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1、(10)申请公布号 CN 103485905 A(43)申请公布日 2014.01.01CN103485905A(21)申请号 201310266874.7(22)申请日 2013.06.29F02D 23/00(2006.01)F02B 41/10(2006.01)(71)申请人哈尔滨安龙迪环保科技有限公司地址 150060 黑龙江省哈尔滨市平房区双拥路22号(72)发明人李明喜 浦龙 郑凯(54) 发明名称一种用于涡轮增压调整的智能、快速、精准电控系统(57) 摘要本发明为安置在电控执行器内的控制单元ECU对压力传感器发送过来的压力信号和位置传感器发送过来的导向叶片位置信号进行比较运算，根。
2、据当前状态下的压力值，按前三点差分法预测实现下一个步长目标点下的压力值对应的导向叶片位置，同当前目标位置下的压力值进行偏差比较，经比较运算后按进气压力最大化原则对电机控制驱动单元发出指令，实现电机的正、反转或保持动作，使涡轮导向叶片同涡轮转子处于最佳匹配状态；该控制程序准则较按理论方法或试验方法确定的MAP图控制准则相比较，避免了因（压气机叶轮、涡轮叶轮、转子的支撑轴系等的）制造偏差所带来的误差。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图2页(10)申请公布号 CN 103485905 AC。
3、N 103485905 A1/1页21.一种用于涡轮增压调整的智能、快速、精准电控系统，它包括：由压力传感器、位置传感器、电控制单元（ECU）和执行机构组成的控制系统及被安置在排气歧管后的涡轮增压系统组成；由排气歧管排出的发动机尾气经导向叶片整流后推动废气涡轮，并带动同轴的空气压气机，将具有更高压力、和更多质量的压缩空气送入发动机中，以降低发动机的油耗并减少汽车排放中的CO、 NOx及微颗粒等有害物质。2.一种用于涡轮增压调整的智能、快速、精准电控系统，其特征在于：安置在电控执行器内的位置传感器用于实时采集尾气流经的可调导向叶片的位置，并将信号传递给电控执行器内的控制单元，可准确反应流向废气涡。
4、轮导向叶片的的进气角状态。3.一种用于涡轮增压调整的智能、快速、精准电控系统，其特征在于：安置在压气机排气蜗壳出口的压力传感器实时采集压缩空气的压力信号，并将信号传递给电控执行器内的控制单元，可准确反应流向发动机的空气的压力状态。4. 一种用于涡轮增压调整的智能、快速、精准电控系统，其特征在于：安置在电控执行器内的控制单元ECU接收压力传感器发送过来的压力信号和位置传感器送回来的导向叶片位置信号，其控制程序准则是按设定的导向叶片位置增量步长进行位置变化时，根据当前状态下的压力值按前三点差分法预测下一个步长目标点下的压力值，并与现在目标位置下的压力值进行偏差比较，经比较运算后按进气压力最大化原则。
5、对电机控制驱动单元发出指令，实现电机的正转、反转或保持动作，使涡轮导向叶片同涡轮转子处于最佳匹配状态，也即实现了对发动机处于最佳的节油状态；该控制程序准则较按理论方法或试验方法确定的MAP图控制准则控制相比较，则避免了因（压气机叶轮、涡轮叶轮、转子的支撑轴系等的）制造偏差所带来的误差，因此可进一步实现其智能、快速、精准的控制效果。5.一种用于涡轮增压调整的智能、快速、精准电控系统，其特征在于：安置在电控执行器内的位置传感器系采用非接触方式工作，因此延长了工作寿命；在装配后通过在线编程方式进行补偿标定，可避免因装配原因引起的零位偏差，使得位置传感器信号输出零位一致性好，从而可实现对导向叶片位置的。
6、精准检测及控制。权 利 要 求 书CN 103485905 A1/3页3一种用于涡轮增压调整的智能、 快速、 精准电控系统技术领域0001 本发明系应用于汽油发动机、柴油发动机的可变喷嘴涡轮增压器的控制系统。 本装置按发动机的工作状态需要控制调整涡轮增压器进气导向叶片的安装角，以降低发动机的燃油消耗率并减少汽车排放中的CO、HC及NOx等有害物质。0002 背景技术0003 随着国家对发动机的燃油消耗率降低的要求及排放法规日益严格，在发动机上装用涡轮增压器已成为汽车行业实现这一目标的的主要技术手段之一，也是我国汽车企业参与国际、国内市场竞争必须掌握的一项核心技术。0004 涡轮增压器的技术初期。
7、，其控制部分主要是采用机械气动膜盒控制装置。但其控制状态相对粗糙，存在响应时间漫长的不足。控制准则为由理论计算或实验得到的MAP图。发明内容0005 本发明的目的是：提供一种用于涡轮增压调整的智能、快速、精准电控系统，以解决现有技术存在的控制状态相对粗糙，响应时间长的问题。0006 本发明的技术方案是：主要由导向叶片位置传感器、压气机出口压力传感器、封装了控制单元与执行单元的电控执行器组成。0007 本发明的优点：传统的涡轮增压调整采用真空膜盒方式，其工作过程为当排气歧管排出的废气流向增压系统时，真空膜盒感受并响应进气歧管内的压力变化，带动开度拉杆，调整导向叶片转动，形成对应的进气角，废气经导。
8、向叶片调整流向后，推动增压涡轮转动，带动同轴的压气涡轮旋转，压缩更多的空气进入到进气歧管中，发动机在单位时间内就可以燃烧更多的燃料，提高了功率。0008 为实现进气压力最大化，达到最优的效率，这就要求导向叶片的调整角度及调整速度同废气的进气状态、增压涡轮的转速有一最佳的匹配参数，该参数传统由理论方法推算或实验方法确定，形成MAP图。在增压器生产过程时，依据MAP图数据，确定导向叶片的初始位置及相应参数，压气机叶轮、涡轮叶轮、转子的支撑轴系等在加工过程中必然存在制造偏差，在装配的过程还会引入配合偏差，这就使得装配后实际效果同理论值之间有比较大的偏差存在。这是由生产制造过程引入的偏差。导向叶片的转。
9、角变化是通过真空膜盒在感应进气歧管内压力后，带动开度拉杆实现的。真空膜盒由于其自身的机械惯性，对压力的敏感性远低于压力传感器，从而使得响应时间滞后，控制状态粗糙。0009 本发明替代真空膜盒的控制方式，在电控执行器内集成ECU、电机控制驱动单元等；安装在压气机出口处的压力传感器实时感应进气歧管内的压力变化，并将压力信息送至电控执行器内的ECU，与此同时，感应导向叶片位置的位置传感器也将导向叶片的位置信息传送给ECU，ECU根据所得数据，依据预先设定的算法，确定导向叶片开度方向、大小，并对电机控制驱动单元发出指令，驱动电机，带动开度拉杆，智能实现对导向叶片的角度开度说 明 书CN 1034859。
10、05 A2/3页4控制，而不是利用真空膜盒，根据MAP图的数据，实现对导向叶片的角度控制。由于ECU的运算速度极快，可达数十兆赫兹，结合合理的优选算法，因此可智能、快速实现增压调整。压力传感器的测量精度和响应时间远远高于真空膜盒，因此能及时反映出导向叶片在当前角度下对废气流向导向所产生的影响，开度拉杆带动导向叶片改变位置后，位置传感器跟踪导向叶片新的位置，此位置信息和进气歧管压力信息送至ECU后，又作为下一次调整的依据，从而实现了精准控制。0010 附图说明0011 图1是本发明的总体结构示意图；图2是描述根据本发明的控制系统执行的示例性步骤流程图。具体实施方式0012 本发明的实施方式是：压。
11、力传感器安装在压气机出口，直接感应经压气涡轮作用后的进气歧管中的压力；作为控制执行的电控执行器，将位置传感器、控制单元、电机控制驱动控制单元、蜗杆传动机构整合在一起，封装在一个防护外壳内，可有效地屏蔽外来的电磁干扰，形成可靠保护并防止外来物的碰撞与尘埃污染；位置传感器采用霍尔原理，非接触方式工作，工作寿命长，在装配后以在线编程方式进行补偿标定，可避免因装配原因引起的偏差，位置传感器信号输出一致性好，从而可保证对导向叶片位置的精准检测；本发明的工作流程是：汽车点火起动后，本控制系统中ECU上电复位，ECU复位后，首先检测安置在压气机出口处的压力传感器发送过来的压力信号p1和检测导向叶片位置的位置。
12、传感器送回来的导向叶片位置信号dm1，之后，ECU对电机控制单元发出指令，驱动电机按指定步长正向转动，使导向叶片转至一新的微小角度，再次检测新位置下压力信号p2和新位置下的导向叶片位置信号dm2，ECU计算K=(p2-p1)/（dm2-dm1）的值，即进气歧管压力-导向叶片位置对应曲线的斜率K，完成K值计算后，将P2的值赋给P1，dm2的值赋给dm1，之后根据计算所得斜率K值作为判断下次调整时电机转动方向和转动步长的依据。0013 若K=0，说明此时导向叶片的角度位置正在恰当的位置上，则电机保持不动，经一段时间延时后，ECU对电机控制单元发出指令，驱动电机按指定步长正向转动，又使导向叶片转至一。
13、新的微小角度，再次检测新位置下压力信号p2和新位置下的导向叶片位置信号dm2，利用先前存储的p1、dm1的值，计算K值，再根据K值的状态执行相应的指令。0014 若K0，则说明经上一次的角度调整后，压气机出口压力变大，符合预期，为使进气压力最大化，ECU对电机控制单元发出指令，驱动电机正向转动，并根据K值偏离0的程度适当调整电机转动的步长和速率，导向叶片转至新的微小角度后，再次检测新位置下压力信号p2和新位置下的导向叶片位置信号dm2，利用先前存储的p1、dm1的值，计算K值，再根据K值的状态执行相应的指令； 若K0，则说明经上一次的角度调整后，压气机出口压力变小，调整结果同预期相反，为说 明。
14、 书CN 103485905 A3/3页5使进气压力最大化，ECU对电机控制单元发出指令，驱动电机反向转动，并根据K值偏离0的程度适当调整电机转动的步长和速率，导向叶片转至新的微小角度后，再次检测新位置下压力信号p2和新位置下的导向叶片位置信号dm2，利用先前存储的p1、dm1的值，计算K值，再根据K值的状态执行相应的指令；ECU根据K值对电机驱动控制模块发出控制指令，调整电机的动作，循环往复，按进气压力最大化原则，使导向叶片的导向角度根据实际的工况进行调整，保证涡轮导向叶片始终同涡轮转子处于最佳匹配状态，也即实现了对发动机处于最佳的节油状态；该控制程序准则较按理论方法或试验方法确定的MAP图控制准则控制相比较，则避免了因（压气机叶轮、涡轮叶轮、转子的支撑轴系等的）制造偏差所带来的误差，克服了由膜盒控制带来的精度粗糙和响应时间长的不足，因此可以实现对涡轮增压的智能、快速、精准控制。说 明 书CN 103485905 A1/2页6图1说 明 书 附 图CN 103485905 A2/2页7图2说 明 书 附 图CN 103485905 A。