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技术领域

本发明涉及内燃机，并且更具体地说，涉及根据废气门指令估计涡轮出口温度或涡轮进口温度的系统和方法。

背景技术

这里的背景资料描述是为了大概介绍本发明的背景。 目前署名的发明人的工作，在背景资料章节做了一定程度的描述，还有那些在申请时不可称作现有技术的方面，这些都既不明显又不隐含地认作相对于本发明的现有技术。

内燃机在气缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动转矩。 通过节气门调节进入发动机的气流。 更具体地说，节气门调整节流面积，这增加或减少进入发动机的气流。 当节流面积增大时，进入发动机的气流增加。 燃料控制系统调整喷射燃料的速率以提供期望的空气/燃料混合物给气缸和/或以获得期望的转矩输出。 增加提供给气缸的空气和燃料的量就增大发动机的转矩输出。

在火花点火式发动机中，火花引起提供给气缸的空气/燃料混合物的燃烧。 在压缩点火式发动机中，在气缸中的压缩使提供给气缸的空气/燃料混合物燃烧。 火花正时和气流会是调整火花点火式发动机的转矩输出的首要机理，而燃料流量会是调整压缩点火式发动机的转矩输出的首要机理。

发明内容

根据本发明原理的一种系统包括增压控制模块和温度估计模块。 该增压控制模块产生废气门指令信号以控制废气门的位置并由此调整允许通过该废气门绕过涡轮增压器的涡轮的排气量。 该温度估计模块根据废气门指令信号估计涡轮下游的第一温度与涡轮上游的第二温度中的至少一个。

本发明提供下列技术方案。

技术方案1. 一种系统，包括：

增压控制模块，其产生废气门指令信号以控制废气门的位置并由此调整允许通过该废气门绕过涡轮增压器的涡轮的排气的量； 和

温度估计模块，其根据废气门指令信号估计涡轮下游的第一温度与涡轮上游的第二温度中的至少一个。

技术方案2. 如技术方案1所述的系统，其中，该温度估计模块根据废气门指令信号和第二温度估计第一温度。

技术方案3. 如技术方案2所述的系统，其中，温度估计模块根据废气门指令信号、第二温度和涡轮下游的第一压力与涡轮上游的第二压力之比估计第一温度。

技术方案4. 如技术方案3所述的系统，进一步地包括压力估计模块，其根据涡轮上游的排气流量和环境压力估计第一压力和第二压力。

技术方案5. 如技术方案4所述的系统，其中，温度估计模块：

根据压力比和废气门指令信号使用查询表确定数值；和

根据第一温度和该数值的乘积估计第一温度。

技术方案6. 如技术方案4所述的系统，其中，该温度估计模块根据废气门指令信号、第二温度和压力比使用多项式函数估计第一温度。

技术方案7. 如技术方案2所述的系统，其中，该温度估计模块根据废气门指令信号、第二温度和涡轮上游的排气流量估计第一温度。

技术方案8. 如技术方案1所述的系统，其中，该温度估计模块根据废气门指令信号和第一温度估计第二温度。

技术方案9. 如技术方案8所述的系统，其中，温度估计模块根据废气门指令信号、第一温度和涡轮下游的第一压力与涡轮上游的第二压力之比估计第二温度。

技术方案10. 如技术方案9所述的系统，其中，温度估计模块：

根据压力比和废气门指令信号使用查询表确定数值；和

根据第一温度和该数值的乘积估计第二温度。

技术方案11. 一种方法，包括：

产生废气门指令信号以控制废气门的位置并由此调整允许通过该废气门绕过涡轮增压器的涡轮的排气的量； 和

根据废气门指令信号估计涡轮下游的第一温度与涡轮上游的第二温度中的至少一个。

技术方案12. 如技术方案11所述的方法，进一步地包括根据废气门指令信号和第二温度估计第一温度。

技术方案13. 如技术方案12所述的方法，进一步地包括根据废气门指令信号、第二温度和涡轮下游的第一压力与涡轮上游的第二压力之比估计第一温度。

技术方案14. 如技术方案13所述的方法，进一步地包括根据涡轮上游的排气流量和环境压力估计第一压力和第二压力。

技术方案15. 如技术方案14所述的方法，进一步地包括：

根据压力比和废气门指令信号使用查询表确定数值；和

根据第一温度和该数值的乘积估计第一温度。

技术方案16. 如技术方案4所述的方法，进一步地包括根据废气门指令信号、第二温度和压力比使用多项式函数估计第一温度。

技术方案17. 如技术方案12所述的方法，进一步地包括根据废气门指令信号、第二温度和涡轮上游的排气流量估计第一温度。

技术方案18. 如技术方案11所述的方法，进一步地包括根据废气门指令信号和第一温度估计第二温度。

技术方案19. 如技术方案18所述的方法，进一步地包括根据废气门指令信号、第一温度和涡轮下游的第一压力与涡轮上游的第二压力之比估计第二温度。

技术方案20. 如技术方案19所述的方法，进一步地包括：

根据压力比和废气门指令信号使用查询表确定数值；和

根据第一温度和该数值的乘积估计第二温度。

通过详细说明、权利要求和附图，本发明的更多适用领域将变得显而易见。应当理解，详细描述和特定例子仅仅意图用于说明而不意图限制发明范围。

附图说明

通过详细描述和附图将更完整地理解本发明，其中：

图1是根据本发明原理的示例发动机系统的原理框图；

图2是根据本发明原理的示例控制系统的原理框图； 和

图3是说明根据本发明原理的示例控制方法的流程图.

在这些图中，附图标记可以再用于表明类似和/或相同元件。

具体实施方式

涡轮增压器通常包括布置在发动机排气系统中的涡轮和布置在发动机进气系统中的压缩机。 涡轮由流过排系统的排气提供动力。 压缩机是由涡轮驱动并且压缩输入发动机的进气。 涡轮增压器提供的增压量可以通过调整允许排气绕过涡轮的废气门的位置而调整。

涡轮通常布置在催化转化器的上游。 因此，可以监测涡轮的出口侧上的排气温度以确定催化转化器中的催化剂何时达到其起燃温度并且确保催化剂没有因为过热而损坏。 可以估计涡轮出口温度例如以消除温度传感器的成本。 在二级涡轮增压器系统中，可以估计两个涡轮之间的排气温度以协调两个相应的废气门的控制。

可以根据分析模型估计涡轮出口温度，这些模型假定排气流过涡轮和废气门时进行等熵膨胀。 在分析模型中，涡轮出口温度可以基于未知参数，例如流过涡轮的排气的质量流量与流过废气门的排气的质量流量之比。 如果做出某些假定，可以根据已知参数例如涡轮的流动面积和废气门的流动面积估计这些未知参数。 然而，在估计未知参数时做出这些假定会导致估计的涡轮出口温度的不准确。

本发明的系统和方法根据涡轮进口温度、涡轮前后的压力比和废气门指令使用例如查询表和/或方程式估计涡轮出口温度。 例如，该系统和方法可以根据压力比和废气门指令从查询表获取数值并且计算涡轮进口温度与该数值的乘积以获得涡轮出口温度。 替代地，该系统与方法可以使用流过涡轮和废气门的排气的总量的流量代替压力比。

可以根据测定参数测量或计算涡轮进口温度、压力比、废气门指令和排气流量。 因此，该系统和方法消除了与根据未知参数估计涡轮出口温度时作出的假定相关的不准确。 另外，废气门指令可以比其它变量更直接地与涡轮出口温度相关。 因此，该系统和方法相比于没有根据废气门指令估计涡轮出口温度的系统和方法可以提供对涡轮出口温度的更准确的估计。

在不同的实施中，代替测量涡轮进口温度并估计涡轮出口温度，该系统和方法可以测量涡轮出口温度并估计涡轮进口温度。 该系统和方法可以基于涡轮出口温度、压力比和废气门指令使用例如查询表和/或方程式估计涡轮进口温度。 替代地，该系统和方法可以使用排气流量代替压力比来估计涡轮进口温度。

现在参照图1，一种发动机系统100包括发动机102，其燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动转矩。 发动机102产生的驱动转矩量是基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入。 驾驶员输入可以基于加速踏板的位置。 驾驶员输入还可以基于巡航控制系统，其可以是改变车速以维持预定车距的自适应巡航控制系统。

经由进气系统108把空气吸入发动机102中。 仅仅举例来说，进气系统108可以包括进气歧管110和节气门112。 仅仅举例来说，节气门112可以包括具有可旋转叶片的蝶形阀。 发动机控制模块（ECM）114控制节气门致动器模块116，其调节节气门112的开度以控制吸入进气歧管110中的空气量。

从进气歧管110把空气吸入发动机102的气缸中。 虽然发动机102可以包括多个气缸，但是为了图示目的，示出单个代表性气缸118。 仅仅举例来说，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。 ECM 114可以停用一些气缸，这可以在某些发动机运转状态下提高燃料经济性。

发动机102可以使用四冲程循环运转。 下面描述的四冲程是以进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程命名的。 在曲轴（未示出）的每转期间，在气缸118内发生四冲程中的两个。 因此，曲轴的两转是气缸118经历全部四个冲程所必需的。

在进气冲程期间，经由进气门122把空气从进气歧管110吸入气缸118中。 ECM 114控制燃料致动器模块124，其调节燃料喷射以获得期望空燃比。 燃料可以在中央位置或多个位置喷入进气歧管110，例如在每个气缸的进气门122附近。 在不同实施中（未示出），燃料可以直接喷入气缸中或喷入与气缸相关的混合室中。 燃料致动器模块124可以中断向停用气缸的燃料喷射。

喷射的燃料与空气混合并且在气缸118中形成空气/燃料混合物。 在压缩冲程期间，气缸118内的活塞（未示出）压缩空气/燃料混合物。 发动机102可以是压缩点火式发动机，在这种情况下，气缸118中的压缩引燃空气/燃料混合物。 替代地，发动机102可以是火花点火式发动机，在这种情况下，火花致动器模块126根据来自ECM 114的信号使气缸118中的火花塞128通电，这引燃空气/燃料混合物。 可以相对于活塞处于其称作上止点（TDC）的最高位置时的时间规定火花正时。

火花致动器模块126可以由规定TDC前或后多久产生火花的正时信号控制。 因为活塞位置直接与曲轴旋转有关，所以，火花致动器模块126的操作可以与曲轴角同步。 在不同实施中，火花致动器模块126可以中断向停用气缸的火花供应。

产生火花可以称为点火事件。 火花致动器模块126可以具有改变每个点火事件的火花正时的能力。 火花致动器模块126甚至可以在火花正时信号在上一点火事件与下一点火事件之间变化时能够改变该下一点火事件的火花正时。 在不同的实施中，发动机102可以包括多个气缸，并且火花致动器模块126可以使发动机102的全部气缸的火花正时相对于TDC改变相同量。

在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下，由此驱动曲轴。 燃烧冲程可以定义为活塞到达TDC与活塞回到下止点（BDC）时的时间之间的时间。 在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且经由排气门130排出燃烧副产物。 燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。

进气门122可以由进气凸轮轴140控制，而排气门130可以由排气凸轮轴142控制。 在不同实施中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制气缸118的多个进气门（包括进气门122）和/或可以控制多排气缸（包括气缸118）的进气门（包括进气门122）。 同样地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制气缸118的多个排气门和/或可以控制多排气缸（包括气缸118）的排气门（包括排气门130）。

可以由进气凸轮相位器148相对于活塞TDC改变进气门122开启的时间。 可以由排气凸轮相位器150相对于活塞TDC改变排气门130开启的时间。 气门致动器模块158可以根据来自ECM 114的信号控制进气和排气凸轮相位器148、150。 当实施时，气门致动器模块158也可以控制可变气门升程。

气门致动器模块158可以通过禁用进气门122和/或排气门130的开启而停用气缸118。 气门致动器模块158可以通过使进气门122与进气凸轮相位器148解耦而停用进气门122的开启。 类似地，气门致动器模块158可以通过使排气门130与排气凸轮相位器150解耦而停用排气门130的开启。 在不同的其它实施中，气门致动器模块158可以使用除凸轮轴以外的装置例如电磁或电动液压致动器控制进气门122和/或排气门130。

发动机系统100可以包括向进气歧管110提供加压空气的增压装置。 例如，图1示出涡轮增压器，其包括由流过排气系统134的热排气驱动的热涡轮160-1。 该涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩机160 - 2，其压缩引入节气门112的空气。 在不同实施中，由曲轴驱动的增压器（未示出）可以压缩来自节气门112的空气并且把压缩空气输送给进气歧管110。

废气门162可以允许废气绕过涡轮160 - 1，由此降低涡轮增压器的增压（进气压缩量）。 ECM 114可以通过增压致动器模块164控制涡轮增压器。 增压致动器模块164可以通过控制废气门162的位置来调整涡轮增压器的增压。 在不同的实施中，可以通过增压致动器模块164控制多个涡轮增压器。 涡轮增压器可以具有可变几何形状，其可以由增压致动器模块164控制。

中冷器（未示出）可以耗散压缩空气时产生的压缩空气充量中包含的一些热量。 压缩空气充量还可以具有来自排气系统134的部件的吸收热。 虽然为了图示目的示出涡轮160 - 1和压缩机160 - 2是分开的，但是它们可以彼此相连，使进气非常接近高温排气。

排气系统134可以包括排气再循环（EGR）阀170，其选择性地使排气改道回至进气歧管110。 EGR阀170可以位于涡轮增压器的涡轮160 - 1的上游。 EGR阀170可以由EGR致动器模块172控制。 排气系统134还可以包括催化转化器174，其降低排气排放。

发动机系统100可以使用曲轴位置（CKP)传感器180测量曲轴的转位置。 可以使用发动机冷却剂温度（ECT）传感器182测量发动机冷却剂的温度。 ECT传感器182可以位于发动机102内或冷却剂循环的其它位置例如散热器（未示出）处。

可以使用进气歧管绝对压力（MAP）传感器184测量进气歧管110内的压力。 在不同的实施中，可以测量发动机真空，即环境空气压力与进气歧管110内压力之间的差值。 可以使用质量空气流量（MAF）传感器186测量流入进气歧管110的空气的质量流量。 在不同的实施中，MAF传感器186可以位于还包含节气门112的壳体中。

节气门致动器模块116可以使用一个或多个节气门位置传感器（TPS）190监测节气门112的位置。 可以使用进气温度（IAT）传感器192测量吸入发动机102中的环境空气的温度。 可以使用环境空气压力传感器压力（AAP）传感器194测量吸入发动机102中的环境空气的压力。 可以使用排气温度（EGT）传感器196测量排气的温度。 EGT传感器196可以位于涡轮增压器的涡轮160 - 1的上游。 例如，流过废气门162的排气可以在第一位置与流过涡轮160 - 1的排气分离，并且，EGT传感器196可以位于发动机102与第一位置之间的第二位置处。 ECM 114可以使用来自这些传感器的信号为发动机系统100作出控制决策。

现在参照图2，ECM 114的示例实施包括排气流模块202、压力估计模块204和温度估计模块206。 排气流确定模块202确定发动机102产生的排气的质量流量。 排气流确定模块202可以根据来自MAF传感器186的进气质量流量和提供给发动机102的气缸的燃料质量流量确定排气流量。 例如，排气流确定模块202可以确定排气流量等于进气流量与燃料流量之和。

排气流确定模块202可以根据燃料控制模块208产生的燃料供应速度指令信号确定提供给发动机102的气缸的燃料的质量流量。 燃料控制模块208可以产生燃料供应速度指令信号以控制燃料提供给发动机102的气缸的速率。 燃料致动器模块124又可以调整燃料喷射器的脉冲宽度以获得燃料供应速度指令信号所表征的燃料供应速度。

压力估计模块204估计涡轮160 - 1下游例如涡轮160 - 1与催化转化器174之间的位置处的第一压力。 压力估计模块204可以根据环境压力和排气流量估计第一压力。 压力估计模块204可以从AAP传感器194接收环境压力，或者，压力估计模块204可以根据例如高度和/或地理位置估计环境压力。 压力估计模块204可以从排气流确定模块202接收排气流量。

压力估计模块204还估计涡轮160 - 1上游的第二压力。 压力估计模块204可以根据第一压力、排气流量和废气门位置使用例如如下关系式估计第二压力

(1)      P₂ = P₁ * f(Q_ex, A_wg)

式中，P₁是第一压力，P₂是第二压力，Q_ex是排气流量，A_wg是废气门位置。这个关系式可以具体化为方程式（例如多项式函数）和/或查询表。

正如关系式（1）表明的，第二压力可以等于第一压力与数值的乘积，该数值是排气流量和废气门位置的函数。 压力估计模块204可以使用废气门指令作为废气门位置的近似值。 第一压力可以称为涡轮出口压力，第二压力可以称为涡轮进口压力。

温度估计模块206可以根据涡轮160-1上游的第二温度、涡轮160-1前后的压力比和废气门占空度估计涡轮160 - 1下游的第一温度。 温度估计模块206可以从EGT传感器196接收第二温度。 涡轮160 - 1前后的压力比是涡轮160 - 1下游的第一压力与涡轮160 - 1上游的第二压力之比。 温度估计模块206可以从压力估计模块204接收第一和第二压力并且在此基础上确定压力比。 替代地，压力估计模块204可以根据第一和第二压力确定压力比并且输出该压力比给温度估计模块206。

温度估计模块206可以借助废气门控制模块210产生的废气门指令信号接收废气门占空度。 废气门控制模块210可以产生废气门指令信号以调整通过废气门162的排气流的量。增压致动器模块164又可以调整废气门占空度以获得由废气门指令信号表征的期望废气门占空度。 通过调整废气门占空度，增压致动器模块164可以调整废气门162到全开位置、全闭位置和它们之间的位置。 例如，当废气门占空度是百分之百的时候，废气门162可以完全关闭，当废气门占空度为百分之零的时候，废气门162可以是完全打开。

涡轮160-1下游的第一温度可以称为涡轮出口温度、涡轮160-1上游的第二温度可以称为涡轮进口温度，废气门占空度可以称为废气门指令。 温度估计模块206可以根据涡轮进口温度、压力比和废气门指令使用例如如下关系估计涡轮出口温度

(2) T_to = T_ti * f(P_rt, WG_cmd)

式中，T_to是涡轮出口温度、P_rt是压力比，WG_cmd是废气门指令。 这个关系式可以具体化为方程式（例如多项式函数）和/或查询表。

正如关系式（2）表明的，涡轮出口温度可以等于涡轮进口温度与第一数值的乘积，该第一数值是压力比和废气门指令的函数。 该第一数值可以使用压力比和废气门指令从查询表获得。 可以根据涡轮进口温度与第一数值的乘积确定涡轮出口温度，而不是根据涡轮进口温度的函数确定涡轮出口温度，有两个原因。 第一，可以假定涡轮进口温度比任何其它变量更直接地与涡轮出口温度相关。 第二，将涡轮进口温度从查询表排除简化了查询表，因为，查询表包括两个变量而不是三个变量。

在关系式（2）中可以使用排气流量代替压力比。 例如，温度估计模块206可以根据涡轮进口温度、废气门指令和排气流量使用例如如下关系式估计涡轮出口温度

(3) T_to = T_ti * f(WG_cmd, Q_ex)

式中，Q_ex是排气流量。 这个关系式可以具体化为方程式（例如多项式函数）和/或查询表。 正如关系式（3）表明的，涡轮出口温度可以等于涡轮进口温度与第二数值的乘积，该第二数值是废气门指令和排气流量的函数。 第二数值可以使用废气门指令和排气流量从查询表获得。

在另一例子中，温度估计模块206可以根据涡轮进口温度、排气流量和废气门指令使用例如如下关系式估计涡轮出口温度

(4) T_to = A₀ * T_ti + A₁ * W_cmd + A₂ * Q_ex + A₃P_rt² + A₄ * W_cmd² + . . . + A_nW_cmd^m + A_n+1 * Q_ex^m

式中，A₀、A₁、A₂、A₃、A₄、A_n和A_n+1是系数。 关系式（4）还可以包括截项例如W_cmdQ_ex。 另外，在关系式（4）中可以使用压力比代替排气流量。

在不同的实施中，代替根据涡轮进口温度估计涡轮出口温度，温度估计模块206可以根据涡轮出口温度、压力比和废气门指令使用例如如下关系式估计涡轮进口温度

(5) T_ti = T_to * f(P_rt, WG_cmd)

这个关系式可以具体化为方程式（例如多项式函数）和/或查询表。 压力比和废气门指令可以确定为上面对关系式（2）的描述。 可以使用布置在涡轮160 - 1下游例如涡轮160 - 1与催化转化器174之间的位置处的温度传感器测量涡轮出口温度。

在关系式（5）中可以使用排气流量代替压力比。 例如，温度估计模块206可以根据涡轮出口温度、废气门指令和排气流量使用例如如下关系式估计涡轮进口温度

(6) T_ti = T_to * f(W_cmd, Q_ex)

这个关系式可以具体化为方程式（例如多项式函数）和/或查询表。

在另一例子中，温度估计模块206可以根据涡轮出口温度、排气流量和废气门指令使用例如如下关系式估计涡轮进口温度

(7) T_ti = B₀ * T_to + B₁ * W_cmd + B₂ * Q_ex + B₃W_cmd² + B₄ * Q_ex² + . . . + B_nW_cmd^m + B_n+1 * Q_ex^m

式中，B₀、B₁、B₂、B₃、B₄、B_n和B_n+1是系数。 关系式（7）还可以包括截项例如W_cmdQ_ex。 另外，在关系式（7）中可以使用压力比代替排气流量。

关系式（1）至（7）和查询表、方程式和/或具体化关系式（1）至（7）的系数可以根据物理试验、计算机模拟和/或分析模型而定义。 例如，在公路或实验室使用车辆，具体化关系式（2）中的函数的查询表可以通过测量涡轮进口压力和涡轮出口压力并监测废气门指令而开发出。 在另一例子中，关系式（1）至（７）可以基于分析模型，它们假定排气流过涡轮160 - 1和废气门162时进行等熵膨胀。

为此，假定通过废气门162的等熵膨胀，离开废气门162的排气的温度可以使用下列关系式建模：

(8)                                                         

式中，T_W是离开废气门162的排气的温度，γ是排气的热容比。离开废气门162的排气可以与离开涡轮160 -1的排气在第一位置处合并，温度T_w可以对应于废气门162与第一位置之间的第二位置。热容比γ是等熵系数，其表征恒定温度和压力下能够吸收或释放多少热。

另外，假定通过涡轮160-1的等熵膨胀，离开涡轮160-1的排气的温度可以使用下列关系式建模：

(9)          

式中，T_t是离开涡轮160 - 1的排气的温度，η_t是涡轮效率。离开废气门162的排气可以与离开涡轮160 -1的排气在第一位置处合并，温度T_t可以对应于废气门162与第一位置之间的第二位置。涡轮效率可以是预定的或是根据涡轮160 - 1前后的压力比，涡轮160 - 1的转速和流过涡轮160 - 1的排气的质量流量确定的。

通过废气门162和涡轮160 - 1的总排气流可以使用下列关系式建模：

(10)     _exc_pT_to = _Wc_pT_W+ _tc_pT_t

式中，_ex是流过废气门162和涡轮160 - 1的排气总量的质量流量，c_p是排气的比热，_W是流过废气门162的排气的质量流量，_t是流过涡轮160 - 1的排气的质量流量。 关系式（10）可以重新整理用于求解温度从而产生下列关系式：

(11)        

假定涡轮效率等于1，关系式（9）可以简化为下列关系式：

(12)        

关系式（8）和（12）可以代入关系式（10）产生下列关系式：

(13)        

通过用函数代替取决于热容比γ的项可以简化关系式（13）以产生下列关系式：

(14)        

式中，g₀和g₁是压力比和涡轮进口温度的函数。

代替如关系式（14）那样根据压力比对涡轮出口温度建模，涡轮出口温度可以根据通过废气门162和涡轮160 - 1的流量使用下列关系式建模：

(15)        

式中，Q_W是通过废气门162的排气流量，Q_t是通过涡轮160 - 1的排气流量，g₁是废气门流量和涡轮进口温度的函数，g₂是涡轮流量和涡轮进口温度的函数。 排气流量Q_W和Q_t能够用排气流量Q_ex和质量流量_t、_ex表达以产生下列关系式：

(16)        

关系式（16）可以简化为下列关系式

(17)        

式中，F₁是涡轮质量流量_t与排气质量流量_ex之比、排气流量Q_ex和涡轮进口温度T_ti的函数。 替代地，压力比P_rt可以用于代替排气流量Q_ex以产生下列关系式：

(18)        

式中，F₂是涡轮质量流量_t与排气质量流量_ex之比、排气流量Q_ex和涡轮进口温度T_ti的函数。

在关系式（17）和（18）中，涡轮质量流量_t与排气质量流量_ex之比可以近似地使用下列关系式：

(19)        

式中，A_t是涡轮160 - 1的流动面积，A_w是废气门162的流动面积。 另外，关系式（17）和（18）的排气流量Q_ex可以使用下列关系式确定：

(20)        

式中，_a是进入发动机102的空气的质量流量，_f是输送给发动机102的气缸的燃料的质量流量，P_to是涡轮出口温度。

关系式（2）是基于关系式（18），关系式（3）是基于关系式（17）。 在关系式（2）和（18）中，涡轮出口温度都是基于涡轮160 - 1前后的压力比和涡轮进口温度。 类似地，在关系式（3）和（17）中，涡轮出口温度都是基于排气流量和涡轮进口温度。 然而，在关系式（17）和（18）中，涡轮出口温度基于涡轮质量流量_t与排气质量流量_ex之比。 相反地，在关系式（2）和（3）中，涡轮出口温度基于废气门指令。 涡轮出口温度与废气门指令之间的关系比涡轮出口温度与涡轮质量流量_t/排气质量流量_ex之比之间的关系更直接。 因此，使用关系式（2）或关系式（3）估计涡轮出口温度比使用关系式（17）或关系式（18）估计涡轮出口温度更准确。

同样地，在关系式（17）和（18）中，涡轮出口温度基于涡轮进口温度和其它两个变量的函数。 相反地，在关系式（2）和（3）中，涡轮出口温度基于涡轮进口温度与其它两个变量的函数的乘积。 换句话说，在关系式（2）和（3）中，涡轮进口温度放在函数外面。 涡轮进口温度可以比任何其它变量更直接地与涡轮出口温度相关。 因此，把涡轮进口温度放在函数的外面可以得到对涡轮出口温度的更准确的估计。 另外，关系式（2）和（3）的函数可以具体化在查询表中。 因此，将涡轮进口温度放在函数外面简化了查询表，因为，查询表是两个变量而不是三个变量的函数。

温度估计模块206输出涡轮出口温度和/或涡轮进口温度给燃料控制模块208、废气门控制模块210和节气门控制模块212。 燃料控制模块208、废气门控制模块210和节气门控制模块212又分别控制燃料供应速度、废气门位置和节气门位置以调整涡轮出口温度和/或涡轮进口温度。 燃料控制模块208使用燃料供应速度指令信号如上所述地控制燃料供应速度。 废气门控制模块210使用废气门指令信号如上所述地控制废气门位置。 节气门控制模块212通过产生节气门位置信号并输出该节气门位置信号给节气门致动器模块116来控制节气门位置。

燃料控制模块208、废气门控制模块210和/或该节气门控制模块212可以调整流入催化转化器174的排气的温度以防止损坏催化转化器174内的催化剂。 在一个例子中，燃料控制模块208和节气门控制模块212可以分别控制燃料供应速度和节气门位置以增浓排气的空气/燃料比并由此冷却催化剂。 在另一例子中，废气门控制模块210可以调整废气门位置以引导更多的排气经过涡轮160 - 1从而冷却排气并由此冷却催化剂。

现在参照图3，估计涡轮出口侧温度的示例方法开始于302。 涡轮可以由流过排气系统的排气提供动力，涡轮可以驱动对进入发动机的空气进行压缩的压缩机。 涡轮和压缩机可以是涡轮增压器的一部分。 涡轮增压器提供的增压量可以通过调整允许排气绕过涡轮的废气门的位置而调整。 该方法可以产生废气门指令信号以调整废气门位置。

在304，方法确定环境空气的压力。 可以在发动机的排气系统或进气系统中测量环境空气压力。 替代地，可以根据高度和/或地理位置确定环境空气压力。

在306，方法确定发动机输出的排气的流量。 方法可以根据吸入发动机气缸的进气的流量和输送给气缸的燃料的流量确定排气流量。 例如，方法可以设置排气流量等于空气流量与燃料流量之和。 方法可以根据节气门位置确定空气流量，可以根据节气门控制信号测量和/或确定节气门位置。 方法可以根据燃料控制信号确定燃料流量。

在308，方法确定涡轮出口侧的压力。 例如，方法可以确定涡轮出口与布置在涡轮下游的催化转化器之间的位置处的涡轮出口压力。 方法可以根据排气流量和环境压力确定涡轮出口压力。

在310，方法确定涡轮进口侧的压力。 例如，流过废气门的排气可以在第一位置与流过涡轮的排气分离，并且，方法可以确定在第一位置与涡轮进口之间的第二位置处的涡轮进口压力。 方法可以根据排气流量、涡轮出口压力和废气门位置确定涡轮进口压力。

在312，方法确定涡轮前后的压力比。 涡轮前后的压力比是涡轮出口压力与涡轮进口压力之比。 在314，方法确定涡轮进口侧的温度。 方法可以测量涡轮进口温度。 例如，流过废气门的排气可以在第一位置与流过涡轮的排气分离，并且，方法可以测量在发动机与第一位置之间的第二位置处的涡轮进口压力。

在316，方法估计涡轮出口侧的温度。 方法可以根据涡轮进口温度、压力比和由废气门指令信号表征的废气门指令使用查询表和/或方程式（例如多项式函数）来估计涡轮出口温度。 例如，方法可以根据压力比和废气门指令使用查询表确定第一数值并且根据涡轮进口温度与第一数值的乘积估计涡轮出口温度。

替代地中，方法可以根据涡轮进口温度、废气门指令和排气流量使用查询表和/或方程式（例如多项式函数）估计涡轮出口温度。 例如，方法可以根据废气门指令和排气流量使用查询表确定第二数值并且根据涡轮进口温度与第二数值的乘积估计涡轮出口温度。

在不同的实施中，代替测量涡轮进口温度并估计涡轮出口温度，方法可以测量涡轮出口温度并估计涡轮进口温度。 方法可以基于涡轮出口温度、压力比和废气门指令使用例如查询表和/或方程式估计涡轮进口温度。 替代地中，方法可以根据涡轮出口温度、废气门指令和排气流量使用例如查询表和/或方程式估计涡轮进口温度。

下面的描述本质上仅仅是说明性的，并且决不意图限制本发明、其应用或用途。能够以多种形式实施本发明的宽泛教导。因此，尽管本发明包含特定例子，但是本发明的真实范围不应当受此限制，因为本领域技术人员一旦研读附图、说明书和下列权利要求，其它改型将变得显而易见。本文所用的措词"A、B和C中的至少一个"应当解释成意味着使用非排他逻辑"或"的逻辑（A或B或C）。应当理解，方法内的一个或多个步骤可以以不同顺序（或同时）执行，只要不改变本发明的原理。

在本应用中，包括下面的定义，术语"模块"可以用术语"电路"代替，。本文所用的术语"模块"可以指的是、属于或包括专用集成电路（ASIC）；数字的、模拟的或混合的模拟/数字分立电路；数字的、模拟的或混合的模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共用的、专用的或组）；存储由处理器执行的代码的存储器（共用的、专用的或组）；其它的提供所述功能的适当硬件部件；或上述的一些或全部的组合，例如在单片系统中。

上面所用的术语"代码"可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指的是程序、例行程序、函数、类和/或对象。术语"共用处理器"包括执行一些或全部来自多个模块的代码的单处理器。术语"组处理器"包括与更多处理器共同执行一些或全部来自一个或多个模块的代码的处理器。术语"共用存储器"包括储存一些或全部来自多个模块的代码的单存储器。术语"组存储器"包括与更多存储器共同储存一些或全部来自一个或多个模块的代码的存储器。术语"存储器"可以是术语"计算机可读介质"的子集。术语"计算机可读介质"不包括通过介质传递的暂时性电和电磁信号，并且因此可以认为是有形的且非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性例子包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器和光存储器。

本应用中描述的装置和方法可以通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序部分地或完全地实现。计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括和/或依赖存储数据。