CN108060987A - 带有智能控制的涡轮增压器及控制方法 - Google Patents

带有智能控制的涡轮增压器及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种涡轮增压器，特别涉及一种带有智能控制的涡轮增压器，其特征在于：在涡轮增压器的旁通阀上增加传感模块,涡轮增压器的气管连接至电控单元，电控单元的输出端连接至汽车发动机ECU，所述的电控单元是由输入模块、输出模块、主控制器构成，所述输入模块接收传感模块和汽车发动机ECU传来信号，经输入模块的存储单元缓冲后再进行A/D转换，传送至主控制器；所述的主控制器根据据接收到信息，处理后经输出模块传送至汽车发动机ECU，再由汽车发动机ECU传出执行指令。

Description

带有智能控制的涡轮增压器及控制方法
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器，特别涉及一种可控制的涡轮增压器。
本发明还涉有一种涡轮增压器的控制方法，特别涉及到一种根据发动机工作状态进而控制涡轮增压器的方法。
背景技术
涡轮增压器是由废气驱动，在原理上只能被动的由发动机排出的废气驱动,在低速、中速范围内，废气不足时存在进气滞后、进气不足、发动机提速慢等缺点，在高速范围内，又存在废气过足，增压压力过高而引起气缸内燃烧压力过大，加剧发动机的机械负荷等。也就是说涡轮增压器是由废气被动驱动实现增压，在各种复杂工况下，只能机械的驱动，并没有发挥发动机的最佳性能。现有的技术只是单方面提高旁通阀的响应时间或增大进气量，不能自动调整各种工况下的喷油量，在降低发动机能耗与提升发动机性能方面效果有限。
发明内容
本发明的第一发明目的是提供一种带有智能控制的涡轮增压器,通过控制发动机的燃烧，进而控制涡轮增压器。
为完成上述发明目的，本发明是这样实现的：一种带有智能控制的涡轮增压器，其特征在于：在涡轮增压器的旁通阀上增加传感模块,涡轮增压器的气管连接至电控单元，电控单元的输出端连接至汽车发动机ECU，所述的电控单元是由输入模块、输出模块、主控制器构成，所述输入模块接收传感模块和汽车发动机ECU传来信号，经输入模块的存储单元缓冲后再进行A/D 转换，传送至主控制器；所述的主控制器根据据接收到信息，处理后得出燃烧指数，经输出模块传送至汽车发动机ECU，再由汽车发动机ECU传出执行指令，送到发动机，按燃烧指数执行。
在现有技术中，由于涡轮增压器直接按装于发动机尾气边上，主要是通过发动机的废气排放，由该排放的压力和温度进行被动驱动涡轮增压器，对于涡轮增压器没有办法人为的干预；而本专利采用加装电控元，由电控单元通过主动检测压力和温度以及发动机的参数，然后根据是否需要启动涡轮增压器，运用得到的数据进行计算，得到一个发动机燃烧参数，将该参数交由发动机ECU，由发动机ECU指挥发动机按涡轮增压器所需进行燃烧排气，从而满足涡轮增压器的需要，达到根据所需进行驱动和驱动力大小的设定，最终实现涡轮增压的可控制。电控单元通过不段的主动检测，不断的运算，不断的发送执行，从而完成连续控制。
对上述技术方案作进一步的改进，所述输入模块包括涡轮增压器传感信息，涡轮增压器传感信息来自于所述的传感模块，该传感模块包括温度传感模块和温度传感模块。所述输入模块包括汽车发动机ECU传来信号，汽车发动机ECU传来信号传来的信息包括发动机转速、发动机扭矩、发动机喷油量或发动机空气流量中的一个数据或几个数据。所述输出模块的输出信息包括主控制器运算得出的喷油量、喷油角度和喷油时间。汽车发动机ECU接收来自输出模块的指令，汽车发动机ECU根据指令进一步调整，指示发动机执行。
在现有技术中，能让发动机执行的部件只有ECU了，然而影响涡轮增压器的启动却是发动机的尾气，由于两者之间存在着依赖关系，因此，在现有技术中，涡轮增压器只能被动启动；而本专利采用控制发动燃烧的方式，让废气的排放根据涡轮增压的需要启动；通过主动检测涡轮增压器的参数，通过与汽车ECU的通讯自动调整空气燃油比及废气排发量，控制涡轮增压器的转速，在各种工况，降低发动机能耗与提升发动机性能。通过与汽车ECU的通讯自动调整空气燃油比及废气排发量的电子产品，来补偿机械驱动控制的相对不太准确的先天不足，控制涡轮增压器的转速，降低发动机能耗与提升发动机性能。
本发明的第二发明目的是：一种涡轮增压器的智能控制方法，通过与汽车ECU的通讯，自动调整空气燃油比及废气排发量，自动改善老车因机械老化，发动机积炭，本身不明故障等原因带来的动力下降，耗油量增加。
为完成上述第二发明的，方案如下；
在涡轮增压器的旁通阀上增加传感模块,涡轮增压器的气管连接至电控单元；将汽车发动机ECU引出一个信息提供端口和信息输入端口；所述的电控单元接收来自传感模块气压和温度，该数据需经缓存后A/D转换；电控单元同时接受汽车发动机ECU传来的发动机信息，该发动机信息由发动机ECU信息提供端口提供；电控单元根据上述信息以及蜗轮增压器的需要进行运算，给出发动机燃烧调节数据；将发动机燃烧调节数据传关至汽车发动机ECU的信息输入端口；再由汽车发动机ECU根据燃烧调节数据发出执行指令，发动机依指令执行燃烧。
执行燃烧后，电控单元再次接收来自传感模块新的气压和温度以及汽车发动机ECU传来的发动机的新信息；如此循环。
对上述技术方案作进一步的细化和改进，所述的电控单元包括输入模块、输出模块、主控制器构成；所述的输入模块，它的数据包括两部分，一部分为来自涡轮增压器上的传感模块的信息，一部分为来自汽车发动机ECU发动机参数；传感模块的信息包括压力信息和温度信息；所述压力信息和温度信息经输入模块的缓存并A/D转换后送至控制器；所述的压力信息为涡轮增压器的废气气压信息，由传感模块中气压传感器提供；所述的温度信息为涡轮增压器的废气温度信息，由传感模块中温度传感器提供。
所述的发动机ECU信息提供端口提供的信息包括发动机转速、发动机扭矩、发动机喷油量或发动机空气流量中的一个数据或几个数据。
发动机燃烧调节数据包括主控制器运算得出的喷油量、喷油角度和喷油时间。
本发明提供的智能电控单元，通过与汽车ECU的通讯，自动调整空气燃油比及废气排发量，自动改善老车因机械老化，发动机积炭，本身不明故障等原因带来的动力下降，耗油量增加。克服了现有的技术只是单方面提高旁通阀的响应时间或增大进气量，不能自动调整各种工况下的喷油量，在降低发动机能耗与提升发动机性能方面效果有限的不足。
附图说明
图1为本发明智能电控单元的安装位置示意图。
图2为本发明的智能电控电单元的内部结构框图。
图3为本发明的工作流程图。
图中，1为涡轮增压器，2为气管，3为旁通阀，4为电控单元，5为发动机EUC，6为发动机，41为用于接收EUC信息的输入模块部分，42为压力传感模块，43为温度传感模块，44为主控制器，45为输出模块，46为存储模块，47为AD转换器。
具体实施方式
为了更进下的说明本发明的优点和特点，下面结合附图作进一一步的说明：
如图所示一种带有智能控制的涡轮增压器，在涡轮增压器1的旁通阀3上增加传感模块,传感模块是由温度传感器和气压传感器构成的。涡轮增压器1的气管2连接至电控单元4，电控单元4的输出端连接至汽车发动机ECU5，所述的电控单元4是由输入模块、输出模块、主控制器构成，所述输入模块包括涡轮增压器1传感信息，涡轮增压器1传感信息来自于所述的传感模块，该传感模块包括温度传感模块和压力传感模块。同时所述输入模块还包括汽车发动机ECU5传来信号，汽车发动机ECU5传来信号传来的信息包括发动机转速、发动机扭矩、发动机喷油量或发动机空气流量中的一个数据或几个数据。所述输入模块接收传感模块和汽车发动机ECU5传来信号，其中传感模块的数据要经输入模块的A/D 转换后，才能传送至主控制器；而汽车发动机ECU5传来的信号可以直接为主控制器所利用。所述的主控制器根据据接收到信息，进行处理，这里的处理后数据主要包括主控制器运算得出的喷油量、喷油角度和喷油时间；处理后经输出模块传送至汽车发动机ECU5，再由汽车发动机ECU5传出执行指令；这里所说的执行指令，主要是让发明动根据主控制器运算得出的喷油量、喷油角度和喷油时间进行执行。这便是一个完整的带有智能控制的涡轮增压器1。
这样一个智能控制的涡轮增压器1的工作方式是：在涡轮增压器1的旁通阀3上增加传感模块,涡轮增压器1的气管2连接至电控单元4；将汽车发动机ECU5引出一个信息提供端口和信息输入端口；所述的电控单元4接收来自传感模块气压和温度，电控单元4同时接受汽车发动机ECU5传来的发动机信息，该发动机信息由发动机ECU信息提供端口提供；所述的电控单元4包括输入模块、输出模块、主控制器构成；所述的输入模块包括两部分，一部分为来自涡轮增压器1上的传感模块的信息，一部分为来自汽车发动机ECU5发动机参数；传感模块的信息包括压力信息和温度信息；所述压力信息和温度信息经输入模块的A/D转换后送至控制器；所述的压力信息为涡轮增压器1的废气气压信息，由传感模块中气压传感器提供；所述的温度信息为涡轮增压器1的废气温度信息，由传感模块中温度传感器提供。
所述的发动机ECU信息提供端口提供的信息包括发动机转速、发动机扭矩、发动机喷油量或发动机空气流量中的一个数据或几个数据。
电控单元4根据上述信息以及蜗轮增压器的需要进行运算，给出发动机燃烧调节数据；将发动机燃烧调节数据传关至汽车发动机ECU5的信息输入端口；发动机燃烧调节数据包括主控制器运算得出的喷油量、喷油角度和喷油时间。
由汽车发动机ECU5根据上述燃烧调节数据发出执行指令，发动机依指令执行燃烧。
执行燃烧后，电控单元4再次接收来自传感模块新的气压和温度以及汽车发动机ECU5传来的发动机的新信息；如此循环。
本发明的程序部分是这样调节数据与工作的。
智能控制单元采用汇编语言编写。电控单元4系统整体结构根据功能和控制目标的不同采用模块化设计方式, 大致分采集数据和工作循环部分。
初始化、各模块初始化、开中断、中断定时器初始化、各传感模块精准度校准、启动通讯子程序。所述工作循环包括信号采集子程序、工况调整、燃油气比调整、喷油角度调整,减少或增加废气调整计算等功能,最后把优化过的参数通过通讯接口传输给发动机ECU,然后根据不同的工况,循环采集数据,循环计算优化,循环传输数据给发动机的ECU,形成一个闭环的控制补偿系统,在各种工况，降低发动机能耗与提升发动机性能。
电控单元4大致分三个工况来调整,调整如下:
启动发动机时,由于发动机尚未有废气排出,发动机转速为0,涡轮增加器也尚未工作,此工况下,电控单元4采集到发动机转速为0,大气压力100kpa,大气温度25度等参数 计算优化数据,输出喷油量加大5-10%(具体视具体参数),提早预喷时间5-10us,使发动机容易启动。
低速满载工况下,电控单元4采集到发动机扭矩需求要满负额状态下,调整喷油角度正负1度,输出喷油量增加25-30%,使发动机快速增加废气,控制涡轮增压器1转速快速提高,增加进气量,由于增加了新鲜空气,所以同时会降低进气温度,快速得到所需扭矩,再根据循环所采集数据,逐步减少油量,废气,达到能维持目前所需扭矩的最低油耗,降低发动机能耗与提升发动机性能。
中速工况下,电控单元4采集到发动机扭矩需求,循环采集数据,根据发动机的行速过程中转速的变化,发动机由于工作逐步提升的温度(25-280度左右)增加或减少油量,废气,不断循环调整优化,使额定油量,涡轮增压器1转数维持在目前所需扭矩的最低油耗,降低发动机能耗与提升发动机性能。
高速工况下, 电控单元4采集到发动机扭矩需求,循环采集数据,根据发动机的行速过程中转速的变化,高速状态下由于非常大的惯性作用下,维持当下扭矩所需能量几乎为零,计算优化调整额定喷油量,废气排放量在0%-2%之间不断变化,根据行车过程的变化,不断输出0%-2%的微小变化量给发动机ECU, 控制涡轮增压器1的转速,降低发动机能耗与提升发动机性能。

Claims (9)

1.一种带有智能控制的涡轮增压器，其特征在于：在涡轮增压器的旁通阀上增加传感模块,涡轮增压器的气管连接至电控单元，电控单元的输出端连接至汽车发动机ECU，所述的电控单元是由输入模块、输出模块、主控制器构成，所述输入模块接收传感模块和汽车发动机ECU传来信号，经输入模块的存储单元缓冲后再进行A/D 转换，传送至主控制器；所述的主控制器根据据接收到信息，处理后经输出模块传送至汽车发动机ECU，再由汽车发动机ECU传出执行指令。
2.根据权利要求1所述的一种带有智能控制的涡轮增压器，其特征在于:所述输入模块包括涡轮增压器传感信息，涡轮增压器传感信息来自于所述的传感模块，该传感模块包括温度传感模块和温度传感模块。
3.根据权利要求1所述的一种带有智能控制的涡轮增压器，其特征在于:所述输入模块包括汽车发动机ECU传来信号，汽车发动机ECU传来信号传来的信息包括发动机转速、发动机扭矩、发动机喷油量或发动机空气流量中的一个数据或几个数据。
4.根据权利要求1所述的一种带有智能控制的涡轮增压器，其特征在于:所述输出模块的输出信息包括主控制器运算得出的喷油量、喷油角度和喷油时间。
5.根据权利要求4所述的一种带有智能控制的涡轮增压器，其特征在于:汽车发动机ECU接收来自输出模块的指令，汽车发动机ECU根据指令进一步调整，指示发动机执行。
6.一种涡轮增压器的智能控制方法，其特征在于，其方法是：在涡轮增压器的旁通阀上增加传感模块,涡轮增压器的气管连接至电控单元；将汽车发动机ECU引出一个信息提供端口和信息输入端口；所述的电控单元接收来自传感模块气压和温度，该数据需经缓存后A/D转换；电控单元同时接受汽车发动机ECU传来的发动机信息，该发动机信息由发动机ECU信息提供端口提供；电控单元根据上述信息以及蜗轮增压器的需要进行运算，给出发动机燃烧调节数据；将发动机燃烧调节数据传关至汽车发动机ECU的信息输入端口；再由汽车发动机ECU根据燃烧调节数据发出执行指令，发动机依指令执行燃烧；
执行燃烧后，电控单元再次接收来自传感模块新的气压和温度以及汽车发动机ECU传来的发动机的新信息；如此循环。
7.根据权利要求6所述的一种涡轮增压器的智能控制方法，其特征在于：所述的电控单元包括输入模块、输出模块、主控制器构成；所述的输入模块，它的数据包括两部分，一部分为来自涡轮增压器上的传感模块的信息，一部分为来自汽车发动机ECU发动机参数；传感模块的信息包括压力信息和温度信息；所述压力信息和温度信息经输入模块的缓存并A/D转换后送至控制器；所述的压力信息为涡轮增压器的废气气压信息，由传感模块中气压传感器提供；所述的温度信息为涡轮增压器的废气温度信息，由传感模块中温度传感器提供。
8.根据权利要求7所述的一种涡轮增压器的智能控制方法，其特征在于：所述的发动机ECU信息提供端口提供的信息包括发动机转速、发动机扭矩、发动机喷油量或发动机空气流量中的一个数据或几个数据。
9.根据权利要求6所述的一种涡轮增压器的智能控制方法，其特征在于：发动机燃烧调节数据包括主控制器运算得出的喷油量、喷油角度和喷油时间。
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