CN109458255A - 汽油机复合增压系统控制方法以及汽油机复合增压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽油机复合增压系统控制方法以及汽油机复合增压系统。汽油机复合增压系统控制方法包括：当汽车起动或加速时，控制所述电动增压器和所述涡轮增压器，使二者一起进入工作状态；当松开油门踏板或制动时，控制所述电动增压器和所述涡轮增压器，使二者一起退出工作状态。根据本发明的汽油机复合增压系统控制方法能够实现在高低速全工况范围内根据实际需求实现按需增压。

Description

汽油机复合增压系统控制方法以及汽油机复合增压系统
技术领域
本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种汽油机复合增压系统控制方法以及执行这样的汽油机复合增压系统控制方法的汽油机复合增压系统。
背景技术
当前在车用汽油机上，涡轮增压技术也已经成为满足未来油耗法规的重要技术手段之一，1.5升及以下小排量涡轮增压发动机在市场上已经成为越来越多，油耗法规要求发动机尽可能小排量，但是发动机排量越小，带来的涡轮迟滞问题越严重，即用户的实际驾驶性受影响，消费者对小排量增压发动机的接受程度不高，仍然倾向于传统大排量自然吸气发动机，这就形成了政策要求与市场需求之间的矛盾。
发明内容
为了解决政府油耗法规要求与实际消费者的驾驶性需求之间的矛盾，复合增压系统是一种有效的技术手段。所谓复合增压系统，就是在传统涡轮增压器的基础上再串联一个电动增压器。
本发明提出一种汽油机复合增压系统控制方法，其能够在高低速全工况范围内根据实际需求实现按需增压。
根据本发明一个方面提出的汽油机复合增压系统控制方法，其中，汽油机复合增压系统包括电动增压器和涡轮增压器，所述控制方法包括：当汽车起动或加速时，控制所述电动增压器和所述涡轮增压器，使二者一起进入工作状态；当松开油门踏板或制动时，控制所述电动增压器和所述涡轮增压器，使二者一起退出工作状态。
此外，本发明提出一种执行根据本发明的汽油机复合增压系统控制方法的汽油机复合增压系统，其具有电动增压器和涡轮增压器。由于该汽油机复合增压系统执行根据本发明的汽油机复合增压系统控制方法，因此能够具有如上面所述的优点。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1示意性显示了根据本发明一个实施方式的汽油机复合增压系统的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施方式的汽油机复合增压系统控制方法的控制策略；
图3是根据本发明提出的汽油机复合增压系统的控制系统架构框图。
具体实施方式
根据本发明的一实施方式提出的汽油机复合增压系统控制方法，汽油机复合增压系统包括电动增压器和涡轮增压器，所述控制方法包括：当汽车起动或加速时，控制所述电动增压器和所述涡轮增压器，使二者一起进入工作状态；当松开油门踏板或制动时，控制所述电动增压器和所述涡轮增压器，使二者一起退出工作状态。
本发明特别是针对乘用车市场主流的1.5升及以下小排量汽油机。当用户有起步加速或高档位低转速超车加速的需求时，控制涡轮增压器与电动增压器一起工作，形成两级串联增压模式，以提高增压响应速度；当发动机转速升高后，涡轮增压器增压能力足够，此时电动增压立即退出工作，进入单级增压模式。因此实现了根据用户实际使用需求按需增压。
根据本发明的一实施方式，当汽车起动或加速时，控制所述电动增压器使其以最高转速工作，更好提高增压效果。
根据本发明的一实施方式，当发动机达到目标扭矩时，控制所述电动增压器使其退出工作。
根据本发明的一实施方式，当发动机达到目标扭矩之前，降低所述电动增压器转速，防止发生过增压超调。
根据本发明的一实施方式，利用与所述电动增压器并联的电动增压旁通阀来控制所述电动增压器进入工作或退出工作。
根据本发明的一实施方式，利用电动放气阀执行器来控制所述涡轮增压器进入工作或退出工作。
根据本发明的一实施方式，当发动机达到目标扭矩之前，利用所述电动放气阀执行器使所述涡轮增压器部分地退出工作，发生过增压超调。
图3示出了根据本发明提出的复合增压系统的控制系统架构框图，包括发动机控制模块和电动增压器控制模块两个层次的闭环，发动机控制模块和电动增压器控制模块之间通过CAN（车载控制局域网）通讯传递信息。其中发动机控制模块根据计算出的目标增压指令，驱动增压执行器（包括涡轮增压电动放气阀执行器和电动增压旁通阀），并采集增压传感器信号（包括E-WGA位置传感器、一级增压压力温度传感器和总增压压力温度传感器）。电动增压器控制模块根据ECM（发动机控制模块）由CAN（车载控制局域网）发出的电动增压目标转速命令，驱动电动增压执行器，并通过电动增压转速传感器采集实际转速信号，再由CAN（车载控制局域网）发送回ECM（发动机控制模块）。
图2示出了某台1.0L车辆利用本发明提出的复合增压系统控制方法在郊区道路工况5档从50km/h加速到80km/h再立即减速的控制策略示例。当驾驶员有加油门需求，并且发动机转速不超过2000rpm时，可以触发电动增压器介入工作，发动机转速超过2000rpm后，电动增压自动退出工作。图中包括加速踏板曲线401，发动机转速曲线402，发动机扭矩曲线403，E-WGA位置传感器信号404，电动增压器转速信号405，电动增压旁通阀信号406。在加速起点A，车速50km/h，发动机转速约1300rpm，E-WGA位置404瞬间到达全关，涡轮增压器全力工作；同时电动增压旁通阀406从打开瞬间切换到关闭，电动增压转速405瞬间从怠速5000rpm切换成最高转速70000rpm，即电动增压器全力工作，进入两级增压模式。加速到B点发动机转速约1800rpm时，为避免后续发生过增压超调，此时电动增压转速405开始下降，涡轮增压E-WGA位置404开始逐渐打开。加速到C点发动机转速约2000rpm时，达到目标转矩，涡轮增压E-WGA位置404到达稳态目标位置，电动增压器转速405降至怠速5000rpm，同时电动增压旁通阀406瞬间打开，电动增压器被旁通退出，进入涡轮增压器单独工作模式。在加速最高点D点，车速达到80km/h，此时发动机转速约2100rpm时，油门松掉开始减速，此时涡轮增压E-WGA位置404瞬间切换到全开位置，涡轮增压器退出工作。
本发明还包括一种执行根据本发明的汽油机复合增压系统控制方法的汽油机复合增压系统，其具有电动增压器和涡轮增压器。
根据本发明的一实施方式提出的汽油机复合增压系统，当汽车起动或加速时，所述电动增压器工作；当松开油门踏板或制动时，所述电动增压器退出工作。
根据本发明的一实施方式提出的汽油机复合增压系统，当发动机达到目标扭矩之前，所述电动增压器转速降低；当发动机达到目标扭矩时，所述电动增压器退出工作。
图1示出了根据本发明的一实施方式的汽油机复合增压系统的结构示意图，其中以带箭头的实线表示新鲜空气流，以带箭头的虚线表示废气流，图中包括：发动机1、进气歧管压力传感器2、节气门体3、总增压压力温度传感器4、中冷器5和电动增压器6、电动增压旁通阀7、一级增压压力温度传感器8、废气放气阀涡轮增压器9。其中电动增压器6布置在废气放气阀涡轮增压器9的下游，中冷器5的上游，电动增压旁通阀7并联在电动增压器的输入和输出端。当电动增压器6工作时，电动增压旁通阀7关闭，新鲜空气经过涡轮增压器9的第一级增压后，再经过电动增压器6的第二级增压，形成两级增压系统。当电动增压器6不工作时，电动增压旁通阀7打开，新鲜空气经过涡轮增压器9的第一级增压后，经电动增压旁通阀7及管路流到中冷器5，形成一级增压系统。
根据本发明的一实施方式，涡轮增压器包括压气机、涡轮机、电动放气阀执行器（electric wastegate actuator，E-WGA）。ECM（发动机控制模块）直接驱动电动放气阀执行器，通过PID（比例-积分-微分控制器）实现对执行器位置的闭环控制，从而实现对涡轮增压压力的精确控制。
根据本发明的一实施方式，电动增压器主要包括离心式压气机、电机及驱动和控制模块以及散热模块。电动增压器怠速转速5000rpm，最高转速70000rpm，其响应速度极快，从怠速5000rpm加速到最高转速70000rpm的响应时间为250~350ms。电动增压器由12V或者48V电源供电，自带驱动模块和控制器，通过CAN（车载控制局域网）总线通讯接收来自ECM（发动机控制模块）发出的电动增压器目标转速命令，同时把实际转速值和温度值发送给ECM（发动机控制模块）。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽油机复合增压系统控制方法，其特征在于，汽油机复合增压系统包括电动增压器和涡轮增压器，所述控制方法包括：
当汽车起动或加速时，控制所述电动增压器和所述涡轮增压器，使二者一起进入工作状态；
当松开油门踏板或制动时，控制所述电动增压器和所述涡轮增压器，使二者一起退出工作状态。
2.根据权利要求1所述的汽油机复合增压系统控制方法，其特征在于，当汽车起动或加速时，控制所述电动增压器使其以最高转速工作。
3.根据权利要求1所述的汽油机复合增压系统控制方法，其特征在于，当发动机达到目标扭矩时，控制所述电动增压器使其退出工作。
4.根据权利要求1所述的汽油机复合增压系统控制方法，其特征在于，当发动机达到目标扭矩之前，降低所述电动增压器转速。
5.根据权利要求1所述的汽油机复合增压系统控制方法，其特征在于，利用与所述电动增压器并联的电动增压旁通阀来控制所述电动增压器进入工作或退出工作。
6.根据权利要求1所述的汽油机复合增压系统控制方法，其特征在于，利用电动放气阀执行器来控制所述涡轮增压器进入工作或退出工作。
7.根据权利要求6所述的汽油机复合增压系统控制方法，其特征在于，当发动机达到目标扭矩之前，利用所述电动放气阀执行器使所述涡轮增压器部分地退出工作。
8.一种执行权利要求1至7中任意项所述的汽油机复合增压系统控制方法的汽油机复合增压系统，其特征在于，具有电动增压器和涡轮增压器。
9.根据权利要求8所述的汽油机复合增压系统，其特征在于，当汽车起动或加速时，所述电动增压器工作；当松开油门踏板或制动时，所述电动增压器退出工作。
10.根据权利要求8所述的汽油机复合增压系统，其特征在于，当发动机达到目标扭矩之前，所述电动增压器转速降低；当发动机达到目标扭矩时，所述电动增压器退出工作。
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