电控增压器废气旁通阀的控制方法与流程

1.本发明是关于汽车发动机涡轮增压技术领域，特别是关于一种电控增压器废气旁通阀的控制方法。


背景技术：

2.旁通阀的作用是保护涡轮避免涡轮压力过高。涡轮增压器是由两部分组成的，一部分是排气涡轮，另一部分是压缩涡轮。排气涡轮是与排气歧管连接的，当发动机达到一定转速后，排气是有足够的能量推动排气涡轮旋转的。排气涡轮开始旋转后，压缩涡轮也是会旋转的，这样压缩涡轮就可以压缩空气并将空气吹入汽缸内了，这样就可以提高发动机的动力。如果发动机转速过高，那排气涡轮的压力就会变大，如果没有一个装置的话那涡轮就会爆炸。所以，就出现了旁通阀这个装置。当排气涡轮压力过大时，旁通阀就会打开，这样可以让发动机排出的废气不经过排气涡轮直接排出去，这样就可以避免涡轮出现压力过高的现象了。
3.一般的涡轮增压发动机会配备机械式旁通阀，传统增压压力控制采用的机械式旁通阀在高速高负荷工况下，增压压力超过一定值时旁通阀打开，部分废气经旁通阀直接进入排气管，降低涡轮转速，从而控制增压压力。采用这种方式，旁通阀只能在某些特定工况下打开，控制不够灵活，响应时间慢，不能对旁通阀门开度进行连续调节，无法实现远程操作调节和实时位置反馈，且无法保证涡后排气温度是否能满足后处理部件的催化效率要求。
4.现在有些涡轮增压发动机会配备电控旁通阀。其控制方法基于放气阀的开度和目标增压压力控制，主要关于点在于发动机的本体性能表现，未能与发动机的排放形成关联，从而使发动机处于不理想的运行状态。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种电控增压器废气旁通阀的控制方法，基于不同运行区间和不同运行环境下的控制策略，使得发动机可以处于一个理想的运行状态。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种电控增压器废气旁通阀的控制方法，包括：步骤s1，在ecu中根据发动机各工况预设旁通阀开环值的控制值。步骤s2，根据发动机工况，ecu给增压器的控制阀发出开度指令，通过外接气源给控制阀一侧加压。步骤s3，当增压值达到限定的预设值时，进气压力驱动控制阀另一侧的旁通阀的阀杆动作，从而使旁通阀处在一个预设开度，用以调整增压器废气的旁通量进而调节涡后排气温度。步骤s4，控制阀根据涡后排温偏差计算出旁通阀闭环值，旁通阀闭环值用以对发动机各个工况下的旁通阀开环值的控制值进行实时修正，并最终确认旁通阀的实际开度。
8.在本发明的一实施方式中，发动机各工况下的旁通阀开环值预设的控制值基于发
动机的当前转速和喷油量，通过预标定的旁通阀开度基础脉谱图查询得到原始旁通阀开度控制值，然后对原始旁通阀开度控制值进行大气压力、进气温度以及柴油机冷却液温度的修正后得到旁通阀开度开环控制值。
9.在本发明的一实施方式中，对原始旁通阀开度控制值进行大气压力、进气温度以及发动机冷却液温度的修正包括：根据大气压力修正曲线对大气压力进行修正。根据进气温度修正曲线对进气温度进行修正。以及根据柴油机冷却液温度修正曲线对柴油机冷却液温度进行修正。
10.在本发明的一实施方式中，涡后排温偏差等于目标涡后排温值减去实际涡后排温值，且目标涡后排温值能够根据发动机的当前转速和喷油量，基于台架的结果，通过涡后排放脉谱图查询得出发动机运行的区域，在满足目标催化效率的前提下确定不同工况下的目标排气温度。
11.在本发明的一实施方式中，电控增压器废气旁通阀的控制方法还包括涡后排温偏差经过采用旁通阀pid控制器的闭环控制来调整增压器旁通阀的开度，涡后排温闭环控制值加上开环控制值，最终得到旁通阀目标开度值以及开闭环控制功能能够根据工况实时选择采用开环控制或开环控制加闭环控制的控制方式。
12.在本发明的一实施方式中，控制阀还用以对旁通阀的工作情况进行监控，最后得到旁通阀目标开度值，旁通阀目标开度值经过旁通阀开度值限制范围的保护限制，通过转换曲线转化为旁通阀驱动占空比。
13.在本发明的一实施方式中，当涡后排温偏差大于等于0时，涡后排温满足后处理部件催化作用对排气温度的要求，继续执行开环控制。
14.在本发明的一实施方式中，当涡后排温偏差小于0时，排气温度无法满足催化器高效转化效率，易造成发动机排放不达标，此时pid控制器根据控制偏差大小计算旁通阀开度闭环值，执行开环控制加闭环控制的控制方式，旁通阀闭环控制值加上开环控制值，并经过旁通阀开度值限制范围的保护限制，最终得到旁通阀目标开度值。
15.在本发明的一实施方式中，开环控制加闭环控制的控制方式还包括节气门阀门位置控制策略，当旁通阀目标开度已经超过旁通阀开度值限制范围的保护限制，此时通过旁通阀的开度变化已经无法完全满足目标涡后排气温度的数值要求，则旁通阀以极限开度继续工作。
16.与现有技术相比，根据本发明的电控增压器废气旁通阀的控制方法，基于不同运行区间和不同运行环境下的控制策略，使得发动机可以处于一个理想的运行状态。
附图说明
17.图1是根据本发明一实施方式的电控增压器废气旁通阀的控制方法的流程示意图；
18.图2是根据本发明一实施方式的电控增压器废气旁通阀的控制方法的实际应用时的结构示意图；
19.图3是根据本发明一实施方式的电控增压器废气旁通阀的控制方法的旁通阀开度开环控制值的修正示意图；
20.图4是根据本发明一实施方式的电控增压器废气旁通阀的控制方法的框架流程示
意图。
具体实施方式
21.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
22.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
23.图1是根据本发明一实施方式的电控增压器废气旁通阀的控制方法的流程示意图。图2是根据本发明一实施方式的电控增压器废气旁通阀的控制方法的实际应用时的结构示意图。图3是根据本发明一实施方式的电控增压器废气旁通阀的控制方法的旁通阀开度开环控制值的修正示意图。图4是根据本发明一实施方式的电控增压器废气旁通阀的控制方法的框架流程示意图。
24.如图1至图4所示，根据本发明优选实施方式的一种电控增压器废气旁通阀的控制方法，包括：步骤s1，在ecu中根据发动机各工况预设旁通阀开环值的控制值。步骤s2，根据发动机工况，ecu给增压器的控制阀发出开度指令，通过外接气源给控制阀一侧加压。步骤s3，当增压值达到限定的预设值时，进气压力驱动控制阀另一侧的旁通阀的阀杆动作，从而使旁通阀处在一个预设开度，用以调整增压器废气的旁通量进而调节涡后排气温度。步骤s4，控制阀根据涡后排温偏差计算出旁通阀闭环值，旁通阀闭环值用以对发动机各个工况下的旁通阀开环值的控制值进行实时修正，并最终确认旁通阀的实际开度。
25.在本发明的一实施方式中，发动机各工况下的旁通阀开环值预设的控制值基于发动机的当前转速和喷油量，通过预标定的旁通阀开度基础脉谱图查询得到原始旁通阀开度控制值，然后对原始旁通阀开度控制值进行大气压力、进气温度以及柴油机冷却液温度的修正后得到旁通阀开度开环控制值。
26.在本发明的一实施方式中，对原始旁通阀开度控制值进行大气压力、进气温度以及发动机冷却液温度的修正包括：根据大气压力修正曲线对大气压力进行修正。根据进气温度修正曲线对进气温度进行修正。以及根据柴油机冷却液温度修正曲线对柴油机冷却液温度进行修正。
27.在本发明的一实施方式中，涡后排温偏差等于目标涡后排温值减去实际涡后排温值，且目标涡后排温值能够根据发动机的当前转速和喷油量，基于台架的结果，通过涡后排放脉谱图查询得出发动机运行的区域，在满足目标催化效率的前提下确定不同工况下的目标排气温度。
28.在本发明的一实施方式中，电控增压器废气旁通阀的控制方法还包括涡后排温偏差经过采用旁通阀pid控制器的闭环控制来调整增压器旁通阀的开度，涡后排温闭环控制值加上开环控制值，最终得到旁通阀目标开度值以及开闭环控制功能能够根据工况实时选择采用开环控制或开环控制加闭环控制的控制方式。
29.在本发明的一实施方式中，控制阀还用以对旁通阀的工作情况进行监控，最后得到旁通阀目标开度值，旁通阀目标开度值经过旁通阀开度值限制范围的保护限制，通过转换曲线转化为旁通阀驱动占空比。
30.在本发明的一实施方式中，当涡后排温偏差大于等于0时，涡后排温满足后处理部件催化作用对排气温度的要求，继续执行开环控制。
31.在本发明的一实施方式中，当涡后排温偏差小于0时，排气温度无法满足催化器高效转化效率，易造成发动机排放不达标，此时pid控制器根据控制偏差大小计算旁通阀开度闭环值，执行开环控制加闭环控制的控制方式，旁通阀闭环控制值加上开环控制值，并经过旁通阀开度值限制范围的保护限制，最终得到旁通阀目标开度值。
32.在本发明的一实施方式中，开环控制加闭环控制的控制方式还包括节气门阀门位置控制策略，当旁通阀目标开度已经超过旁通阀开度值限制范围的保护限制，此时通过旁通阀的开度变化已经无法完全满足目标涡后排气温度的数值要求，则旁通阀以极限开度继续工作。
33.在实际应用中，本发明的电控增压器废气旁通阀的控制方法利用电控放气阀灵活控制的特性，创新性的提出基于不同运行区间和不同运行环境下的控制策略，使得发动机处于一个理想的运行状态。该方法具体包括：根据开发经验在ecu根据发动机各工况预置旁通阀开环值的控制值，给增压器电控旁通阀装置(控制阀)发出开度指令，通过外接气源给控制阀一侧加压，当增压值达到限定的程度，进气压力驱动控制阀另一侧的旁通阀的阀杆动作，使旁通阀处在一个预设开度，用以调整增压器废气的旁通量进而调节涡后排气温度；以及旁通阀控制器再根据涡后排温偏差计算出旁通阀闭环值，旁通阀闭环值用以对发动机各工况下的旁通阀开环值的控制预值进行实时修正，并最终确定旁通阀的实际开度，以保证对涡后排气温度的瞬时响应。
34.发动机各工况下的旁通阀开环值预设的控制值基于发动机的当前转速和喷油量，通过预标定的旁通阀开度基础脉谱图查询得到原始旁通阀开度控制值，然后对原始旁通阀开度控制值进行大气压力、进气温度以及柴油机冷却液温度的修正后得到旁通阀开度开环控制值，即为旁通阀开环值。
35.对原始旁通阀开度控制值进行大气压力、进气温度以及发动机冷却液温度的修正包括：根据大气压力修正曲线对大气压力进行修正；根据进气温度修正曲线对进气温度进行修正；以及根据柴油机冷却液温度修正曲线对柴油机冷却液温度进行修正。原始旁通阀开度控制值具有一定范围，旁通阀开环值的控制值在旁通阀开度值限制范围内。
36.涡后排温偏差等于目标涡后排温值减去实际涡后排温值，目标涡后排温值能够根据发动机的当前转速和喷油量，基于台架的结果，通过涡后排放脉谱图查询得出发动机运行的区域，在满足目标催化效率的前提下确定不同工况下的目标排气温度。对于某种特定的催化剂，存在最佳的温度区间，在此区间内，催化剂的转化效率较高，且受空速影响较小。因此需要基于发动机运行的正常模式和加热模式，设定不同模式下的目标温度。实际涡后排温值t4由涡后温度传感器监测得出。
37.控制方法还包括涡后排温偏差经过采用旁通阀pid控制器的闭环控制来调整增压器旁通阀的开度，涡后排温闭环控制值加上开环控制值，最终得到旁通阀目标开度值以及开闭环控制功能能够根据工况实时选择采用开环控制或开环控制加闭环控制的控制方式。旁通阀控制器还包括监控功能，其对旁通阀的工作情况进行监控，最后得到旁通阀目标开度值，旁通阀目标开度值经过旁通阀开度值限制范围的保护限制，通过转换曲线转化为旁通阀驱动占空比。
38.当涡后排温偏差大于等于0时，涡后排温满足后处理部件催化作用对排气温度的要求，继续执行开环控制；此时继续标定预设开度值，在爆压、烟度边界下探寻最优油耗，完善旁通阀开度基础脉谱图；当涡后排温偏差小于0时，排气温度无法满足催化器高效转化效率，易造成发动机排放不达标，此时pid控制器根据控制偏差大小计算旁通阀开度闭环值，执行开环控制加闭环控制的控制方式，旁通阀闭环控制值加上开环控制值，并经过旁通阀开度值限制范围的保护限制，最终得到旁通阀目标开度值。
39.控制方式还包括节气门阀门位置控制策略，当旁通阀目标开度已经超过旁通阀开度值限制范围的保护限制，此时通过旁通阀的开度变化已经无法完全满足目标涡后排气温度的数值要求，则旁通阀以极限开度继续工作，发动机能够节气门阀门位置控制策略去补充这部分的排气温度空缺，满足排放后处理部件的催化效率。
40.本发明的电控增压器废气旁通阀的控制方法的基本原理如下：如图2所示，发动机控制单元对油门信号、车速信号以及涡后排气温度传感器信号进行处理，将发动机各工况下的旁通阀开环值信号传输给控制单元，电控旁通阀装置根据指令,，通过外接气源给控制阀一侧加压，当增压值达到限定的程度，进气压力驱动控制阀另一侧的旁通阀的阀杆动作，驱动废气旁通阀阀杆上升一定距离达到所需的开度，调整发动机后处理部件所需的涡后排温。由于根据发动机的实际运行工况,实时调节废气旁通阀的开度,可以调节涡后排气温度,并提高了瞬态响应性。对增压器旁通阀的控制根据各工况下的目标涡后排气温度t0，采用前馈加反馈相结合的控制策略，如图4所示。
41.开环值的设置使各工况下旁通阀开度有一定的旁通阀开度开环控制值，避免仅靠闭环控制量变化过大。柴油机的运行工况可以通过当前发动机转速和喷油量来确定。首先根据柴油机当前转速和油量，通过预标定的旁通阀开度基础脉谱图(map)，插值得到开环控制计算的原始旁通阀开度控制值，然后对原始旁通阀开度控制值进行大气压力、进气温度以及柴油机冷却液温度的修正，计算过程如图3所示。
42.旁通阀开度开环控制值限制在旁通阀开度最大值和最小值之间。闭环控制采用旁通阀pid控制器模型，通过目标涡后排温t0设定值与实际排气温度的控制偏差计算，经pid闭环控制来调整增压器旁通阀的开度。实际涡后排气温度t4通过增压器后的温度传感器测得。
43.闭环控制功能使控制更加精确，旁通阀闭环值加上旁通阀开环值，最终得到旁通阀目标开度值。开闭环控制功能可以根据工况实时选择采用开环控制还是开环+闭环的控制方式。
44.监控功能对旁通阀的开环和闭环控制模式进行监控，确认旁通阀开闭环控制输出的旁通阀开环值以及旁通阀闭环值，最后得到旁通阀的目标开度，并经过保护限制，通过转换曲线转化为旁通阀驱动占空比，通过外接气源加压，驱动废气旁通阀阀杆上升一定距离达到所需的开度，调节旁通阀实现目标开度。
45.增压器电控旁通阀上的阀门位置信号传感器对电控旁通阀的实际开度位置进行监控，将旁通阀门实际开度值返回旁通阀控制器，便于和旁通阀目标开度值输出对比。
46.在柴油机的运行工况，旁通阀以预设开环值工作，开闭环控制功能选择开环控制，经占空比转换曲线得到指令，旁通阀阀门根据指令旋转一定角度，经温度传感器反馈回来得到涡后排温偏差δt＝t4-t0。
47.当δt≥0时，涡后排温满足后处理部件催化作用对排气温度的要求，继续执行开环控制；此时可继续标定预设开度值，在爆压、烟度等边界下探寻最优油耗，完善旁通阀开度基础脉谱图(map)。
48.当δt＜0时，排气温度无法满足催化效率，易造成发动机排放不达标。此时pid控制器根据控制偏差大小计算旁通阀开度闭环值，执行开环+闭环的控制方式，旁通阀闭环值加上旁通阀开环值，并经过保护限制，最终得到旁通阀目标开度值。
49.开环+闭环的控制方式还包括：当旁通阀目标开度已经超过保护限制，此时通过旁通阀的开度变化已经无法完全满足目的排气温度t0的数值要求，则旁通阀以极限开度继续工作，发动机应通过其他策略——如“节气门阀门位置控制策略”去补充这部分的排气温度空缺，满足排放后处理部件的催化效率。
50.如遇发动机加速，为保证发动机对进气量的急速需求，此工况下旁通阀开度应全部关闭，提高增压器瞬态响应性。反之，遇减速刹车情况，旁通阀开度应全部打开，旁通大部分废气，减少增压器做功。
51.总之，本发明的电控增压器废气旁通阀的控制方法，具有如下有益效果：
52.发动机控制单元对油门信号、车速信号以及涡后排气温度传感器信号进行处理，将发动机各工况下的旁通阀开环值预设的控制开度信号和旁通阀pid控制器根据控制偏差大小计算得到的旁通阀开度闭环值，执行开环+闭环的控制方式，经过保护限制，最终将得到旁通阀目标开度值传输给控制单元，电控旁通阀装置根据指令，驱动废气旁通阀阀杆上升一定距离达到所需的开度，调整发动机后处理部件所需的涡后排温；基于不同运行区间和不同运行环境下的控制策略，使得发动机可以处于一个理想的运行状态。
53.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

技术特征：
1.一种电控增压器废气旁通阀的控制方法，其特征在于，包括：步骤s1，在ecu中根据发动机各工况预设旁通阀开环值的控制值；步骤s2，根据发动机工况，所述ecu给增压器的控制阀发出开度指令，通过外接气源给所述控制阀一侧加压；步骤s3，当增压值达到限定的预设值时，进气压力驱动所述控制阀另一侧的所述旁通阀的阀杆动作，从而使所述旁通阀处在一个预设开度，用以调整增压器废气的旁通量进而调节涡后排气温度；步骤s4，所述控制阀根据涡后排温偏差计算出旁通阀闭环值，所述旁通阀闭环值用以对发动机各个工况下的旁通阀开环值的控制值进行实时修正，并最终确认所述旁通阀的实际开度。2.如权利要求1所述的电控增压器废气旁通阀的控制方法，其特征在于，所述发动机各工况下的旁通阀开环值预设的控制值基于发动机的当前转速和喷油量，通过预标定的旁通阀开度基础脉谱图查询得到原始旁通阀开度控制值，然后对原始旁通阀开度控制值进行大气压力、进气温度以及柴油机冷却液温度的修正后得到旁通阀开度开环控制值。3.如权利要求2所述的电控增压器废气旁通阀的控制方法，其特征在于，所述对原始旁通阀开度控制值进行大气压力、进气温度以及发动机冷却液温度的修正包括：根据大气压力修正曲线对大气压力进行修正；根据进气温度修正曲线对进气温度进行修正；以及根据柴油机冷却液温度修正曲线对柴油机冷却液温度进行修正。4.如权利要求3所述的电控增压器废气旁通阀的控制方法，其特征在于，涡后排温偏差等于目标涡后排温值减去实际涡后排温值，且所述目标涡后排温值能够根据发动机的当前转速和喷油量，基于台架的结果，通过涡后排放脉谱图查询得出发动机运行的区域，在满足目标催化效率的前提下确定不同工况下的目标排气温度。5.如权利要求4所述的电控增压器废气旁通阀的控制方法，其特征在于，还包括所述涡后排温偏差经过采用旁通阀pid控制器的闭环控制来调整增压器旁通阀的开度，涡后排温闭环控制值加上开环控制值，最终得到旁通阀目标开度值以及开闭环控制功能能够根据工况实时选择采用开环控制或开环控制加闭环控制的控制方式。6.如权利要求1所述的电控增压器废气旁通阀的控制方法，其特征在于，所述控制阀还用以对所述旁通阀的工作情况进行监控，最后得到旁通阀目标开度值，所述旁通阀目标开度值经过旁通阀开度值限制范围的保护限制，通过转换曲线转化为旁通阀驱动占空比。7.如权利要求1所述的电控增压器废气旁通阀的控制方法，其特征在于，当涡后排温偏差大于等于0时，涡后排温满足后处理部件催化作用对排气温度的要求，继续执行开环控制。8.如权利要求7所述的电控增压器废气旁通阀的控制方法，其特征在，当涡后排温偏差小于0时，排气温度无法满足催化器高效转化效率，易造成发动机排放不达标，此时pid控制器根据控制偏差大小计算旁通阀开度闭环值，执行开环控制加闭环控制的控制方式，旁通阀闭环控制值加上开环控制值，并经过旁通阀开度值限制范围的保护限制，最终得到旁通阀目标开度值。9.如权利要求5所述的电控增压器废气旁通阀的控制方法，其特征在于，所述开环控制
加闭环控制的控制方式还包括节气门阀门位置控制策略，当旁通阀目标开度已经超过旁通阀开度值限制范围的保护限制，此时通过旁通阀的开度变化已经无法完全满足目标涡后排气温度的数值要求，则旁通阀以极限开度继续工作。

技术总结
本发明公开了一种电控增压器废气旁通阀的控制方法，包括：步骤S1，在ECU中根据发动机各工况预设旁通阀开环值的控制值。步骤S2，根据发动机工况，ECU给增压器的控制阀发出开度指令，通过外接气源给控制阀一侧加压。步骤S3，当增压值达到限定的预设值时，进气压力驱动控制阀另一侧的旁通阀的阀杆动作，从而使旁通阀处在一个预设开度，用以调整增压器废气的旁通量进而调节涡后排气温度。步骤S4，控制阀根据涡后排温偏差计算出旁通阀闭环值，旁通阀闭环值用以对发动机各个工况下的旁通阀开环值的控制值进行实时修正，并最终确认旁通阀的实际开度。借此，本发明基于不同运行区间和不同运行环境下的控制策略，使得发动机可以处于一个理想的运行状态。理想的运行状态。理想的运行状态。


技术研发人员：韦龙杯 王晓辉 肖刚
受保护的技术使用者：广西玉柴机器股份有限公司
技术研发日：2023.05.05
技术公布日：2023/9/7