CN114562342A - 可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法及确定系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法及确定系统，本发明的确定方法用于带有可变截面涡轮增压器的发动机，且该确定方法包括预设最小流量点位置电压初始值，还包括于所述发动机首次运行时获取并记录电压补偿值，于所述发动机运行中进行周期性的喷嘴环位置自学习，以及根据最近一次的喷嘴环位置自学习，由喷嘴环当前位置对应的当前电压值计算喷嘴环的当前开度。本发明所述的喷嘴环开度确定方法通过喷嘴环位置自学习过程，可获得喷嘴环当前的真实开度，能够保证增压器喷嘴环开度确定的有效性。

Description

可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法及确定系统

技术领域

本发明涉及可变截面涡轮增压器技术领域，特别涉及一种可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法，同时，本发明也涉及基于上述方法的可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定系统。

背景技术

废气涡轮增压技术通过利用发动机的排气能量，在提升功率的同时，也可实现发动机的小型化设计，并能够使得发动机的油耗和排放得到有效的改善，其在增压发动机上的应用已经成为主流。目前，在涡轮增压技术中，涡轮旁通阀的驱动方式主要分为气动式和电动式，并且两者都是通过涡轮旁通阀的开度调节，实现不同工况下对涡端排气能量的需求利用。而且相对来说，电动驱动方式因能够有效降低发动机泵气损失，有效缩短增压迟滞的时间，以及能够提高增压控制的稳定性，在应用上更具优势。

现有技术中，对于电机驱动式的涡轮增压器，其废气旁通阀(简称EWG)开度的感知和反馈，一般是通过旁通阀全关位置时和当前所在位置时驱动电机转动角度的反馈电压来进行计算的。由于电机及传动机构的零件散差，零部件生命周期内的磨损变形等原因，旁通阀全关位置的反馈电压通常会相对出厂时的理论电压发生漂移，其结果便是会导致旁通阀真实位置计算不准确，从而带来发动机增压控制不稳定的风险。

可变截面涡轮增压器(简称VGT或VNT)，使用喷嘴环代替了旁通阀，且通过驱动电机推动拉杆实现喷嘴环的转动，以改变涡轮的面径比，而能够实现更宽广的工况应用和更好的节能减排效果。对于喷嘴环开度的计算，现有的ECU控制策略中，均为沿用EWG增压器的旁通阀开度计算方法。

不过，由于与EWG增压器相比，应用VGT增压器时废气不能旁通出去，只能通过喷嘴环角度调整，以改变涡端面径比实现废气增压。而当喷嘴环角度调整到某一开度(一般定义该位置为最小流量点)时，会出现因废气流通不畅，新鲜空气无法进入气缸，造成扭矩突降的现象，所以应用VGT增压器时不能像EWG增压器那样可以将废气旁通阀完全关死。

因而若沿用EWG增压器的旁通阀开度计算方法喷嘴环开度的计算，从喷嘴环完全关死位置到最小流量点位置，该段喷嘴环开度区间是不能用到的。而且受构件一致性，以及增压器部件老化磨损等影响，如果进入该开度区域内，也会有发动机运行风险。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法，以能够保证可变截面涡轮增压器喷嘴环开度计算的有效性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法，用于带有可变截面涡轮增压器的发动机，且所述确定方法包括预设最小流量点位置电压初始值，还包括：

a.于所述发动机首次运行时，获取喷嘴环机械下止点位置对应的电压值与所述最小流量点位置电压初始值之间的差值，并将所述差值记录为电压补偿值；

b.于所述发动机运行中进行周期性的喷嘴环位置自学习，且所述自学习包括：

获取喷嘴环机械下止点位置对应的下止点位置电压值；

将采集的所述下止点位置电压值与所述电压补偿值做加法计算，获得喷嘴环最小流量点位置电压值；

计算喷嘴环从喷嘴环最小流量点位置至全开位置的电压范围，并计算喷嘴环开度百分比/电压的斜率值k，且k＝100％/(喷嘴环全开位置电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值)；

c.根据最近一次的喷嘴环位置自学习，以及喷嘴环当前位置对应的当前电压值，计算喷嘴环的当前开度α，且α＝(当前电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值)*k。

进一步的，所述可变截面涡轮增压器首次运行时，所述电压补偿值的记录包括：

通过驱动电机推动拉杆到达喷嘴环机械下止点位置，并采集对应的下止点位置首次电压值；

将采集的所述下止点位置首次电压值与所述最小流量点位置电压初始值做差值计算，获得所述差值；

将所述差值记录为电压补偿值。

进一步的，所述确定方法还包括对采集的所述下止点位置首次电压值进行判断，且若所述下止点位置首次电压值超出预设范围，则报错。

进一步的，所述下止点位置电压值的获取包括通过驱动电机推动拉杆到达喷嘴环机械下止点位置，并采集对应的所述下止点位置电压值。

进一步的，所述确定方法还包括对采集的所述下止点位置电压值进行判断，且若所述下止点位置电压值超出预设范围，则报错，并沿用最近一次自学习中获得的喷嘴环最小流量点位置电压值。

进一步的，所述确定方法还包括对计算获得的所述斜率值k进行判断，且若所述斜率值k超出预设范围，则报错，并沿用最近一次自学习中获得的斜率值k。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的喷嘴环开度确定方法，通过喷嘴环位置自学习过程，可获得喷嘴环当前的真实开度，能够消除因零部件散差以及部件磨损导致的开度计算不准确问题，并且也可避免因喷嘴环开度进入最小流量点和关死位置(即机械下止点位置)之间造成发动机扭矩突降等风险，而能够保证增压器喷嘴环开度计算的有效性。

本发明的另一目的在于提出一种可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定系统，用于带有可变截面涡轮增压器的发动机，且所述确定系统包括：

存储模块，用于存储预设的最小流量点位置电压初始值；

第一处理模块，用于所述发动机首次运行时，获取喷嘴环机械下止点位置对应的电压值与所述最小流量点位置电压初始值之间的差值，并将所述差值记录为电压补偿值；

第二处理模块，用于所述发动机运行中进行周期性的喷嘴环位置自学习，且所述自学习包括：

获取喷嘴环机械下止点位置对应的下止点位置电压值；

将采集的所述下止点位置电压值与所述电压补偿值做加法计算，获得喷嘴环最小流量点位置电压值；

计算喷嘴环从喷嘴环最小流量点位置至全开位置的电压范围，并计算喷嘴环开度百分比/电压的斜率值k，且k＝100％/(喷嘴环全开位置电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值)；

确定模块，用于根据最近一次的喷嘴环位置自学习，以及喷嘴环当前位置对应的当前电压值，计算喷嘴环的当前开度α，且α＝(当前电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值)*k。

进一步的，所述确定系统还包括：

第一判断模块，用于对采集的所述下止点位置首次电压值进行判断，且若所述下止点位置首次电压值超出预设范围，则报错。

进一步的，所述确定系统还包括：

第二判断模块，用于对采集的所述下止点位置电压值进行判断，且若所述下止点位置电压值超出预设范围，则报错，并使所述第二处理模块沿用最近一次自学习中获得的喷嘴环最小流量点位置电压值。

进一步的，所述确定系统还包括：

第三判断模块，用于对计算获得的所述斜率值k进行判断，且若所述斜率值k超出预设范围，则报错，并使所述第二处理模块沿用最近一次自学习中获得的斜率值k。

本发明的喷嘴环开度确定系统相较于现有技术具有的有益效果与上述确定方法相同，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确定方法中电压补偿值获取记录的流程图；

图2为本发明实施例所述的确定方法中自学习及喷嘴环开度确定流程图；

图3为本发明实施例所述的喷嘴环开度确定系统的构成示意图；

附图标记说明：

100、存储模块；200、第一处理模块；300、第二处理模块；400、确定模块；

201、第一判断单元；301、第二判断单元；302、第三判断单元。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其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。另外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例涉及一种可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法，其用于带有可变截面涡轮增压器的发动机，且整体设计上，该确定方法包括预设最小流量点位置电压初始值，还包括于发动机首次运行时获取并记录电压补偿值，于发动机运行中进行周期性的喷嘴环位置自学习，以及根据最近一次的喷嘴环位置自学习，由喷嘴环当前位置对应的当前电压值计算得到喷嘴环的当前开度。

具体而言，结合于图1中所示的，针对于上述预设的最小流量点位置电压初始值，其一般为在出厂时在增压器执行器中进行固化刷写，并在发动机ECU中也写入该最小流量点位置电压初始值，其作为与增压器结构相关的参数固定不变。

针对于上述电压补偿值的获取及记录，其具体为在发动机首次运行时，获取喷嘴环机械下止点位置对应的电压值与最小流量点位置电压初始值之间的差值，并将差值记录为电压补偿值。

而且以上喷嘴环机械下止点位置对应的电压值的获取也具体为在可变截面涡轮增压器首次运行时，通过驱动电机推动拉杆到达喷嘴环机械下止点位置，并于此时采集对应的下止点位置首次电压值。再将该将采集的下止点位置首次电压值与最小流量点位置电压初始值做差值计算，获得差值也即上述的电压补偿值(offset)。最后则可将该电压补偿值记录、也即存储于发动机ECU中。

此外，在获取上述下止点位置首次电压值后，本实施例的确定方法也进一步包括有对该采集的下止点位置首次电压值进行判断校验，并且若下止点位置首次电压值超出预设范围，也即其不合理时，则依据预设的相关诊断故障码进行报错。

结合于图2中所示的，针对于上述发动机运行中所进行的周期性的喷嘴环位置自学习，该自学习模式则具体包括下述的步骤。

首先，获取喷嘴环机械下止点位置对应的下止点位置电压值，且该下止点位置电压值的获取同样为通过驱动电机推动拉杆到达喷嘴环机械下止点位置，此时采集的也即对应的下止点位置电压值。

此外，在获取下止点位置电压值后，本实施例的确定方法也进一步包括有对该采集的下止点位置电压值进行判断校验，并且若下止点位置电压值超出预设范围，也即获取的下止点位置电压值不合理，则可根据预设的自学习失败相关故障码进行报错。与此同时，在判断为不合理时，本实施例也将沿用最近一次自学习中获得的喷嘴环最小流量点位置电压值，以作为下述的本次自学习中的需获得的喷嘴环最小流量点位置电压值。

其次，在判断获得的下止点位置电压值合理时，则进一步将采集的下止点位置电压值与前述记录的电压补偿值做加法计算，以获得喷嘴环最小流量点位置电压值。

最后，再计算喷嘴环从喷嘴环最小流量点位置至全开位置的电压范围，并计算喷嘴环开度百分比/电压的斜率值k，且该斜率值k＝100％/喷嘴环全开位置电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值。

需要注意的是，上述步骤中所获取的喷嘴环最小流量点位置电压值，其在本实施例喷嘴环开度确定方法中也即作为喷嘴环最小流量点位置对应的电压值。通过将以上获取的喷嘴环最小流量点位置电压值定义为喷嘴环最小流量点位置对应的电压值，本实施例也即能够避免喷嘴环进入完全关死位置至最小流量点位置的范围内。

而本实施例的喷嘴环位置自学习的周期基于具体设计进行设置便可，同时，对于上述从喷嘴环最小流量点位置至全开位置的电压范围的计算，其中的电压范围也即为喷嘴环全开位置对应的电压与喷嘴环最小流量点位置对应的电压之间的差值，并且喷嘴环全开位置对应的电压值也可通过驱动电机驱使拉杆使得喷嘴环进入全开位置获得。

此外，与上述对下止点位置电压值的判断校验类似的，本实施例在获得以上斜率值后，该确定方法还包括对计算获得的斜率值k进行判断校验，并且若斜率值k超出预设范围，也即其不合理时，也基于预设的自学习失败相关故障码进行报错。同时，在上述自学习步骤中亦同样为沿用最近一次自学习中获得的斜率值k，以此作为本次自学习的斜率值k。

仍参见图2中所示的，基于以上喷嘴环位置的自学习，在退出自学习模式后，本实施例根据最近一次的喷嘴环位置自学习，以及喷嘴环当前位置对应的当前电压值，便能够计算喷嘴环的当前开度α，且该当前开度α＝当前电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值*k。而该得到的喷嘴环开度α也即是当前喷嘴环的实际开度。

本实施例上述的喷嘴环开度确定方法，通过喷嘴环位置自学习过程，能够获得喷嘴环当前的真实开度，可消除因零部件散差以及部件磨损导致的开度计算不准确问题，并且也可避免因喷嘴环开度进入最小流量点和喷嘴环机械下止点位置之间造成发动机扭矩突降等风险，因而能够保证增压器喷嘴环开度计算的有效性，可具有很好的实用性。

实施例二

本实施例涉及一种可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定系统，其用于带有可变截面涡轮增压器的发动机，且本实施例的确定系统为基于实施例一的确定方法的喷嘴环开度确定系统。

此时，结合于图3中所示的，本实施例的确定系统整体上即包括存储模块100、第一处理模块200、第二处理模块300和确定模块400。

其中，上述各模块一般集成设置于发动机ECU中便可，且基于实施例一中的介绍，上述存储模块100即用于存储预设的最小流量点位置电压初始值，且所记录的电压补偿值，以及各次自学习中的参数值也可存储于该存储模块100中。

上述的第一处理模块200即用于发动机首次运行时，获取喷嘴环机械下止点位置对应的电压值与最小流量点位置电压初始值之间的差值，并将差值记录为电压补偿值。上述的第二处理模块300则用于发动机运行中进行周期性的喷嘴环位置自学习，且该自学习具体包括的内容与实施例一中相同，在此不再赘述。

上述的确定模块400即用于根据最近一次的喷嘴环位置自学习，以及喷嘴环当前位置对应的当前电压值，计算喷嘴环的当前开度α，当然，喷嘴环的当前开度α＝当前电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值*k。

此外，本实施例中在第一处理模块200中也包括有第一判断单元201，其即用于对采集的下止点位置首次电压值进行判断校验，并在下止点位置首次电压值超出预设范围时进行报错。

在第二处理模块300中则也包括有第二判断单元301和第三判断单元302，第二判断单元301也即用于对采集的下止点位置电压值进行判断，并在下止点位置电压值超出预设范围时进行报错，且使得第二处理模块300沿用最近一次自学习中获得的喷嘴环最小流量点位置电压值。

第三判断单元302则用于对计算获得的斜率值k进行判断，并在斜率值k超出预设范围时报错，且使地第二处理模块300沿用最近一次自学习中获得的斜率值k。

本实施例的确定系统的具体使用过程参见实施例一的描述便可，而本实施例的确定系统能够获得喷嘴环当前的真实开度，可消除因零部件散差以及部件磨损导致的开度计算不准确问题，且也可避免因喷嘴环开度进入最小流量点和关死位置之间造成发动机扭矩突降等风险，能够保证增压器喷嘴环开度计算的有效性，而具有很好的实用性。

以上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)

1.一种可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法，用于带有可变截面涡轮增压器的发动机，其特征在于：所述确定方法包括预设最小流量点位置电压初始值，还包括：

a.于所述发动机首次运行时，获取喷嘴环机械下止点位置对应的电压值与所述最小流量点位置电压初始值之间的差值，并将所述差值记录为电压补偿值；

b.于所述发动机运行中进行周期性的喷嘴环位置自学习，且所述自学习包括：

获取喷嘴环机械下止点位置对应的下止点位置电压值；

将采集的所述下止点位置电压值与所述电压补偿值做加法计算，获得喷嘴环最小流量点位置电压值；

计算喷嘴环从喷嘴环最小流量点位置至全开位置的电压范围，并计算喷嘴环开度百分比/电压的斜率值k，且k＝100％/(喷嘴环全开位置电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值)；

c.根据最近一次的喷嘴环位置自学习，以及喷嘴环当前位置对应的当前电压值，计算喷嘴环的当前开度α，且α＝(当前电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值)*k。

2.根据权利要求1所述的可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法，其特征在于：所述可变截面涡轮增压器首次运行时，所述电压补偿值的记录包括：

通过驱动电机推动拉杆到达喷嘴环机械下止点位置，并采集对应的下止点位置首次电压值；

将采集的所述下止点位置首次电压值与所述最小流量点位置电压初始值做差值计算，获得所述差值；

将所述差值记录为电压补偿值。

3.根据权利要求2所述的可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法，其特征在于：所述确定方法还包括对采集的所述下止点位置首次电压值进行判断，且若所述下止点位置首次电压值超出预设范围，则报错。

4.根据权利要求1所述的可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法，其特征在于：所述下止点位置电压值的获取包括通过驱动电机推动拉杆到达喷嘴环机械下止点位置，并采集对应的所述下止点位置电压值。

5.根据权利要求4所述的可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法，其特征在于：所述确定方法还包括对采集的所述下止点位置电压值进行判断，且若所述下止点位置电压值超出预设范围，则报错，并沿用最近一次自学习中获得的喷嘴环最小流量点位置电压值。

6.根据权利要求5所述的可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定方法，其特征在于：所述确定方法还包括对计算获得的所述斜率值k进行判断，且若所述斜率值k超出预设范围，则报错，并沿用最近一次自学习中获得的斜率值k。

7.一种可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定系统，用于带有可变截面涡轮增压器的发动机，其特征在于，所述确定系统包括：

存储模块(100)，用于存储预设的最小流量点位置电压初始值；

第一处理模块(200)，用于所述发动机首次运行时，获取喷嘴环机械下止点位置对应的电压值与所述最小流量点位置电压初始值之间的差值，并将所述差值记录为电压补偿值；

第二处理模块(300)，用于所述发动机运行中进行周期性的喷嘴环位置自学习，且所述自学习包括：

获取喷嘴环机械下止点位置对应的下止点位置电压值；

将采集的所述下止点位置电压值与所述电压补偿值做加法计算，获得喷嘴环最小流量点位置电压值；

计算喷嘴环从喷嘴环最小流量点位置至全开位置的电压范围，并计算喷嘴环开度百分比/电压的斜率值k，且k＝100％/(喷嘴环全开位置电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值)；

确定模块(400)，用于根据最近一次的喷嘴环位置自学习，以及喷嘴环当前位置对应的当前电压值，计算喷嘴环的当前开度α，且α＝(当前电压值-喷嘴环最小流量点位置电压值)*k。

8.根据权利要求7所述的可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定系统，其特征在于：所述第一处理模块(200)包括：

第一判断单元(201)，用于对采集的所述下止点位置首次电压值进行判断，且若所述下止点位置首次电压值超出预设范围，则报错。

9.根据权利要求8所述的可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定系统，其特征在于：所述第二处理模块(300)包括：

第二判断单元(301)，用于对采集的所述下止点位置电压值进行判断，且若所述下止点位置电压值超出预设范围，则报错，并使所述第二处理模块(300)沿用最近一次自学习中获得的喷嘴环最小流量点位置电压值。

10.根据权利要求9所述的可变截面涡轮增压器喷嘴环开度确定系统，其特征在于：所述第二处理模块(300)包括：

第三判断单元(302)，用于对计算获得的所述斜率值k进行判断，且若所述斜率值k超出预设范围，则报错，并使所述第二处理模块(300)沿用最近一次自学习中获得的斜率值k。

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