CN105736161B - 一种可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法 - Google Patents

一种可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法。本发明提供的可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，先通过自学习确定VGT喷嘴环全开和全关的机械停止位置，然后电子控制单元向VGT电子执行器发送发动机模式需求信号，并根据发动机不同的工作模式调整喷嘴环全开、全关机械停止位置与电子控制单元标定的全开、全关位置之间的间隔；VGT执行器通过发动机ECU发送的模式需求命令进行模式选择，可以通过VGT电子执行器调节喷嘴环不同模式的全开和全关位置，进而灵活的控制VGT喷嘴环工作区间，并且能够从VGT部件上控制满足发动机对增压压力响应性、增压器可靠性保护等方面的需求，最大限度的发挥增压器的性能。

Description

一种可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法。
背景技术
目前随着欧VI排放法规实施的日益临近，法规要求对发动机废气中氮氧化物(NOx)和颗粒(PM)含量限值越来越低。EGR(废气再循环)+VGT(可变截面增压器)+DOC(Diesel Oxidation Catalyst，氧化催化转换器)+DPF(Diesel Particulate Filter，柴油颗粒过滤器)+SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)技术路线中VGT的应用至关重要，不仅能够提供足够EGR驱动压差来满足较高的EGR率降低NOx含量，而且在DPF再生时能够通过改进叶片角度控制进气量来提升发动机排温(特别是在发动机废气温度较低的工况下)，还可以再发动机进行制动时通过关闭叶片来提供排气压力，提供一定制动功率。
对于满足欧六排放的发动机，由于有后处理装置，其发动机控制系统需要有针对SCR系统和DPF系统的运行模式。不同的运行模式下，对于VGT的开度控制需求不同。在正常模式下，要求VGT始终在相对高效的区域运行，并且要远离喘振边界和增压器超速边界；在为满足后处理(SCR与DPF)温度需求的加热模式下，要求VGT在低转速小负荷时截面关闭的更小，在中高转速中高负荷时，截面打开的更大，尽快的提高排气温度。对于发动机制动时，需要将VGT截面在满足可靠性的同时完全关闭，以达到更高的制动功率。
然而目前的VGT执行器可标定的最大和最小开度只有一组，是不能满足发动机多种模式需求；例如，当在满足正功需求、制动需求以及后处理需求时，如果最小开度只有一个，为了满足制动需求需要将发动机可标定的最小截面开度设置为接近机械死点位置，但在正功时如果发动机标定时对限制值不合理或者出现卡滞等故障时，增压压力会非常高，导致潜在的爆压超、增压器转速超以及其他风险。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：现有的VGT执行器可标定的最大和最小开度只有一组，不能够满足发动机多种模式的需求，容易导致发动机出现故障；因此需要提供一种能够满足发动机多种模式需求的可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，包括以下步骤：
S1，通过自学习确定VGT喷嘴环全开和全关的机械停止位置；
S2，电子控制单元向VGT电子执行器发送发动机模式需求信号，，VGT电子执行器根据接收到的信号判断发动机将在哪种工作模式下运行，并根据发动机不同的工作模式调整喷嘴环全开机械停止位置与电子控制单元标定的全开位置之间的间隔a、喷嘴环全关机械停止位置与电子控制单元标定的全关位置之间的间隔b。
优选地，在步骤S2中发动机的工作模式包括正常模式、加热模式和制动模式。
优选地，发动机在正常模式下运行时，a的范围是4％-15％、b的范围是4％-15％。
优选地，发动机在加热模式下运行时，a的范围是2％-6％、b的范围是2％-6％。
优选地，发动机在制动模式下运行时，a的范围是4％-15％，b的范围是0-1％。
优选地，所述VGT喷嘴环的运行范围大于ECU可标定范围。
优选地，VGT电子执行器的运行范围大于VGT喷嘴环的运行范围。
优选地，所述电子控制单元通过CAN控制器或PWM控制器与VGT电子执行器通讯。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，先通过自学习确定VGT喷嘴环全开和全关的机械停止位置，然后电子控制单元向VGT电子执行器发送发动机模式需求信号，并根据发动机不同的工作模式调整喷嘴环全开机械停止位置与电子控制单元标定的全开位置之间的间隔a、喷嘴环全关机械停止位置与电子控制单元标定的全关位置之间的间隔b；VGT执行器通过发动机ECU发送的模式需求命令进行模式选择，可以通过VGT电子执行器调节喷嘴环不同模式的全开和全关位置，进而灵活的控制VGT喷嘴环工作区间，并且能够从VGT部件上控制满足发动机对增压压力响应性、增压器可靠性保护等方面的需求，最大限度的发挥增压器的性能，来满足发动机不同功能需求；另外，此种控制方式可以减少发动机ECU控制逻辑的复杂性，减少标定的工作量。
附图说明
本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是VGT电子执行器模式选择的流程图；
图2是发动机在正常模式下运行时，VGT喷嘴环的运行范围、ECU可标定范围以及VGT电子执行器运行范围的示意图；
图3是发动机在加热模式下运行时，VGT喷嘴环的运行范围、ECU可标定范围以及VGT电子执行器运行范围的示意图；
图4是发动机在制动模式下运行时，VGT喷嘴环的运行范围、ECU可标定范围以及VGT电子执行器运行范围的示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，包括以下步骤：S1，通过自学习确定VGT喷嘴环全开和全关的机械停止位置；S2，电子控制单元向VGT电子执行器发送发动机模式需求信号，，VGT电子执行器根据接收到的信号判断发动机将在哪种工作模式下运行，并根据发动机不同的工作模式调整喷嘴环全开机械停止位置与电子控制单元标定的全开位置之间的间隔a、喷嘴环全关机械停止位置与电子控制单元标定的全关位置之间的间隔b。
本发明提供的可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，VGT执行器通过发动机ECU发送的模式需求命令进行模式选择，可以通过VGT电子执行器调节喷嘴环不同模式的全开和全关位置，进而灵活的控制VGT喷嘴环工作区间，并且能够从VGT部件上控制满足发动机对增压压力响应性、增压器可靠性保护等方面的需求，最大限度的发挥增压器的性能，来满足发动机不同功能需求；另外，此种控制方式可以减少发动机ECU控制逻辑的复杂性，减少标定的工作量。
可选地，如图2-图4所示，所述VGT喷嘴环的运行范围大于ECU可标定范围；VGT电子执行器的运行范围大于VGT喷嘴环的运行范围；其中发动机具有正常模式、加热模式和制动模式三中工作模式。
如图2所示，发动机运行在正常模式时，要求VGT始终在相对高效的区域运行，并且要远离喘振边界和增压器超速边界，因此VGT喷嘴环截面的可标定的全开和全关位置较VGT电子执行器机械停止位置余量可以留的大一些，此时增压器的进气量较大，在瞬态VGT可以始终运行在高效区，进一步避免涡前压力太高造成的泵气损失大的问题；其中，位置①和②是根据所选电机驱动部分的运行位置，也就是电子执行器的全开和全关位置；位置③和④是通过自学习后确定的喷嘴环的全开和全关位置；位置⑤和⑥是根据两个机械停止位③和④确定的发动机应用时可以标定的全开⑤和全关⑥位置，也就是电子控制单元可标定的全开和全关位置。喷嘴环全开机械停止位置与电子控制单元标定的全开位置之间的间隔a的范围是4％-15％、喷嘴环全关机械停止位置与电子控制单元标定的全关位置之间的间隔b的范围是4％-15％，优选地，间隔a为10％，间隔b为10％；通过设置较大的间隔a，来满足发动机在较高的区域运行的要求。
如图3所示，在加热模式时，需要进行后续处理，即：SCR+DOC+DPF，SCR技术是一种利用氨、氨水、尿素或烃类为还原剂，在氧浓度高出氮氧化物浓度两个数量级以上的条件下，高选择性地优先把氮氧化物还原为氮气的技术。
SCR降低氮氧化物的化学反应：
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O
尿素溶液经尿素喷嘴喷入出气管中，当温度在200℃以上发生热解反应产生氨气(NH3)，氨气在催化剂作用下与废气中的NOx反应，达到减少NOx排放的目的。
尿素热解反应：
(NH)2CO2→NH3+HNCO
HNCO+H2O→NH3+CO2
其中，DOC(氧化催化转换器)安装在SCR系统的上游，其作用是提高SCR系统的还原反应速度，DPF(柴油颗粒过滤器)用于过滤废气中的颗粒，通过设置DPF可减少排出的废气中混有的柴油颗粒，可提高废气排放标准，满足排放要求。
由于在加热模式中需要进行后续处理，而后续处理过程中主要使用废气中包含的热量，因此需要废气中含有的热量高一些，因此需要将VGT喷嘴环截面的可标定的全开和全关位置较VGT电子执行器机械停止位置余量可以留的小一些，此时增压器的进气量较小，燃料燃烧的不充分，废气中含有的热量较大，以满足后续废气处理的需求：可选地，发动机在加热模式下运行时，a的范围是2％-6％、b的范围是2％-6％；优选地，间隔a为4％，b为4％。
如图4所示，当需要进入制动模式时，往往是在倒拖工况，此时可以将喷嘴环截面可变的全关位置关闭的更小甚至全关，可以达到更高的制动功率，因此在制动模式下发动机喷嘴环全开机械停止位置与电子控制单元标定的全开位置之间的间隔a的范围是4％-15％、喷嘴环全关机械停止位置与电子控制单元标定的全关位置之间的间隔b的范围是0％-1％，优选地，间隔a为10％，间隔b为0％；通过将喷嘴环全关机械停止位置与电子控制单元标定的全关位置之间的间隔设置的更小，在进行制动过程中可提高制动力，以达到更高的制动功率。
需要说明的是，在上述实施例中间隔a和b的数值范围是根据具体的情况来具体进行设定的，并不仅仅局限于上述范围，例如在正常模式时a和b的范围可以是4-20％，同样也能够实现本申请的目的，其宗旨未脱离本发明的设计思想应属于本发明的保护范围。
可选地，所述电子控制单元通过CAN控制器或PWM控制器与VGT电子执行器通讯；、VGT的电子执行器可以为CAN通讯控制也可以是PWM信号控制。下表1示意了VGT电子执行器的接收信息：
表1接收信息发动机ECU发送给VGT执行器
下面结合图1来说明VGT电子执行器模式选择的工作过程。
首先上电初始化、并对接收器进行自检，如上表所示，CAN信号为1时VGT执行器正常工作，为0时VGT执行器停止工作；然后进行模式判断，例如CAN信号为0时是正常模式，CAN信号为1时是加热模式，CAN信号为2时为制动模式等；然后进行自学习，最后根据不同的模式调整嘴环全开机械停止位置与电子控制单元标定的全开位置之间的间隔a、喷嘴环全关机械停止位置与电子控制单元标定的全关位置之间的间隔b，也就是调整电子控制单元的全开和全关位置例如CAN信号范围为0-1000，其中0表示的是电子控制单元的全开位置，1000表示的是电子控制单元的全关位置；PWM控制方式与CAN控制的方式类似，如表1所示。
综上所述，本发明提供了一种可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，先通过自学习确定VGT喷嘴环全开和全关的机械停止位置，然后电子控制单元向VGT电子执行器发送发动机模式需求信号，并根据发动机不同的工作模式调整喷嘴环全开机械停止位置与电子控制单元标定的全开位置之间的间隔a、喷嘴环全关机械停止位置与电子控制单元标定的全关位置之间的间隔b；VGT执行器通过发动机ECU发送的模式需求命令进行模式选择，可以通过VGT电子执行器调节喷嘴环不同模式的全开和全关位置，进而灵活的控制VGT喷嘴环工作区间，并且能够从VGT部件上控制满足发动机对增压压力响应性、增压器可靠性保护等方面的需求，最大限度的发挥增压器的性能，来满足发动机不同功能需求；另外，此种控制方式可以减少发动机ECU控制逻辑的复杂性，减少标定的工作量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，通过自学习确定VGT喷嘴环全开和全关的机械停止位置；
S2，电子控制单元向VGT电子执行器发送发动机模式需求信号；VGT电子执行器根据接收到的信号判断发动机将在哪种工作模式下运行，并根据发动机不同的工作模式调整喷嘴环全开机械停止位置与电子控制单元标定的全开位置之间的间隔a、喷嘴环全关机械停止位置与电子控制单元标定的全关位置之间的间隔b。
2.根据权利要求1所述的可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，其特征在于：在步骤S2中发动机的工作模式包括正常模式、加热模式和制动模式。
3.根据权利要求2所述的可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，其特征在于：发动机在正常模式下运行时，a的范围是喷嘴环全开和全关的机械停止位置之间的间隔的4％-15％、b的范围是喷嘴环全开和全关的机械停止位置之间的间隔的4％-15％。
4.根据权利要求2所述的可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，其特征在于：发动机在加热模式下运行时，a的范围是喷嘴环全开和全关的机械停止位置之间的间隔的2％-6％、b的范围是喷嘴环全开和全关的机械停止位置之间的间隔的2％-6％。
5.根据权利要求2所述的可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，其特征在于：发动机在制动模式下运行时，a的范围是喷嘴环全开和全关的机械停止位置之间的间隔的4％-15％，b的范围是喷嘴环全开和全关的机械停止位置之间的间隔的0-1％。
6.根据权利要求1所述的可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，其特征在于：所述VGT喷嘴环的运行范围大于ECU可标定范围。
7.根据权利要求1所述的可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，其特征在于：VGT电子执行器的运行范围大于VGT喷嘴环的运行范围。
8.根据权利要求1所述的可变截面增压器喷嘴环执行器控制方法，其特征在于：所述电子控制单元通过CAN控制器或PWM控制器与VGT电子执行器通讯。
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