本公開涉及內(nèi)燃機，并且更具體地，涉及用于自適應(yīng)地學(xué)習(xí)值以及基于該自適應(yīng)學(xué)習(xí)的值來控制發(fā)動機的渦輪增壓器的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

本文提供的背景描述是為了一般地呈現(xiàn)本公開的上下文的目的。當(dāng)前署名的發(fā)明人的工作，就其在該背景部分所描述的以及在提交時可以不另外被作為是現(xiàn)有技術(shù)的多個方面的描述而言，既不明確地也不隱含地被認(rèn)可為是本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

內(nèi)燃機在汽缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物以驅(qū)動活塞，這產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。進入發(fā)動機的空氣流動通過節(jié)流閥來調(diào)節(jié)。燃料控制系統(tǒng)調(diào)整被噴射的燃料的比率，以向汽缸提供所期望的空氣/燃料混合物。增加提供至汽缸的空氣和燃料量通常提高了發(fā)動機的扭矩輸出。

使用渦輪增壓器以通過將額外的空氣推進汽缸來提高內(nèi)燃機的效率。渦輪增壓器包括渦輪和壓縮機。渦輪被發(fā)動機產(chǎn)生的排氣驅(qū)動，并且反過來使用排氣的動力將壓縮機驅(qū)動。然后，壓縮機壓縮進入汽缸的空氣以將更多空氣推入汽缸。由渦輪增壓器提供的升壓量(進氣壓縮量)通常通過調(diào)整廢氣門的位置來控制，該廢氣門允許排氣繞過渦輪。由可變幾何形狀渦輪增壓器提供的升壓量通過調(diào)整可變幾何形狀渦輪增壓器內(nèi)葉片的位置來控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的原理的系統(tǒng)包括目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊和渦輪增壓器控制模塊。目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊基于由渦輪增壓器的壓縮機產(chǎn)生的功率、渦輪增壓器的渦輪中的軸的慣性與由渦輪產(chǎn)生的功率之間的關(guān)系式來確定渦輪增壓器的目標(biāo)位置。目標(biāo)渦輪增壓器位置包括目標(biāo)葉片位置和目標(biāo)廢氣門位置中的至少一個。渦輪增壓器控制模塊基于目標(biāo)渦輪增壓器位置來控制渦輪增壓器。

通過詳細(xì)的描述、權(quán)利要求和附圖本公開的其它應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。詳細(xì)的描述和具體的示例僅旨在用于說明的目的，而并不旨在限制本公開的范圍。

附圖說明

通過詳細(xì)的描述和附圖本公開將變得更易理解，其中：

圖1是根據(jù)本公開的原理的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的功能框圖；

圖2至圖4是根據(jù)本公開的原理的示例性控制系統(tǒng)的功能框圖；以及

圖5是示出根據(jù)本公開的原理的示例性控制方法的流程圖。

在附圖中，附圖標(biāo)記可被重復(fù)使用以標(biāo)識類似的和/或相同的元件。

具體實施方式

通過將跨渦輪增壓器的壓縮機的壓力比的實際值與壓縮機壓力比的目標(biāo)值之間的誤差最小化，發(fā)動機控制系統(tǒng)通常使用反饋方法來控制渦輪增壓器的位置?；趤碜詨毫鞲衅鞯妮斎雭泶_定壓縮機壓力比，該壓力傳感器設(shè)置在壓縮機的上游和下游。因此，如果傳感器中的一個或兩個出現(xiàn)故障，則渦輪增壓器位置不如期望的那樣被控制。

為了避免這個問題，除了或代替上述的反饋方法，一些發(fā)動機控制系統(tǒng)可使用前饋方法。此外，前饋方法可以提高瞬態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)。前饋方法通常包括使用基于物理學(xué)的模型來確定渦輪增壓器位置的目標(biāo)值。然而，現(xiàn)有的基于物理學(xué)的模型不能準(zhǔn)確地捕獲渦輪增壓器系統(tǒng)的物理特性，這不利地影響了渦輪增壓器位置控制。此外，現(xiàn)有的基于物理學(xué)的模型包括一些系數(shù)，這些系數(shù)要通過耗時的校準(zhǔn)工作來確定。

根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法既使用前饋方法又使用反饋方法來控制渦輪增壓器的位置。前饋方法包括：使用采用線性參數(shù)變化(LPV)形式的基于物理學(xué)的模型來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置，該線性參數(shù)變化(LPV)形式準(zhǔn)確地捕獲了渦輪增壓器系統(tǒng)的的物理特性。此外，基于物理學(xué)的模型包括使用修改的最小二乘方或卡爾曼濾波自適應(yīng)學(xué)習(xí)的系數(shù)，這消除了校準(zhǔn)工作。進一步地，自適應(yīng)學(xué)習(xí)系數(shù)使得該系統(tǒng)和方法能夠考慮到變化的發(fā)動機工況(諸如系統(tǒng)老化)，這還提高了渦輪增壓器位置控制。

現(xiàn)在參照圖1，發(fā)動機系統(tǒng)100包括發(fā)動機102，該發(fā)動機102燃燒空氣/燃料混合物以產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動扭矩。由發(fā)動機102產(chǎn)生的驅(qū)動扭矩量是基于來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入。駕駛員輸入可以基于加速器踏板的位置。駕駛員輸入還可以基于巡航控制系統(tǒng)，該巡航控制系統(tǒng)可以是改變車輛速度以維持預(yù)定行車間距的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。

通過進氣系統(tǒng)108，空氣被抽吸到發(fā)動機102中。進氣系統(tǒng)108包括進氣歧管110和節(jié)流閥112。節(jié)流閥112可包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的蝶形閥。發(fā)動機控制模塊(ECM)114控制節(jié)流閥致動器模塊116，該節(jié)流閥致動器模塊116調(diào)節(jié)節(jié)流閥112的開度以控制抽吸到進氣歧管110的空氣量。

來自進氣歧管110的空氣被抽吸到發(fā)動機102的汽缸中。雖然發(fā)動機102可包括多個汽缸，用于說明目的，示出了單個的代表性的汽缸118。僅作示例，發(fā)動機102可包括2個、3個、4個、5個、6個、8個、10個和/或12個汽缸。在一定的發(fā)動機工況下，ECM 114可停用一些汽缸，這可以提高燃料經(jīng)濟性。

發(fā)動機102可使用四沖程循環(huán)運行。如下所述的四沖程被稱為進氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在曲軸(未示出)的每次旋轉(zhuǎn)期間，在汽缸118內(nèi)發(fā)生四沖程中的兩個。因此為了經(jīng)歷所有四沖程，曲軸兩次旋轉(zhuǎn)對于汽缸118是必需的。

在進氣沖程期間，來自進氣歧管110的空氣通過進氣閥122被抽吸到汽缸118中。ECM 114控制燃料致動器模塊124，該燃料致動器模塊124調(diào)節(jié)由燃料噴射器125執(zhí)行的燃料噴射，以實現(xiàn)期望的空氣/燃料比。燃料可在中心位置或多個位置處(諸如在接近每個汽缸的進氣閥122處)被噴射到進氣歧管110中。在各種實施方式中，燃料可以被直接噴射到汽缸中或與汽缸相關(guān)聯(lián)的混合室中。燃料致動器模塊124可以停止噴射燃料到經(jīng)停用的汽缸中。

經(jīng)噴射的燃料與空氣混合，并且在汽缸118中產(chǎn)生空氣/燃料混合物。在壓縮沖程期間，汽缸118內(nèi)的活塞(未示出)壓縮該空氣/燃料混合物。發(fā)動機102可以是壓燃式發(fā)動機，在這種情況下，汽缸118中的壓縮點燃空氣/燃料混合物。可替換地，發(fā)動機102可以是火花點火式發(fā)動機，在這種情況下，火花致動器模塊126基于來自ECM 114的信號給火花塞128通電，以在汽缸118中產(chǎn)生點燃空氣/燃料混合物的火花?；鸹ㄕ龝r相對于活塞處在其最上面的位置的時間可以是特定的，該位置被稱為上死點(TDC)。

火花致動器模塊126可由火花正時信號來控制，該火花正時信號指定在TDC之前或是之后的距離以產(chǎn)生火花。因為活塞位置與曲軸旋轉(zhuǎn)直接相關(guān)，火花致動器模塊126的操作可與曲軸角度同步。在各種實施方式中，火花致動器模塊126可停止向經(jīng)停用的汽缸提供火花。

產(chǎn)生火花可被稱為點火事件?；鸹ㄖ聞悠髂K126可具有改變用于每次點火事件的火花正時的能力。當(dāng)火花正時信號在上一次點火事件與下一次點火事件之間變化時，火花致動器模塊126甚至能夠改變用于下一次點火事件的火花正時。在各種實施方式中，發(fā)動機102可以包括多個汽缸，并且火花致動器模塊126可以相對于TDC，將用于發(fā)動機102中的所有汽缸的火花正時改變相同的量。

在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動活塞向下，從而驅(qū)動曲軸。燃燒沖程可被定義為活塞到達TDC與活塞返回至下死點(BDC)時之間的時間。在排氣沖程期間，活塞開始從BDC向上移動，并且通過排氣閥130排出燃燒的副產(chǎn)物。燃燒的副產(chǎn)物通過排氣系統(tǒng)134從車輛排出。

進氣閥122可由進氣凸輪軸140控制，而排氣閥130可由排氣凸輪軸142控制。在各種實施方式中，多個進氣凸輪軸(包括進氣凸輪軸140)可控制用于汽缸118的多個進氣閥(包括進氣閥122)和/或可控制多排汽缸(包括汽缸118)的進氣閥(包括進氣閥122)。類似地，多個排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可控制用于汽缸118的多個排氣閥和/或可控制用于多排汽缸(包括汽缸118)的排氣閥(包括排氣閥130)。

進氣閥122開啟的時間可通過進氣凸輪相位器148相對于活塞TDC來改變。排氣閥130開啟的時間可通過排氣凸輪相位器150相對于活塞TDC來改變。閥致動器模塊158可以基于來自ECM 114的信號來控制進氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。在實施時，可變閥升程還可由閥致動器模塊158來控制。

ECM 114可通過指示閥致動器模塊158停止開啟進氣閥122和/或排氣閥130來停用汽缸118。閥致動器模塊158可以通過將進氣閥122從進氣凸輪軸140解耦來停止開啟進氣閥122。類似地，閥致動器模塊158可以通過將排氣閥130從排氣凸輪軸142解耦來停止開啟排氣閥130。在各種實施方式中，閥致動器模塊158可以使用除凸輪軸之外的裝置(諸如電磁致動器或或電液壓致動器)來啟動進氣閥122和/或排氣閥130。

發(fā)動機系統(tǒng)100可包括向進氣歧管110提供加壓空氣的升壓裝置。例如，圖1示出了包括熱渦輪160-1的渦輪增壓器，該熱渦輪由流經(jīng)排氣系統(tǒng)134的熱排放氣體提供動力。渦輪增壓器還包括由渦輪160-1驅(qū)動的冷空氣壓縮機160-2，該冷空氣壓縮機壓縮通入節(jié)流閥112的空氣。在各種實施方式中，由曲軸驅(qū)動的增壓器(未示出)可壓縮來自節(jié)流閥112的空氣，并且將經(jīng)壓縮的空氣傳遞至進氣歧管110。

廢氣門162可允許排氣繞過渦輪160-1，從而減少渦輪增壓器的升壓(進氣壓縮量)。ECM 114可通過升壓致動器模塊164來控制渦輪增壓器。升壓致動器模塊164可以通過控制廢氣門162的位置來調(diào)節(jié)渦輪增壓器的升壓?？商娲?，渦輪增壓器可以是可變幾何形狀渦輪增壓器，并且升壓致動器模塊164可以通過控制渦輪增壓器中的可調(diào)葉片(未示出)的位置來調(diào)節(jié)渦輪增壓器的升壓。在各種實施方式中，多個渦輪增壓器可由升壓致動器模塊164來控制。

中間冷卻器(未示出)可以消散包含在壓縮空氣充量中的一些熱量，該熱量是在空氣被壓縮時產(chǎn)生的。壓縮空氣充量還具有從排氣系統(tǒng)134的部件吸收的熱量。盡管出于說明目的單獨示出，渦輪160-1和壓縮機160-2可以互相附接，將進氣置于接近熱排氣的位置。

排氣系統(tǒng)134可包括排氣再循環(huán)(EGR)閥170，該排氣再循環(huán)閥選擇性地將排氣重新導(dǎo)到進氣歧管110。EGR閥170可位于渦輪增壓器的渦輪160-1的上游。EGR閥170可由EGR致動器模塊172控制。

排氣系統(tǒng)134還可包括EGR冷卻器174和EGR冷卻器旁通閥176。EGR冷卻器174可位于HP EGR閥170的下游，并且可以將流經(jīng)HP EGR閥170的高壓排氣冷卻。當(dāng)EGR冷卻器旁通閥176開啟時，EGR冷卻器旁通閥176可允許高壓排氣繞過EGR冷卻器174。EGR冷卻器旁通閥176可以基于來自ECM 114的信號通過旁通致動器模塊178來控制。當(dāng)發(fā)動機102被初始啟動時，ECM 114可以打開EGR冷卻器旁通閥176，以更快地將發(fā)動機102和/或排氣系統(tǒng)134的部件的溫度提高到其工作溫度。

發(fā)動機系統(tǒng)100可以使用曲軸位置(CKP)傳感器180來測量曲軸的位置?？梢允褂冒l(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)傳感器182來測量發(fā)動機冷卻劑的溫度。ECT傳感器182可位于發(fā)動機102內(nèi)或在其它位置(冷卻劑在其中循環(huán))，諸如散熱器(未示出)。

可以使用歧管絕對壓力傳感器184來測量進氣歧管110內(nèi)的壓力。在各種實施方式中，可以測量發(fā)動機真空，該發(fā)動機真空是環(huán)境空氣壓力與進氣歧管110內(nèi)的壓力之間的差。流入進氣歧管110的空氣質(zhì)量流率可以使用質(zhì)量空氣流量(MAF)傳感器186來測量。在各種實施方式中，MAF傳感器186可位于還包括節(jié)流閥112的殼體中。

節(jié)流閥致動器模塊116可以使用一個或多個節(jié)流閥位置傳感器(TPS)190來監(jiān)控節(jié)流閥112的位置。被抽吸到發(fā)動機102中的空氣的環(huán)境溫度可以使用進氣溫度(IAT)傳感器192來測量。被抽吸到發(fā)動機102中的空氣的環(huán)境壓力可以使用進氣壓力(IAP)傳感器194來測量。

由發(fā)動機102產(chǎn)生的排氣的溫度可以使用排氣溫度(EXT)傳感器196來測量。EXT傳感器196可位于如圖所示的渦輪160-1的上游處的排氣系統(tǒng)134中?？梢允褂脺u輪出口壓力(TOP)傳感器198來測量在渦輪160-1的出口側(cè)的排氣的壓力。ECM 114使用來自傳感器的信號來做出用于發(fā)動機系統(tǒng)100的控制決定。

現(xiàn)在參照圖2，ECM 114的示例性的實施方式包括期望扭矩模塊202、發(fā)動機速度模塊204、實際壓力比模塊206和參考壓力比模塊208。期望扭矩模塊202基于來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入來確定期望扭矩。期望扭矩模塊202可存儲加速器踏板位置到目標(biāo)扭矩的一個或多個映射，并且可基于所選擇的映射來確定期望扭矩。期望扭矩模塊202輸出期望扭矩。

發(fā)動機速度模塊204基于來自CKP傳感器180的曲軸位置來確定發(fā)動機102的速度。例如，發(fā)動機速度模塊204可以基于曲軸完成一次或多次旋轉(zhuǎn)所經(jīng)過的時間段來計算發(fā)動機速度。發(fā)動機速度模塊204輸出發(fā)動機速度。

實際壓力比模塊206確定跨渦輪增壓器的壓縮機160-2的壓力比的實際值。實際壓力比模塊206可基于由MAP傳感器184測量的歧管壓力和由IAP傳感器194測量的環(huán)境壓力來確定實際壓縮機壓力比。例如，實際壓力比模塊206可將歧管壓力除以環(huán)境壓力來獲得實際壓縮機壓力比。實際壓力比模塊206輸出實際壓縮機壓力比。

參考壓力比模塊208確定用于跨渦輪增壓器的壓縮機160-2的壓力比的目標(biāo)值或參考值。參考壓力比模塊208可基于期望扭矩和發(fā)動機速度來確定參考壓縮機壓力比。例如，參考壓力比模塊208可使用將期望扭矩和發(fā)動機速度與參考壓縮機壓力比相關(guān)聯(lián)的查找表和/或公式來確定參考壓縮機壓力比。參考壓力比模塊208輸出參考壓縮機壓力比。

圖3所示的ECM 114的示例性實施方案還包括目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210、渦輪增壓器位置調(diào)整模塊212、和渦輪增壓器控制模塊214。目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210使用基于物理學(xué)的模型來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。目標(biāo)渦輪增壓器位置可以是用于廢氣門162的位置或者用于可變幾何形狀渦輪增壓器中葉片的位置的目標(biāo)值。在任一種情況下，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用以下關(guān)系式來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置：

其中是跨壓縮機160-2的壓力比的變化比率，P_c是壓縮機160-2的功率輸出，j是渦輪160-1上的軸的慣性，以及P_t是渦輪160-1的功率輸出。

如果目標(biāo)渦輪增壓器位置為可變幾何形狀渦輪增壓器的目標(biāo)位置，則關(guān)系式(1)可擴展成以下關(guān)系式：

其中是壓縮機160-2上的壓力比的變化比率，c是恒量(例如預(yù)定值)，P_c是壓縮機160-2的功率輸出，Q_c是進氣流量，是進氣流量的變化比率，h_t是由發(fā)動機102產(chǎn)生的排氣焓，a₀、a₁、a₂、a₃、和a₄是學(xué)習(xí)系數(shù)，Q_e是通過渦輪160-1的排氣流量，和u_VGT是可變幾何形狀渦輪增壓器的目標(biāo)位置。

如果目標(biāo)渦輪增壓器位置為廢氣門162的目標(biāo)位置，則關(guān)系式(1)可擴展成以下關(guān)系式：

其中是跨壓縮機160-2的壓力比的變化比率，c是恒量(例如預(yù)定值)，P_c是壓縮機160-2的功率輸出，Q_c是進氣流量，是進氣流量的變化比率，g(t)是功率傳遞系數(shù)，a₀、a₁、a₂、a₃、和a₄是學(xué)習(xí)系數(shù)，Q_WG是通過渦輪160-1和廢氣門162的總排氣流量，以及u_WG是廢氣門162的目標(biāo)位置。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用例如查找表和/或公式，基于跨壓縮機160-2的壓力比、進氣質(zhì)量流率、環(huán)境空氣壓力和環(huán)境空氣溫度來確定壓縮機160-2的功率輸出。目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可接收來自MAF傳感器186的進氣質(zhì)量流率、來自IAT傳感器192的環(huán)境空氣壓力和來自IAP傳感器194的環(huán)境空氣溫度。當(dāng)以如下參考圖3所述的前饋方式來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于參考壓縮機壓力比來確定壓縮機功率輸出。當(dāng)以如下參考圖4所述的反饋方式來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于實際壓縮機壓力比來確定壓縮機功率輸出。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用以下關(guān)系式來確定進氣流量：

其中Q_c是進氣流量，是來自MAF傳感器186的進氣質(zhì)量流率，T_a是來自IAT傳感器192的環(huán)境空氣溫度，以及p_a是來自IAP傳感器194的環(huán)境空氣壓力。使用關(guān)系式(4)確定的進氣流量可稱為修正進氣流量，這是因為關(guān)系式(4)基于環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣壓力對進氣質(zhì)量流率進行調(diào)整或修正以產(chǎn)生修正進氣流量。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用以下關(guān)系式來確定通過渦輪160-1的排氣流量：

其中Q_e是排氣流量，是穿過渦輪160-1的排氣質(zhì)量流率，T_ex是來自EXT傳感器196的排氣溫度，和p_to是來自TOP傳感器198的渦輪出口壓力。使用關(guān)系式(5)所確定的排氣流量可稱為修正渦輪排氣流量，這是因為關(guān)系式(5)基于環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣壓力對穿過渦輪160-1的排氣質(zhì)量流率進行調(diào)整或修正以產(chǎn)生修正渦輪排氣流量。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于來自MAF傳感器186的進氣質(zhì)量流率和注入至發(fā)動機102的汽缸的燃料的質(zhì)量流率來確定穿過渦輪160-1的排氣質(zhì)量流率。例如，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可確定進氣質(zhì)量流率和注入燃料的質(zhì)量流率的總和以獲得穿過渦輪160-1的排氣質(zhì)量流率。注入燃料的質(zhì)量流率可以是指令值。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用以下關(guān)系式確定通過渦輪160-1和廢氣門162的總排氣流量：

其中Q_WG是通過渦輪160-1和廢氣門162的總排氣流量，是穿過渦輪160-1和廢氣門162的排氣質(zhì)量流率，T_ex是來自EXT傳感器196的排氣溫度，和p_to是來自TOP傳感器198的渦輪出口壓力。使用關(guān)系式(6)確定的排氣流量可稱為修正排氣流量，這是因為關(guān)系式(6)基于環(huán)境空氣溫度和環(huán)境空氣壓力對排氣質(zhì)量流率進行調(diào)整或修正以產(chǎn)生修正排氣流量。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于來自MAF傳感器186的進氣質(zhì)量流率和注入至發(fā)動機102的汽缸的燃料質(zhì)量流率來確定穿過渦輪160-1和廢氣門162的排氣質(zhì)量流率。例如，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可確定進氣質(zhì)量流率和注入燃料的質(zhì)量流率的總和以獲得穿過渦輪160-1和廢氣門162的排氣質(zhì)量流率。如上所述，注入燃料的質(zhì)量流率可以是指令值。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用以下關(guān)系式來確定關(guān)系式(2)的功率傳遞系數(shù)：

其中g(shù)(t)是功率傳遞系數(shù)，T_ex是來自EXT傳感器196的排氣溫度，和p_to是來自TOP傳感器198的渦輪出口壓力。

當(dāng)一種或多種發(fā)動機工況處于穩(wěn)態(tài)時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可將壓縮機壓力比的變化比率設(shè)定為等于零，且使用關(guān)系式(2)或(3)來求解目標(biāo)渦輪增壓器位置。發(fā)動機工況可包括發(fā)動機速度、進氣流量和/或燃料流量。當(dāng)發(fā)動機工況的變化比率小于預(yù)定比率時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可確定發(fā)動機工況處于穩(wěn)態(tài)。當(dāng)發(fā)動機工況的變化比率大于或等于預(yù)定比率時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可確定發(fā)動機工況處于瞬態(tài)。

當(dāng)發(fā)動機工況處于瞬態(tài)時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用以下關(guān)系式來確定壓縮機壓力比：

(8)p_rc(k)＝p_rc(k-1)+Δp_rc，

其中p_rc(k)是在當(dāng)前迭代k下的壓縮機壓力比，p_rc(k-1)是在先前迭代k-1下的壓縮機壓力比，以及Δp_rc是從先前迭代到當(dāng)前迭代的壓縮機壓力比的變化。目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于壓縮機壓力比的變化比率與先前和當(dāng)前迭代之間的采樣周期的乘積來確定壓縮機壓力比的變化。目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用關(guān)系式(2)或(3)來確定壓縮機壓力比的變化比率。

當(dāng)以如下參考圖3所述的前饋方式來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于參考壓縮機壓力比來確定壓縮機功率輸出的第一值。當(dāng)以如下參考圖4所述的反饋方式來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于實際壓縮機壓力比來確定壓縮機功率輸出的第一值。當(dāng)無論以前饋方式或者反饋方式來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于目標(biāo)渦輪增壓器位置的先前值來確定渦輪功率輸出的第一值。然后，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于壓縮機功率輸出的第一值和渦輪功率輸出的第一值通過使用關(guān)系式(2)或(3)來確定壓縮機壓力比的變化比率。

使用關(guān)系式(8)已確定壓縮機壓力比時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可將壓縮機壓力比的變化比率設(shè)定為等于零，且使用關(guān)系式(2)或(3)來求解目標(biāo)渦輪增壓器位置。當(dāng)這樣做時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于使用關(guān)系式(8)確定的參考壓縮機壓力比來確定壓縮機功率輸出的第二值。然后，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可基于壓縮機功率輸出的第二值通過使用關(guān)系式(2)或(3)來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210每次可調(diào)整或?qū)W習(xí)關(guān)系式(2)或(3)的學(xué)習(xí)系數(shù)，使目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。例如，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用諸如在以下關(guān)系式中實現(xiàn)的卡爾曼濾波或已修正的最小二乘方來確定學(xué)習(xí)系數(shù)：

其中和θ^T＝[a₀ a₁ a₂ a₃ a₄]。

是表示在當(dāng)前迭代k下的學(xué)習(xí)系數(shù)的預(yù)測值的矢量，是表示在先前迭代k-1下的學(xué)習(xí)系數(shù)的預(yù)測值的矢量，L_k是用于當(dāng)前迭代k的預(yù)測增益，和是在當(dāng)前迭代k下上文標(biāo)記為的矢量的轉(zhuǎn)置。y_k是(i)在當(dāng)前迭代k下壓縮機功率輸出和渦輪軸慣性的總和與(ii)發(fā)動機102產(chǎn)生的排氣焓的比。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用以下關(guān)系式來確定預(yù)測增益：

其中P_k-1是在先前迭代k-1下的協(xié)方差矩陣，是在當(dāng)前迭代k下上文標(biāo)記為的矢量，λ_k是在當(dāng)前迭代k下的學(xué)習(xí)速率，是在當(dāng)前迭代k下上文標(biāo)記為的矢量的轉(zhuǎn)置，和P_k是在當(dāng)前迭代k下的協(xié)方差矩陣。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可使用以下關(guān)系式來確定協(xié)方差矩陣：

其中P_k是在當(dāng)前迭代k下的協(xié)方差矩陣，P_k-1是在先前迭代k-1下的協(xié)方差矩陣，是在當(dāng)前迭代k下上文標(biāo)記為的矢量，λ_k是在當(dāng)前迭代k下的學(xué)習(xí)速率，和是在當(dāng)前迭代k下上文標(biāo)記為的矢量的轉(zhuǎn)置。

目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210學(xué)習(xí)渦輪增壓器系統(tǒng)參數(shù)(諸如關(guān)系式(1)和(2)的學(xué)習(xí)系數(shù))的量可使用學(xué)習(xí)限定或限制來限定或限制。每次可應(yīng)用學(xué)習(xí)限制，使目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。例如，關(guān)系式(2)可改寫為

其中和b(t)＝a₃+a₄Q_e。

在這種情況下，學(xué)習(xí)限制可為：b_min<b(k)<b_max，其中b_min是在迭代k下函數(shù)b的最小值(例如，在迭代k-1下的b減去30％)，和b_max是在迭代k下函數(shù)b的最大值(例如，在迭代k-1下的b加上30％)。

渦輪增壓器位置調(diào)整模塊212基于壓縮機壓力比的誤差通過使用反饋方法確定對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整。渦輪增壓器位置調(diào)整模塊212從參考壓縮機壓力比中減去實際壓縮機壓力比以獲得壓縮機壓力比誤差。渦輪增壓器位置調(diào)整模塊212可使用諸如在以下關(guān)系式中呈現(xiàn)的比例-積分-微分(PID)控制技術(shù)來確定對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整：

其中u(t)是作為時間(t)函數(shù)的渦輪增壓器位置，e(t)是壓縮機壓力比誤差，和Kp、Ki、與Kd相應(yīng)地是比例、積分、和微分項的系數(shù)。渦輪增壓器位置調(diào)整模塊212輸出對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整。

渦輪增壓器控制模塊214基于目標(biāo)渦輪增壓器位置和對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整來控制渦輪增壓器。例如，渦輪增壓器控制模塊214可通過增加對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整來調(diào)整目標(biāo)渦輪增壓器位置輸出，并隨著調(diào)整輸出目標(biāo)渦輪增壓器位置。然后，升壓致動器模塊164可將廢氣門162的位置調(diào)整至目標(biāo)渦輪增壓器位置，如上所述這可為廢氣門162的目標(biāo)位置?？蛇x地，若渦輪增壓器是可變幾何形狀渦輪增壓器，則升壓致動器模塊164可將位于渦輪增壓器的葉片的位置調(diào)整至目標(biāo)渦輪增壓器位置，如上所述這可為葉片的目標(biāo)位置。

現(xiàn)在參考圖3，示出了用于以前饋方式確定目標(biāo)渦輪增壓器位置的系統(tǒng)。圖3的系統(tǒng)包括參考壓力比模塊208、目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210、渦輪增壓器位置調(diào)整模塊212、第一求和點302、第二求和點304和發(fā)動機子系統(tǒng)306。發(fā)動機子系統(tǒng)306可以是發(fā)動機系統(tǒng)100的子系統(tǒng)，并且可以包括發(fā)動機系統(tǒng)100的由ECM 114控制的硬件部件(例如發(fā)動機102)。

參考壓力比模塊208基于如上所述的期望扭矩和發(fā)動機速度來確定參考壓縮機壓力比，并輸出指示參考壓縮機壓力比的信號308。目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210利用如上所述的關(guān)系式(2)或(3)基于參考壓縮機壓力比來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。更具體地，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210基于參考壓縮機壓力比來確定壓縮機功率輸出，并且利用關(guān)系(2)或(3)基于壓縮機功率輸出來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。第一目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210輸出指示目標(biāo)渦輪增壓器位置的信號310。

第一求和點302確定由信號308指示的參考壓縮機壓力比和由信號312指示的實際壓縮機壓力比的負(fù)值之和。因此，實際上，第一求和點302從參考壓縮機壓力比減去實際壓縮機壓力比。第一求和點302輸出指示參考壓縮機壓力比和實際壓縮機壓力比之間的差的信號314。

渦輪增壓器位置調(diào)整模塊212基于如上所述的壓縮機壓力比誤差來確定對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整。渦輪增壓器位置調(diào)整模塊212輸出指示對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整的信號316。第二求和點304確定由信號310指示的目標(biāo)渦輪增壓器位置和由信號316指示的對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整之和。第二求和點304輸出指示目標(biāo)渦輪增壓器位置和對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整之和的信號318。

發(fā)動機子系統(tǒng)306響應(yīng)由信號318指示的目標(biāo)渦輪增壓器位置，產(chǎn)生由信號312指示的實際壓縮機壓力比的新值。以這種方式，基于實際壓縮機壓力比以反饋方式調(diào)整目標(biāo)渦輪增壓器位置。此外，利用關(guān)系式(2)或(3)以前饋方式調(diào)整目標(biāo)渦輪增壓器位置。

現(xiàn)在參考圖4，示出了用于以反饋方式確定目標(biāo)渦輪增壓器位置的系統(tǒng)。圖4的系統(tǒng)包括所有與圖3的系統(tǒng)相同的元件。然而，在圖4中，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210不是基于由信號308指示的參考壓縮機壓力比來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。相反，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210基于由信號312指示的實際壓縮機壓力比來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。因此，利用關(guān)系式(2)或(3)以反饋方式調(diào)整目標(biāo)渦輪增壓器位置。

現(xiàn)在參考圖5，在502處開始用于自適應(yīng)學(xué)習(xí)值和基于學(xué)習(xí)值控制發(fā)動機的渦輪增壓器的示例方法。該方法在圖2的模塊的上下文中描述。然而，執(zhí)行該方法的各步驟的具體模塊可以不同于下面提到的模塊和/或該方法可以與圖2的模塊分開地實現(xiàn)。

在504處，實際壓力比模塊206確定跨渦輪增壓器的壓縮機160-2的實際壓力比。如上所述，實際壓力比模塊206可以基于由MAP傳感器184測量的歧管壓力和由IAP傳感器194測量的環(huán)境壓力來確定實際壓縮機壓力比。在506處，參考壓力比模塊208確定跨壓縮機160-2的參考壓力比。參考壓力比模塊208可以基于如上所述的期望扭矩和發(fā)動機速度來確定參考壓縮機壓力比。

在508處，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210確定發(fā)動機工況是否是瞬態(tài)的。發(fā)動機工況可以包括發(fā)動機速度、進氣流量和/或燃料流量。當(dāng)發(fā)動機工況的變化比率小于預(yù)定比率時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可以確定發(fā)動機工況是穩(wěn)態(tài)的。當(dāng)發(fā)動機工況的變化比率大于或等于預(yù)定比率時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可以確定發(fā)動機工況是瞬態(tài)的。如果發(fā)動機工況是瞬態(tài)的，則該方法在510處繼續(xù)。否則該方法在512處繼續(xù)。

在510處，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210利用瞬態(tài)模型來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。更具體地，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210利用關(guān)系式(2)或(3)來確定壓縮機壓力比的變化比率。然后，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210利用關(guān)系式(8)基于壓縮機壓力比的先前值和壓縮機壓力比的變化比率來確定壓縮機壓力比的當(dāng)前值。

然后，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可以利用穩(wěn)態(tài)模塊基于壓縮機壓力比的當(dāng)前值來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。更具體地，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可以基于壓縮機壓力比的當(dāng)前值來確定壓縮機功率輸出，并將壓縮機壓力比的變化比率設(shè)置為等于零。然后，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210可以利用關(guān)系式(2)或(3)來求解目標(biāo)渦輪增壓器位置。

在512處，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210利用穩(wěn)態(tài)模型基于參考壓縮機壓力比或?qū)嶋H壓縮機壓力比來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置。更具體地，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210將壓縮機壓力比的變化比率設(shè)置為等于零，并利用關(guān)系式(2)或(3)來求解目標(biāo)渦輪增壓器位置。當(dāng)利用圖3的前饋方法時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210基于參考壓縮機壓力比來確定壓縮機功率輸出。

當(dāng)在510處確定壓縮機壓力比的變化比率或在512處確定目標(biāo)渦輪增壓器位置時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210基于實際壓縮機壓力比或參考壓縮機壓力比來確定壓縮機功率輸出。當(dāng)利用圖3的前饋方法時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210基于參考壓縮機壓力比來確定壓縮機功率輸出。當(dāng)利用圖4的反饋方法時，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210基于實際壓縮機壓力比來確定壓縮機功率輸出。

在514處，渦輪增壓器位置調(diào)整模塊212利用例如如上所述的關(guān)系式(12)基于壓縮機壓力比的誤差來確定對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整。在516處，渦輪增壓器控制模塊214基于如上所述的目標(biāo)渦輪增壓器位置和對目標(biāo)渦輪增壓器位置的調(diào)整來控制渦輪增壓器。在518處，目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210利用如上所述的關(guān)系式(8)至(10)調(diào)整或?qū)W習(xí)關(guān)系式(1)和(2)的學(xué)習(xí)系數(shù)。該方法然后執(zhí)行圖5中描述的控制循環(huán)的另一迭代，并且目標(biāo)渦輪增壓器位置模塊210利用經(jīng)調(diào)整的學(xué)習(xí)系數(shù)來確定目標(biāo)渦輪增壓器位置的新值。

前面的描述本質(zhì)上僅僅是說明性的，并且決不意圖限制本公開、其應(yīng)用或用途。本公開的廣泛教導(dǎo)可以以各種形式實現(xiàn)。因此，盡管本公開包括特定示例，但是本公開的真實范圍不應(yīng)當(dāng)如此限制，因為在研究附圖、說明書和所附權(quán)利要求時，其他修改將變得顯而易見。如本文所使用的，短語A、B和C中的至少一個應(yīng)當(dāng)解釋為意味著使用非排他性邏輯或(OR)的邏輯(A或B或C)，并且不應(yīng)解釋為表示“A中的至少一個、B中的至少一個和C中的至少一個”。應(yīng)當(dāng)理解，在不改變本公開的原理的情況下，方法中的一個或多個步驟可以以不同的順序(或同時地)執(zhí)行。

在本申請中，包括以下定義，術(shù)語“模塊”或術(shù)語“控制器”可以用術(shù)語“電路”代替。術(shù)語“模塊”可以指代以下的一部分或包括：專用集成電路(ASIC)；數(shù)字、模擬或混合的模擬/數(shù)字離散電路；數(shù)字、模擬或混合的模擬/數(shù)字集成電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)；執(zhí)行代碼的處理器電路(共享、專用或群組)；存儲由處理器電路執(zhí)行的代碼的存儲器電路(共享、專用或群組)；提供所描述的功能的其它合適的硬件部件；或上述的一些或所有的組合，例如在片上系統(tǒng)中。

模塊可以包括一個或多個接口電路。在一些示例中，接口電路可以包括連接到局域網(wǎng)(LAN)、因特網(wǎng)、廣域網(wǎng)(WAN)或其組合的有線或無線接口。本公開的任何給定模塊的功能可以分布在經(jīng)由接口電路連接的多個模塊中。例如，多個模塊可以允許負(fù)載平衡。在另一示例中，服務(wù)器(也稱為遠(yuǎn)程或云)模塊可以代表客戶端模塊來實現(xiàn)一些功能。

如上所使用的術(shù)語代碼可以包括軟件、固件和/或微代碼，并且可以指程序、例程、函數(shù)、類別、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和/或?qū)ο蟆Ｐg(shù)語共享處理器電路包含執(zhí)行來自多個模塊的一些或所有代碼的單個處理器電路。術(shù)語群組處理器電路包含與其他處理器電路組合地執(zhí)行來自一個或多個模塊的一些或所有代碼的處理器電路。對多個處理器電路的引用包含離散芯片上的多個處理器電路、單個芯片上的多個處理器電路、單個處理器電路的多個核、單個處理器電路的多個線程或上述的組合。術(shù)語共享存儲器電路包含存儲來自多個模塊的一些或所有代碼的單個存儲器電路。術(shù)語群組存儲器電路包含與其他存儲器組合地存儲來自一個或多個模塊的一些或所有代碼的存儲器電路。

術(shù)語存儲器電路是術(shù)語計算機可讀介質(zhì)的子集。如本文所使用的術(shù)語計算機可讀介質(zhì)不包含通過介質(zhì)(例如在載波上)傳播的瞬時電或電磁信號；術(shù)語計算機可讀介質(zhì)因此可以被認(rèn)為是有形的和非暫時的。非暫時性有形計算機可讀介質(zhì)的非限制性示例是非易失性存儲器電路(諸如閃存存儲器電路，可擦除可編程只讀存儲器電路或掩模只讀存儲器電路)、易失性存儲器電路(諸如靜態(tài)隨機存取存儲器電路或動態(tài)隨機存取存儲器電路)、磁存儲介質(zhì)(諸如模擬或數(shù)字磁帶或硬盤驅(qū)動器)和光學(xué)存儲介質(zhì)(諸如CD、DVD或藍光盤)。

本申請中描述的設(shè)備和方法可以由通過配置通用計算機來執(zhí)行在計算機程序中實現(xiàn)的一個或多個特定功能而創(chuàng)建的由專用計算機來部分或全部實現(xiàn)。上述功能塊、流程圖組部和其他元件用作軟件規(guī)范，其可以通過熟練的技術(shù)人員或程序員的例行工作轉(zhuǎn)換成計算機程序。

計算機程序包括存儲在至少一個非暫時性有形計算機可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行的指令。計算機程序還可以包括或依賴于所存儲的數(shù)據(jù)。計算機程序可以包含與專用計算機的硬件交互的基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)、與專用計算機的特定設(shè)備交互的設(shè)備驅(qū)動程序、一個或多個操作系統(tǒng)、用戶應(yīng)用程序、后臺服務(wù)、后臺應(yīng)用程序等。

計算機程序可以包括：(i)待解析的描述文本，諸如HTML(超文本標(biāo)記語言)或XML(可擴展標(biāo)記語言)，(ii)匯編代碼，(iii)由編譯器從源代碼生成的目標(biāo)代碼，(iv)由解釋器執(zhí)行的源代碼，(v)由即時編譯器編譯和執(zhí)行的源代碼等。僅作為示例，源代碼可以使用來自包括C、C++、C#、ObjectiveC、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、HTML5、Ada、ASP(活動服務(wù)器頁)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Lua和的語言的語法編寫。

在權(quán)利要求中所述的元件都不旨在是35U.S.C§112(f)的含義內(nèi)的裝置加功能元件，除非使用短語“用于......的裝置”明確地記載一個元件，或者在使用短語“用于......的操作”或“用于......的步驟”的方法權(quán)利要求的情況下。