用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)和控制方法以及內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【專利摘要】用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)包括主控制器(301)，所述主控制器(301)將反饋值與設(shè)定點(diǎn)值進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生主輸出。所述反饋值是在所述內(nèi)燃機(jī)中的過程(101)中測量的動態(tài)量的指示。次控制器(302)接收輸入值，并根據(jù)傳遞函數(shù)產(chǎn)生次輸出。所述輸入值是影響所述過程(101)的可測量擾動的指示。組合器(303)接收所述主輸出和所述次輸出，并將所述主輸出和所述次輸出的組合作為控制信號傳送給致動器(104)。所述次控制器(302)接收所述主輸出或其導(dǎo)數(shù)，并至少部分地基于將所述主輸出保持在固定值的目標(biāo)來調(diào)整所述傳遞函數(shù)。
【專利說明】
用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)和控制方法從及內(nèi)燃機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明總體設(shè)及諸如大型柴油機(jī)的內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)。具體地，本發(fā)明設(shè)及在內(nèi)燃機(jī) 的操作期間利用反饋控制來控制內(nèi)燃機(jī)的動態(tài)量的值的方式。
【背景技術(shù)】
[0002] 操作諸如大型柴油機(jī)的現(xiàn)代化內(nèi)燃機(jī)設(shè)及設(shè)置并運(yùn)行大量反饋控制環(huán)路W控制 作為發(fā)動機(jī)的操作的一部分而發(fā)生的各個過程(process)。圖1是應(yīng)用了反饋控制的過程 101和控制器102的示意圖。傳感器103監(jiān)測過程101的狀態(tài)并產(chǎn)生反饋值，反饋值是諸如壓 力、溫度、速度、頻率、流速、表面水平等的測量的動態(tài)量的指示?？刂破?02比較反饋值和設(shè) 定點(diǎn)值，并基于比較產(chǎn)生輸出。輸出構(gòu)成了 W改變過程101的狀態(tài)為目標(biāo)使得反饋值和設(shè)定 點(diǎn)值之間的差變得盡可能小的致動器104的控制信號。已知的反饋控制方案可W包括例如 比例控制、積分控制、和/或微分控制。在運(yùn)些反饋控制方案中，修正動作的強(qiáng)度取決于目前 與設(shè)定點(diǎn)值的差值（比例）、目前和之前的差值的加權(quán)總和(積分）、或者差值隨時間的斜率 (微分）。
[0003] 擾動是會改變過程101的狀態(tài)的因子?？蓽y量的擾動是其影響為事先已知的和/或 能W合理的準(zhǔn)確度在線測量的那些擾動。另外，存在不可測量擾動，不可測量擾動可包括例 如部件在過程101中的機(jī)械磨損。不可測量擾動對過程101的影響是難W預(yù)測的（如果不是 不可能預(yù)測）。
[0004] 諸如圖1中的純閉環(huán)反饋控制包括固有缺點(diǎn)，即它只對在過程中已經(jīng)發(fā)生了的影 響起作用，因此包括特定的延遲和動態(tài)。圖2示出了如何通過增加前饋控制元件至少部分地 解決運(yùn)種缺點(diǎn)。除了之前關(guān)于圖1解釋的元件之外，圖2所示的控制系統(tǒng)包括前饋控制器 201。前饋控制器201被配置為接收指示當(dāng)前實(shí)際可測量擾動的一個或更多個輸入值。前饋 控制器201產(chǎn)生至少部分基于其輸入值的輸出。反饋控制器102和前饋控制器201的輸出端 都被連接到組合器202,組合器202將兩者的組合作為控制信號傳送給致動器104。組合不必 是直接相加，而直覺認(rèn)為致動器104應(yīng)該影響過程101的狀態(tài)的方式考慮運(yùn)兩個控制器的輸 出。
[0005] 作為示例，我們可W認(rèn)為過程101是共軌燃料噴射，傳感器103監(jiān)測將燃料輸送到 噴射器W噴射到內(nèi)燃機(jī)的汽缸的燃料輸送管線中的壓力。在該示例中，致動器104驅(qū)動控制 流量控制閥，流量控制閥控制流入到燃料輸送管線（即，燃料軌)的燃料。噴射持續(xù)時間的刻 意增加是可測量擾動。根據(jù)圖1，如果只應(yīng)用了反饋控制，則增加的噴射持續(xù)時間將引起壓 力下降。傳感器103將下降的壓力值傳送給反饋控制器102,然后反饋控制器102將嘗試通過 利用致動器104進(jìn)一步打開流量控制閥來補(bǔ)償測量的壓力下降。反饋控制環(huán)路中的延遲和 動態(tài)將意味著共軌壓力的特定瞬時下降是不可避免的。
[0006] 如果使用圖2的控制系統(tǒng)，則前饋控制器201將實(shí)時地接收關(guān)于噴射持續(xù)時間增加 的信息。然后前饋控制器201能通過產(chǎn)生輸出信號來快速地做出反應(yīng)，在輸出信號經(jīng)過組合 器202之后，輸出信號比上述的簡單反饋控制情況更快地增加流入到燃料軌的燃料。
[0007] 圖2的組合控制方案的缺點(diǎn)是前饋控制器201必然基于關(guān)于可測量擾動將如何影 響所述過程的假設(shè)進(jìn)行操作。運(yùn)種假設(shè)可能隨時間而失去其準(zhǔn)確性，或者可能無法考慮到 意想不到的變化。例如，在接納清潔燃料的新發(fā)動機(jī)中，通過曲柄角的特定部分增加噴射持 續(xù)時間的命令將會導(dǎo)致每個循環(huán)噴射的燃料量的特定增加。如果從最后一次噴射器檢修開 始已經(jīng)運(yùn)行了 5000個小時，和/或如果燃料的稠度不完全是它應(yīng)該有的稠度，則相同的命令 可能導(dǎo)致噴射的燃料量的明顯不同的增加。噴射器的機(jī)械磨損和燃料的變化稠度是不可測 量擾動的示例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 下面提供了簡要概述，W提供對各種發(fā)明實(shí)施方式的一些方面的基本理解。該概 述不是本發(fā)明的廣泛論述。它既沒有意在標(biāo)識本發(fā)明的關(guān)鍵或核屯、元素，也不限定本發(fā)明 的范圍。W下的概述僅W簡要形式提供了本發(fā)明的一些構(gòu)思作為對舉例說明本發(fā)明的實(shí)施 方式的更詳細(xì)描述的前序。
[0009] 需要下面的方法、控制系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)，其中，控制方案也考慮到不可測量擾動，盡 管它們是不可測量的。控制方案應(yīng)當(dāng)是通用的，從而能被應(yīng)用于控制內(nèi)燃機(jī)中的各種過程。
[0010] 本發(fā)明的有利目標(biāo)通過W下來實(shí)現(xiàn):使用用于反饋控制的主控制器和用于前饋控 制的次控制器，W及額外地使次控制器獲知主控制器的輸出趨勢，使得次控制器的操作能 夠W自適應(yīng)方式被改變。
[0011] 次控制器的期望型的調(diào)整(adaptation)可W被實(shí)現(xiàn)，使得目標(biāo)在于將主控制器的 輸出保持在固定值，該固定值可能是零或者其它相應(yīng)的"中性"值。主控制器的中性輸出被 限定為在主控制器不試圖主動地影響被控過程的狀態(tài)時所產(chǎn)生的輸出。過濾(例如，采用預(yù) 定時間窗內(nèi)的均值或中值)可被應(yīng)用，W使次控制器的調(diào)整集中在主控制器輸出的趨勢上 而不是在瞬間上。
[0012] 在本專利申請中所提供的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式不被解釋為對所附權(quán)利要求 書的應(yīng)用構(gòu)成限制。動詞"包括"在本專利申請中被用作不排除其它未提及的特征的存在的 開放性限定。在從屬權(quán)利要求中陳述的特征為可相互自由組合，除非另有說明。
[0013] 被認(rèn)為是本發(fā)明的特征的新穎性特征在所附權(quán)利要求書中被具體地闡述。但是， 本發(fā)明自身針對其構(gòu)造及其操作方法、W及它的附加目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將通過結(jié)合附圖閱讀特定 實(shí)施方式的下面的描述被最佳地理解。
【附圖說明】
[0014] 圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的反饋控制方案，
[001引圖2示出反饋和前饋控制的已知組合，
[0016] 圖3示出自適應(yīng)的控制系統(tǒng)和方法，
[0017] 圖4示出調(diào)整(adapt)傳遞函數(shù)的示例，
[001引圖5示出調(diào)整傳遞函數(shù)的另一示例，
[0019] 圖6示出調(diào)整傳遞函數(shù)的另一示例，W及
[0020] 圖7示出用于控制共軌中的燃料壓力的自適應(yīng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 通過將示出的實(shí)體與控制系統(tǒng)的功能模塊關(guān)聯(lián)來將圖3讀作用于內(nèi)燃機(jī)的控制系 統(tǒng)的示圖。另選地，通過將示出的實(shí)體與方法步驟關(guān)聯(lián)來將圖3讀作用于控制內(nèi)燃機(jī)的過程 方法的示圖。運(yùn)兩種解釋在下面被詳細(xì)描述。
[0022] 如圖3所示，控制系統(tǒng)包括主控制器301，主控制器301被配置為比較反饋值和設(shè)定 點(diǎn)值并產(chǎn)生主輸出。主輸出基于所述比較而形成;作為非常簡單的示例，主輸出的任何改變 可W與反饋值和設(shè)定點(diǎn)值之間的差成比例。主輸出與比較結(jié)果之間的更復(fù)雜關(guān)系是可能 的。例如，可能存在根本不會引起主輸出改變的最小比較結(jié)果的"死區(qū)"，和/或主輸出的任 意改變與反饋值和設(shè)定點(diǎn)值之間的差的比例（如果有的話)可能是線性的、平方的（并且有 符號或指數(shù)的，或者它可W具有其它形式。
[0023] 反饋值是在燃機(jī)的過程101中測量的動態(tài)量的指示。例如，如果待測的動態(tài)量是壓 力，則感器103是可W將測量的壓力轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓、電流或電阻值的壓力傳感器。例如 如果壓力的測量是基于由所述壓力引起的可逆變形，則反饋值甚至可W是機(jī)械位移，但是 因?yàn)榉答伩刂频膶?shí)現(xiàn)通常設(shè)及電子控制系統(tǒng)，所W電子形式的反饋值是優(yōu)選的。
[0024] 次控制器302被配置為接收輸入值并產(chǎn)生次輸出。詞語"主"和"次"只是為了明確 的字面參考而使用的名稱，它們不包括關(guān)于例如控制函數(shù)的互顯著性或者W某種特定順序 發(fā)生的各個控制函數(shù)的涵義。輸入值被示意地示出為從左邊進(jìn)入次控制器302,并且它是影 響過程101的可測量擾動的指示。
[0025] 次控制器302中的次輸出的產(chǎn)生根據(jù)傳遞函數(shù)發(fā)生。傳遞函數(shù)的簡單示例是時間 獨(dú)立的傳遞函數(shù)
[0026] s = s(i)
[0027] 根據(jù)該傳遞函數(shù)，每個輸入值i得到相應(yīng)的輸出S?？蒞使用更復(fù)雜的傳遞函數(shù):例 如，如果輸出S應(yīng)當(dāng)不僅取決于輸入i，而且還取決于輸入到達(dá)次控制器302的時間t，則我們 可W寫出通用表達(dá)式
[002引 s = s(i，t)
[0029] 根據(jù)下面的通用公式在特定時間t處將產(chǎn)生的輸出值s(t)可W包括目前輸入的值 i(t)和一些先前輸入的值的加權(quán)和
[0030]
[0031 ] 其中an是總和權(quán)重，i (t-n)是在時間t、（t-1)、（t-2)、. . .（t-N)處的輸入值。本發(fā) 明對傳遞函數(shù)不設(shè)任何特定限制，但是在圖形示出和示例中，最直觀使用將每個輸入值映 射到相應(yīng)輸出值的時間獨(dú)立的一對一的關(guān)系。
[0032]組合器303被連接W從主控制器301接收主輸出W及從次控制器302接收次輸出。 組合器303被連接W將主輸出和次輸出的組合作為控制信號傳送給致動器104,致動器104 進(jìn)而被配置為影響過程101。本文中所使用的詞語"組合"被寬泛地理解。它可W表示主輸出 和次輸出的簡單之和，或者它可W表示加權(quán)和、過濾的和、和/或考慮了運(yùn)兩種控制器的輸 出并具有適合驅(qū)動致動器104從而實(shí)現(xiàn)對過程101的期望影響的可能的值的范圍的一些其 它結(jié)果。
[0033] 次控制器302被連接W接收主輸出本身和/或它的一些導(dǎo)數(shù)。運(yùn)里所使用的詞語 "導(dǎo)數(shù)"表示"從其獲得的一些值"，因此它不限于例如時間導(dǎo)數(shù)。運(yùn)里所說的導(dǎo)數(shù)的示例是 例如在預(yù)定時間窗口內(nèi)的主輸出的均值或中值。
[0034] 次控制器302被配置為至少部分地基于將主輸出維持在固定值的目的而調(diào)整它的 傳遞函數(shù)。該固定值優(yōu)選是所謂的中性值;換句話說，在次控制器中調(diào)整傳遞函數(shù)的動作目 的在于實(shí)現(xiàn)W下情況:主控制器不嘗試主動地影響被控制的過程101的狀態(tài)。
[0035] 在下面通過一些示例并參考圖4、圖5和圖6示出調(diào)整傳遞函數(shù)。在圖4中，最左邊的 情況示出了傳遞函數(shù)最初采用相對平滑曲線的形式。在某個時刻，次控制器知道主輸出（或 其導(dǎo)數(shù)，如上所述)具有值Δ 1。次控制器被配置為通過與值Δ 1相等或成比例(相等是具有線 性比例常數(shù)1的線性成比例的特殊情況）的常數(shù)增大或縮放由傳遞函數(shù)給出的所有輸出而 做出響應(yīng)。將傳遞函數(shù)的所有輸出放大Δι在圖4的中間部分被示出。如果我們假設(shè)傳遞函 數(shù)最初是s = s(i)的形式，則現(xiàn)在是s = s(i)+Ai。作為替代，如果由傳遞函數(shù)給出的所有輸 出W與值A(chǔ)i成比例的常數(shù)aAi被縮放(而不是增大），則新的傳遞函數(shù)將是s = aAis(i)的 形式。W比例常數(shù)a進(jìn)行縮放和W比例常數(shù)b增加的組合，新的傳遞函數(shù)被表示為s = aAis (i)+b Δ1。
[0036] 成比例的概念可W被概括為表示增大或縮放常數(shù)的幅值W增加值Δ 1明確并單一 地的增加的所有情況。因此，限制為成比例的從屬關(guān)系例如是線性成比例、指數(shù)成比例、對 數(shù)成比例、W及分段限定為成比例。
[0037] 同時，圖4的中間部分示出主輸出（或其導(dǎo)數(shù)，如上所述）的下一個值被接收，并具 有值-Δ 2。在已知影響該主輸出的生成的時段內(nèi)，次控制器的輸入i具有某些其它的相對大 的值，為此原因新接收到的主輸出（或其導(dǎo)數(shù))的圓十字符號出現(xiàn)在輸入/輸出圖形的右側(cè) 部分。在圖4的右部分示出在調(diào)整傳遞函數(shù)中次控制器的下面的響應(yīng):此時，次控制器通過 將傳遞函數(shù)的所有輸出增大值-A 2而做出響應(yīng)。因此，調(diào)整傳遞函數(shù)的動作意味著在運(yùn)種 情況下將傳遞函數(shù)曲線向上或向下移動由主輸出(或其導(dǎo)數(shù))所指示的量。
[0038] 因?yàn)楦鶕?jù)圖4所示的模型的調(diào)整傳遞函數(shù)的每個步驟移動整個傳遞函數(shù)曲線，所 W優(yōu)選的是調(diào)整所依據(jù)的值是主輸出值的某個被過濾后的版本，比如在相對長的時間窗內(nèi) 的均值或中值。另外，運(yùn)種調(diào)整傳遞函數(shù)的方案最適合于W下情況:其中，我們可W合理地 確定傳遞函數(shù)的形式，但離散地出現(xiàn)且相對罕見地發(fā)生的不可測量擾動構(gòu)成了調(diào)整的依 據(jù)。運(yùn)種不可測量擾動的示例是燃料確切組成的改變。當(dāng)近乎空的燃料箱用與之前不同的 燃料源填滿時，對發(fā)動機(jī)可用的燃料確切組成可能相對突然地改變，但在此之后或多或少 地保持原樣，直到下次填滿。
[0039] 在圖5中，最左邊部分示出與圖4中上面相同的起點(diǎn)：傳遞函數(shù)的初始形式是相對 平滑的曲線，并且主輸出值(或其導(dǎo)數(shù))被發(fā)現(xiàn)在次控制器的特征輸入是ii的時段期間具有 量值(magnitude) Δ 1。但是，在運(yùn)種情況下，次控制器不開始移動整個傳遞函數(shù)曲線。相反， 它將所述主輸出（或其導(dǎo)數(shù))與輸入值A(chǔ) i的特定子范圍相關(guān)聯(lián)，子范圍包括表征獲取所述 主輸出（或其導(dǎo)數(shù)）的時段的輸入ii。次控制器局部地調(diào)整傳遞函數(shù)，從而用與所述主輸出 (或其導(dǎo)數(shù))成比例的值增大之前形式的傳遞函數(shù)針對所述子范圍內(nèi)的輸入所給出的輸出。
[0040] 圖5的中間部分示出了運(yùn)種局部調(diào)整的示例。在輸入值Δ?的子范圍內(nèi)，傳遞函數(shù) 曲線被拉伸，從而達(dá)到在原始傳遞函數(shù)曲線上面A 1的點(diǎn)。為了在傳遞函數(shù)曲線上不產(chǎn)生中 斷，調(diào)整的影響和各個輸入與之前提到的特征輸入之間的差成反比。另一種可能是切除原 始傳遞函數(shù)曲線在輸入值A(chǔ) i的子范圍內(nèi)的一段，并將運(yùn)一段向上平移Δι，但運(yùn)會自然地 導(dǎo)致傳遞函數(shù)曲線在子范圍A i的兩端處的中斷。
[0041 ]在數(shù)學(xué)上，調(diào)整的傳遞函數(shù)可被表示為：
[0042]
[0043] 其中t(i)是在輸入值Δ?的子范圍內(nèi)定義的增大函數(shù)。圖5的中間部分還示出了下 一個接收的主輸出（或其導(dǎo)數(shù))與明顯較大的同時輸入的值相關(guān)聯(lián)，并比（原始)傳遞函數(shù)曲 線低A 2。圖5的最右部分示出了如何還在傳遞函數(shù)已經(jīng)被局部調(diào)整的情況下，使得用與所 述主輸出（或其導(dǎo)數(shù))成比例的值增大先前形式的傳遞函數(shù)針對合適的子范圍（未獨(dú)立示 出）內(nèi)的輸入給出的輸出。同樣地，圖形上看，結(jié)果看起來像是拉伸了傳遞函數(shù)曲線，從而使 傳遞函數(shù)曲線的一部分到達(dá)出現(xiàn)圓十字符號的點(diǎn)。
[0044] 通過運(yùn)種方式重復(fù)地調(diào)整傳遞函數(shù)最終調(diào)整傳遞函數(shù)曲線，使得W它調(diào)整后的形 式，它經(jīng)過在已經(jīng)接收到相應(yīng)主輸出（或其導(dǎo)數(shù))的輸入/輸出平面中的所有點(diǎn)。運(yùn)種調(diào)整的 方案非常適合難W僅基于預(yù)先存在的信息準(zhǔn)確地限定最優(yōu)傳遞函數(shù)的情況。
[0045] 圖6示出了調(diào)整傳遞函數(shù)的另一示例。在運(yùn)種情況下，次控制器具有自組織映射或 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特性，它被連接W接收兩個不同且相互獨(dú)立類型的輸入值。在該示意圖中，我們 假設(shè)每個可能的一對接收值(輸入1，輸入2)使次控制器產(chǎn)生次輸出，次輸出的值通過圖中 的相應(yīng)箭頭的相位角(相對水平方向朝右的角度)來表達(dá)。傳遞函數(shù)等于從每個可能的一對 輸入值到相應(yīng)輸出值的明確映射。
[0046] 在圖6的左邊，我們假設(shè)主輸出（或其導(dǎo)數(shù))在次控制器中被接收，所述主輸出設(shè)及 特定特征對值（（輸入1，輸入2)被次控制器接收的時段，如點(diǎn)601所示。我們還假設(shè)先前與該 對輸入值相關(guān)聯(lián)的次輸出值是從點(diǎn)601到右上方用虛線表示的那個。接收的主輸出（或其導(dǎo) 數(shù)）W于上面在圖4和5中所應(yīng)用的方式類似的方式定義了新的次輸出值603:假設(shè)如果次輸 出已經(jīng)具有值603,則相應(yīng)的主輸出將具有中性值。
[0047] 圖6的左手部分中的另一個假設(shè)是與圖5關(guān)聯(lián)使用的"輸入值的子范圍"的概念在 自組織映射或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中具有相應(yīng)的二維形式。換句話說，改變與點(diǎn)601相關(guān)聯(lián)的輸出值的 影響將會"擴(kuò)散(bleed)"到它的最接近的周圍，并引起與相鄰點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的輸出值的類似(仍 然較?。┑母淖?。將受到影響的點(diǎn)是那些適合在楠圓區(qū)域604中的點(diǎn)。圖6的右手側(cè)示出了在 進(jìn)行了整個調(diào)整循環(huán)之后的自組織映射或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。虛線示出了與那些點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的先前輸 出值，針對所述那些點(diǎn)限定了新輸出值作為調(diào)整傳遞函數(shù)的一部分(注意到實(shí)際點(diǎn)601的先 前值在右邊沒有被更多地示出，運(yùn)是因?yàn)樗呀?jīng)在左手部分被示出）。
[004引圖6中從兩個輸入到一個(次)輸出的映射可被概括，使得次控制器可W具有任意 數(shù)量的相互依賴和/或相互獨(dú)立的輸入，只要傳遞函數(shù)被明確地定義為從輸入值的每一個 可能組合到相應(yīng)次輸出值的映射。
[0049]圖7示出了諸如共軌型的大型柴油機(jī)的內(nèi)燃機(jī)中的先前所描述的控制系統(tǒng)一種可 能的實(shí)際應(yīng)用。在圖的右下是燃料輸送管線701和用于將來自燃料輸送管線701的燃料噴射 到內(nèi)燃機(jī)的汽缸(未示出）的一個或多個噴射器702。待測的動態(tài)量是燃料輸送管線701中的 燃料壓力。傳感器103被配置為測量燃料壓力并向主控制器301提供反饋值，該反饋值是測 量的燃料壓力的指示。致動器104是被配置為調(diào)節(jié)到燃料輸送管線701中的燃料703的流量 的流量控制設(shè)備。
[0050] 次控制器302的輸入值是一個或多個噴射器702的噴射持續(xù)時間的指示。噴射持續(xù) 時間的刻意增加目的在于增加發(fā)動機(jī)的輸出功率，并要求相應(yīng)地增加到燃料輸送管線701 中的燃料的流量。因此，在次控制器302接收到指示噴射持續(xù)時間增加的輸入時，次控制器 302產(chǎn)生經(jīng)過組合器303到達(dá)致動器104并增大燃料流量的次輸出。
[0051] 不可測量擾動包括由于難W或不可能預(yù)測的原因使得燃料流量的該增加不準(zhǔn)確 所有運(yùn)種因子。例如，如果流量控制設(shè)備磨損了，則致動器104的特定移動可能使燃料流量 增加太多或太少。通過包含傳感器103和主控制器301的環(huán)路的反饋控制校正燃料壓力，并 且次控制器302W主控制器301所產(chǎn)生的主輸出的形式接收關(guān)于針對校正出現(xiàn)的需求的知 識。如果燃料流量初始增加的太小，則主控制器301產(chǎn)生將致動器104再進(jìn)一步移動一點(diǎn)的 主輸出。次控制器302注意到此，所W次控制器302知道噴射持續(xù)時間進(jìn)行類似增加的下一 時間，已經(jīng)處于第一位置的次控制器302應(yīng)當(dāng)比先前更多地移動致動器104。
[0052] 相似的原理可被應(yīng)用于控制內(nèi)燃機(jī)上的多個過程。為了保證W上所給出的描述的 應(yīng)用性，有利的是，如果更積極(proac t i ve)的輸入信號和更消極(reac t i ve)的輸入信號是 可用的，則更積極的信號被用作次控制器的輸入，而更消極的信號被用作反饋給主控制器 的反饋值。例如，如果在雙燃料發(fā)動機(jī)中使用引燃燃料噴射(或者在單一氣體燃料發(fā)動機(jī)中 使用引燃?xì)怏w噴射），則控制引燃燃料壓力(或引燃?xì)怏w壓力），使得關(guān)于引燃持續(xù)時間的信 息被用作次控制器的輸入，并且測量的引燃輸送管線中的壓力用作到主控制器的反饋值。 另外，在雙燃料或氣體燃料發(fā)動機(jī)中，主氣體壓力控制成為被關(guān)注的問題，使得主氣體持續(xù) 時間被用作次控制器的輸入值，并且主氣體壓力用作到主控制器的反饋值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括： -主控制器（301)，其被配置為將反饋值與設(shè)定點(diǎn)值進(jìn)行比較，并且基于所述比較產(chǎn)生 主輸出，其中，所述反饋值是在所述內(nèi)燃機(jī)中的過程(101)中測量的動態(tài)量的指示， -次控制器(302)，其被配置為接收輸入值，并從所述輸入值根據(jù)傳遞函數(shù)產(chǎn)生次輸出， 其中，所述輸入值是影響所述過程(101)的可測量擾動的指示，以及 -組合器(303)，其被連接以接收所述主輸出和所述次輸出，并將所述主輸出和所述次 輸出的組合作為控制信號傳送給致動器(104)，所述致動器(104)被配置為影響所述過程； 其中，所述次控制器(302)被連接以接收所述主輸出或其導(dǎo)數(shù)，并被配置為至少部分地 基于將所述主輸出保持在固定值的目標(biāo)來調(diào)整所述傳遞函數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述固定值是中性值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其中，所述次控制器(302)被連接以接收所述主 輸出的導(dǎo)數(shù)，該導(dǎo)數(shù)代表所述主輸出在預(yù)定時間窗內(nèi)的均值或中值。4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中，所述次控制器(302)被配置為 通過用與接收到的過濾后的主輸出值成比例的常數(shù)增大或縮放由所述傳遞函數(shù)所給出的 輸出來對所述過濾后的主輸出值做出響應(yīng)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中，所述次控制器(302)被配置為 通過將接收到的主輸出或其導(dǎo)數(shù)與輸入值的特定子范圍相關(guān)聯(lián)并且通過局部地調(diào)整所述 傳遞函數(shù)使得用與所述主輸出或其導(dǎo)數(shù)成比例的值增大所述傳遞函數(shù)針對所述子范圍內(nèi) 的輸入所給出的輸出，來對所述主輸出或其導(dǎo)數(shù)做出響應(yīng)，所述輸入值的特定子范圍包括 針對獲取所述主輸出或其導(dǎo)數(shù)的時段具有特征的輸入。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中，所述次控制器(302)被配置為用與各個輸入 和所述特征輸入之間的差成反比例的值增大所述傳遞函數(shù)針對所述子范圍的輸入給出的 輸出。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其中： -所述動態(tài)量是燃料輸送管線(701)中的燃料壓力， -所述輸入值是將來自所述燃料輸送管線（701)的燃料噴射到所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸中的 一個或更多個噴射器(702)的噴射持續(xù)時間的指示，以及 -所述致動器（104)是被配置為調(diào)節(jié)到所述燃料輸送管線（701)中的燃料（703)的流量 的流量控制設(shè)備。8. -種內(nèi)燃機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)包括： -燃料輸送管線(701)， -一個或更多個噴射器(702)，其將來自所述燃料輸送管線（701)的燃料噴射到所述內(nèi) 燃機(jī)的汽缸中，以及 -根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)， 其中，所述動態(tài)量是所述燃料輸送管線(701)中的燃料壓力，所述輸入值是所述噴射器 (702)中的一個或更多個的噴射持續(xù)時間的指示，并且所述致動器（104)是被配置為調(diào)節(jié)到 所述燃料輸送管線(701)中的燃料(703)的流量的流量控制設(shè)備。9. 一種控制內(nèi)燃機(jī)中的過程(101)的方法，所述方法包括以下步驟： -測量所述過程(101)中的動態(tài)量并產(chǎn)生指示測量的動態(tài)量的反饋值， -將所述反饋值與設(shè)定點(diǎn)值進(jìn)行比較(301)，并基于所述比較產(chǎn)生主輸出， -根據(jù)傳遞函數(shù)從輸入值產(chǎn)生（302)次輸出，所述輸入值是影響所述過程（101)的可測 量擾動的指示， -使用所述主輸出和所述次輸出的組合(303)作為到用于影響所述過程（101)的致動器 (104)的控制信號，以及 -至少部分地基于將所述主輸出保持在固定值的目標(biāo)使用所述主輸出或其導(dǎo)數(shù)來調(diào)整 (302)所述傳遞函數(shù)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，基于將所述主輸出保持在中性值的目標(biāo)來調(diào)整 所述傳遞函數(shù)。11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，使用所述主輸出或其導(dǎo)數(shù)包括采用所述主 輸出在預(yù)定時間窗內(nèi)的均值或中值。12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述主輸出的所述導(dǎo)數(shù)是過濾 后的主輸出值，并且調(diào)整所述傳遞函數(shù)包括用與所述過濾后的主輸出值成比例的常數(shù)增大 或縮放由所述傳遞函數(shù)給出的輸出。13. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述主輸出或?qū)?shù)與輸入值的 特定子范圍相關(guān)聯(lián)，所述輸入值的特定子范圍包括針對獲取所述主輸出或其導(dǎo)數(shù)的時段具 有特征的輸入，并且局部地調(diào)整所述傳遞函數(shù)使得用與所述主輸出或其導(dǎo)數(shù)成比例的值增 大所述傳遞函數(shù)針對所述子范圍內(nèi)的輸入所給出的輸出。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，用與各個輸入和所述特征輸入之間的差成反比 例的值增大所述傳遞函數(shù)針對所述子范圍內(nèi)的輸入所給出的輸出。15. 根據(jù)權(quán)利要求9至14中的任一項(xiàng)所述的方法用于控制共軌型柴油機(jī)的共軌(701)中 的燃料壓力的用途。
【文檔編號】F02D41/38GK105934575SQ201480072006
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2014年12月17日
【發(fā)明人】湯姆·凱絲, 弗雷德里克·奧斯特曼
【申請人】瓦錫蘭芬蘭有限公司