一种可变喷嘴增压器的控制方法及系统

摘要

本申请公开了一种可变喷嘴增压器的控制方法及系统，该方法及系统首先根据计算得到的增压压力需求值和增压压力限制求的给定增压压力值，然后与实际测量增压压力值经过PID计算得到可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求值，并进一步综合增压前馈值得到喷嘴环初步位置给定值，利用发动机的发动机转速和发动机扭矩从与发动机所在地的海拔高度相匹配的海拔相关基础脉谱图得到喷嘴环位置最大值，最后利用该喷嘴环位置最大值对喷嘴环初步位置给定值进行限值处理得到喷嘴环位置给定值，该喷嘴环位置给定值用于对可变喷嘴增压器的喷嘴环的位置进行控制。本控制方法及系统能够有效控制可变喷嘴增压器的响应，进而在进气阻力或增压器有效避免其出现超速风险。

权利要求

1.一种可变喷嘴增压器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：根据发动机的发动机转速和发动机扭矩、利用第一基础脉谱图得到增压压力需求值；

根据修正进气流量和所述发动机的进气温度、利用第二基础脉谱图，得到增压压力限制值；

取所述增压压力需求值和增压压力限制值中较小的值，将所述较小的值作为给定增压压力值；

将所述给定增压压力值与实际增压压力值的差值作为增压依据进行PID计算，得到所述可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求值；

根据所述发动机转速和所述发动机扭矩、利用第三基础脉谱图得到增压前馈值；

将所述喷嘴环位置需求值与所述增压前馈值相加得到喷嘴环位置初步给定值；

根据所述发动机转速和所述发动机扭矩、利用与海报高度相关的多个海拔相关基础脉谱图中与本地海报高度相匹配的海拔相关基础脉谱图得到喷嘴环位置最大值；

利用所述喷嘴环位置最大值对所述喷嘴环位置初步给定值进行限值，得到用于满足可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求的喷嘴环位置给定值。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述多个海拔相关基础脉谱图包括：与0米海拔相对应的第一海拔相关基础脉谱图；

与1000米海拔相对应的第二海拔相关基础脉谱图；

与2000米海拔相对应的第三海拔相关基础脉谱图；

与3000米海拔相对应的第四海拔相关基础脉谱图；

与4000米海拔相对应的第五海拔相关基础脉谱图；

与5000米海拔相对应的第六海拔相关基础脉谱图。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，如所述本地海报高度在以所述海拔相关高度所对应的海拔高度值为中心值的预设海拔范围之内时，判定所述本地海拔高度与所述海拔相关基础脉谱图相匹配。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述预设海拔范围包括0～300米。

5.一种可变喷嘴增压器的控制系统，其特征在于，包括：第一基础脉谱图匹配模块、用于根据发动机的发动机转速和发动机扭矩、利用第一基础脉谱图得到增压压力需求值；

第二基础脉谱图匹配模块，用于根据修正进气流量和所述发动机的进气温度、利用第二基础脉谱图，得到增压压力限制值；

比较模块，用于取所述增压压力需求值和增压压力限制值中较小的值，将所述较小的值作为给定增压压力值；

PID计算模块，用于将所述给定增压压力值与实际增压压力值的差值作为增压依据进行PID计算，得到所述可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求值；

第三基础脉谱图匹配模块，用于根据所述发动机转速和所述发动机扭矩、利用第三基础脉谱图得到增压前馈值；

初步给定模块、用于将所述喷嘴环位置需求值与所述增压前馈值相加得到喷嘴环位置初步给定值；

海拔相关基础脉谱图匹配模块，用于根据所述发动机转速和所述发动机扭矩、利用与海报高度相关的多个海拔相关基础脉谱图中与本地海报高度相匹配的海拔相关基础脉谱图得到喷嘴环位置最大值；

限值模块，用于利用所述喷嘴环位置最大值对所述喷嘴环位置初步给定值进行限值，得到用于满足可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求的喷嘴环位置给定值。

6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述多个海拔相关基础脉谱图包括：与0米海拔相对应的第一海拔相关基础脉谱图；

与1000米海拔相对应的第二海拔相关基础脉谱图；

与2000米海拔相对应的第三海拔相关基础脉谱图；

与3000米海拔相对应的第四海拔相关基础脉谱图；

与4000米海拔相对应的第五海拔相关基础脉谱图；

与5000米海拔相对应的第六海拔相关基础脉谱图。

7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，如所述本地海报高度在以所述海拔相关高度所对应的海拔高度值为中心值的预设海拔范围之内时，判定所述本地海拔高度与所述海拔相关基础脉谱图相匹配。

8.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述预设海拔范围包括0～300米。

说明书

一种可变喷嘴增压器的控制方法及系统

技术领域

[0001] 本申请涉及汽车技术领域，更具体地说，涉及一种可变喷嘴增压器的控制方法及系统。

背景技术

[0002] 涡轮增压器是一种利用发动机排气中的剩余能量来工作的空气泵。其中的废气驱动涡轮叶轮总成与压气机叶轮相连接。当涡轮增压器转子转动时，大量的压缩空气被送到发动机的燃烧室里。由于进入发动机的空气增多，所以允许更多的燃油喷入到发动机里去，从而使发动机在尺寸不变的条件下而产生更大的功率,同时还能够改善燃烧，降低排放和噪音，实现环保节能的目的。

[0003] 可变喷嘴增压器具有一组角度可变的喷嘴叶片，喷嘴叶片的角度变化是由电控发动机的ECU根据发动机工况的变化来控制的，能够保证涡轮增压器的工况始终与发动机的运转工况处于优化匹配，使发动机性能得到全面的提高。已经被广泛应用于乘用车和商用车，可覆盖功率从50KW到500KW的发动机。

[0004] 目前在对变喷嘴增增压器进行控制时仅通过增压压力需求、PID输出和最大增压器位置单值对可变喷嘴增压器进行控制，没有对不同海拔、转速和扭矩下可变喷嘴增压器的喷嘴环位置进行限制，从而不能有效控制增压器响应，在进气阻力或增压器压比变大时可变喷嘴增压器会有超速风险。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本申请提供一种可变喷嘴增压器的控制方法及系统，用于避免可变喷嘴增压器出现超速风险。

[0006] 为了实现上述目的，现提出的方案如下：

[0007] 一种可变喷嘴增压器的控制方法，包括如下步骤：

[0008] 根据发动机的发动机转速和发动机扭矩、利用第一基础脉谱图得到增压压力需求值；

[0009] 根据修正进气流量和所述发动机的进气温度、利用第二基础脉谱图，得到增压压力限制值；

[0010] 取所述增压压力需求值和增压压力限制值中较小的值，将所述较小的值作为给定增压压力值；

[0011] 将所述给定增压压力值与实际增压压力值的差值作为增压依据进行PID计算，得到所述可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求值；

[0012] 根据所述发动机转速和所述发动机扭矩、利用第三基础脉谱图得到增压前馈值；

[0013] 将所述喷嘴环位置需求值与所述增压前馈值相加得到喷嘴环位置初步给定值；

[0014] 根据所述发动机转速和所述发动机扭矩、利用与海报高度相关的多个海拔相关基础脉谱图中与本地海报高度相匹配的海拔相关基础脉谱图得到喷嘴环位置最大值；

[0015] 利用所述喷嘴环位置最大值对所述喷嘴环位置初步给定值进行限值，得到用于满足可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求的喷嘴环位置给定值。

[0016] 可选的，所述多个海拔相关基础脉谱图包括：

[0017] 与0米海拔相对应的第一海拔相关基础脉谱图；

[0018] 与1000米海拔相对应的第二海拔相关基础脉谱图；

[0019] 与2000米海拔相对应的第三海拔相关基础脉谱图；

[0020] 与3000米海拔相对应的第四海拔相关基础脉谱图；

[0021] 与4000米海拔相对应的第五海拔相关基础脉谱图；

[0022] 与5000米海拔相对应的第六海拔相关基础脉谱图。

[0023] 可选的，如所述本地海报高度在以所述海拔相关高度所对应的海拔高度值为中心值的预设海拔范围之内时，判定所述本地海拔高度与所述海拔相关基础脉谱图相匹配。

[0024] 可选的，所述预设海拔范围包括0～300米。

[0025] 一种可变喷嘴增压器的控制系统，包括：

[0026] 第一基础脉谱图匹配模块、用于根据发动机的发动机转速和发动机扭矩、利用第一基础脉谱图得到增压压力需求值；

[0027] 第二基础脉谱图匹配模块，用于根据修正进气流量和所述发动机的进气温度、利用第二基础脉谱图，得到增压压力限制值；

[0028] 比较模块，用于取所述增压压力需求值和增压压力限制值中较小的值，将所述较小的值作为给定增压压力值；

[0029] PID计算模块，用于将所述给定增压压力值与实际增压压力值的差值作为增压依据进行PID计算，得到所述可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求值；

[0030] 第三基础脉谱图匹配模块，用于根据所述发动机转速和所述发动机扭矩、利用第三基础脉谱图得到增压前馈值；

[0031] 初步给定模块、用于将所述喷嘴环位置需求值与所述增压前馈值相加得到喷嘴环位置初步给定值；

[0032] 海拔相关基础脉谱图匹配模块，用于根据所述发动机转速和所述发动机扭矩、利用与海报高度相关的多个海拔相关基础脉谱图中与本地海报高度相匹配的海拔相关基础脉谱图得到喷嘴环位置最大值；

[0033] 限值模块，用于利用所述喷嘴环位置最大值对所述喷嘴环位置初步给定值进行限值，得到用于满足可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求的喷嘴环位置给定值。

[0034] 可选的，所述多个海拔相关基础脉谱图包括：

[0035] 与0米海拔相对应的第一海拔相关基础脉谱图；

[0036] 与1000米海拔相对应的第二海拔相关基础脉谱图；

[0037] 与2000米海拔相对应的第三海拔相关基础脉谱图；

[0038] 与3000米海拔相对应的第四海拔相关基础脉谱图；

[0039] 与4000米海拔相对应的第五海拔相关基础脉谱图；

[0040] 与5000米海拔相对应的第六海拔相关基础脉谱图。

[0041] 可选的，如所述本地海报高度在以所述海拔相关高度所对应的海拔高度值为中心值的预设海拔范围之内时，判定所述本地海拔高度与所述海拔相关基础脉谱图相匹配。

[0042] 可选的，所述预设海拔范围包括0～300米。

[0043] 从上述的技术方案可以看出，本申请公开了一种可变喷嘴增压器的控制方法及系统，该方法及系统首先根据计算得到的增压压力需求值和增压压力限制求的给定增压压力值，然后与实际测量增压压力值经过PID计算得到可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求值，并进一步综合增压前馈值得到喷嘴环初步位置给定值，之后，利用发动机的发动机转速和发动机扭矩从与发动机所在地的海拔高度相匹配的海拔相关基础脉谱图得到喷嘴环位置最大值，最后利用该喷嘴环位置最大值对喷嘴环初步位置给定值进行限值处理得到喷嘴环位置给定值，该喷嘴环位置给定值用于对可变喷嘴增压器的喷嘴环的位置进行控制。由于本控制方法及系统利用喷嘴环位置最大值对喷嘴环的位置进行限定，从而能够有效控制可变喷嘴增压器的响应，进而在进气阻力或增压器压比变大时能有效避免其出现超速风险。

附图说明

[0044] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0045] 图1为本申请实施例提供的一种可变喷嘴增压器的控制方法的流程图；

[0046] 图2为本申请另一实施例提供的一种可变喷嘴增压器的控制系统的示意图。

具体实施方式

[0047] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0048] 实施例一

[0049] 图1为本申请实施例提供的一种可变喷嘴增压器的控制方法的流程图。

[0050] 如图1所示，本实施例提供的可变喷嘴增压器的控制方法包括如下步骤：

[0051] S101：计算增压压力需求值。

[0052] 根据获取的发动机的发动机转速和发动机扭矩，发动机扭矩即发动机的输出扭矩，利用发动机转速和发动机扭矩在与其相对应的第一基础脉谱图上进行查找，从而得到发动机所需要的增压压力需求值。

[0053] S102：计算增压压力限值。

[0054] 根据发动机的电子控制单元根据当前功率等参数计算的修正进气流量和该发动机的进气温度，利用该修正进气流量和进气温度在与这两个参数相对应的第二基础脉谱图上进行查找，从而得到增压压力限值。

[0055] S103：计算给定增压压力值。

[0056] 对上面步骤所获得的增压压力需求值和增压压力限制进行比较，从中找出较小的值，将该较小的值作为给定增压压力值。

[0057] S104：计算喷嘴环位置需求值。

[0058] 本步骤需要获取该可变喷嘴增压器输出的实际增压压力值，然后将上述给定增压压力值与该实际增压压力值进行PID计算，再将计算结果进行PID限值，得到的限值后的结果即为该可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求值。

[0059] S105：计算增压前馈值。

[0060] 根据上述发动机转速和发动机扭矩，利用发动机转速和发动机扭矩在与其相对应的第三基础脉谱图上进行查找，从而得到可变喷嘴增压器所需要的增压前馈值。

[0061] S106：计算喷嘴环位置初步给定值。

[0062] 将上述喷嘴环位置需求值与增压前馈值进行求和，得到的和即为对可变喷嘴增压器进行控制所需要的喷嘴环位置初步给定值。如果利用这个给定值对可变喷嘴增压器直接进行控制就会导致超速，因此还需要进行下面的限值。

[0063] S107：计算喷嘴环位置最大值。

[0064] 考虑到汽车可能会在不同海拔地区行驶，而不同海拔地区的气压是有差别的，特别是高海拔地区相较平原地区其气压差别是相当大的，如果不加考虑则会导致运行不平稳。因此本申请利用发动机的发动机转速和发动机扭矩对与行驶地区的海拔高度相匹配的海拔相关基础脉谱图进行计算，得到与该海拔高度相适应的喷嘴环位置最大值。

[0065] 上面所提及的海拔相关基础脉谱图有多个，为了使汽车能够适应不同的海拔地区，本申请所预设的海拔相关基础脉谱图有6个，分别包括与0米海拔相对应的第一海拔相关基础脉谱图、与1000米海拔相对应的第二海拔相关基础脉谱图、与2000米海拔相对应的第三海拔相关基础脉谱图、与3000米海拔相对应的第四海拔相关基础脉谱图、与4000米海拔相对应的第五海拔相关基础脉谱图和与5000米海拔相对应的第六海拔相关基础脉谱图。

[0066] 因为汽车所处地区不可能与整数值的海拔完全对应，因此假定当汽车处于以该整数值为中心的预设海拔范围之内时，则推定适用与该整数值的海拔相对应的海拔相关基础脉谱图，该预设海拔范围优选0～300米。对于距离该整数值相距较远的海拔高度，则利用插值的办法计算喷嘴环位置最大值。

[0067] S108：计算喷嘴环位置给定值。

[0068] 利用上面的喷嘴环位置最大值对喷嘴环位置初步给定值进行限值，既如果实际得到的喷嘴环位置初步给定值小于喷嘴环位置最大值，则将原喷嘴环位置初步给定值作为喷嘴环位置给定值对可变喷嘴增压器进行控制；如果实际得到的喷嘴环位置初步给定值大于或等于喷嘴环位置最大值，则将该喷嘴环位置最大值作为喷嘴环位置给定值对可变喷嘴增压器进行控制。

[0069] 从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种可变喷嘴增压器的控制方法，该方法首先根据计算得到的增压压力需求值和增压压力限制求的给定增压压力值，然后经过与实际测量增压压力值进行PID计算得到可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求值，并进一步综合增压前馈值得到喷嘴环初步位置给定值，之后，利用发动机的发动机转速和发动机扭矩从与发动机所在地的海拔高度相匹配的海拔相关基础脉谱图得到喷嘴环位置最大值，最后利用该喷嘴环位置最大值对喷嘴环初步位置给定值进行限值处理得到喷嘴环位置给定值，该喷嘴环位置给定值用于对可变喷嘴增压器的喷嘴环的位置进行控制。由于本控制方法利用喷嘴环位置最大值对喷嘴环的位置进行限定，从而能够有效控制可变喷嘴增压器的响应，进而在进气阻力或增压器压比变大时能有效避免其出现超速风险。

[0070] 实施例二

[0071] 图2为本申请另一实施例提供的一种可变喷嘴增压器的控制系统的示意图。

[0072] 如图2所示，本实施例提供的可变喷嘴增压器的控制系统包括第一基础脉谱图匹配模块10、第二基础脉谱图匹配模块20、比较模块30、PID计算模块40、第三基础脉谱图匹配模块50、初步给定模块60、海拔相关基础脉谱图匹配模块70和限值模块80。

[0073] 第一基础脉谱图匹配模块10用于计算增压压力需求值。

[0074] 即根据获取的发动机的发动机转速和发动机扭矩在与其相对应的第一基础脉谱图上进行查找，从而得到发动机所需要的增压压力需求值。

[0075] 第二基础脉谱图匹配模块20用于计算增压压力限值。

[0076] 即根据发动机的电子控制单元根据当前功率等参数计算的修正进气流量和该发动机的进气温度，在与这两个参数相对应的第二基础脉谱图上进行查找，从而得到增压压力限值。

[0077] 比较模块30用于对第一基础脉谱图匹配模块10得到的增压压力需求值和第二基础脉谱图匹配模块20的增压压力限制进行比较，从中找出较小的值，并将该较小的值作为给定增压压力值。

[0078] PID计算模块40用于将比较模块30得到的给定增压压力值与该可变喷嘴增压器输出的实际增压压力值进行PID计算，再将计算结果进行PID限值，得到的限值后的结果即为该可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求值。

[0079] 第三基础脉谱图匹配模块50用于利用上述发动机转速和发动机扭矩在与其相对应的第三基础脉谱图上进行查找，从而得到可变喷嘴增压器所需要的增压前馈值。

[0080] 初步给定模块60用于将上述喷嘴环位置需求值与增压前馈值进行求和，得到对可变喷嘴增压器进行控制所需要的喷嘴环位置初步给定值。

[0081] 海拔相关基础脉谱图匹配模块70用于利用发动机的发动机转速和发动机扭矩对与行驶地区的海拔高度相匹配的海拔相关基础脉谱图进行计算，得到与该海拔高度相适应的喷嘴环位置最大值。

[0082] 上面所提及的海拔相关基础脉谱图有多个，为了使汽车能够适应不同的海拔地区，本申请所预设的海拔相关基础脉谱图有6个，分别包括与0米海拔相对应的第一海拔相关基础脉谱图、与1000米海拔相对应的第二海拔相关基础脉谱图、与2000米海拔相对应的第三海拔相关基础脉谱图、与3000米海拔相对应的第四海拔相关基础脉谱图、与4000米海拔相对应的第五海拔相关基础脉谱图和与5000米海拔相对应的第六海拔相关基础脉谱图。

[0083] 因为汽车所处地区不可能与整数值的海拔完全对应，因此假定当汽车处于以该整数值为中心的预设海拔范围之内时，则推定适用与该整数值的海拔相对应的海拔相关基础脉谱图，该预设海拔范围优选0～300米。对于距离该整数值相距较远的海拔高度，则利用插值的办法计算喷嘴环位置最大值。

[0084] 限值模块80用于利用海拔相关基础脉谱图匹配模块70得到的喷嘴环位置最大值对喷嘴环位置初步给定值进行限值，既如果实际得到的喷嘴环位置初步给定值小于喷嘴环位置最大值，则将原喷嘴环位置初步给定值作为喷嘴环位置给定值对可变喷嘴增压器进行控制；如果实际得到的喷嘴环位置初步给定值大于或等于喷嘴环位置最大值，则将该喷嘴环位置最大值作为喷嘴环位置给定值对可变喷嘴增压器进行控制。

[0085] 从上述技术方案可以看出，本实施例提供了一种可变喷嘴增压器的控制系统，该系统首先根据计算得到的增压压力需求值和增压压力限制求的给定增压压力值，然后与实际测量增压压力值经过PID计算得到可变喷嘴增压器的喷嘴环位置需求值，并进一步综合增压前馈值得到喷嘴环初步位置给定值，之后，利用发动机的发动机转速和发动机扭矩从与发动机所在地的海拔高度相匹配的海拔相关基础脉谱图得到喷嘴环位置最大值，最后利用该喷嘴环位置最大值对喷嘴环初步位置给定值进行限值处理得到喷嘴环位置给定值，该喷嘴环位置给定值用于对可变喷嘴增压器的喷嘴环的位置进行控制。由于本系统方法利用对不同海拔、转速和扭矩下的喷嘴环位置最大值对喷嘴环的位置进行限定，从而能够有效控制可变喷嘴增压器的响应，进而在进气阻力或增压器压比变大时能有效避免其出现超速风险。

[0086] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。