CN114962020B - 车辆及发动机增压控制方法、系统和计算机设备 - Google Patents

Abstract

车辆及发动机增压控制方法、系统和计算机设备。本申请公开了一种发动机增压控制方法，包括获取发动机的需求增加压力和实际增加压力，计算出压力偏差，获取发动机的目标增加扭矩和实际增加扭矩，计算出扭矩偏差，当实际增加压力大于需求增加压力，调节废气旁通阀或节气门，基于压力偏差和扭矩偏差判断发动机是否超压。本申请将扭矩的控制及监测与压力的控制及监测结合来进行发动机的增压控制，提高了增压系统的可靠性。

Description

车辆及发动机增压控制方法、系统和计算机设备

技术领域

本申请涉及发动机控制领域，尤其涉及一种发动机增压控制方法、系统、计算机设备及车辆。

背景技术

混合动力汽车越来越普及，不论是采用并联，串联还是混联状态，其本质都是让内燃机工作在高效率区间。因此，提高发动机的进气效率显得尤为重要。发动机增压系统是一种能够提高进入发动机的充气效率，从而提高平均有效压力的方案措施。

相关技术中，增压器在不同的环境及工况下，增压响应性能也大为不同，极寒工况下，增压器很难将内部较高的压力在短时间内卸下来，此时，进气歧管压力不超限，即增压压力不超增压器耐受压力的超压情况，单独依靠增压压力传感器来判定无法有效识别出来。而增压压力传感器本身读数漂移的情况，容易错误地将此误差引入到增压系统，对增压系统进行错误的反馈控制，从而影响整车的动力性和驾驶感受。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例期望提供一种发动机增压控制方法、系统、计算机设备及车辆，以提高增压系统控制的可靠性。

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请的一方面，提供了一种发动机增压控制方法，包括：

获取所述发动机的需求增加压力和实际增加压力，计算出压力偏差；

获取所述发动机的目标增加扭矩和实际增加扭矩，计算出扭矩偏差；

当所述实际增加压力大于所述需求增加压力，调节废气旁通阀或节气门；

基于所述压力偏差和所述扭矩偏差判断所述发动机是否超压。

进一步地，调节废气旁通阀或节气门的步骤，具体包括：

判断所述废气旁通阀是否达到最大位置；

若所述废气旁通阀未达到最大位置，则增大所述废气旁通阀的开度；

若所述废气旁通阀达到最大位置，则调节所述节气门减小进气量。

进一步地，基于所述压力偏差和所述扭矩偏差判断所述发动机是否超压的步骤，具体包括：

当所述扭矩偏差大于第一阈值，且所述压力偏差大于第二阈值，发出超压提示，采取第一保护措施；

当所述扭矩偏差小于所述第一阈值，且所述压力偏差大于第三阈值，发出超压提示，采取第二保护措施；

其中，所述第二阈值小于所述第三阈值。

进一步地，所述第一保护措施包括减小所述发动机的功率；和/或，所述第二保护措施包括调节所述节气门减小进气量。

进一步地，基于所述压力偏差和所述扭矩偏差判断所述发动机是否超压的步骤之前，所述控制方法包括：

确认发动机是否满足预设条件，所述预设条件为所述发动机处于非极限工况和/或所述发动机处于非瞬态工况。

本申请的第二方面，提供了一种发动机增压控制系统，包括：

废气旁通阀，与所述发动机的排气管连接；

节气门，与所述发动机的进气歧管连接；

压力传感器，用于获取所述发动机的实际增加压力；

控制器，分别与所述废气旁通阀、所述节气门和所述压力传感器电连接，所述控制器储存所述实际增加压力，计算需求增加压力、实际增加扭矩和目标增加扭矩进而计算压力偏差和扭矩偏差，所述控制器基于所述压力偏差调节所述废气旁通阀或所述节气门，并基于所述压力偏差和所述扭矩偏差判断所述发动机是否超压。

进一步地，所述控制器包括：

存储模块，存储所述压力传感器获取的所述实际增加压力，存储所述压力偏差、所述扭矩偏差以及预设阈值；

计算模块，用于计算所述需求增加压力、所述实际增加扭矩和所述目标增加扭矩，根据所述需求增加压力和所述实际增加压力计算所述压力偏差，根据所述实际增加扭矩和所述目标增加扭矩计算所述扭矩偏差，将计算结果存储在所述存储模块中；

执行模块，用于当所述实际增加压力大于所述需求增加压力，调节所述废气旁通阀或所述节气门；

判断模块，用于根据所述存储模块存储的所述压力偏差和所述扭矩偏差与所述存储模块存储的所述预设阈值比较，判断所述发动机是否超压。

进一步地，所述控制器还包括：

确认模块，确认所述发动机工况是否满足预设条件；和/或，

警报模块，用于在所述发动机超压故障时发出警报。

本申请的第三方面，提供了一种计算机设备，包括一个或多个处理单元，所述处理单元配置为执行存储在存储单元中的计算机指令，以执行上述控制方法。

本申请的第四方面，提供了一种车辆，包括上述控制系统；和/或，上述的计算机设备。

本申请实施例提供的发动机增压控制方法及系统，通过获取发动机的实际增加压力，计算发动机的需求增加压力、目标增加扭矩和实际增加扭矩，进而计算出压力偏差和扭矩偏差，当实际增加压力大于需求增加压力，调节废气旁通阀或节气门，基于压力偏差和扭矩偏差判断发动机是否超压。本申请将扭矩的控制及监测与压力的控制及监测结合来进行发动机的增压控制，提高了增压系统的可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种发动机增压控制方法的流程示意图；

图2为本申请实施例的一种扭矩控制的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种发动机超压判断的框架示意图；

图4为本申请实施例提供的一种发动机超压判断的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种发动机增压控制系统的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

下面结合附图及具体实施例对本申请再做进一步详细的说明。本申请实施例中的“第一”、“第二”等描述，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含地包括至少一个特征。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

汽车行业中，大部分车辆为了满足动力性，都配有涡轮增压系统，涡轮增压系统的进气系统，主要包括：进气风隔、涡轮压缩侧之前的涡轮进气管、进气泄压阀、中冷器、节气门之前的进气管和节气门等部件，涡轮增压器的原理就是用排气来推动涡轮扇叶旋转，而涡轮扇叶又通过轴承带动压缩机压缩侧的扇叶，对来自风隔进入的新鲜空气进行压缩及加速。相关技术中，在利用闭环涡轮增压器增压控制操作发动机时，基本上是单一对比需求增压压力与实际增压压力的差值，或者对比增压压力变化和实际增压压力变化的阈值偏差来调节废气旁通阀和节气门的开度来进行增压的控制和监测，存在对发动机无损害的超压情况无法有效识别，增压压力传感器本身读数漂移的情况，误差引入到增压系统，对增压系统进行错误的反馈控制等问题，影响整车的动力性和驾驶感受。

有鉴于此，本申请实施例的第一方面，请参照图1，提供了一种发动机增压控制方法，包括：

S1、获取发动机的需求增加压力和实际增加压力，计算出压力偏差；

S2、获取发动机的目标增加扭矩和实际增加扭矩，计算出扭矩偏差；

S3、当实际增加压力大于需求增加压力，调节废气旁通阀或节气门；

S4、基于压力偏差和扭矩偏差判断发动机是否超压。

本申请实施例提供的发动机增压控制方法，通过调节废气旁通阀或节气门对压力偏差和扭矩偏差进行实时控制，通过引入扭矩来完善增压系统的控制和监测，结合扭矩和压力共同识别发动机超压现象，能够有效地避免单一控制源的信号偏差带来的风险，提高系统的可靠性。

本申请实施例的发动机为涡轮增压发动机，具体地，增压系统为废气涡轮增压系统，利用发动机排出的废气驱动涡轮达到增压目的。

下面结合具体实施例对本申请实施例的控制方法进行详细说明。其中，各步骤的顺序可以根据要求进行调整，不应理解为对其顺序进行限制。

S1、获取发动机的需求增加压力和实际增加压力，计算出压力偏差。

在本步骤中，发动机的需求增加压力指的是根据发动机压力需求参数实时计算的压力，示例性地，发动机压力需求参数指的是发动机当前的转速和负荷。发动机实际增加压力指的是测量得到的发动机增加的压力，示例性地，实际增加压力可以通过压力传感器测量。压力偏差指的是实际增加压力与需求增加压力的差值。可以理解的是，通过调节废气旁通阀或节气门，发动机的实际增加压力是实时变化的。

S2、获取发动机的目标增加扭矩和实际增加扭矩，计算出扭矩偏差。

在本步骤中，发动机的目标增加扭矩指的是根据发动机扭矩需求参数实时获取的扭矩，具体地，发动机目标增加扭矩通过驾驶需求扭矩和整车需求扭矩确定，实时采集扭矩需求参数例如车辆的车速、加速踏板开度、发动机转速、转向角和ABS(antilock BrakeSystem，自动防抱死系统)/ESP(Electronic Stability Program，车身电子稳定系统)激活信号等，利用车速与加速踏板位置信号对扭矩分配需求的预设表和车速对扭矩分配需求的预设表得到当前工况的驾驶需求扭矩，预设表是指三维表，车速、加速踏板与扭矩的对应关系表。参见图2，根据当前工况下扭矩最大允许值，将得到的驾驶需求扭矩和整车需求扭矩取较小的一个作为实际执行扭矩输入。实际执行扭矩输入进行扭矩分配计算得变速箱输入扭矩，根据变速箱中负载的连接关系进而计算得发动机需求扭矩，即可获取目标增加扭矩。发动机的实际增加扭矩可以通过控制器计算获得，具体地，控制器为电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)，装载有扭矩模型，扭矩模型指的是根据车速、油门和节气门开度搭建起来的函数模型。扭矩偏差指的是实际增加扭矩与目标增加扭矩的差值。可以理解的是，通过调节废气旁通阀或节气门，发动机的实际增加扭矩是实时变化的。

发动机扭矩模型通常会引入平均压力概念，以便于不同排量的发动机能够进行横向对比，单位为kPa或bar，通过目标扭矩，从飞轮端的输出扭矩反推到平均指示压力，再根据发动机实际燃烧效率换算到油量，根据空燃比换算到气量，最终控制节气门或废气旁通阀获得所需进气量，实现扭矩控制。

S3、当实际增加压力大于需求增加压力，调节废气旁通阀或节气门。

在本步骤中，通过控制器判断实际增加压力和需求增加压力的大小，当实际增加压力大于需求增加压力，调节废气旁通阀或节气门减小实际增加压力。

一实施例中，调节废气旁通阀或节气门的步骤，具体包括：判断废气旁通阀是否达到最大位置；若废气旁通阀未达到最大位置，则增大废气旁通阀的开度；若废气旁通阀达到最大位置，则调节节气门减小进气量。

可以理解的是，发动机增压过程中，发动机扭矩也会同步变化，调节废气旁通阀和节气门都会影响增压压力和扭矩。废气旁通阀位于涡轮增压器废气通道侧面，从发动机过来的废气在这里有两条路可以流通，一条是流通至驱动涡轮，另一条是从废气旁通阀直接进入排气管。当发动机高转速运转时，增压后的进气压力超过规定值，增压气体将排气执行器中的膜片顶起，带动废气旁通阀拉杆移动，打开废气旁通阀，于是一部分废气不通过增压器的驱动涡轮端，从排气通道直接排入大气，使涡轮进气量减少，压力降低，增压器转速下降，减少增压的压力，这样，能够快速减小压力，减少发动机超压损坏的情况，易于实现。当废气旁通阀开度最大时，若实际增加压力仍大于需求增加压力，也就是说发动机在所允许的安全转速范围外运转，为保护发动机，需要调节节气门减小进气量，减小增压的压力，这样，减少发动机超压损坏的情况，延长发动机的使用寿命。

S4、基于压力偏差和扭矩偏差判断发动机是否超压。

在本步骤中，发动机的压力偏差和扭矩偏差是实时变化的，通过调节废气旁通阀或节气门改变实际增加压力和实际增加扭矩，进而改变压力偏差和扭矩偏差。控制器中存储压力偏差和扭矩偏差的预设阈值，用于实时计算出的压力偏差和扭矩偏差与对应的预设阈值比较，即基于压力偏差和扭矩偏差是否超出预设阈值判断发动机是否超压。

一实施例中，请参照图5，基于所述压力偏差和所述扭矩偏差判断所述发动机是否超压的步骤，具体包括：当扭矩偏差大于第一阈值，且压力偏差大于第二阈值，发出超压提示，采取第一保护措施；当扭矩偏差小于第一阈值，且压力偏差大于第三阈值，发出超压提示，采取第二保护措施；其中，第二阈值小于第三阈值。

第一阈值为扭矩偏差评价值，根据国际通行标准确定。具体地，对于开发样机在100Nm以下偏差<±5Nm(占比>95％)，100Nm以上偏差<±5％(占比>95％)。第二阈值指的是保障发动机安全工作的阈值，安全级别较高，因此第一阈值的设定严格，通常情况下会结合台架测试来确定，综合评估发动机连杆、活塞以及缸压的极限压力值来确认。第三阈值指的是是在扭矩不超限的情况下，保护增压器本体的阈值，因此该阈值主要是结合增压器硬件本身可承受的极限压力来确定，第二阈值小于第三阈值。第一阈值、第二阈值和第三阈值均为预设阈值。

示例性地，第一保护措施包括减小发动机的功率，例如，通过减小车速来减小发动机的功率，保护整车安全。

示例性地，第二保护措施包括调节节气门减小进气量，降低增压器超速过载的风险。

一实施例中，基于压力偏差和扭矩偏差判断发动机是否超压的步骤之前，控制方法包括：确认发动机是否满足预设条件，预设条件为发动机处于非极限工况和/或发动机处于非瞬态工况。可以理解的是，非极限工况指的是发动机未处于严寒等恶劣环境，而是处于正常环境温度下，非瞬态工况指的是发动机扭矩波动正常，而不是扭矩波动过大的情况，例如，一脚油门引起的扭矩大幅变化。这样，减少了外界环境对超压判断的影响，优化了极限工况和瞬态工况造成的异常值的判断流程，提高了控制效率。

参照图3～4，发动机在存在压力变化的情况下激活增压控制，通过压力传感器获取发动机的实际增加压力，获取发动机转速和负荷计算需求增加压力，判断实际增加压力大于需求增加压力后，调节废气旁通阀开度使实际增加压力减小，反馈到控制器进而计算压力偏差，若实际增加压力仍大于需求增加压力，废气旁通阀开到最大位置，调节节气门，减小压力偏差，即为增压控制。通过车速和踏板开度等计算目标增加扭矩，通过发动机的目标增加扭矩和空燃比计算节气门或废气旁通阀所需进气量，通过控制器上装载的扭矩模型计算实际增加扭矩，实际增加扭矩反馈到控制器进而计算扭矩偏差，在增压控制调节废气旁通阀开度和调节节气门的同时对实际增加扭矩进行控制，减小扭矩偏差，即为扭矩控制。发动机工况满足预设条件可对增压控制和扭矩控制进行超压判断，若扭矩偏差大于第一阈值，压力偏差大于第二阈值或扭矩偏差大于第一阈值，压力偏差大于第三阈值，发出发动机超压提示，采取对应保护措施。

本申请实施例的第二方面，参见图5，提供了一种发动机增压控制系统，包括废气旁通阀、节气门、压力传感器和控制器。废气旁通阀与发动机的排气管连接，废气旁通阀打开时，一部分废气直接排至排气管中，降低了实际增加压力和实际增加扭矩。节气门与发动机的进气歧管连接，通过调节节气门减小进气量，降低了实际增加压力和实际增加扭矩。压力传感器用于获取发动机的实际增加压力。控制器与废气旁通阀、节气门和压力传感器电连接，控制器储存发动机的实际增加压力，计算发动机的需求增加压力、实际增加扭矩和目标增加扭矩进而计算压力偏差和扭矩偏差，基于压力偏差调节废气旁通阀或节气门，基于压力偏差和扭矩偏差判断发动机是否超压。例如，控制器可以是计算机设备，如电子控制单元(ECU，Electronic Control Unit)，ECU也称之为车载控制器、行车电脑或车载电脑。

一实施例中，控制器包括存储模块、计算模块、执行模块和判断模块，可以理解地，存储模块、计算模块、执行模块和判断模块可以依据功能划分的独立硬件模块，或者是功能集成的整体器件。不同的功能模块，无论是单独的模块还是整体的器件，只要采用了本申请实施例的控制器的功能，均属于本申请的保护范围。

示例性地，存储模块用于存储压力传感器获取的实际增加压力，存储压力偏差、扭矩偏差以及预设阈值。计算模块用于计算需求增加压力、实际增加扭矩和目标增加扭矩，根据需求增加压力和实际增加压力计算压力偏差，根据实际增加扭矩和目标增加扭矩计算扭矩偏差，将计算结果存储在存储模块中。执行模块用于当实际增加压力大于需求增加压力，调节废气旁通阀或节气门。判断模块用于根据存储模块存储的压力偏差和扭矩偏差与存储模块存储的预设阈值比较，判断发动机是否超压。

一实施例中，控制器包括确认模块和警报模块，确认模块用于确认发动机工况是否满足预设条件。警报模块用于在发动机超压故障时发出警报，可以理解的是，警报模块与判断模块信号连接，在判断模块判断发动机超压时发出警报。警报模块的警报方式不限，可以是声音、图画或声画结合。例如，警报模块和车载音响电连接，当发动机超压时，通过车载音响进行警报。

本申请实施例的第三方面，提供了一种计算机设备，包括一个或多个处理单元，处理单元配置为执行存储在存储单元中的计算机指令，以执行本申请任意一种控制方法。该计算机设备可以为上述实施例的控制器。

在一实施例中，本申请实施例提供一种计算机系统，包括：可编程电路；以及编码在至少一个计算机可读介质上的软件，该软件用于对可编程电路进行编程以实施本申请任意一项控制方法。上述计算机设备安装了该计算机系统。

在一实施例中，本申请实施例提供一种计算机可读介质，该计算机可读介质上具有计算机可读指令，这些指令在被计算机执行时会使计算机进行本申请任意一项控制方法的所有步骤。计算机可读介质可以为一个或多个。上述计算机设备配置了该计算机可读介质。

本申请实施例的第四方面，提供了一种车辆，包括上述任意一种控制系统；和/或，上述的计算机设备。

本申请创造性地提出上述实施例的发动机增压控制系统，可基于该控制系统的控制方法、计算机设备及车辆，利用计算机设备存储的增压控制方法的计算机指令，执行获取发动机的需求增加压力和实际增加压力，计算出压力偏差、获取发动机的目标增加扭矩和实际增加扭矩，计算出扭矩偏差，以及当实际增加压力大于需求增加压力，调节废气旁通阀或节气门，进而根据压力偏差和扭矩偏差是否超出预设阈值判断发动机是否超压。本申请实施例通过引入扭矩控制来完善增压系统的控制，提升了增压控制系统使用安全和可靠性。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所有的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发动机增压控制方法，其特征在于，包括：

获取所述发动机的需求增加压力和实际增加压力，计算出压力偏差；

获取所述发动机的目标增加扭矩和实际增加扭矩，计算出扭矩偏差；

当所述实际增加压力大于所述需求增加压力，调节废气旁通阀或节气门；

基于所述压力偏差和所述扭矩偏差判断所述发动机是否超压；

当所述扭矩偏差大于第一阈值，且所述压力偏差大于第二阈值，发出超压提示，采取第一保护措施；

当所述扭矩偏差小于所述第一阈值，且所述压力偏差大于第三阈值，发出超压提示，采取第二保护措施；其中，所述第二阈值小于所述第三阈值；

所述第一保护措施包括减小所述发动机的功率；和/或，所述第二保护措施包括调节所述节气门减小进气量。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，调节废气旁通阀或节气门的步骤，具体包括：

判断所述废气旁通阀是否达到最大位置；

若所述废气旁通阀未达到最大位置，则增大所述废气旁通阀的开度；

若所述废气旁通阀达到最大位置，则调节所述节气门减小进气量。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，基于所述压力偏差和所述扭矩偏差判断所述发动机是否超压的步骤之前，所述控制方法包括：

确认发动机是否满足预设条件，所述预设条件为所述发动机处于非极限工况和/或所述发动机处于非瞬态工况。

4.一种发动机增压控制系统，其特征在于，用于如权利要求1～3任一项所述的控制方法，所述发动机增压控制系统包括：

废气旁通阀，与所述发动机的排气管连接；

节气门，与所述发动机的进气歧管连接；

压力传感器，用于获取所述发动机的实际增加压力；

控制器，分别与所述废气旁通阀、所述节气门和所述压力传感器电连接，所述控制器储存所述实际增加压力，计算需求增加压力、实际增加扭矩和目标增加扭矩进而计算压力偏差和扭矩偏差，所述控制器基于所述压力偏差调节所述废气旁通阀或所述节气门，并基于所述压力偏差和所述扭矩偏差判断所述发动机是否超压。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述控制器包括：

存储模块，存储所述压力传感器获取的所述实际增加压力，存储所述压力偏差、所述扭矩偏差以及预设阈值；

计算模块，用于计算所述需求增加压力、所述实际增加扭矩和所述目标增加扭矩，根据所述需求增加压力和所述实际增加压力计算所述压力偏差，根据所述实际增加扭矩和所述目标增加扭矩计算所述扭矩偏差，将计算结果存储在所述存储模块中；

执行模块，用于当所述实际增加压力大于所述需求增加压力，调节所述废气旁通阀或所述节气门；

判断模块，用于根据所述存储模块存储的所述压力偏差和所述扭矩偏差与所述存储模块存储的所述预设阈值比较，判断所述发动机是否超压。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还包括：

确认模块，确认所述发动机工况是否满足预设条件；和/或，

警报模块，用于在所述发动机超压故障时发出警报。

7.一种计算机设备，其特征在于，包括一个或多个处理单元，所述处理单元配置为执行存储在存储单元中的计算机指令，以执行权利要求1～3任意一项所述的控制方法。

8.一种车辆，其特征在于，包括权利要求4～6任意一项所述的控制系统；和/或，权利要求7所述的计算机设备。