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的首要機(jī)理，而燃料流量會(huì)是調(diào)整壓縮點(diǎn)火式 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的首要機(jī)理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明原理的一種系統(tǒng)包括增壓控制模塊和溫度估計(jì)模塊。該增壓控制模 塊產(chǎn)生廢氣門(mén)指令信號(hào)以控制廢氣門(mén)的位置并由此調(diào)整允許通過(guò)該廢氣門(mén)繞過(guò)渦輪增壓 器的渦輪的排氣量。該溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)估計(jì)渦輪下游的第一溫度與渦 輪上游的第二溫度中的至少一個(gè)。
[0006] 本發(fā)明提供下列技術(shù)方案。
[0007] 技術(shù)方案1. 一種系統(tǒng)，包括： 增壓控制模塊，其產(chǎn)生廢氣門(mén)指令信號(hào)以控制廢氣門(mén)的位置并由此調(diào)整允許通過(guò)該廢 氣門(mén)繞過(guò)渦輪增壓器的渦輪的排氣的量；和 溫度估計(jì)模塊，其根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)估計(jì)渦輪下游的第一溫度與渦輪上游的第二溫 度中的至少一個(gè)。
[0008] 技術(shù)方案2.如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，該溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信 號(hào)和第二溫度估計(jì)第一溫度。
[0009] 技術(shù)方案3.如技術(shù)方案2所述的系統(tǒng)，其中，溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信 號(hào)、第二溫度和渦輪下游的第一壓力與渦輪上游的第二壓力之比估計(jì)第一溫度。
[0010] 技術(shù)方案4.如技術(shù)方案3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步地包括壓力估計(jì)模塊，其根據(jù)渦輪 上游的排氣流量和環(huán)境壓力估計(jì)第一壓力和第二壓力。
[0011] 技術(shù)方案5.如技術(shù)方案4所述的系統(tǒng)，其中，溫度估計(jì)模塊： 根據(jù)壓力比和廢氣門(mén)指令信號(hào)使用查詢表確定數(shù)值；和 根據(jù)第一溫度和該數(shù)值的乘積估計(jì)第一溫度。
[0012] 技術(shù)方案6.如技術(shù)方案4所述的系統(tǒng)，其中，該溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信 號(hào)、第二溫度和壓力比使用多項(xiàng)式函數(shù)估計(jì)第一溫度。
[0013] 技術(shù)方案7.如技術(shù)方案2所述的系統(tǒng)，其中，該溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信 號(hào)、第二溫度和渦輪上游的排氣流量估計(jì)第一溫度。
[0014] 技術(shù)方案8.如技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其中，該溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信 號(hào)和第一溫度估計(jì)第二溫度。
[0015] 技術(shù)方案9.如技術(shù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信 號(hào)、第一溫度和渦輪下游的第一壓力與渦輪上游的第二壓力之比估計(jì)第二溫度。
[0016] 技術(shù)方案10.如技術(shù)方案9所述的系統(tǒng)，其中，溫度估計(jì)模塊： 根據(jù)壓力比和廢氣門(mén)指令信號(hào)使用查詢表確定數(shù)值；和 根據(jù)第一溫度和該數(shù)值的乘積估計(jì)第二溫度。
[0017] 技術(shù)方案11.一種方法，包括： 產(chǎn)生廢氣門(mén)指令信號(hào)以控制廢氣門(mén)的位置并由此調(diào)整允許通過(guò)該廢氣門(mén)繞過(guò)渦輪增 壓器的渦輪的排氣的量；和 根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)估計(jì)渦輪下游的第一溫度與渦輪上游的第二溫度中的至少一個(gè)。
[0018] 技術(shù)方案12.如技術(shù)方案11所述的方法，進(jìn)一步地包括根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)和 第二溫度估計(jì)第一溫度。
[0019] 技術(shù)方案13.如技術(shù)方案12所述的方法，進(jìn)一步地包括根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)、第 二溫度和渦輪下游的第一壓力與渦輪上游的第二壓力之比估計(jì)第一溫度。
[0020] 技術(shù)方案14.如技術(shù)方案13所述的方法，進(jìn)一步地包括根據(jù)渦輪上游的排氣流 量和環(huán)境壓力估計(jì)第一壓力和第二壓力。
[0021] 技術(shù)方案15.如技術(shù)方案14所述的方法，進(jìn)一步地包括： 根據(jù)壓力比和廢氣門(mén)指令信號(hào)使用查詢表確定數(shù)值；和 根據(jù)第一溫度和該數(shù)值的乘積估計(jì)第一溫度。
[0022] 技術(shù)方案16.如技術(shù)方案4所述的方法，進(jìn)一步地包括根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)、第 二溫度和壓力比使用多項(xiàng)式函數(shù)估計(jì)第一溫度。
[0023] 技術(shù)方案17.如技術(shù)方案12所述的方法，進(jìn)一步地包括根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)、第 二溫度和渦輪上游的排氣流量估計(jì)第一溫度。
[0024] 技術(shù)方案18.如技術(shù)方案11所述的方法，進(jìn)一步地包括根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)和 第一溫度估計(jì)第二溫度。
[0025] 技術(shù)方案19.如技術(shù)方案18所述的方法，進(jìn)一步地包括根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)、第 一溫度和渦輪下游的第一壓力與渦輪上游的第二壓力之比估計(jì)第二溫度。
[0026] 技術(shù)方案20.如技術(shù)方案19所述的方法，進(jìn)一步地包括： 根據(jù)壓力比和廢氣門(mén)指令信號(hào)使用查詢表確定數(shù)值；和 根據(jù)第一溫度和該數(shù)值的乘積估計(jì)第二溫度。
[0027]通過(guò)詳細(xì)說(shuō)明、權(quán)利要求和附圖，本發(fā)明的更多適用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見(jiàn)。應(yīng)當(dāng)理 解，詳細(xì)描述和特定例子僅僅意圖用于說(shuō)明而不意圖限制發(fā)明范圍。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028] 通過(guò)詳細(xì)描述和附圖將更完整地理解本發(fā)明，其中： 圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的原理框圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明原理的示例控制系統(tǒng)的原理框圖；和 圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明原理的示例控制方法的流程圖. 在這些圖中，附圖標(biāo)記可以再用于表明類(lèi)似和/或相同元件。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 渦輪增壓器通常包括布置在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的渦輪和布置在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng) 中的壓縮機(jī)。渦輪由流過(guò)排系統(tǒng)的排氣提供動(dòng)力。壓縮機(jī)是由渦輪驅(qū)動(dòng)并且壓縮輸入發(fā) 動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣。渦輪增壓器提供的增壓量可以通過(guò)調(diào)整允許排氣繞過(guò)渦輪的廢氣門(mén)的位置 而調(diào)整。
[0030] 渦輪通常布置在催化轉(zhuǎn)化器的上游。因此，可以監(jiān)測(cè)渦輪的出口側(cè)上的排氣溫度 以確定催化轉(zhuǎn)化器中的催化劑何時(shí)達(dá)到其起燃溫度并且確保催化劑沒(méi)有因?yàn)檫^(guò)熱而損壞。 可以估計(jì)渦輪出口溫度例如以消除溫度傳感器的成本。在二級(jí)渦輪增壓器系統(tǒng)中，可以估 計(jì)兩個(gè)渦輪之間的排氣溫度以協(xié)調(diào)兩個(gè)相應(yīng)的廢氣門(mén)的控制。
[0031] 可以根據(jù)分析模型估計(jì)渦輪出口溫度，這些模型假定排氣流過(guò)渦輪和廢氣門(mén)時(shí)進(jìn) 行等熵膨脹。在分析模型中，渦輪出口溫度可以基于未知參數(shù)，例如流過(guò)渦輪的排氣的質(zhì) 量流量與流過(guò)廢氣門(mén)的排氣的質(zhì)量流量之比。如果做出某些假定，可以根據(jù)已知參數(shù)例如 渦輪的流動(dòng)面積和廢氣門(mén)的流動(dòng)面積估計(jì)這些未知參數(shù)。然而，在估計(jì)未知參數(shù)時(shí)做出這 些假定會(huì)導(dǎo)致估計(jì)的渦輪出口溫度的不準(zhǔn)確。
[0032] 本發(fā)明的系統(tǒng)和方法根據(jù)渦輪進(jìn)口溫度、渦輪前后的壓力比和廢氣門(mén)指令使用例 如查詢表和/或方程式估計(jì)渦輪出口溫度。例如，該系統(tǒng)和方法可以根據(jù)壓力比和廢氣門(mén) 指令從查詢表獲取數(shù)值并且計(jì)算渦輪進(jìn)口溫度與該數(shù)值的乘積以獲得渦輪出口溫度。替 代地，該系統(tǒng)與方法可以使用流過(guò)渦輪和廢氣門(mén)的排氣的總量的流量代替壓力比。
[0033] 可以根據(jù)測(cè)定參數(shù)測(cè)量或計(jì)算渦輪進(jìn)口溫度、壓力比、廢氣門(mén)指令和排氣流量。 因此，該系統(tǒng)和方法消除了與根據(jù)未知參數(shù)估計(jì)渦輪出口溫度時(shí)作出的假定相關(guān)的不準(zhǔn) 確。另外，廢氣門(mén)指令可以比其它變量更直接地與渦輪出口溫度相關(guān)。因此，該系統(tǒng)和方 法相比于沒(méi)有根據(jù)廢氣門(mén)指令估計(jì)渦輪出口溫度的系統(tǒng)和方法可以提供對(duì)渦輪出口溫度 的更準(zhǔn)確的估計(jì)。
[0034] 在不同的實(shí)施中，代替測(cè)量渦輪進(jìn)口溫度并估計(jì)渦輪出口溫度，該系統(tǒng)和方法可 以測(cè)量渦輪出口溫度并估計(jì)渦輪進(jìn)口溫度。該系統(tǒng)和方法可以基于渦輪出口溫度、壓力比 和廢氣門(mén)指令使用例如查詢表和/或方程式估計(jì)渦輪進(jìn)口溫度。替代地，該系統(tǒng)和方法可 以使用排氣流量代替壓力比來(lái)估計(jì)渦輪進(jìn)口溫度。
[0035] 現(xiàn)在參照?qǐng)D1，一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括發(fā)動(dòng)機(jī)102,其燃燒空氣/燃料混合物以 產(chǎn)生用于車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩量是基于來(lái)自駕駛員輸入模塊104 的駕駛員輸入。駕駛員輸入可以基于加速踏板的位置。駕駛員輸入還可以基于巡航控制 系統(tǒng)，其可以是改變車(chē)速以維持預(yù)定車(chē)距的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。
[0036] 經(jīng)由進(jìn)氣系統(tǒng)108把空氣吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102中。僅僅舉例來(lái)說(shuō)，進(jìn)氣系統(tǒng)108可以 包括進(jìn)氣歧管110和節(jié)氣門(mén)112。僅僅舉例來(lái)說(shuō)，節(jié)氣門(mén)112可以包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的 蝶形閥。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM) 114控制節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模塊116,其調(diào)節(jié)節(jié)氣門(mén)112的開(kāi) 度以控制吸入進(jìn)氣歧管110中的空氣量。
[0037] 從進(jìn)氣歧管110把空氣吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸中。雖然發(fā)動(dòng)機(jī)102可以包括多 個(gè)氣缸，但是為了圖示目的，示出單個(gè)代表性氣缸118。僅僅舉例來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)102可以包 括2、3、4、5、6、8、10和/或12個(gè)氣缸。ECM114可以停用一些氣缸，這可以在某些發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下提高燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0038] 發(fā)動(dòng)機(jī)102可以使用四沖程循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。下面描述的四沖程是以進(jìn)氣沖程、壓縮沖 程、燃燒沖程和排氣沖程命名的。在曲軸(未示出）的每轉(zhuǎn)期間，在氣缸118內(nèi)發(fā)生四沖程 中的兩個(gè)。因此，曲軸的兩轉(zhuǎn)是氣缸118經(jīng)歷全部四個(gè)沖程所必需的。
[0039]在進(jìn)氣沖程期間，經(jīng)由進(jìn)氣門(mén)122把空氣從進(jìn)氣歧管110吸入氣缸118中。ECM114控制燃料致動(dòng)器模塊124,其調(diào)節(jié)燃料噴射以獲得期望空燃比。燃料可以在中央位置 或多個(gè)位置噴入進(jìn)氣歧管110,例如在每個(gè)氣缸的進(jìn)氣門(mén)122附近。在不同實(shí)施中（未示 出），燃料可以直接噴入氣缸中或噴入與氣缸相關(guān)的混合室中。燃料致動(dòng)器模塊124可以 中斷向停用氣缸的燃料噴射。
[0040] 噴射的燃料與空氣混合并且在氣缸118中形成空氣/燃料混合物。在壓縮沖程 期間，氣缸118內(nèi)的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物。發(fā)動(dòng)機(jī)102可以是壓縮點(diǎn)火式 發(fā)動(dòng)機(jī)，在這種情況下，氣缸118中的壓縮引燃空氣/燃料混合物。替代地，發(fā)動(dòng)機(jī)102可 以是火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，在這種情況下，火花致動(dòng)器模塊126根據(jù)來(lái)自ECM114的信號(hào)使氣 缸118中的火花塞128通電，這引燃空氣/燃料混合物?？梢韵鄬?duì)于活塞處于其稱(chēng)作上止 點(diǎn)（TDC)的最高位置時(shí)的時(shí)間規(guī)定火花正時(shí)。
[0041] 火花致動(dòng)器模塊126可以由規(guī)定TDC前或后多久產(chǎn)生火花的正時(shí)信號(hào)控制。因?yàn)?活塞位置直接與曲軸旋轉(zhuǎn)有關(guān)，所以，火花致動(dòng)器模塊126的操作可以與曲軸角同步。在 不同實(shí)施中，火花致動(dòng)器模塊126可以中斷向停用氣缸的火花供應(yīng)。
[0042] 產(chǎn)生火花可以稱(chēng)為點(diǎn)火事件?；鸹ㄖ聞?dòng)器模塊126可以具有改變每個(gè)點(diǎn)火事件 的火花正時(shí)的能力?；鸹ㄖ聞?dòng)器模塊126甚至可以在火花正時(shí)信號(hào)在上一點(diǎn)火事件與下 一點(diǎn)火事件之間變化時(shí)能夠改變?cè)撓乱稽c(diǎn)火事件的火花正時(shí)。在不同的實(shí)施中，發(fā)動(dòng)機(jī) 102可以包括多個(gè)氣缸，并且火花致動(dòng)器模塊126可以使發(fā)動(dòng)機(jī)102的全部氣缸的火花正時(shí) 相對(duì)于TDC改變相同量。
[0043]在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞向下，由此驅(qū)動(dòng)曲軸。燃燒 沖程可以定義為活塞到達(dá)TDC與活塞回到下止點(diǎn)（BDC)時(shí)的時(shí)間之間的時(shí)間。在排氣沖 程期間，活塞開(kāi)始從BDC向上移動(dòng)并且經(jīng)由排氣門(mén)130排出燃燒副產(chǎn)物。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由 排氣系統(tǒng)134從車(chē)輛排出。
[0044]進(jìn)氣門(mén)122可以由進(jìn)氣凸輪軸140控制，而排氣門(mén)130可以由排氣凸輪軸142控 制。在不同實(shí)施中，多個(gè)進(jìn)氣凸輪軸(包括進(jìn)氣凸輪軸140)可以控制氣缸118的多個(gè)進(jìn)氣 門(mén)（包括進(jìn)氣門(mén)122)和/或可以控制多排氣缸(包括氣缸118)的進(jìn)氣門(mén)（包括進(jìn)氣門(mén)122)。 同樣地，多個(gè)排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可以控制氣缸118的多個(gè)排氣門(mén)和/或可 以控制多排氣缸(包括氣缸118)的排氣門(mén)（包括排氣門(mén)130)。
[0045] 可以由進(jìn)氣凸輪相位器148相對(duì)于活塞TDC改變進(jìn)氣門(mén)122開(kāi)啟的時(shí)間。可以 由排氣凸輪相位器150相對(duì)于活塞TDC改變排氣門(mén)130開(kāi)啟的時(shí)間。氣門(mén)致動(dòng)器模塊158 可以根據(jù)來(lái)自ECM114的信號(hào)控制進(jìn)氣和排氣凸輪相位器148、150。當(dāng)實(shí)施時(shí)，氣門(mén)致動(dòng) 器模塊158也可以控制可變氣門(mén)升程。
[0046] 氣門(mén)致動(dòng)器模塊158可以通過(guò)禁用進(jìn)氣門(mén)122和/或排氣門(mén)130的開(kāi)啟而停用氣 缸118。氣門(mén)致動(dòng)器模塊158可以通過(guò)使進(jìn)氣門(mén)122與進(jìn)氣凸輪相位器148解耦而停用進(jìn) 氣門(mén)122的開(kāi)啟。類(lèi)似地，氣門(mén)致動(dòng)器模塊158可以通過(guò)使排氣門(mén)130與排氣凸輪相位器 150解耦而停用排氣門(mén)130的開(kāi)啟。在不同的其它實(shí)施中，氣門(mén)致動(dòng)器模塊158可以使用 除凸輪軸以外的裝置例如電磁或電動(dòng)液壓致動(dòng)器控制進(jìn)氣門(mén)122和/或排氣門(mén)130。
[0047] 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以包括向進(jìn)氣歧管110提供加壓空氣的增壓裝置。例如，圖1 示出渦輪增壓器，其包括由流過(guò)排氣系統(tǒng)134的熱排氣驅(qū)動(dòng)的熱渦輪160-1。該渦輪增壓 器還包括由渦輪160-1驅(qū)動(dòng)的冷空氣壓縮機(jī)160 - 2,其壓縮引入節(jié)氣門(mén)112的空氣。在 不同實(shí)施中，由曲軸驅(qū)動(dòng)的增壓器(未示出）可以壓縮來(lái)自節(jié)氣門(mén)112的空氣并且把壓縮空 氣輸送給進(jìn)氣歧管110。
[0048] 廢氣門(mén)162可以允許廢氣繞過(guò)渦輪160 - 1，由此降低渦輪增壓器的增壓(進(jìn)氣壓 縮量)。ECM114可以通過(guò)增壓致動(dòng)器模塊164控制渦輪增壓器。增壓致動(dòng)器模塊164可 以通過(guò)控制廢氣門(mén)162的位置來(lái)調(diào)整渦輪增壓器的增壓。在不同的實(shí)施中，可以通過(guò)增壓 致動(dòng)器模塊164控制多個(gè)渦輪增壓器。渦輪增壓器可以具有可變幾何形狀，其可以由增壓 致動(dòng)器t吳塊164控制。
[0049] 中冷器(未不出）可以耗散壓縮空氣時(shí)產(chǎn)生的壓縮空氣充量中包含的一些熱量。 壓縮空氣充量還可以具有來(lái)自排氣系統(tǒng)134的部件的吸收熱。雖然為了圖示目的示出渦 輪160 - 1和壓縮機(jī)160 - 2是分開(kāi)的，但是它們可以彼此相連，使進(jìn)氣非常接近高溫排 氣。
[0050] 排氣系統(tǒng)134可以包括排氣再循環(huán)（EGR)閥170,其選擇性地使排氣改道回至進(jìn)氣 歧管110。EGR閥170可以位于渦輪增壓器的渦輪160 - 1的上游。EGR閥170可以由 EGR致動(dòng)器模塊172控制。排氣系統(tǒng)134還可以包括催化轉(zhuǎn)化器174,其降低排氣排放。
[0051] 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以使用曲軸位置（CKP)傳感器180測(cè)量曲軸的轉(zhuǎn)位置?？梢?使用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度（ECT)傳感器182測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度。ECT傳感器182可以 位于發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)或冷卻劑循環(huán)的其它位置例如散熱器(未不出）處。
[0052] 可以使用進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力（MAP)傳感器184測(cè)量進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力。在 不同的實(shí)施中，可以測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)真空，即環(huán)境空氣壓力與進(jìn)氣歧管110內(nèi)壓力之間的差值。 可以使用質(zhì)量空氣流量（MAF)傳感器186測(cè)量流入進(jìn)氣歧管110的空氣的質(zhì)量流量。在 不同的實(shí)施中，MAF傳感器186可以位于還包含節(jié)氣門(mén)112的殼體中。
[0053] 節(jié)氣門(mén)致動(dòng)器模塊116可以使用一個(gè)或多個(gè)節(jié)氣門(mén)位置傳感器（TPS) 190監(jiān)測(cè)節(jié) 氣門(mén)112的位置?？梢允褂眠M(jìn)氣溫度（IAT)傳感器192測(cè)量吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102中的環(huán)境空 氣的溫度?？梢允褂铆h(huán)境空氣壓力傳感器壓力（AAP)傳感器194測(cè)量吸入發(fā)動(dòng)機(jī)102中 的環(huán)境空氣的壓力?？梢允褂门艢鉁囟龋‥GT)傳感器196測(cè)量排氣的溫度。EGT傳感器 196可以位于渦輪增壓器的渦輪160 - 1的上游。例如，流過(guò)廢氣門(mén)162的排氣可以在第 一位置與流過(guò)渦輪160 - 1的排氣分離，并且，EGT傳感器196可以位于發(fā)動(dòng)機(jī)102與第一 位置之間的第二位置處。ECM114可以使用來(lái)自這些傳感器的信號(hào)為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100作出 控制決策。
[0054] 現(xiàn)在參照?qǐng)D2,ECM114的示例實(shí)施包括排氣流模塊202、壓力估計(jì)模塊204和溫 度估計(jì)模塊206。排氣流確定模塊202確定發(fā)動(dòng)機(jī)102產(chǎn)生的排氣的質(zhì)量流量。排氣流 確定模塊202可以根據(jù)來(lái)自MAF傳感器186的進(jìn)氣質(zhì)量流量和提供給發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸的 燃料質(zhì)量流量確定排氣流量。例如，排氣流確定模塊202可以確定排氣流量等于進(jìn)氣流量 與燃料流量之和。
[0055] 排氣流確定模塊202可以根據(jù)燃料控制模塊208產(chǎn)生的燃料供應(yīng)速度指令信號(hào)確 定提供給發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸的燃料的質(zhì)量流量。燃料控制模塊208可以產(chǎn)生燃料供應(yīng)速 度指令信號(hào)以控制燃料提供給發(fā)動(dòng)機(jī)102的氣缸的速率。燃料致動(dòng)器模塊124又可以調(diào) 整燃料噴射器的脈沖寬度以獲得燃料供應(yīng)速度指令信號(hào)所表征的燃料供應(yīng)速度。
[0056] 壓力估計(jì)模塊204估計(jì)渦輪160 - 1下游例如渦輪160 - 1與催化轉(zhuǎn)化器174之 間的位置處的第一壓力。壓力估計(jì)模塊204可以根據(jù)環(huán)境壓力和排氣流量估計(jì)第一壓力。 壓力估計(jì)模塊204可以從AAP傳感器194接收環(huán)境壓力，或者，壓力估計(jì)模塊204可以根據(jù) 例如高度和/或地理位置估計(jì)環(huán)境壓力。壓力估計(jì)模塊204可以從排氣流確定模塊202 接收排氣流量。
[0057] 壓力估計(jì)模塊204還估計(jì)渦輪160 - 1上游的第二壓力。壓力估計(jì)模塊204可 以根據(jù)第一壓力、排氣流量和廢氣門(mén)位置使用例如如下關(guān)系式估計(jì)第二壓力 (1)P2 =P: *f(Qex,Awg) 式中，Pi是第一壓力，P2是第二壓力，是排氣流量，Awg是廢氣門(mén)位置。這個(gè)關(guān)系式可 以具體化為方程式(例如多項(xiàng)式函數(shù)）和/或查詢表。
[0058] 正如關(guān)系式（1)表明的，第二壓力可以等于第一壓力與數(shù)值的乘積，該數(shù)值是排氣 流量和廢氣門(mén)位置的函數(shù)。壓力估計(jì)模塊204可以使用廢氣門(mén)指令作為廢氣門(mén)位置的近 似值。第一壓力可以稱(chēng)為渦輪出口壓力，第二壓力可以稱(chēng)為渦輪進(jìn)口壓力。
[0059] 溫度估計(jì)模塊206可以根據(jù)渦輪160-1上游的第二溫度、渦輪160-1前后的壓力 比和廢氣門(mén)占空度估計(jì)渦輪160 - 1下游的第一溫度。溫度估計(jì)模塊206可以從EGT傳 感器196接收第二溫度。渦輪160 - 1前后的壓力比是渦輪160 - 1下游的第一壓力與 渦輪160 - 1上游的第二壓力之比。溫度估計(jì)模塊206可以從壓力估計(jì)模塊204接收第 一和第二壓力并且在此基礎(chǔ)上確定壓力比。替代地，壓力估計(jì)模塊204可以根據(jù)第一和第 二壓力確定壓力比并且輸出該壓力比給溫度估計(jì)模塊206。
[0060] 溫度估計(jì)模塊206可以借助廢氣門(mén)控制模塊210產(chǎn)生的廢氣門(mén)指令信號(hào)接收廢氣 門(mén)占空度。廢氣門(mén)控制模塊210可以產(chǎn)生廢氣門(mén)指令信號(hào)以調(diào)整通過(guò)廢氣門(mén)162的排氣流 的量。增壓致動(dòng)器模塊164又可以調(diào)整廢氣門(mén)占空度以獲得由廢氣門(mén)指令信號(hào)表征的期望 廢氣門(mén)占空度。通過(guò)調(diào)整廢氣門(mén)占空度，增壓致動(dòng)器模塊164可以調(diào)整廢氣門(mén)162到全開(kāi) 位置、全閉位置和它們之間的位置。例如，當(dāng)廢氣門(mén)占空度是百分之百的時(shí)候，廢氣門(mén)162 可以完全關(guān)閉，當(dāng)廢氣門(mén)占空度為百分之零的時(shí)候，廢氣門(mén)162可以是完全打開(kāi)。
[0061] 渦輪160-1下游的第一溫度可以稱(chēng)為渦輪出口溫度、渦輪160-1上游的第二溫度 可以稱(chēng)為渦輪進(jìn)口溫度，廢氣門(mén)占空度可以稱(chēng)為廢氣門(mén)指令。溫度估計(jì)模塊206可以根據(jù) 渦輪進(jìn)口溫度、壓力比和廢氣門(mén)指令使用例如如下關(guān)系估計(jì)渦輪出口溫度 (2) Tt0 =Tti *f(Prt,WGCffld) 式中，Tt。是渦輪出口溫度、Prt是壓力比，WG"d是廢氣門(mén)指令。這個(gè)關(guān)系式可以具體化 為方程式(例如多項(xiàng)式函數(shù)）和/或查詢表。
[0062] 正如關(guān)系式（2)表明的，渦輪出口溫度可以等于渦輪進(jìn)口溫度與第一數(shù)值的乘積， 該第一數(shù)值是壓力比和廢氣門(mén)指令的函數(shù)。該第一數(shù)值可以使用壓力比和廢氣門(mén)指令從 查詢表獲得?？梢愿鶕?jù)渦輪進(jìn)口溫度與第一數(shù)值的乘積確定渦輪出口溫度，而不是根據(jù)渦 輪進(jìn)口溫度的函數(shù)確定渦輪出口溫度，有兩個(gè)原因。第一，可以假定渦輪進(jìn)口溫度比任何 其它變量更直接地與渦輪出口溫度相關(guān)。第二，將渦輪進(jìn)口溫度從查詢表排除簡(jiǎn)化了查詢 表，因?yàn)椋樵儽戆▋蓚€(gè)變量而不是三個(gè)變量。
[0063] 在關(guān)系式（2)中可以使用排氣流量代替壓力比。例如，溫度估計(jì)模塊206可以根 據(jù)渦輪進(jìn)口溫度、廢氣門(mén)指令和排氣流量使用例如如下關(guān)系式估計(jì)渦輪出口溫度 (3) Tt0 =Tti *f(WGCffld,Qex) 式中，是排氣流量。這個(gè)關(guān)系式可以具體化為方程式(例如多項(xiàng)式函數(shù)）和/或查 詢表。正如關(guān)系式（3)表明的，渦輪出口溫度可以等于渦輪進(jìn)口溫度與第二數(shù)值的乘積， 該第二數(shù)值是廢氣門(mén)指令和排氣流量的函數(shù)。第二數(shù)值可以使用廢氣門(mén)指令和排氣流量 從查詢表獲得。
[0064] 在另一例子中，溫度估計(jì)模塊206可以根據(jù)渦輪進(jìn)口溫度、排氣流量和廢氣門(mén)指 令使用例如如下關(guān)系式估計(jì)渦輪出口溫度 (4) Tt0 =A0 *Tti +A! *Wcmd +A2 *Qex +A3Prt2 +A4 *Wcmd2 + ? ? ? +AnWcmdm + An+1 *Qexm 式中，々。為^為^人和八^是系數(shù)。關(guān)系式（4)還可以包括截項(xiàng)例如另 夕卜，在關(guān)系式（4)中可以使用壓力比代替排氣流量。
[0065] 在不同的實(shí)施中，代替根據(jù)渦輪進(jìn)口溫度估計(jì)渦輪出口溫度，溫度估計(jì)模塊206 可以根據(jù)渦輪出口溫度、壓力比和廢氣門(mén)指令使用例如如下關(guān)系式估計(jì)渦輪進(jìn)口溫度 (5) Tti =Tt0 *f(Prt,WGCffld) 這個(gè)關(guān)系式可以具體化為方程式(例如多項(xiàng)式函數(shù)）和/或查詢表。壓力比和廢氣門(mén) 指令可以確定為上面對(duì)關(guān)系式（2)的描述?？梢允褂貌贾迷跍u輪160 - 1下游例如渦輪 160 - 1與催化轉(zhuǎn)化器174之間的位置處的溫度傳感器測(cè)量渦輪出口溫度。
[0066] 在關(guān)系式（5)中可以使用排氣流量代替壓力比。例如，溫度估計(jì)模塊206可以根 據(jù)渦輪出口溫度、廢氣門(mén)指令和排氣流量使用例如如下關(guān)系式估計(jì)渦輪進(jìn)口溫度 (6) Tti =Tt0 *f(ffCffld,Qex) 這個(gè)關(guān)系式可以具體化為方程式(例如多項(xiàng)式函數(shù)）和/或查詢表。
[0067] 在另一例子中，溫度估計(jì)模塊206可以根據(jù)渦輪出口溫度、排氣流量和廢氣門(mén)指 令使用例如如下關(guān)系式估計(jì)渦輪進(jìn)口溫度 (7) Tti =B0 *Tt0 +Bi*Wcmd +B2 *Qex +B3Wcmd2 +B4 *Qex2 + ? ? ? +BnWcmdm + Bn+1 *Qexm 式中，8(|、81』2為』4成和匕 +1是系數(shù)。關(guān)系式（7)還可以包括截項(xiàng)例如WMdQ6X。另 夕卜，在關(guān)系式（7)中可以使用壓力比代替排氣流量。
[0068]關(guān)系式（1)至（7)和查詢表、方程式和/或具體化關(guān)系式（1)至（7)的系數(shù)可以根 據(jù)物理試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)模擬和/或分析模型而定義。例如，在公路或?qū)嶒?yàn)室使用車(chē)輛，具體化 關(guān)系式（2)中的函數(shù)的查詢表可以通過(guò)測(cè)量渦輪進(jìn)口壓力和渦輪出口壓力并監(jiān)測(cè)廢氣門(mén)指 令而開(kāi)發(fā)出。在另一例子中，關(guān)系式（1)至（7)可以基于分析模型，它們假定排氣流過(guò)渦 輪160 - 1和廢氣門(mén)162時(shí)進(jìn)行等熵膨脹。
[0069] 為此，假定通過(guò)廢氣門(mén)162的等熵膨脹，離開(kāi)廢氣門(mén)162的排氣的溫度可以使用下 列關(guān)系式建模：

【權(quán)利要求】
1. 一種系統(tǒng)，包括： 增壓控制模塊，其產(chǎn)生廢氣門(mén)指令信號(hào)以控制廢氣門(mén)的位置并由此調(diào)整允許通過(guò)該廢 氣門(mén)繞過(guò)渦輪增壓器的渦輪的排氣的量；和 溫度估計(jì)模塊，其根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)估計(jì)渦輪下游的第一溫度與渦輪上游的第二溫 度中的至少一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)和第二溫度 估計(jì)第一溫度。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)、第二溫度和渦 輪下游的第一壓力與渦輪上游的第二壓力之比估計(jì)第一溫度。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步地包括壓力估計(jì)模塊，其根據(jù)渦輪上游的排氣流 量和環(huán)境壓力估計(jì)第一壓力和第二壓力。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，溫度估計(jì)模塊： 根據(jù)壓力比和廢氣門(mén)指令信號(hào)使用查詢表確定數(shù)值；和 根據(jù)第一溫度和該數(shù)值的乘積估計(jì)第一溫度。
6. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，該溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)、第二溫度和 壓力比使用多項(xiàng)式函數(shù)估計(jì)第一溫度。
7. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，該溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)、第二溫度和 渦輪上游的排氣流量估計(jì)第一溫度。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)和第一溫度 估計(jì)第二溫度。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，溫度估計(jì)模塊根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)、第一溫度和渦 輪下游的第一壓力與渦輪上游的第二壓力之比估計(jì)第二溫度。
10. -種方法，包括： 產(chǎn)生廢氣門(mén)指令信號(hào)以控制廢氣門(mén)的位置并由此調(diào)整允許通過(guò)該廢氣門(mén)繞過(guò)渦輪增 壓器的渦輪的排氣的量；和 根據(jù)廢氣門(mén)指令信號(hào)估計(jì)渦輪下游的第一溫度與渦輪上游的第二溫度中的至少一個(gè)。
【文檔編號(hào)】F02B37/18GK104514640SQ201410516288
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月4日
【發(fā)明者】J.C.扎瓦拉朱拉多, Y-Y.王 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司