CN107013320A - 电子增压器的控制方法、系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电子增压器的控制方法、系统及车辆，该方法包括：当满足电子增压器开启条件时，根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩；根据需求扭矩得到发动机的需求进气量，并根据需求进气量和进气温度得到需求进气压力；计算需求进气压力和实际进气压力之间的进气压力差；根据进气压力差和发动机转速得到电子增压器的预估转速；根据进气压力差进行PID控制以得到PID调节转速，并根据PID调节转速对电子增压器的预估转速进行修正，得到电子增压器的最终输出转速。本发明的方法可以有效提升车辆的加速性能，进而提升驾驶体验。

Description

电子增压器的控制方法、系统及车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种电子增压器的控制方法、系统及车辆。
背景技术
目前，车辆的发动机借助涡轮增压器进行增压，可以在一定程度上提成车辆的加速性能，但是，车辆在加速时，涡轮增压器需要利用发动机的排放高温高压废气驱动涡轮增压器的涡轮，进而为发动机进行增压。但是这需要一个过程，例如：车辆在急加速时，急加速初期阶段的发动机的几个工作循环内废气能量不够，不能够有效驱动涡轮增压器达到预想的转速，从而产生加速迟滞显现，影响加速性能。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种电子增压器的控制方法，该方法可以有效提升车辆的加速性能，进而提升驾驶体验。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电子增压器的控制方法，包括以下步骤：当满足电子增压器开启条件时，根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩；根据所述需求扭矩得到发动机的需求进气量，并根据所述需求进气量和进气温度得到需求进气压力；计算所述需求进气压力和实际进气压力之间的进气压力差；根据所述进气压力差和所述发动机转速得到电子增压器的预估转速；根据所述进气压力差进行PID控制以得到PID调节转速，并根据所述PID调节转速对所述电子增压器的预估转速进行修正，得到所述电子增压器的最终输出转速。
进一步的，当满足电子增压器开启条件时，根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩之前，还包括：在加速过程中根据油门踏板开度的变化速度判断是否满足电子增压器开启条件，其中，当所述油门踏板开度的变化速度大于预设值时判定满足电子增压器开启条件。
进一步的，所述根据所述进气压力差和所述发动机转速得到电子增压器的预估转速，包括：根据所述进气压力差和所述发动机转速得到所述电子增压器的基础转速；根据所述需求扭矩得到对应于所述需求扭矩的修正系数；根据所述修正系数对所述电子增压器的基础转速进行修正，得到所述预估转速。
进一步的，所述电子增压器具有旁通管路，当所述电子增压器开启后，还包括：检测所述电子增压器的压前压力和压后压力；比较所述电子增压器的压前压力和压后压力；如果所述电子增压器的压前压力大于或等于压后压力，则关闭所述电子增压器，并打开所述旁通管路以使发动机的进气顺畅。
相对于现有技术，本发明所述的电子增压器的控制方法具有以下优势：
本发明所述的电子增压器的控制方法，当满足电子增压器开启条件之后，例如车辆在进行急加速时，可以借助电子增压器对进入发动机的气体压力进行精确控制，从而提升车辆的加速性能，例如可以避免通过涡轮增压器在急加速初期加速迟滞的问题，进而提升驾驶体验。
本发明的另一个目的在于提出一种电子增压器的控制系统，该系统可以有效提升车辆的加速性能，进而提升驾驶体验。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电子增压器的控制系统，包括：需求扭矩计算模块，用于在满足电子增压器开启条件时，根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩；需求进气压力计算模块，用于根据所述需求扭矩得到发动机的需求进气量，并根据所述需求进气量和进气温度得到需求进气压力；压力差计算模块，用于计算所述需求进气压力和实际进气压力之间的进气压力差；预估转速计算模块，用于根据所述进气压力差和所述发动机转速得到电子增压器的预估转速；控制模块，用于根据所述进气压力差进行PID控制以得到PID调节转速，并根据所述PID调节转速对所述电子增压器的预估转速进行修正，得到所述电子增压器的最终输出转速。
进一步的，还包括：判断模块，用于在加速过程中根据油门踏板开度的变化速度判断是否满足电子增压器开启条件，其中，当所述油门踏板开度的变化速度大于预设值，则判定满足电子增压器开启条件。
进一步的，所述预估转速计算模块用于：根据所述进气压力差和所述发动机转速得到所述电子增压器的基础转速；根据所述需求扭矩得到对应于所述需求扭矩的修正系数；根据所述修正系数对所述电子增压器的基础转速进行修正，得到所述预估转速。
进一步的，所述电子增压器具有旁通管路，所述控制模块还用于在所述电子增压器开启后，检测所述电子增压器的压前压力和压后压力，并比较所述电子增压器的压前压力和压后压力，以及在所述电子增压器的压前压力大于或等于压后压力时关闭所述电子增压器，并打开所述旁通管路以使发动机的进气顺畅。
进一步的，所述电子增压器与涡轮增压器串联，所述电子增压器具有旁通阀，当所述控制模块关闭所述电子增压器时打开所述旁通阀。
所述的电子增压器的控制系统与上述的电子增压器的控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的另一个目的在于提出一种车辆，该车辆的加速性能强，进而可以提升车辆的驾驶体验。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，设置有如上述实施例所述的电子增压器的控制系统。
所述的车辆与上述的电子增压器的控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的电子增压器的控制方法中发动机系统的示意图；
图2为本发明实施例所述的电子增压器的控制方法的流程图；
图3为本发明实施例所述的电子增压器的控制方法中电子增压器开启条件的判断示意图；
图4为本发明实施例所述的电子增压器的控制方法中进气压力差的计算流程示意图；
图5为本发明实施例所述的电子增压器的控制方法的电子增压器的转速的闭环控制示意图；
图6为本发明实施例所述的电子增压器的控制系统的结构框图。
附图标记说明：
电子增压器1、涡轮增压器2、发动机3、电子增压器的控制系统600、需求扭矩计算模块610、需求进气压力计算模块620、压力差计算模块630、预估转速计算模块640、控制模块650。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图2是根据本发明一个实施例的电子增压器的控制方法的流程图。
在描述本发明实施例的电子增压器的控制方法之前，首先对发动机系统进行描述，如图1所示，发动机系统包括电子增压器1、涡轮增压器2和发动机3，其中，发动机3的排气部分与涡轮增压器2相连，电子增压器1与发动机3的进气部分相连，此外，电子增压器1与涡轮增压器2串联。电子增压器1具有旁通阀或者旁通支路，此旁通阀或者旁通支路的作用为当发动机3处于大负荷时，空气流速较快，电子增压器1的叶片可能成给气流带来阻力，此时打开旁通阀或者旁通支路，由涡轮增压器2直接为进入发动机3的气体进行增压。此旁通阀或者旁通支路的开和闭是根据电子增压器1的前后压差确定的，即：当电子增压器1的压前压力大于或等于压后压力时，旁通阀或者旁通支路打开以使发动机的进气更为顺畅，如在本发明的一个实施例中，电子增压器的控制方法包括：当电子增压器开启后，检测电子增压器1的压前压力和压后压力，然后比较电子增压器1的压前压力和压后压力，如果电子增压器1的压前压力大于或等于压后压力，则关闭电子增压器，即停止电子增压器，并开启旁通阀或者旁通支路而由涡轮增压器2直接为进入发动机3的气体进行增压。
在以上描述中，结合图1所示，电子增压器1的压前压力为电子增压器1右侧部分的压力，压后压力为电子增压器1左侧部分的压力。
如图2所示，根据本发明一个实施例的电子增压器的控制方法，包括如下步骤：
S201：当满足电子增压器开启条件时，根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩。
在本发明的一个实施例中，当满足电子增压器开启条件并根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩之前，可以预先按照如下方式确定是否满足电子增压器开启条件，具体而言，包括：在加速过程中根据油门踏板开度的变化速度判断是否满足电子增压器开启条件，其中，当油门踏板开度的变化速度大于预设值时判定满足电子增压器开启条件。
其中，预设值可以预先标定得到，预设值为车辆是否为急加速或者缓慢加速的一个界限，即：当油门踏板被踩下的速度越快，说明驾驶员越想使车辆进行快速地提速，反之，如果驾驶员踩下油门踏板的速度非常慢，则说明书驾驶员虽然想使车辆提速，但是只要车辆能够相对缓慢地进行提速即可。
作为一个具体的例子，如图3所示，可以实时地检测油门踏板开度，如果单位时间内(如0.2秒)油门踏板被踩下的深度很深，则油门踏板开度的变化速度非常快(即：油门踏板开启速度非常快)，判断模块判断超过了预设值，说明驾驶员需要让车辆进行急加速，此时便满足了电子增压器开启条件，即触发电子增压器工作，否则不触发电子增压器。
当满足电子增压器开启条件之后，首先根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩。如图4所示，根据油门踏板开度和发动机转速查询油门踏板映射表(油门踏板map)，得到相应的需求扭矩。其中，油门踏板map可以预先标定得到，其横坐标为发动机转速，纵坐标为油门踏板开度，发动机转速和油门踏板开度之间的交叉点的内容便是相应的需求扭矩。
S202：根据需求扭矩得到发动机的需求进气量，并根据需求进气量和进气温度得到需求进气压力。
结合图4所示，将需求扭矩输入至扭矩到气量模块进行计算，得到一个进气量(即需求进气量)，此进气量为达到需求扭矩所需要的进气量，然后根据当前的进气温度和需求进气量便可以得到需求进气压力。具体而言，通过需求扭矩得到需求进气压力为首先查询预设的映射表，记为FMTC map，该FMTC map的横坐标为发动机转速，纵坐标为需求扭矩，内容为发动机每个工作循环所需的油量，即：每循环的油量，将此油量与此工况下的当量比相乘，进而得到需求进气量，其中，当量比是根据一个预设的当量比映射表，即：当量比map查询得到的，其中，当量比map的横坐标为发动机转速，纵坐标为需求扭矩，内容为气量与油量的质量比。最后，根据需求进气量和进气温度确定出需求进气压力。
需要说明的是，FMTC map和当量比map可以预先标定得到，例如：通过试验的方式得到发动机转速、需求扭矩、所需的油量以及气量与油量的质量比之间的对应关系，然后分别形成FMTC map和当量比map供查询使用。
S203：计算需求进气压力和实际进气压力之间的进气压力差。
再次结合图4所示，需求进气压力(即需求增压压力)和实际进气压力(即：实际增压压力)做差，从而得到进气压力差。其中，实际进气压力可以由安装于进气歧管的压力传感器检测得到。需求进气压力指进气歧管部分的目标压力值。
S204：根据进气压力差和发动机转速得到电子增压器的预估转速。
具体地，根据进气压力差和发动机转速得到电子增压器的预估转速，包括：首先根据进气压力差和发动机转速得到电子增压器的基础转速，然后根据需求扭矩得到对应于需求扭矩的修正系数，最后根据修正系数对电子增压器的基础转速进行修正，得到预估转速。
作为一个具体的示例，如图5所示，将进气压力差与发动机转速输入基础转速映射表以查询出相应的基础转速，即基础转速map，基础转速map的横坐标为发动机转速，纵坐标为进气压力差，内容为电子增压器的基础转速。另外，将需求扭矩输入修正曲线以得到修正系数，其中，该修正曲线的为二维表格，其横坐标为需求扭矩，内容为修正系数。将基础转速乘以修真系数得到修正后的转速(即：预估转速)。
需要说明的是，基础转速map和修正曲线可以预先标定得到，例如：通过试验的方式得到进气压力差、发动机转速、需求扭矩、基础转速以及修正系数之间的对应关系，然后分别形成基础转速map和修正曲线供查询使用。
S205：根据进气压力差进行PID控制以得到PID调节转速，并根据PID调节转速对电子增压器的预估转速进行修正，得到电子增压器的最终输出转速。即：根据进气压力差和发动机转速对电子增压器的转速进行闭环控制。
再次结合图5所示，根据进气压力差输入PID控制器进行PID控制，得到PID控制器输出的PID调节转速，将PID调节转速加上修正后的转速，得到最终输出转速(即：电子增压器的最终输出转速)。将电子增压器控制在最终输出转速左右，从而对进入发动机的气体进行压力控制。
根据本发明实施例的电子增压器的控制方法，当满足电子增压器开启条件之后，例如车辆在进行急加速时，可以借助电子增压器对进入发动机的气体压力进行精确控制，从而提升车辆的加速性能，例如可以避免通过涡轮增压器在急加速初期加速迟滞的问题，进而提升驾驶体验。
图6是根据本发明一个实施例的电子增压器的控制系统的结构框图。如图6所示，根据本发明一个实施例的电子增压器的控制系统600，包括：需求扭矩计算模块610、需求进气压力计算模块620、压力差计算模块630、预估转速计算模块640和控制模块650。
其中，需求扭矩计算模块610用于在满足电子增压器开启条件时，根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩。需求进气压力计算模块620用于根据需求扭矩得到发动机的需求进气量，并根据需求进气量和进气温度得到需求进气压力。压力差计算模块630用于计算需求进气压力和实际进气压力之间的进气压力差。预估转速计算模块640用于根据进气压力差和发动机转速得到电子增压器的预估转速。控制模块650用于根据进气压力差进行PID控制以得到PID调节转速，并根据PID调节转速对电子增压器的预估转速进行修正，得到电子增压器的最终输出转速。
根据本发明实施例的电子增压器的控制系统，当满足电子增压器开启条件之后，例如车辆在进行急加速时，可以借助电子增压器对进入发动机的气体压力进行精确控制，从而提升车辆的加速性能，例如可以避免通过涡轮增压器在急加速初期加速迟滞的问题，进而提升驾驶体验。
在本发明的一个实施例中，电子增压器的控制系统，还包括：判断模块(图6中没有示出)，判断模块用于在加速过程中根据油门踏板开度的变化速度判断是否满足电子增压器开启条件，其中，当油门踏板开度的变化速度大于预设值，则判定满足电子增压器开启条件。
在本发明的一个实施例中，预估转速计算模块640用于：根据进气压力差和发动机转速得到电子增压器的基础转速；根据需求扭矩得到对应于需求扭矩的修正系数；根据修正系数对电子增压器的基础转速进行修正，得到所述预估转速。
在本发明的一个实施例中，电子增压器具有旁通管路，控制模块650还用于在电子增压器开启后，检测电子增压器的压前压力和压后压力，并比较电子增压器的压前压力和压后压力，以及在电子增压器的压前压力大于或等于压后压力时关闭电子增压器，并打开所述旁通管路以使发动机的进气顺畅，即使发动机的进气更为顺畅。
需要说明的是，本发明实施例的电子增压器的控制系统的具体实现方式与本发明实施例的电子增压器的控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，设置有如上述任意一个实施例中的电子增压器的控制系统。该车辆的加速性能强，进而可以提升车辆的驾驶体验。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子增压器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
当满足电子增压器开启条件时，根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩；
根据所述需求扭矩得到发动机的需求进气量，并根据所述需求进气量和进气温度得到需求进气压力；
计算所述需求进气压力和实际进气压力之间的进气压力差；
根据所述进气压力差和所述发动机转速得到电子增压器的预估转速；
根据所述进气压力差进行PID控制以得到PID调节转速，并根据所述PID调节转速对所述电子增压器的预估转速进行修正，得到所述电子增压器的最终输出转速。
2.根据权利要求1所述的电子增压器的控制方法，其特征在于，当满足电子增压器开启条件时，根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩之前，还包括：
在加速过程中根据油门踏板开度的变化速度判断是否满足电子增压器开启条件，其中，当所述油门踏板开度的变化速度大于预设值时判定满足电子增压器开启条件。
3.根据权利要求1所述的电子增压器的控制方法，其特征在于，所述根据所述进气压力差和所述发动机转速得到电子增压器的预估转速，包括：
根据所述进气压力差和所述发动机转速得到所述电子增压器的基础转速；
根据所述需求扭矩得到对应于所述需求扭矩的修正系数；
根据所述修正系数对所述电子增压器的基础转速进行修正，得到所述预估转速。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电子增压器的控制方法，其特征在于，所述电子增压器具有旁通管路，当所述电子增压器开启后，还包括：
检测所述电子增压器的压前压力和压后压力；
比较所述电子增压器的压前压力和压后压力；
如果所述电子增压器的压前压力大于或等于压后压力，则关闭所述电子增压器，并打开所述旁通管路以使发动机的进气顺畅。
5.一种电子增压器的控制系统，其特征在于，包括：
需求扭矩计算模块，用于在满足电子增压器开启条件时，根据油门踏板开度和发动机转速确定发动机的需求扭矩；
需求进气压力计算模块，用于根据所述需求扭矩得到发动机的需求进气量，并根据所述需求进气量和进气温度得到需求进气压力；
压力差计算模块，用于计算所述需求进气压力和实际进气压力之间的进气压力差；
预估转速计算模块，用于根据所述进气压力差和所述发动机转速得到电子增压器的预估转速；
控制模块，用于根据所述进气压力差进行PID控制以得到PID调节转速，并根据所述PID调节转速对所述电子增压器的预估转速进行修正，得到所述电子增压器的最终输出转速。
6.根据权利要求5所述的电子增压器的控制系统，其特征在于，还包括：
判断模块，用于在加速过程中根据油门踏板开度的变化速度判断是否满足电子增压器开启条件，其中，当所述油门踏板开度的变化速度大于预设值，则判定满足电子增压器开启条件。
7.根据权利要求5所述的电子增压器的控制系统，其特征在于，所述预估转速计算模块用于：
根据所述进气压力差和所述发动机转速得到所述电子增压器的基础转速；
根据所述需求扭矩得到对应于所述需求扭矩的修正系数；
根据所述修正系数对所述电子增压器的基础转速进行修正，得到所述预估转速。
8.根据权利要求5-7任一项所述的电子增压器的控制系统，其特征在于，所述电子增压器具有旁通管路，所述控制模块还用于在所述电子增压器开启后，检测所述电子增压器的压前压力和压后压力，并比较所述电子增压器的压前压力和压后压力，以及在所述电子增压器的压前压力大于或等于压后压力时关闭所述电子增压器，并打开所述旁通管路以使发动机的进气顺畅。
9.根据权利要求8所述的电子增压器的控制系统，其特征在于，所述电子增压器与涡轮增压器串联，所述电子增压器具有旁通阀，当所述控制模块关闭所述电子增压器时打开所述旁通阀。
10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求5-9任一项所述的电子增压器的控制系统。
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