控制涡轮增压机的压力的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制涡轮增压机(尤其是具有真空或增压压力驱动的废气门阀的涡轮增压机)的增压压力的方法和装置。该方法和装置适用于内燃机，并且尤其可以使用真空的驱动器或增压压力执行器，其通过电力气动阀(或真空控制阀、也可以简称为EPV)控制，其被用于涡轮增压汽油机以及柴油机。
【背景技术】
[0002]已知的是大多数内燃机是涡轮增压的。涡轮增压机是一种增压装置用于允许产生更多的能量用于给定尺寸的内燃机。涡轮机的优点在于，其将更大质量的吸入空气压入燃烧室中，因此导致能量和/或效率的提高。涡轮增压机通常用在卡车、轿车、火车和建筑设备的内燃机中。它们通常与汽油内燃机和柴油内燃机一起使用并且被发现在汽车燃料电池中是有用的。
[0003]还已知的是，涡轮增压的内燃机系统使用了废气门阀(亦即排气旁通阀)，其将废气转移出涡轮机。废气的转出调节了涡轮机速度，由此接下来调节压缩机的转速。废气门的首要功能是调节涡轮增压机系统中的增压压力，以用于设置每个气缸所需的空气并且保护内燃机以及涡轮增压机。废气门被内燃机控制器(例如是电子控制单元；简称ECU)控制。一种可能管理废气门的方式在于，通过废气执行器、也称为真空控制阀或电力气动阀(EPV)。这种阀由E⑶借助脉宽调制信号(PWM)被电力地驱动，该脉宽调制信号(PWM)以占空比(DC)来表示。作为已知的是，脉宽调制(PWM)是一种调制技术，即基于调制器的信号信息调制脉冲的宽度(正式的说是脉冲的持续时间)。供给至负载的电压(和电流)的平均值通过快速地打开和关闭供给和负载之间的开关来控制。开关打开的时期相对关闭的时期越长，则供给至负载的能量越大。概念占空比描述了“打开”的时间相对常规区间或时间的“时期”的比例；较低的占空比对应了较低的能量，因为电源在大多数时间内是关闭的。如前所述，占空比通常以百分比表达，100%意味是完全打开。此后概念“占空比”将始终表示百分比数值。
[0004]EPV确定了由真空泵供给的空气的真空压力。负的空气压力(真空力)对抗位于废气门执行器中的弹簧的力。弹簧力则允许废气门打开且使废气改道，并使之不会达到涡轮机叶轮，而真空力实现废气门的关闭。对于增压压力驱动的系统，EPV确定了控制压力，其是增压压力和环境压力(或更低)的混合。控制压力作用在与弹簧和废气门杆相连的隔膜上。弹簧力保持废气门关闭。如果控制压力增加并且超过压力阈值(其作为基础增压压力已知)，废气门将被推向打开方向。如果内燃机在热的条件下运行，则这种涡轮增压的内燃机可以非常好地控制做功。相反，当内燃机在低温条件下运行时，则会观察到涡轮增压机的高压力过冲。一些试验测试已经表明废气门执行器的电磁阀的温度是造成涡轮增压机的增压压力过冲的原因。事实上已知的是，电磁阀的电阻随温度而增加。这意味着，对于给定的占空比值，在低温条件下电磁阀的电阻降低并且流入电子阀的电流增大。作为结果，废气门将会关闭得更紧，因此增压压力增大。作为结果，废气门执行器的冷的电磁阀相对具有相似占空比的热的电磁阀会导致更高的增压压力。
[0005]因此需要一种通过考虑废气门执行器的温度的影响控制涡轮机的增压压力的方法。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种控制涡轮增压机的增压压力的方法，其考虑废气门执行器的温度的影响，尤其是内燃机在低温条件下运行时。
[0007]所要解决的另一问题在于，提供一种装置，其能够运行上述方法。
[0008]所述技术问题通过一种方法、一种装置、一种内燃机、一种计算机程序和计算机程序产品解决。
[0009]本发明的一种实施例提供一种控制内燃机的涡轮增压机的增压压力的方法，该涡轮增压机包括废气门阀和废气门执行器，其中当内燃机在低温条件下运行时，该方法实施以下步骤:
[0010]-确定废气门执行器的稳态温度，
[0011]-估算废气门执行器的修正温度，其作为环境空气和废气门执行器之间的热对流的函数，
[0012]-估算脉宽调制信号的占空比修正值，其作为所述修正温度的函数，
[0013]-运行所述占空比修正值，以控制涡轮增压机的增压压力。
[0014]因此，本发明还提供一种装置，用于实施控制内燃机的涡轮增压机的增压压力的方法，该装置包括:
[0015]-用于确定废气门执行器的稳态温度的器件，
[0016]-用于估算废气门执行器的修正温度的器件，该修正温度作为环境空气和废气门执行器之间的热对流的函数，
[0017]-用于估算脉宽调制信号的占空比修正值的器件，该占空比修正值作为所述修正温度的函数，
[0018]-用于运行所述占空比修正值的器件，以控制涡轮增压机的增压压力。
[0019]所述装置或器件是纯软件或计算机程序实现的功能模块构架或功能模块。
[0020]该实施例的优点在于，所述方法通过建造废气门执行器的电磁阀的温度的模型来控制涡轮增压机的增压压力。通过这种方式，这种温度的修正值被计算，同时考虑了引擎盖下的空气温度和废气门执行器的电磁阀线圈之间的热对流。在估算电磁阀的当前温度时，在电磁阀达到稳态温度时在低温条件下的温度不同于在内燃机是热的时在正常驾驶条件下的温度，因此能够修正供给至废气门执行器的脉宽调制信号的占空比值，尤其这种DC值被降低，以便涡轮增压机不会获得过高的增压压力。
[0021]按照另一实施例，该方法还包括计算废气门执行器电流的步骤，该电流作为废气门执行器电压和废气门执行器的修正温度的函数，并且使用所述废气门执行器电流来估算脉宽调制信号的占空比修正值。
[0022]因此所述装置还包括用于计算废气门执行器电流的器件，该电流作为废气门执行器电压和废气门执行器的修正温度的函数，和使用所述废气门执行器电流来估算脉宽调制信号的占空比修正值的器件。
[0023]该实施例的优点在于，也在考虑了流入电磁阀的电流的情况下估算脉宽调制信号的占空比修正值。换句话说，在同时考虑两个影响参数、即电磁阀温度和电流(其取决于电磁阀电压)的情况下确定占空比值。
[0024]按照另一种实施例，废气门执行器电压是电源电压和由于线圈电感产生的电压之和。
[0025]因此，所述用于计算(作为废气门执行器电压的函数的)废气门执行器电流的器件，被设置用于使用电源电压和由线圈电感产生的电压之和作为废气门执行器电压。
[0026]在这种方式中，也在考虑电磁阀线圈的具体特性的情况下估算脉宽调制信号的占空比修正值。
[0027]按照另一种实施例，所述在环境空气和废气门执行器之间的热对流是脉宽调制信号的占空比值的函数。
[0028]因此，所述用于估算废气门执行器的修正温度的器件被设置用于计算作为脉宽调制信号的占空比值的函数的热对流。
[0029]该实施例的优点在于，在考虑最有影响的参数(亦即脉宽调制信号的占空比值)的情况下计算在环境空气和废气门执行器之间的热对流。
[0030]按照另一种实施例，所述在环境空气和废气门执行器之间的热对流也是汽车速度和内燃机冷却液的温度的函数。
[0031]因此，所述用于估算废气门执行器的修正温度的器件被设置用于计算作为汽车速度和内燃机冷却液的温度的函数的所述热对流。
[0032]在这种方式中，废气门执行器的电磁阀的温度模型不会不顾其他影响参数。
[0033]按照另一种实施例，废气门执行器的稳态温度取决于内燃机冷却液温度、脉宽调制信号的占空比和进气歧管温度。
[0034]因此，用于确定废气门执行器的稳态温度的器件被设置用于以废气门执行器的稳态温度运行，该稳态温度取决于内燃机冷却液温度、脉宽调制信号的占空比和进气歧管温度。
[0035]在这种方式中，废气门执行器的电磁阀的温度模型不会不顾用于确定温度稳态条件的影响参数。
[0036]以上所述各器件是纯软件或计算机程序实现的功能模块。
[0037]本发明的另一实施例提供一种内燃机，其包括涡轮增压机、废气门阀和废气门执行器，其中，涡轮增压机的增压压力按照前述实施例之一所述的方法来控制，或者该内燃机还包括按照前述实施例之一所述的、用于控制内燃机的涡轮增压机的增压压力的装置。
[0038]按照所述方面之一的方法可以借助一种计算机程序来实施，该程序包括用于执行上述方法的全部步骤的程序编码，并且以包含计算机程序的计算机程序产品的形式。
[0039]所述计算机程序产品可以被嵌入用于内燃机的控制装置中，其包括电子控制单元(ECT)，与E⑶相连的数据载体，和存储在数据载体中的计算机程序，因此控制装置定义了和所述方法相同的方式描述的实施形式。在这种情况中，当控制装置执行计算机程序时，上述方法的所有步骤被执行。
【附图说明】
[0040]各种实施形式以举例的方式参照附图被描述，在附图中:
[0041]图1示出汽车系统。
[0042]图2示出属于图1的汽车系统的内燃机的局部。
[0043]图3示出涡轮增压的内燃机的原理概括图。
[0044]图4示出按照本发明的一种实施例的方法的流程图。
[0045]图5示出按照本发明的另一种实施例的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0046]一些实施例可以包括如图1和2所示的汽车系统100，其包括具有发动机缸体120的内燃机(ICE) 110，发动机缸体限