发动机增压器执行器零位电压的修正装置及方法与流程

1.本发明涉及内燃机技术领域，具体涉及了一种发动机增压器执行器零位电压的修正装置及方法。


背景技术：

2.涡轮增压发动机通过控制增压器旁通阀即废气泄放阀的开度(统称旁通阀)实现车辆对发动机的动力需求，基本原理为：旁通阀开度越低，说明推动涡轮叶片的废气越多(被旁通出去的气越少)，涡轮转速越快，同轴的压缩机轮也转的越快，将有更多的空气进入发动机燃烧，动力越强劲。目前开发的汽油涡轮增压发动机旁通阀常使用执行器控制，实现摆臂动作，通过连杆机构控制旁通阀的开度；该执行器通过ecu系统(中央控制单元)输出的执行电压信号实现执行器摆臂不同的角度，从而通过连杆实现旁通阀的不同开度。在发动机起动时，ecu控制执行器进行一次旁通阀全开及全关的动作，读取电压分别作为零位及全开位置的学习值电压。
3.发动机在冷机状态下起动前ecu上电时，增压器旁通阀学到的电压学习值为常温下的学习值，在发动机运行一段时间，排温升高后(最高可达900℃)，增压器温度相应升高，由于热胀的作用，旁通阀在增压器中的位置将发生变化，即此时的零位电压偏离，增压器废气旁通阀开度与电压的对应关系偏离，导致无法准确控制开度，在增压器开度本身设置较小的低速大负荷区域，尤其是用到0％开度的区域，偏差将导致发动机性能不足问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供一种发动机增压器执行器零位电压的修正方法，以解决技术问题：因增压器升温热膨胀导致的废气旁通阀开度控制误差而导致的性能不足问题；本发明的另外一个目的在于提供一种发动机增压器执行器零位电压的修正装置。
5.本发明一种发动机增压器执行器零位电压的修正方法的技术方案，包括以下步骤：
6.s1，在发动机上安装增压器，在增压器执行器的摆臂连杆机构上连接气缸；
7.s2，在发动机冷机状态，利用气缸活塞推动摆臂以将废气旁通阀推至0％和100％开度位置，记录两个位置对应的电压；
8.s3，起动发动机，调整发动机工况至涡前排温400℃，稳定20分钟，使增压器涡壳温度稳定，发动机停机，并同时关闭台架各冷却装置，利用气缸活塞推动摆臂以将废气旁通阀推至0％和100％开度位置，记录两个位置对应的电压，并采集涡后排温及涡前排温；
9.s4，调整发动机转速和扭矩，将涡前排气温度以100℃步长，逐步升高至允许的最高温度，并在每个温度步长重复步骤s3；
10.s5，得到：
11.0％电压修正公式：y＝0.0226x+1.4446
12.100％电压修正公式：y＝0.0234x+3.5333
13.其中，x表示增压器工作时的涡前排温，y表示该涡前排温下对应的0％位置、100％位置电压。
14.s6，将s5中电压修正公式导入ecu的控制逻辑中进行修正。
15.作为优选方案，所述步骤s1中，所述气缸的活塞的行程能覆盖执行器摆臂的最大及最小角度位置。
16.作为优选方案，所述步骤s2中，所述气缸的活塞与增压器执行器的摆臂连杆机构的节点相连，所述气缸活塞的移动可推动所述摆臂连杆机构摆动，使摆臂连杆机构的摆臂的最大位置对应废气旁通阀的0％、最小位置对应废气旁通阀的100％。
17.作为优选方案，所述步骤s3中，同时关闭的台架各冷却装置包括风机、冷却液泵、台架进排风、尾气风机。
18.作为优选方案，所述步骤s2和所述步骤s3中，记录两个位置对应的电压所采用的工具均为与增压器执行器连接的示波器。
19.作为优选方案，所述步骤s6中，将电压修正公式导入ecu的控制逻辑中进行修正包括：
20.在ecu的控制逻辑中增加修正功能模块，即根据ecu预估到的涡前排温值，根据电压修正公式实时修订当前涡前排温对应的0％及100％位置电压。
21.作为优选方案，所述步骤s2中，所述气缸的位于活塞的两侧均设置有气缸泄压阀，其中，设f为增压器执行器设计最大推力，s为活塞面积，气缸泄压阀泄压压力值为p，则p＝fs。
22.一种发动机增压器执行器零位电压的修正装置，包括温度设置模块、执行器电压测量模块和旁通阀开度调节模块，所述温度设置模块、执行器电压测量模块和旁通阀开度调节模块均与ecu控制电信号连接，所述ecu控制与发动机电信号连接；
23.所述温度设置模块用于控制增压器的升温；
24.所述执行器电压测量模块用于测量增压器执行器的电压；
25.所述旁通阀开度调节模块用于移动增压器执行器的摆臂连杆机构的摆臂，实现0％及100％开度动作；
26.利用所述温度设置模块测量的增压器工作时的涡前排温x，利用所述执行器电压测量模块测量涡前排温下对应的0％位置、100％位置电压y，得到：
27.0％电压修正公式：y＝0.0226x+1.4446
28.100％电压修正公式：y＝0.0234x+3.5333；
29.将0％电压修正公式和100％电压修正公式导入所述ecu控制控制逻辑中进行修正。
30.作为优选方案，将电压修正公式导入ecu的控制逻辑中进行修正包括：在ecu的控制逻辑中增加修正功能模块，即根据ecu预估到的涡前排温值，根据电压修正公式实时修订当前涡前排温对应的0％及100％位置电压。
31.作为优选方案，所述温度设置模块用于控制增压器的升温包括：ecu控制发动机尾气温度或者通过控制增压器单体台架的通过增压器的燃气温度，来实现增压器的加热。
32.所述执行器电压测量模块用于测量增压器执行器的电压包括；通过在旁通阀位置传感器针脚上并联示波器测量电压或者通过并联电压表实现测量；
33.所述旁通阀开度调节模块用于移动增压器执行器的摆臂连杆机构的摆臂，实现0％及100％开度动作包括：增压器执行器的摆臂连杆机构上连接气缸，通过在气缸中通入压缩空气实现气缸推杆的移动，进而带动增压器执行器摆臂动作。
34.相对于现有技术，本技术的有益效果是：
35.本技术的发动机增压器执行器零位电压的修正方法通过气缸活塞推动摆臂以将废气旁通阀推至0％和100％开度位置，记录两个位置对应的电压，利用温度采集系统采集涡后排温及涡前排温，得到0％电压修正公式和100％电压修正公式，并导入ecu的控制逻辑中进行修正，实现开度误差消除，避免因废气旁通阀开度控制误差而导致的性能不足问题。
附图说明
36.图1是本发明发动机增压器执行器零位电压的修正方法的示意图；
37.图2是电压修正公式的修正示意图；
38.图3是通过excel表格中的公式拟合功能得到电压修正公式的示意图；
39.图4是本发明发动机增压器执行器零位电压的修正装置的示意图；
40.图5是修正前后的示意图；
41.图6是采用步进电机驱动的实施例的示意图；
42.图7是本发明发动机增压器执行器零位电压的修正装置的实施例。
43.其中，1、增压器执行器，2、摆臂多连杆机构，3、示波器，4、温度采集系统，5、热电偶，6、气阀,7、压缩空气管，8、气缸泄压阀，9、气缸，10、活塞，11、电压表，12、步进电机，13、步进电机驱动器。
具体实施方式
44.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
45.本发明一种发动机增压器执行器1零位电压的修正方法的优选实施例，如图1至图5所示,包括以下步骤：s1，在发动机上安装增压器，发动机在发动机台架调试好，可以运行各转速及扭矩工况，在增压器执行器1的摆臂连杆机构上连接气缸9，且气缸9的活塞10的行程能覆盖执行器摆臂的最大及最小角度位置，对应废气旁通阀0％、100％开度。
46.其中，气缸9推杆有推力大小要求，气缸9的位于活塞10的两侧均设置有气缸泄压阀8，通过调节气缸泄压阀8压力实现。具体的，设f为增压器执行器1设计最大推力，s为活塞10面积，气缸泄压阀8泄压压力值为p，则p＝fs，可计算泄压阀泄压压力值p。
47.s2，在发动机冷机状态，利用气缸9活塞10推动摆臂以将废气旁通阀推至0％和100％开度位置，记录两个位置对应的电压。具体的，气缸9的活塞10与增压器执行器1的摆臂连杆机构的节点相连，气缸9活塞10的移动可推动摆臂连杆机构摆动，使摆臂连杆机构的摆臂的最大位置对应废气旁通阀的0％、最小位置对应废气旁通阀的100％。
48.进一步的，增压器执行器1连接有示波器3，通过示波器3记录两个位置对应的电压。
49.s3，起动发动机，调整发动机工况至涡前排温400℃，稳定20分钟，使增压器涡壳温度稳定，发动机停机，并同时关闭台架各冷却装置，利用气缸9活塞10推动摆臂以将废气旁
通阀推至0％和100％开度位置，记录两个位置对应的电压，并采集涡后排温及涡前排温；
50.具体的，同时关闭的台架各冷却装置包括风机、冷却液泵、台架进排风、尾气风机等。
51.进一步的，气缸9的位于活塞10的两侧均连接有压缩空气管7，两个压缩空气管7上均连接有气阀6，发动机的涡轮前和涡轮后均设置有热电偶5，各热电偶5均与温度采集系统4电信号连接，温度采集系统4与ecu电连接；分别控制气阀6将废气旁通阀推至0％、100％开度位置，分别通过示波器3记录两个位置对应的电压，并采集热电偶5的温度数值，分别对应涡后排温及涡前排温。
52.s4，调整发动机转速和扭矩，将涡前排气温度以100℃步长，逐步升高至允许的最高温度，并在每个温度步长重复步骤s3；
53.s5，得到：
54.0％电压修正公式：y＝0.0226x+1.4446；
55.100％电压修正公式：y＝0.0234x+3.5333；
56.其中，x表示增压器工作时的涡前排温，y表示该涡前排温下对应的0％位置、100％位置电压。
57.具体的，根据热膨胀系数与温度关系特征为线性关系(根据教科书，膨胀量＝α*l*t，α:膨胀系数，l:管段总长度，t:最大温；热膨胀系数公式是α＝δv/(v*δt))，因此选择线性关系拟合公式作为修正公式，如图2所示；然后该线性关系拟合通过excel表格中的公式拟合功能完成，如图3所示；通过以上即得到线型拟合公式：0％电压修正公式：y＝0.0226x+1.4446，100％电压修正公式：y＝0.0234x+3.5333。
58.s6，将s5中电压修正公式导入ecu的控制逻辑中进行修正。
59.现有技术中的ecu系统仅在停机上电状态进行废气旁通阀0％及100％位置检测，以此学习到对应的电压，并在后续的运行中以该电压为零位及全开位基准进行旁通阀开度的控制，会因热膨胀因素产生误差。本技术中在ecu的控制逻辑中增加修正功能模块，即根据ecu预估到的涡前排温值，根据电压修正公式实时修订当前涡前排温对应的0％及100％位置电压。
60.具体的，如图4所示，首先增压器旁通阀控制逻辑为：增压器执行器1输入的电压大小目标值来源于用户对发动机扭矩的需求，油门踏板踩的越深，扭矩需求越大，增压器旁通阀要求开度越低，相应的增压器执行器1给出的电压值越小。其次，如图5所示，引入修正公式：在增压器执行器1电压需求处引入修正公式，逻辑描述为，引入修正后，相同的增压器执行器1电压所对应的旁通阀开度将有所变化，而修正的依据正是步骤二中得出的修正公式，将0％及100％开度位置的电压值根据此时对的应涡前排温值进行变更，从而将图九中表示的实线关系，变更为虚线关系，从而实现对开度的更准确控制。
61.本技术的其他实施例中，可以采用用步进电机12及驱动器替代实例1中的气缸9总成，通过调节步进电机12电流大小，实现步进电机12的力矩控制，进而控制推动执行器摆臂的力，推力限值通过驱动电机与执行推杆啮合的齿轮半径计算，m＝fr，m为力矩，r为齿轮半径。
62.另外，可以增压器安装在专用单体测试台架(上述的实例中则安装在发动机上)，通过燃烧天然气，模拟发动机尾气推动增压器工作，实现发动机涡壳升温。
63.现有的发动机增压器旁通阀在冷机状态下完成零位学习，热机后，因增压器升温热膨胀将导致的废气旁通阀开度控制误差问题，本发明克服了以上缺点。本本技术首次在发动机ecu中实现旁通阀开度对应涡前排温的修正，并总结出修正公式；且通过气缸9或步进电机12的方式实现增压器电子执行器的摆臂远程控制，并模拟执行器许用推力，避免推力过大导致的损坏，或推力过小导致的关闭不严。
64.一种发动机增压器执行器1零位电压的修正装置的实施例，如图7所示，包括温度设置模块、执行器电压测量模块和旁通阀开度调节模块，温度设置模块、执行器电压测量模块和旁通阀开度调节模块均与ecu控制电信号连接，ecu控制与发动机电信号连接；温度设置模块用于控制增压器的升温；执行器电压测量模块用于测量增压器执行器1的电压；旁通阀开度调节模块用于移动增压器执行器1的摆臂连杆机构的摆臂，实现0％及100％开度动作；
65.具体的，温度设置模块用来实现增压器升温，执行器电压测量模块用来测试不同温度下不同开度对应的电压，旁通阀开度调节模块用来实现旁通阀真实最大及最小开度，压力修正将测试所得的执行器电压与实际开度及排温的关系进行公式拟合，用于ecu对零位电压的动态修正，实现开度误差消除。
66.本技术的具体实施例中，利用温度设置模块测量的增压器工作时的涡前排温x，利用执行器电压测量模块测量涡前排温下对应的0％位置、100％位置电压y，得到：
67.0％电压修正公式：y＝0.0226x+1.4446
68.100％电压修正公式：y＝0.0234x+3.5333；
69.将0％电压修正公式和100％电压修正公式导入ecu控制控制逻辑中进行修正。
70.在本技术的具体实施例中，将电压修正公式导入ecu的控制逻辑中进行修正包括：在ecu的控制逻辑中增加修正功能模块，即根据ecu预估到的涡前排温值，根据电压修正公式实时修订当前涡前排温对应的0％及100％位置电压。
71.本技术的具体实施时，温度设置模块用于控制增压器的升温包括：ecu控制发动机尾气温度或者通过控制增压器单体台架的通过增压器的燃气温度，来实现增压器的加热，也可以通过其他方式实现增压器排气温度设置及增压的加热，统称为温控设置模块。
72.执行器电压测量模块用于测量增压器执行器1的电压包括；通过在旁通阀位置传感器针脚上并联示波器3测量电压或者通过并联电压表11实现测量；或者通过并联电压表11实现测量；也可以通过其他的方式实现测量，统称为电压测量模块。
73.旁通阀开度调节模块用于移动增压器执行器1的摆臂连杆机构的摆臂，实现0％及100％开度动作包括：增压器执行器1的摆臂连杆机构上连接气缸9，通过在气缸9中通入压缩空气实现气缸9推杆的移动，进而带动增压器执行器1摆臂动作；或者通过步进电机12实现；同样也可以通过其他的方式实现，统称为旁通阀开度调节模块。
74.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
75.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不
脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
76.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种发动机增压器执行器零位电压的修正方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，在发动机上安装增压器，在增压器执行器的摆臂连杆机构上连接气缸；s2，在发动机冷机状态，利用气缸活塞推动摆臂以将废气旁通阀推至0％和100％开度位置，记录两个位置对应的电压；s3，起动发动机，调整发动机工况至涡前排温400℃，稳定20分钟，使增压器涡壳温度稳定，发动机停机，并同时关闭台架各冷却装置，利用气缸活塞推动摆臂以将废气旁通阀推至0％和100％开度位置，记录两个位置对应的电压，并采集涡后排温及涡前排温；s4，调整发动机转速和扭矩，将涡前排气温度以100℃步长，逐步升高至允许的最高温度，并在每个温度步长重复步骤s3；s5，得到：0％电压修正公式：y＝0.0226x+1.4446；100％电压修正公式：y＝0.0234x+3.5333；其中，x表示增压器工作时的涡前排温，y表示该涡前排温下对应的0％位置、100％位置电压；s6，将s5中电压修正公式导入ecu的控制逻辑中进行修正。2.根据权利要求1所述的发动机增压器执行器零位电压的修正方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述气缸的活塞的行程能覆盖执行器摆臂的最大及最小角度位置。3.根据权利要求1所述的发动机增压器执行器零位电压的修正方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述气缸的活塞与增压器执行器的摆臂连杆机构的节点相连，所述气缸活塞的移动可推动所述摆臂连杆机构摆动，使摆臂连杆机构的摆臂的最大位置对应废气旁通阀的0％、最小位置对应废气旁通阀的100％。4.根据权利要求1所述的发动机增压器执行器零位电压的修正方法，其特征在于：所述步骤s3中，同时关闭的台架各冷却装置包括风机、冷却液泵、台架进排风、尾气风机。5.根据权利要求1所述的发动机增压器执行器零位电压的修正方法，其特征在于：所述步骤s2和所述步骤s3中，记录两个位置对应的电压所采用的工具均为与增压器执行器连接的示波器。6.根据权利要求1所述的发动机增压器执行器零位电压的修正方法，其特征在于：所述步骤s6中，将电压修正公式导入ecu的控制逻辑中进行修正包括：在ecu的控制逻辑中增加修正功能模块，即根据ecu预估到的涡前排温值，根据电压修正公式实时修订当前涡前排温对应的0％及100％位置电压。7.根据权利要求1所述的发动机增压器执行器零位电压的修正方法，其特征在于：所述步骤s2中，所述气缸的位于活塞的两侧均设置有气缸泄压阀，其中，设f为增压器执行器设计最大推力，s为活塞面积，气缸泄压阀泄压压力值为p，则p＝fs。8.一种发动机增压器执行器零位电压的修正装置，其特征在于：包括温度设置模块、执行器电压测量模块和旁通阀开度调节模块，所述温度设置模块、执行器电压测量模块和旁通阀开度调节模块均与ecu控制电信号连接，所述ecu控制与发动机电信号连接；所述温度设置模块用于控制增压器的升温；所述执行器电压测量模块用于测量增压器执行器的电压；所述旁通阀开度调节模块用于移动增压器执行器的摆臂连杆机构的摆臂，实现0％及
100％开度动作；利用所述温度设置模块测量的增压器工作时的涡前排温x，利用所述执行器电压测量模块测量涡前排温下对应的0％位置、100％位置电压y，得到：0％电压修正公式：y＝0.0226x+1.4446100％电压修正公式：y＝0.0234x+3.5333；将0％电压修正公式和100％电压修正公式导入所述ecu控制控制逻辑中进行修正。9.根据权利要求8所述的发动机增压器执行器零位电压的修正装置，其特征在于：将电压修正公式导入ecu的控制逻辑中进行修正包括：在ecu的控制逻辑中增加修正功能模块，即根据ecu预估到的涡前排温值，根据电压修正公式实时修订当前涡前排温对应的0％及100％位置电压。10.根据权利要求8所述的发动机增压器执行器零位电压的修正装置，其特征在于：所述温度设置模块用于控制增压器的升温包括：ecu控制发动机尾气温度或者通过控制增压器单体台架的通过增压器的燃气温度，来实现增压器的加热；所述执行器电压测量模块用于测量增压器执行器的电压包括；通过在旁通阀位置传感器针脚上并联示波器测量电压或者通过并联电压表实现测量；所述旁通阀开度调节模块用于移动增压器执行器的摆臂连杆机构的摆臂，实现0％及100％开度动作包括：增压器执行器的摆臂连杆机构上连接气缸，通过在气缸中通入压缩空气实现气缸推杆的移动，进而带动增压器执行器摆臂动作。

技术总结
本发明涉及一种发动机增压器执行器零位电压的修正装置及方法，包括以下步骤：S1，在发动机上安装增压器，在增压器执行器的摆臂连杆机构上连接气缸；S2，在发动机冷机状态，记录废气旁通阀推至0％和100％开度位置两个位置对应的电压；S3，利用气缸活塞推动摆臂以将废气旁通阀推至0％和100％开度位置，记录两个位置对应的电压，并采集涡后排温及涡前排温；S4，调整发动机转速和扭矩，将涡前排气温度以100℃步长，并在每个温度步长重复步骤S3；S5，得到电压修正公式；将电压修正公式导入ECU的控制逻辑中进行修正。本申请的发动机增压器执行器零位电压的修正方法能够避免因废气旁通阀开度控制误差而导致的性能不足问题。控制误差而导致的性能不足问题。控制误差而导致的性能不足问题。


技术研发人员：孟宁 徐成思 欧阳文华 颜积权 唐能 李佳雄 占焱发 李钊锋
受保护的技术使用者：东风柳州汽车有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/9/20