Система управления клапаном регулятора давления наддува - RU153200U1
Код документа: RU153200U1
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к управлению клапаном регулятора давления наддува в турбонагнетателе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Некоторые двигатели внутреннего сгорания используют компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель, для повышения удельной выходной мощности/крутящего момента двигателя. В одном из примеров, турбонагнетатель может включать в себя компрессор и турбину, соединенные приводным валом, где турбина присоединена к стороне выпускного коллектора, а компрессор присоединен к стороне впускного коллектора двигателя. Таким образом, турбина с приводом от выхлопной системы подает энергию на компрессор, чтобы повышать давление (например, наддув или давление наддува) во впускном коллекторе и усиливать поток воздуха в двигатель. Наддув может регулироваться посредством регулировки количества газа, попадающего в турбину, например, через регулятор давления наддува. Клапан регулятора давления наддува может управляться на основании условий работы для достижения требуемого наддува. Может быть предусмотрен датчик, указывающий состояние регулятора давления наддува, такой как датчик положения, указывающий положение клапана регулятора давления наддува. В некоторых примерах, клапан регулятора давления наддува приводится в действие пневматически наряду с тем, что, в других примерах, клапан регулятора давления наддува
приводится в действие электрически, например, электродвигателем.
В US 8,397,499 (опубл. 19.03.2013, МПК F02D23/00) описывает систему для управления двигателя с турбонаддувом. Быстрота реагирования управления наддувом повышается посредством регулировки обоих, впускного дросселя и регулятора давления наддува турбонагнетателя, чтобы регулировать уровни наддува, подаваемые в двигатель. Система управления использует множество механизмов обратной связи и прямой связи для уменьшения ошибки, в том числе, измерения давления на впуске дросселя (TIP), чтобы учитывать возмущения, вызванные перемещением впускного дросселя и отделять эти возмущения от других воздействий.
В других подходах, системы управления регулятора давления наддува используют управление как по внутреннему, так и по внешнему контуру, чтобы содействовать позиционированию клапана регулятора давления наддува и, таким образом, выдавать требуемые уровни наддува в двигатель. Управление по внешнему контуру может реализовывать требуемые уровни наддува наряду с тем, что управление по внутреннему контуру может включать в себя механизм управления с обратной связью, который дает более быструю динамику регулирования при управлении клапаном регулятора давления наддува (например, положением клапана регулятора давления наддува) посредством выдачи команд на привод клапана регулятора давления наддува.
Авторы в материалах настоящего описания выявили проблему у таких подходов. Когда работа датчика, указывающего состояние (например, положение) связанного клапана регулятора давления наддува подвергается ухудшению работы, обратной связи, имеющейся в распоряжении для механизма управления по внутреннему контуру, больше нет в распоряжении. Таким образом, точные уровни наддува могут не выдаваться в двигатель. Хотя клапан регулятора давления наддува может удерживаться в по меньшей мере частично открытом положении для защиты компонентов двигателя от повреждения, достаточные уровни наддува не могут выдаваться в двигатель в определенных диапазонах нагрузки.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Для устранения вышеуказанных проблем предложены системы и способы управления регулятором давления наддува при наличии подвергнутого ухудшению работы датчика состояния клапана регулятора давления наддува.
В одном из вариантов предложена система управления клапаном регулятора давления наддува, содержащая:
модуль обратной связи, содержащий первый внешний контур, причем первый внешний контур приводится в действие, если нет в распоряжении обратной связи с датчика клапана регулятора давления наддува, а модуль обратной связи выполнен с возможностью приема разности между требуемым давлением на впуске дросселя и фактическим давлением на впуске дросселя, при этом модуль обратной связи выполнен с возможностью вывода ошибки рабочего цикла,
модуль прямой связи, выполненный с возможностью формирования рабочего цикла на основании требуемого давления на впуске дросселя; и
блок суммирования, выполненный с возможностью формирования скорректированного рабочего цикла на основании разницы между рабочим циклом и ошибкой рабочего цикла, причем
скорректированный рабочий цикл отправляется на привод, функционально присоединенный к клапану регулятора давления наддува.
В одном из вариантов предложена система, в которой модуль обратной связи содержит второй внешний контур и внутренний контур, причем второй внешний контур и внутренний контур приводится в действие, если имеется в распоряжении обратная связь с датчика клапана регулятора давления наддува.
В одном из вариантов предложена система, в которой фактическое давление на впуске дросселя определяется на основании выходного сигнала с датчика давления на впуске дросселя.
В одном из вариантов предложена система, в которой скорректированный рабочий цикл предусмотрен для:
перемещения клапана регулятора давления наддува в по меньшей мере частично открытое положение, если требуемый наддув находится в пределах первого диапазона; и
перемещения клапана регулятора давления наддува к полностью закрытому положению, если требуемый наддув находится в пределах второго диапазона.
В одном из вариантов предложена система, в которой клапан регулятора давления наддува перемещается к полностью закрытому положению со скоростью, основанной на коэффициенте передачи первого внешнего контура, причем коэффициент передачи основан на разности между требуемым давлением на впуске дросселя и фактическим давлением на впуске дросселя.
В одном из вариантов предложена система, в которой привод является одним из электропривода и пневмопривода.
В одном из примеров, в ответ на отсутствие в распоряжении обратной связи с датчика клапана регулятора давления наддува, клапан регулятора давления наддува перемещают в по меньшей мере частично открытое положение частично посредством давлений выхлопных газов в ответ на требуемый наддув, находящийся в пределах первого диапазона. В ответ на отсутствие в распоряжении обратной связи с датчика клапана регулятора давления наддува, клапан регулятора давления наддува перемещают к полностью закрытому положению со скоростью, ответной на динамику давления наддува в ответ на требуемый наддув, находящийся в пределах второго, иного диапазона.
Таким образом, достаточный наддув может выдаваться в двигатель, когда нет в распоряжении обратной связи с датчика клапана регулятора давления наддува. Таким образом, технический результат достигается этими действиями.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает структурную схему двигателя с турбонаддувом, включающего в себя регулятор давления наддува.
Фиг. 2 показывает пример электрического регулятора давления наддува в соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 3 показывает пример пневматического регулятора давления наддува в соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ управления турбонагнетателем посредством регулятора давления наддува по фиг. 2 или 3.
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ управления регулятором давления наддува по фиг. 2 или 3 в присутствии подвергнутого ухудшению работы датчика клапана регулятора давления наддува.
Фиг. 6 показывает таблицу, иллюстрирующую управление регулятором давления наддува при наличии подвергнутого ухудшению работы датчика клапана регулятора давления наддува.
Фиг. 7 схематично показывает пример системы управления, посредством которой могут управляться регуляторы давления наддува по фиг. 2 и 3.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Компрессионные устройства, такие как турбонагнетатель, могут использоваться для повышения выходной мощности двигателя внутреннего сгорания. Регулятор давления наддува частично регулирует давление наддува, подаваемое в двигатель посредством позиционирования клапана регулятора давления наддува, чтобы, тем самым, регулировать количество выхлопных газов, достигающих турбины турбонагнетателя. Неисправность датчика, отслеживающего положение клапана регулятора давления наддува, однако, может препятствовать точному позиционированию клапана регулятора давления наддува и, таким образом, точной подаче наддува в двигатель. В некоторых подходах, управление по внутреннему контуру предусмотрено для позиционирования клапана регулятора давления наддува. В случае ухудшения характеристик датчика (например, датчика положения) клапана регулятора давления наддува, клапан регулятора давления наддува может располагаться в по меньшей мере частично открытом положении, чтобы защищать двигатель от повреждения, но, как результат, достаточные уровни наддува не могут подаваться в двигатель для некоторых диапазонов нагрузки.
Предусмотрены различные системы и способы управления регулятором давления наддува при наличии подвергнутого ухудшению работы датчика клапана регулятора давления наддува. В одном из примеров, в ответ на отсутствие в распоряжении обратной связи с датчика клапана регулятора давления наддува, клапан регулятора давления наддува перемещается в по меньшей мере частично открытое положение частично посредством давлений выхлопных газов в ответ на требуемый наддув, находящийся в пределах первого диапазона. В ответ на отсутствие в распоряжении обратной связи с датчика клапана регулятора давления наддува, клапан регулятора давления наддува перемещается к полностью закрытому положению со скоростью, ответной на динамику давления наддува в ответ на требуемый наддув, находящийся в пределах второго, иного диапазона. Фиг. 1 - структурная схема двигателя с турбонаддувом, включающего в себя регулятор давления наддува. Фиг. 2 показывает пример электрического регулятора давления наддува в соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия. Фиг. 3 показывает пример пневматического регулятора давления наддува в соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия. Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ управления турбонагнетателем посредством регулятора давления наддува по фиг. 2 или 3. Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ управления регулятором давления наддува по фиг. 2 или 3 в присутствии подвергнутого ухудшению работы датчика клапана регулятора давления наддува. Фиг. 6 показывает таблицу, иллюстрирующую управление регулятором давления наддува при наличии подвергнутого ухудшению работы датчика клапана регулятора давления наддува. Фиг. 7 схематично показывает пример системы управления, посредством которой могут управляться регуляторы давления наддува по фиг. 2 и 3. Двигатель по фиг. 1 также включает в себя контроллер, выполненный с возможностью выполнять способы, изображенные на фиг. 4 и 5.
Фиг. 1 - схематичное изображение, показывающее примерный двигатель 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 показан с четырьмя цилиндрами 30. Однако другие количества цилиндров могут использоваться в соответствии с данным раскрытием. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Каждая камера 30 сгорания (например, цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки камеры сгорания с поршнем (не показан), расположенными в них. Поршни могут быть присоединены к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии (не показана). Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Камеры 30 сгорания могут принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и могут выпускать выхлопные газы через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 46 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускные клапаны и выпускные клапаны (не показаны). В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
Топливные форсунки 50 показаны присоединенными непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 50 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку камеры сгорания или сверху камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 50 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. В некоторых вариантах осуществления, камеры 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, могут включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44, в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от каждой камеры 30 сгорания.
Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 21 и 23, имеющий дроссельные заслонки 22 и 24, соответственно. В этом конкретном примере, положение дроссельных заслонок 22 и 24 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на привод, включенный в состав дросселями 21 и 23. В одном из примеров, приводы могут быть электрическими приводами (например, электродвигателями), конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, заслонки 21 и 23 могут приводиться в действие для изменения всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, между другими цилиндрами двигателя. Положение дроссельных заслонок 22 и 24 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 дополнительно может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха, датчик 122 давления воздуха в коллекторе и датчик 124 давления на впуске дросселя для выдачи соответствующих сигналов MAF (массового расхода воздуха), MAP (давления воздуха в коллекторе) и TIP (давления на впуске дросселя ) в контроллер 12.
Выпускной канал 48 может принимать выхлопные газы из цилиндров 30. Датчик 128 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от турбины 62 и устройства 78 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи показания топливно-воздушного соотношения в выхлопных газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный кислородный датчик или EGO, датчик NOx, HC, или CO. Устройство 78 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями.
Температура выхлопных газов может измеряться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 48. В качестве альтернативы, температура выхлопных газов может логически выводиться на основании условий работы двигателя, таких как скорость вращения, нагрузка, топливно-воздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания, и т.д.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; давление на впуске дросселя (TIP) с датчика 124 давления на впуске дросселя, расположенного выше по потоку от впускного дросселя 21; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, схематично показанного в одном месте в пределах двигателя 10; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя, как обсуждено; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122, как обсуждено. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе 44. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала 40. В некоторых примерах, постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 60, расположенный вдоль впускного коллектора 44. Что касается турбонагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 62, например, через вал или другое соединительное устройство. Турбина 62 может быть расположена вдоль выпускного канала 48. Различные компоновки могут быть предусмотрены для осуществления привода компрессора. Что касается нагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в движение двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя посредством турбонагнетателя или нагнетателя, может регулироваться контроллером 12. В некоторых случаях, турбина 62, например, может приводить в движение электрогенератор 64 для выдачи энергии в аккумуляторную батарею 66 через приводной механизм 68 турбонагнетателя. Энергия из аккумуляторной батареи 66 затем может использоваться для приведения в движение компрессора 60 посредством электродвигателя 70. Кроме того, датчик 123 может быть расположен во впускном коллекторе 44 для выдачи сигнала BOOST (НАДДУВ) в контроллер 12.
Кроме того, выпускной канал 48 может включать в себя регулятор 26 давления наддува для отведения выхлопных газов от турбины 62. В некоторых вариантах осуществления, регулятор 26 давления наддува может быть многоступенчатым регулятором давления наддува, таким как двухступенчатый регулятор давления наддува с первой ступенью, выполненной с возможностью регулировать давление наддува, и второй ступенью, выполненной с возможностью увеличивать тепловой поток в устройство 78 снижения токсичности выхлопных газов. Регулятор 26 давления наддува может приводиться в действие посредством привода 150, который, например, может быть электрическим приводом или пневматическим приводом. Впускной канал 42 может включать в себя перепускной клапан 27 компрессора, выполненный с возможностью отводить всасываемый воздух вокруг компрессора 60. Регулятор 26 давления наддува и/или перепускной клапан 27 компрессора могут управляться контроллером 12 через исполнительные механизмы (например, привод 150), например, чтобы открываться, когда требуется более низкое давление наддува.
Впускной канал 42 может дополнительно включать в себя охладитель 80 наддувочного воздуха (CAC) (например, промежуточный охладитель) для понижения температуры нагнетаемых турбонагнетателем или нагнетателем всасываемых газов. В некоторых вариантах осуществления, охладитель 80 наддувочного воздуха может быть воздушно-воздушным теплообменником. В других вариантах осуществления охладитель 80 наддувочного воздуха может быть воздушно-жидкостным теплообменником.
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять требуемую порцию выхлопных газов из выпускного канала 48 во впускной канал 42 через канал 140 EGR. Величина EGR, выдаваемой во впускной канал 42, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 142 EGR. Кроме того, датчик EGR (не показан) может быть расположен внутри канала EGR и может выдавать показание одного или более из давления, температуры, концентрации выхлопных газов. В качестве альтернативы, EGR может управляться посредством расчетного значения, основанного на сигналах с датчика MAF (выше по потоку), MAP (впускного коллектора), MAT (температуры газа в коллекторе) и датчика скорости вращения коленчатого вала. Кроме того, EGR может управляться на основании датчика O2 выхлопных газов и/или кислородного датчика на впуске (впускного коллектора). В некоторых условиях, система EGR может использоваться для регулирования температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания. Фиг. 1 показывает систему EGR высокого давления, где EGR направляется из выше по потоку от турбины турбонагнетателя в ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя. В других вариантах осуществления, двигатель, дополнительно или в качестве альтернативы, может включать в себя систему EGR низкого давления, где EGR направляется из ниже по потоку от турбины турбонагнетателя в выше по потоку от компрессора турбонагнетателя.
Далее, с обращением к фиг. 2, показан регулятор 200 давления наддува, который может быть регулятором 26 давления наддува по фиг. 1. Регулятор 200 давления наддува расположен вдоль участка выпускного коллектора 46, показанного на фиг. 1. В проиллюстрированном варианте осуществления, регулятор 200 давления наддува является электрическим регулятором давления наддува и приводится в движение приводом 150, который, в этом примере, является соленоидом, хотя различные пригодные устройства могут использоваться для приведения в движение регулятора давления наддува. Привод 150 передает движущую силу через тягу 204 (например, цилиндрический шток) на клапан 206 регулятора давления наддува, который может переходить между полностью закрытым положением и полностью открытым положением, и может останавливаться в любом положении между ними. Положение клапана 206 регулятора давления наддува, таким образом, может быть непрерывно регулируемым и может контролироваться посредством датчика 203 положения, выполненного с возможностью отправлять сигналы в контроллер двигателя, такой как контроллер 12 по фиг. 1. Однако, следует принимать во внимание, что состояние клапана 206 регулятора давления наддува может отслеживаться другими способами, например, другими типами датчиков или программных моделей.
Клапан 206 регулятора давления наддува открывается из полностью закрытого положения, может создаваться открывание, через которое газы, текущие через выпускной коллектор 46, могут течь в камеру 207. Из камеры 207, газы могут течь в вентиляционное отверстие 208, которое может принимать выхлопные газы из выпускного коллектора 46, когда клапан 206 регулятора давления наддува не находится в полностью закрытом положении. Таким образом, величина наддува, подаваемого в двигатель, может регулироваться посредством приведения в движение клапана 206 регулятора давления наддува посредством привода 150, тем самым, изменения положение клапана 206 регулятора давления наддува и количества газа, достигающего впускного коллектора и турбины турбонагнетателя (например, турбины 62 на фиг. 1). В одном из примеров, клапан 206 может быть сформирован посредством штифта с поверхностью, обращенной к потоку через коллектор 202. Перепад давлений на штифте может формировать силы, фактические для перемещения штифта. Хотя не показано, регулятор 200 давления наддува может включать в себя электродвигатель и редуктор с тягой 204, продолжающейся от выпускного вала редуктора до клапана 206 регулятора давления наддува. В некоторых вариантах осуществления, датчик 203 положения может измерять ориентацию таких компонентов, такую как поступательное положение тяги 204, угловая ориентация выпускного вала или другого компонента внутри электродвигателя. В этом примере, такие измерения могут использоваться для опосредованного определения положения клапана 206 регулятора давления наддува. Более того, в других вариантах осуществления, положение клапана регулятора давления наддува может определяться на основании программной модели с использованием одного или более сигналов (например, Наддув), описанных выше со ссылкой на фиг. 1, и отправляться в контроллер 12.
Регулятор 200 давления наддува по выбору может включать в себя смещающий элемент 210. Смещающий элемент 210 прикреплен на одном конце к регулятору 200 давления наддува, а на другом конце к клапану 206 регулятора давления наддува на другом конце. В некоторых вариантах осуществления, смещающий элемент 210 выбран, чтобы подводить закрывающее усилие, которое поддерживает клапан 206 регулятора давления наддува в полностью закрытом положении вплоть до порогового давления. В качестве одного из неограничивающих примеров, смещающий элемент 210 может быть выбран, чтобы предоставлять клапану 206 регулятора давления наддува возможность открываться для среднего перепада давления на турбине турбонагнетателя между 0,75 бар и 1 бар. В случае ухудшения характеристик регулятора давления наддува, например, обусловленного потерей мощности привода 150, клапан 206 регулятора давления наддува может поддерживаться в полностью закрытом положении вплоть до порогового давления посредством преднатяга пружины, гарантируя, что достаточное нарастание наддува подается в двигатель. Такая конфигурация может быть особенно полезной в подвергнутых уменьшению габаритов и массы двигателях, так как степени уменьшения габаритов и массы не нужно ограничиваться, чтобы учитывать возможность ухудшения характеристик регулятора давления наддува. Наоборот, на или выше порогового давления, смещающий элемент 210 может предоставлять клапану 206 регулятора давления наддува возможность перемещаться в полностью открытое положение, ограничивая максимальный наддув, особенно на высоких нагрузках. Более того, размер привода регулятора давления наддува (например, привода 150) и его энергопотребление могут уменьшаться, та как смещающий элемент 210 подает дополнительное открывающее усилие на регулятор 26 давления наддува. Поэтому, во время работы без ухудшения характеристик, привод может удерживать клапан в полностью закрытом положении с уровнем тока, который находится ниже, чем если бы преднатяг пружины был нулевым. Ток, подаваемый на привод 150, может выбираться, чтобы учитывать закрывающее усилие смещающего элемента, такого как пружина. В проиллюстрированном варианте осуществления, смещающий элемент 210 показан в качестве пружины в предварительно сжатом состоянии, хотя различные пригодные конструкции могут использоваться для подачи дополнительного закрывающего усилия на регуляторе 26 давления наддува. В случае, где применяется пружина, динамическая жесткость может выбираться, чтобы подводить закрывающее усилие вплоть до конкретного порогового давления и подавать достаточный наддув в двигатель.
В полностью закрытом положении, клапан 206 регулятора давления наддува входит в контакт с седлом 212 клапана, упираясь в седло клапана и плотно закрывая по текучей среде регулятор 200 давления наддува от выпускного канала 46, чтобы газы, текущие через выпускной канал не поступали в регулятор давления наддува. В этом положении, максимальный наддув может выдаваться в двигатель 10 в зависимости от других условий, таких как положения дросселей 21 и 23 по фиг. 1. Фиг. 2 также изображает область 214 низкого подъема, обозначающую область, в которой расстояние между клапаном 206 регулятора давления наддува и седлом 212 клапана считается относительно небольшим, для множества положений (например, подъемов) клапана регулятора давления наддува в этой области низкого подъема. В качестве используемого в материалах настоящего описания, «подъем» может равным образом указывать ссылкой на расстояние клапана регулятора давления наддува от соответствующего седла клапана. Область 214 низкого подъема может продолжаться от верхней поверхности 216 седла 212 клапана до любой соответствующим образом определенной точки внутри камеры 207 и может измеряться от этой верхней поверхности до верхней поверхности клапана 206 регулятора давления наддува. Например, область 214 низкого подъема может продолжаться от верхней поверхности 216 седла 212 клапана до высоты приблизительно в 20% от общей высоты камеры 207. Однако, будет понятно, что подходящие области низкого подъема могут быть определены на основании физических характеристик регулятора давления наддува или определяться динамически на основании различных рабочих параметров. Клапан 206 регулятора давления наддува может размещаться в местоположении в пределах области 214 низкого подъема в случае, если работа датчика 203 положения ухудшает характеристики, как подробнее описано ниже со ссылкой на фиг. 5.
Далее, с обращением к фиг. 3, показан еще один пример регулятора 300 давления наддува, который может быть регулятором 26 давления наддува по фиг. 1. Как с электрическим регулятором 200 давления наддува, показанным на фиг. 2, регулятор 300 давления наддува расположен вдоль участка выпускного коллектора 46, показанного на фиг. 1, и включает в себя клапан 302 регулятора давления наддува, присоединенный к тяге 304 (например, цилиндрическому штоку). Регулятор 300 давления наддува, однако, является пневматическим регулятором давления наддува, управляемым посредством находящейся под давлением текучей среды. По существу, тяга 304 присоединена к диафрагме 306, которая, в свою очередь, присоединена к смещающему элементу 308, который может быть смещающим элементом 210 по фиг. 2 или любым другим пригодным смещающим элементом. Смещающий элемент 308 может смещать клапан 302 регулятора давления наддува и диафрагму 306 в любое подходящее положение - например, в полностью закрытое положение, полностью открытое положение или куда угодно между ними. Датчик 303 положения отслеживает положение клапана 302 регулятора давления наддува, передавая отслеживаемое положение в контроллер двигателя, такой как контроллер 12 по фиг. 1. В качестве альтернативы или дополнительно, регулятор 300 давления наддува может включать в себя датчик 305 давления, чтобы содействовать отслеживанию состояния регулятора давления наддува.
Для содействия пневматическому позиционированию клапана 302 регулятора давления наддува, источник 310 текучей среды под давлением выдает переменные уровни текучей среды под давлением (например, находящегося под давлением воздуха) в первую камеру 312 регулятора 300 давления наддува через первый канал 313. Находящаяся под давлением текучая среда, поступающая в первую камеру 312, действует на диафрагму 306, регулируя положение диафрагмы 306 и, таким образом, клапана 302 регулятора давления наддува с достаточными давлениями. Когда клапан 302 регулятора давления наддува находится в полностью закрытом положении (например, полностью упертым в седло 314 клапана и плотно перекрывающим по текучей среде газы, текущие через выпускной коллектор 46, от первой камеры 312), находящаяся под давлением текучая среда, подаваемая из источника 310 текучей среды под давлением в первую камеру, предоставляет механизм, посредством которого клапан 302 регулятора давления наддува может начинать открываться. В других частично открытых положениях, однако, находящаяся под давлением текучая среда, подаваемая из источника 310 текучей среды под давлением, может объединяться с выхлопными газами, поступающими в первую камеру 312 из выпускного коллектора 46, чтобы позиционировать клапан 302 регулятора давления наддува. Источник 310 текучей среды под давлением, например, может быть воздушным компрессором или источником всасываемого воздуха из двигателя 10 по фиг. 1. Хотя не показано, источник 310 текучей среды под давлением может включать в себя вакуумный регулятор и/или один или более клапанов для управления подачей находящейся под давлением текучей среды в первую камеру 312. Подобным образом, регулятор 300 давления наддува, по выбору, может включать в себя второй источник 316 текучей среды под давлением, выполненный с возможностью выдавать находящуюся под давлением текучую среду (например, воздух под давлением) во вторую камеру 318 в регуляторе 300 давления наддува через второй канал 320. Находящаяся под давлением текучая среда, подаваемая из этого источника во вторую камеру 318, может действовать на диафрагму 306 в направлении, противоположном направлению текучей среды, подаваемой в первую камеру 312. С включением вакуумного регулятора и/или одного или более клапанов во второй источник 316 текучей среды под давлением и/или второй канал 320, точное позиционирование клапана 302 регулятора давления наддува может достигаться посредством сбалансированной подачи находящейся под давлением текучей среды в обе, первую и вторую камеры 312 и 318. Следует принимать во внимание, что подходящие модификации могут быть произведены в отношении регулятора 300 давления наддува, не выходя из объема раскрытия. Например, вентиляционное отверстие (не показано) может быть предусмотрено, чтобы дополнительно помогать регулированию давления в регуляторе давления наддува.
Фиг. 3 также показывает область 322 низкого подъема, в которой расстояние между клапаном 302 регулятора давления наддува и седлом 314 клапана считается относительно небольшим, для множества положений (например, подъемов) клапана регулятора давления наддува в этой области низкого подъема. Как с областью 214 низкого подъема, показанной на фиг. 2, область 322 низкого подъема может продолжаться от верхней поверхности 324 седла 314 клапана до любой соответствующим образом определенной точки внутри первой камеры 312 и может измеряться от этой верхней поверхности до верхней поверхности клапана 302 регулятора давления наддува. В качестве неограничивающего примера, область 322 низкого подъема может продолжаться от верхней поверхности 324 седла 314 клапана до высоты приблизительно 15% от суммарной высоты первой и второй камер 312 и 318. Область 322 низкого подъема может быть определена в качестве любой подходящей части суммарной высоты первой и второй камер 312 и 318, и может быть задана на основании физических характеристик регулятора 300 давления наддува или определяться динамически на основании различных требуемых рабочих параметров. Клапан 302 регулятора давления наддува может размещаться в местоположении в пределах области 322 низкого подъема в случае, если работа датчиков 302 и/или 303 положения ухудшает характеристики, как подробнее описано ниже со ссылкой на фиг. 5.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ 400, который может выполняться контроллером двигателя (например, контроллером 12), для управления турбонагнетателем посредством регулятора давления наддува (например, регуляторов 200 и 300 давления наддува). В одном из примеров, способ управления турбонагнетателем двигателя посредством регулятора давления наддува может содержать определение требуемого давления наддува и фактическего давления наддува. Регулятор давления наддува может регулироваться согласно разности между требуемым давлением наддува и фактическим давлением наддува.
На этапе 410, способ включает в себя определение требуемого наддува согласно условиям работы двигателя. Оцениваемые условия могут непосредственно измеряться датчиками, например, такими как датчики 112, 118, 120, 122, 123, 124 и 134, и/или условия могут оцениваться по другим условиям работы двигателя. Оцениваемые условия могут включать в себя температуру хладагента двигателя, температуру моторного масла, массовый расход воздуха (MAF), давление в коллекторе (MAP), наддув (например, давление наддува с датчика 123), давление на впуске дросселя (TIP), скорость вращения двигателя, скорость вращения холостого хода, барометрическое давление, требуемый водителем крутящий момент (например, с датчика 134 положения педали), температуру воздуха, скорость транспортного средства, и т.д.
Затем, на этапе 420, может определяться фактическое давление наддува. Фактический наддув может измеряться непосредственно по датчику, такому как датчик 123. Измерение может отправляться в контроллер 12 посредством сигнала давления наддува и сохраняться на машиночитаемом запоминающем носителе. В альтернативном варианте осуществления, фактическое давление наддува может оцениваться на основании других рабочих параметров, таких как, например, на основании MAP и RPM.
Затем, на этапе 430, может определяться атмосферное давление. Например, атмосферное давление может измеряться по датчику MAP при запуске двигателя и/или оцениваться на основании условий работы двигателя, в том числе, MAF, MAP, положения дросселя, и т.д. Измерение может отправляться в контроллер 12 и сохраняться на машиночитаемом запоминающем носителе. В альтернативном варианте осуществления, атмосферное давление может оцениваться на основании других рабочих параметров.
Затем, на этапе 440, определяется, имеется ли в распоряжении указание состояния регулятора давления наддува. В вариантах осуществления, в которых датчик положения (например, датчик 203 положения) используется для отслеживания положения клапана регулятора давления наддува у регулятора давления наддува, может определяться, есть ли в распоряжении выходной сигнал с датчика положения. В других вариантах осуществления, в которых датчик давления (например, датчик 305 давления) используется для указания состояния регулятора давления наддува, может определяться, имеется ли в распоряжении выходной сигнал с датчика давления. Если указания состояния регулятора давления наддува нет в распоряжении (Нет), способ переходит на этап 502 по фиг. 5, где регулятор давления наддува управляется посредством отдельного способа 500 в режиме с ухудшенными характеристиками, способ подробнее описан ниже. Если указание состояния регулятора давления наддува имеется в распоряжении (Да), способ переходит на этап 450.
Затем, на этапе 450, усилие приведения в действие регулятора давления наддува может рассчитываться на основании перепада давления на регуляторе давления наддува, потока выхлопных газов, и/или угла клапана регулятора давления наддува. Регулятор давления наддува может регулироваться согласно усилию приведения в действие регулятора давления наддува. Усилие приведения в действие регулятора давления наддува может точно подходить к перепаду давления на регуляторе давления наддува. Например, усилие приведения в действие регулятора давления наддува может использоваться в качестве впускных данных в динамическую модель регулятора давления наддува. Динамические характеристики регулятора давления наддува могут отображать требуемое давление регулятора давления наддува или требуемое положение клапана регулятора давления наддува в рабочем цикле регулятора давления наддува для данного усилия приведения в действие регулятора давления наддува, где сигнал рабочего цикла формируется контроллером и отправляется на привод регулятора давления наддува, чтобы регулировать усилие приведения в действие. Привод регулятора давления наддува, например, может быть приводом 150 в регуляторе 200 давления наддува или вакуумным регулятором в регуляторе 300 давления наддува. Отображение в рабочем цикле регулятора давления наддува может включать в себя использование справочных таблиц или расчет рабочего цикла регулятора давления наддува. Сигнал (WGC) управления регулятором давления наддува может включать в себя широтно-импульсную модуляцию посредством рабочего цикла для регулировки регулятора давления наддува. Требуемое давление регулятора давления наддува или требуемое положение клапана регулятора давления наддува, например, могут достигаться алгоритмами упреждающего управления, управления с обратной связью или другими алгоритмами управления.
Член компенсации может учитывать задержки привода регулятора давления наддува. Дополнительно, член компенсации дополнительно может включать в себя регулировки, основанные на перемещении сдвоенных независимых кулачков, которые могут оказывать влияние на давление наддува. Например, по мере того, как впускной кулачок перемещается некоторым образом, который увеличивал бы давление наддува относительно атмосферного давления, величина члена компенсации может уменьшаться. Подобным образом, по мере того, как впускной кулачок перемещается некоторым образом, который уменьшал бы давление наддува относительно атмосферного давления, величина члена компенсации может увеличиваться.
Возвращаясь к фиг. 4, на этапе 460, регулятор давления наддува может регулироваться согласно требуемому наддуву. Например, требуемое давление наддува может использоваться в качестве входных данных в алгоритм упреждающего управления для регулировки регулятора давления наддува. Алгоритм упреждающего управления может обрабатывать целевое давление регулятора давления наддува или целевое положение клапана регулятора давления наддува, которые могут использоваться в качестве входного сигнала во внутренние контуры управления.
В заключение, на этапе 470, ошибка наддува может рассчитываться в качестве разности между требуемым давлением наддува и фактическим давлением наддува. Регулятор давления наддува может регулироваться согласно обработанной ошибке давления наддува. Например, ошибка давления наддува может использоваться в качестве входного сигнала в алгоритм управления с обратной связью для расчета целевого давления регулятора давления наддува, если требуется регулирование по давлению, или целевого положения клапана регулятора давления наддува в пределах внутреннего контура. Алгоритм управления может включать в себя член компенсации, как описано выше.
Далее, с обращением к фиг. 5, показан способ 500 управления регулятором давления наддува, когда выходного сигнала с датчика, указывающего положение клапана регулятора давления наддува, нет в распоряжении. Способ 500, например, может выполняться в случае, когда работа датчиков 203, 303 становится подвергнутой ухудшению работы. Способ выполняется по определению, что указания состояния регулятора давления наддува нет в распоряжении, на этапе 440 способа 400, показанного на фиг. 4.
На этапе 502, определяется, находится ли требуемый наддув в первом диапазоне. Первый диапазон может включать в себя нижнюю границу значений наддува, например, продолжаясь от нулевого наддува (например, отсутствия требуемого наддува) до относительно низкого значения наддува (например, 20% от максимального наддува). Такие значения, и первый диапазон в целом, однако, могут регулироваться, чтобы действия, выполняемые в качестве части способа 500, соответствующие ассоциативной связи требуемого наддува с диапазоном наддува, были уместными для работы регулятора давления наддува в случае ухудшения характеристик датчика или недоступности состояния регулятора давления наддува. Если требуемый наддув находится в пределах первого диапазона (Да), способ переходит на этап 504.
На этапе 504, клапан регулятора давления наддува открывается посредством выдачи короткого импульса тока в его связанный привод - например, привод 150 для электрического регулятора 200 давления наддува, или вакуумный регулятор для пневматического регулятора 300 давления наддува. Длительность импульса тока может быть задана на основании физических характеристик клапана регулятора давления наддува и может выбираться, чтобы она была достаточной, чтобы вызвать открывание клапана регулятора давления наддува (например, отрыв от его связанного седла клапана), Как показано на этапе 506, после выдачи короткого импульса тока, клапан регулятора давления наддува поддерживается в по меньшей мере частично открытом положении посредством давления выхлопных газов. Например, выхлопные газы, текущие через выпускной канал 46 на фиг. 2 и 3, могут действовать на нижние поверхности клапанов 206 и 302 регулятора давления наддува силами, достаточными для поддержания уровня расстояния от их соответствующих сидений 212 и 314 клапанов. В некоторых сценариях, вслед за выдачей короткого импульса тока, давления выхлопных газов могут поддерживать клапаны 206 и 302 регулятора давления наддува в областях 214 и 322 низкого подъема, соответственно. Установление клапана регулятора давления наддува в по меньшей мере частично открытом положении посредством действий, выполняемых на этапе 504 и 506, может защищать связанный двигатель от повреждения вследствие избыточной подачи наддува. Вслед за 506, способ заканчивается.
Если, на этапе 502, определяется, что требуемый наддув не находится в пределах первого диапазона (Нет), способ переходит на этап 508. Здесь, регулятор давления наддува работает по-другому согласно ассоциативной связи требуемого наддува с другим диапазоном в случае недоступности обратной связи с датчика. В примере, описанном выше, альтернативное управление регулятором давления наддува выполняется, если требуемый наддув превышает 20% максимального наддува.
На этапе 508, определяется требуемое давление на впуске дросселя (TIP). Требуемое TIP, например, может определяться на основании требуемого наддува, определенного на этапе 410 способа 400 на фиг. 4, а в некоторых вариантах осуществления, может определяться в нем на этапе 410 в качестве части определения требуемого наддува.
Затем, на этапе 510, постоянная времени определяется на основании требуемого TIP, определенного на этапе 508. Постоянная времени дает масштаб времени, с которым могут продвигаться повышения наддува, и может быть зависящей от коэффициента передачи пропорционального регулятора в системе 700 управления, подробнее описанной ниже со ссылкой на фиг. 7.
В заключение, на этапе 512, наддув, выдаваемый в связанный двигатель (например, двигатель 10), повышается в масштабе времени, определенном постоянной времени. В целом, постоянная времени будет относительно большой, чтобы наддув повышался относительно постепенно. Постепенное повышение наддува может гарантировать, что крутящий момент двигателя и скорость вращения турбонагнетателя не подвергаются перерегулированию.
Таким образом, управление наддувом может обеспечиваться в ответ на обратную связь с датчика клапана регулятора давления наддува (например, датчика положения), отсутствующую в распоряжении, а кроме того, в ответ на требуемый наддув, находящийся в первом диапазоне или втором диапазоне.
Следует принимать во внимание, что способ 500 может модифицироваться различными подходящими способами. Например, в некоторых вариантах осуществления, взамен может определяться, на этапе 502, находится ли требуемое TIP в первом диапазоне значений TIP. Требуемое TIP соответственно может определяться до этапа 502, например, в качестве части определения требуемого наддува на этапе 410 способа 400 на фиг. 4. В этом примере, управление регулятором давления наддува по способу 500 может выполняться согласно требуемому TIP. В некоторых подходах, требуемое TIP может определяться на основании требуемого уровня наддува, например, посредством обращения за справкой к справочной таблице.
Фиг. 6 показывает таблицу 600, иллюстрирующую управление регулятором давления наддува согласно ассоциативной связи требуемого наддува с первым или вторым диапазоном в случае, если нет в распоряжении обратной связи с датчика клапана регулятора давления наддува. Как описано выше со ссылкой на способ 500 на фиг. 5, если требуемый наддув находится в пределах первого диапазона уровней наддува, открывание клапана регулятора давления наддува инициируется отправкой короткого импульса тока на привод, функционально присоединенный к клапану регулятора давления наддува. Привод, например, может быть электроприводом (например, приводом 150, функционально присоединенным к клапану 206 регулятора давления наддува) или пневмоприводом (например, одним или более вакуумных регуляторов, управляющих по текучей среде положением клапана 302 регулятора давления наддува). Первый диапазон уровне наддува может продолжаться от нулевого требуемого наддува до относительно низкого уровня требуемого наддува (например, 20% максимального наддува). Вслед за подачей короткого импульса тока, клапан регулятора давления наддува поддерживается в по меньшей мере частично открытом положении посредством давлений выхлопных газов, текущих через ближайший коллектор (например, выпускной коллектор 46).
Если, взамен, требуемый наддува попадает в пределы второго диапазона уровней наддува, приводится в действие альтернативное управление регулятором давления наддува. Здесь, уровни наддува повышаются согласно постоянной времени, определенной посредством регулирования с обратной связью, специфичного считыванию положения клапана регулятора давления наддува с ухудшенными характеристиками в системе 700 управления, подробнее описанной ниже. Второй диапазон уровней наддува в этом варианте осуществления покрывает оставшийся диапазон уровней наддува между верхним пределом первого диапазона уровней наддува (например, 20% максимального наддува в вышеприведенном примере) и максимальным наддувом, который может быть достигнут. В некоторых вариантах осуществления, второй диапазон уровней наддува может включать в себя средние и высокие уровни требуемого наддува, хотя первый и второй диапазоны уровней наддува могут быть модифицированы согласно различным режимам требуемой работы.
Как описано выше, действия управления регулятором давления наддува, специфичные первому и второму диапазонам, взамен могут выполняться на основании требуемого TIP и того, попадает ли требуемое TIP в пределы связанного первого или второго диапазона значений TIP. В некоторых примерах, требуемое TIP может определяться посредством использования справочной таблицы, ассоциативно связывающей требуемые уровни наддува с требуемыми значениями TIP.
Далее, с обращением к фиг. 7, схематично показана система 700 управления, с которой управление регулятором давления наддува может выполняться в ответ на условия работы. Система 700 управления может использоваться для содействия подаче требуемого наддува посредством управления регуляторами 200 и 300 давления наддува, а кроме того, может использоваться для реализации управления регулятором давления наддува в случае ухудшения работы датчика клапана регулятора давления наддува, как описано выше со ссылкой на фиг. 5 и 6. Несмотря на то, что показана и описана со ссылкой на двигатель 10 по фиг. 1, система 700 управления может быть реализована в других пригодных двигателях.
Двигатель 10 подает требуемое давление на впуске дросселя (TIP) и фактическое TIP в первый блок 702 суммирования. Требуемое TIP может определяться, как описано выше (например, на основании условий работы и/или на основании требуемого наддува), наряду с тем, что фактическое TIP может определяться на основании выходного сигнала из датчика TIP, такого как датчик 124, показанный на фиг. 1. С получением определенной разности между требуемым TIP и фактическим TIP в первом блоке 702 суммирования, эта разность подается в модуль 704 обратной связи, который обычно служит в качестве пропорционального регулятора в системе 700 управления.
Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления, модуль 704 обратной связи включает в себя механизмы управления, которые могут применяться для сценариев, в которых датчик клапана регулятора давления наддува действует нормально, и для сценариев, в которых работа датчика ухудшилась (например, нет в распоряжении обратной связи с датчика положения). Нормальный механизм 706 управления, который может приводиться в действие для нормальной работы датчика (например, имеющейся в распоряжении обратной связи с датчика положения), включает в себя внутренний контур 708 и внешний контур 710. Внутренний контур 708 может принимать обратную связь касательно положения клапана регулятора давления наддува с датчика и формировать требуемые положения клапана регулятора давления наддува в ответ на обратную связь и другие условия работы. Внутренний контур 708, таким образом, обеспечивает управление с обратной связью в этом примере. Однако, следует принимать во внимание, что внутренний контур 708 может вырабатывать другие пригодные команды, которые могут относиться к приводу, функционально присоединенному к клапану регулятора давления наддува. Например, внутренний контур 708 может формировать требуемые ориентации поворотных компонентов в электроприводе, присоединенном к клапану регулятора давления наддува. Внешний контур 710 может обеспечивать управление без обратной связи посредством реализации требуемых уровней TIP или, в некоторых вариантах осуществления, требуемых уровней наддува.
Механизм 712 управления с ухудшенными характеристиками, который может быть приведен в действие для ухудшенной работы датчика, включает в себя внешний контур 714, не включая замкнутый внутренний контур вследствие отсутствия обратной связи с датчика, так что нет регулировки управления регулятором давления наддува на основании требуемого положения и обратной связи датчика. В некоторых вариантах осуществления, механизм 712 управления с ухудшенными характеристиками может приводиться в действие, только если отсутствует в распоряжении обратная связь с датчика клапана регулятора давления наддува. Когда требуемый наддув (или соответствующее требуемое TIP) находится в пределах первого диапазона, описанного выше (например, продолжающегося от нулевого требуемого давления до относительно низкого процента максимально достижимого наддува), управление без обратной связи может использоваться, чтобы инициировать открывание клапана регулятора давления наддува. Однако, если требуемый наддув (или соответствующее TIP) находится в пределах второго диапазона, описанного выше (например, выше верхнего предела первого диапазона), механизм 712 управления с ухудшенными характеристиками может обеспечивать управление с обратной связью посредством использования с выгодой измерений фактическего TIP, выдаваемых датчиком TIP, таким как датчик 124 на фиг. 1. Внешний контур 714 отличается от внешнего контура 710 в обычном механизме 706 управления формированием избирательных коэффициентов передачи для содействия повышению наддува согласно управлению, выполняемому для уровней наддува в этом режиме.
Независимо от того, какие из механизмов 706 и 712 управления приводятся в действие, модуль 704 обратной связи выводит ошибку, указывающую разность между требуемым и фактическим TIP в показателях рабочего цикла и, таким образом, может, в комбинации с другими компонентами системы 700 управления, регулировать давление наддува, подаваемое в двигатель 10. Эта ошибка рабочего цикла выдается в второй блок 716 суммирования, который также принимает рабочий цикл регулятора давления наддува из модуля 718 прямой связи. Модуль 718 прямой связи принимает требуемое TIP из двигателя 10 и формирует требуемый рабочий цикл регулятора давления наддува, например, посредством справочной таблицы. С рабочим циклом, выдаваемым модулем 718 прямой связи, и ошибкой рабочего цикла, выдаваемой модулем 704 обратной связи, второй блок 716 суммирования выводит скорректированный рабочий цикл, который подается на привод 720, функционально присоединенный к клапану регулятора давления наддува. Привод 720, например, может быть приводом 150, функционально присоединенным к клапану 206 регулятора давления наддува, или вакуумным приводом, выполненным с возможностью пневматически приводить в действие клапан 302 регулятора давления наддува.
В некоторых вариантах осуществления, выходной сигнал подвергнутого ухудшению работы механизма 712 управления может быть выражен в качестве P=Kp∗e(t), где KP - коэффициент передачи, e(t) - ошибка в зависимости от времени (например, ошибка между требуемым и фактическим TIP в первом блоке 702 суммирования), и P - выходной сигнал подвергнутого ухудшению работы механизма управления (например, ошибка рабочего цикла). Как описано выше со ссылкой на фиг. 5 и 6, увеличения наддува в направлении требуемого наддува во втором диапазоне значений наддува могут выполняться в масштабе времени согласно постоянной времени, определенной на основании динамики наддува. Эта постоянная времени может быть основана на и, в некоторых примерах, пропорциональна коэффициенту KP передачи. Для некоторых сценариев, коэффициент KP передачи может устанавливаться в относительно более низкое значение по сравнению с типичными значениями коэффициента передачи для относительно более быстрой реакции привода регулятора давления наддува (например, привода 150) по сравнению с динамикой наддува. Более точно, время, требуемое для регулировки положения клапана регулятора давления наддува посредством связанного привода, может быть значительно меньшим, чем время, требуемое для отражения изменения уровня наддува, подаваемого в двигатель, являющегося результатом регулировки положения клапана регулятора давления наддува.
Посредством приведения в исполнение процедур управления, описанных выше, и реализации системы 700 управления, достаточный наддув может подаваться в двигатель в случае, когда нет в распоряжении обратной связи с датчика клапана регулятора давления наддува. Дополнительно, могут избегаться избыточная подача наддува и перерегулирование крутящего момента двигателя и скорости вращения турбины.
Отметим, что примерные способы управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные способы, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по сути, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.
Реферат
1. Система управления клапаном регулятора давления наддува, содержащая:модуль обратной связи, содержащий первый внешний контур, причем приводимый в действие, если нет в распоряжении обратной связи с датчика клапана регулятора давления наддува, причем модуль обратной связи выполнен с возможностью приема разности между требуемым давлением на впуске дросселя и фактическим давлением на впуске дросселя, и с возможностью вывода ошибки рабочего цикла;модуль прямой связи, выполненный с возможностью формирования рабочего цикла на основании требуемого давления на впуске дросселя; иблок суммирования, выполненный с возможностью формирования скорректированного рабочего цикла на основании разницы между рабочим циклом и ошибкой рабочего цикла, при этом скорректированный рабочий цикл отправляется на привод, функционально присоединенный к клапану регулятора давления наддува.2. Система по п. 1, в которой модуль обратной связи содержит второй внешний контур и внутренний контур, причем второй внешний контур и внутренний контур приводится в действие, если имеется в распоряжении обратная связь с датчика клапана регулятора давления наддува.3. Система по п. 1, в которой фактическое давление на впуске дросселя определяется на основании выходного сигнала с датчика давления на впуске дросселя.4. Система по п. 1, в которой скорректированный рабочий цикл предусмотрен для:перемещения клапана регулятора давления наддува в по меньшей мере частично открытое положение, если требуемый наддув находится в пределах первого диапазона; иперемещения клапана регулятора давления наддува в полностью закрытое положение, если требуемый надду�
Формула
