可变喷嘴涡轮增压器控制方法及装置的制造方法
【专利摘要】一种可变喷嘴涡轮增压器控制方法及装置，所述方法包括：检测到发动机停止转动时，控制所述涡轮增压器的喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达到预设次数，所述第二开度位置大于第一开度位置。采用所述方法及装置，可以有效地避免喷嘴环叶片上形成积炭，从而提高可变喷嘴涡轮增压器的寿命。
【专利说明】
可变喷嘴涡轮増压器控制方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种可变喷嘴涡轮增压器控制方法及装置。【背景技术】
[0002] 增压技术通过提高发动机的进气压力，来提高气缸中空气的密度、增加进气量，可以相应地增加循环供油量，可大幅度提高发动机的动力性。
[0003] 普通的涡轮增压系统存在着一个缺陷，即发动机在低速时不能产生所期望的高增压压力，导致低速转矩不足、起动加速性能差、瞬态响应性迟缓等问题。
[0004] 可变喷嘴祸轮增压器(Variable Nozzle Turbocharger，VNT)的出现可以有效解决上述问题，通过电子控制改变涡轮喷嘴环叶片的开度，来改变增压器的转速和增压压力。 与现有的带废气放气阀的固定喷嘴涡轮增压器相比，VNT可以根据发动机工况的不同连续调节进气流量，在保证稳态工况进气量的同时，改善过渡过程的响应速度，提高发动机的瞬态性能，减少瞬态过程中废气排放。
[0005] 但是，当VNT长时间处于高速高负荷运行后，喷嘴环叶片上容易形成积炭，导致喷嘴环叶片的旋转角度出现偏差，甚至出现喷嘴环叶片卡死，导致VNT寿命减少。
[0006] 同时，在发动机意外停机时，增压器电控单元(REA)可能会突然断电，此时喷嘴环叶片的开度保持为断电瞬间的开度，存在喷嘴环叶片开度较小的情况。当再次启动发动机时，由于喷嘴环叶片的开度较小，导致涡轮增压器动力不足。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例解决的问题是如何避免喷嘴环叶片上形成积炭，提高VNT的寿命。
[0008] 为解决上述问题，本发明实施例提供了一种可变喷嘴涡轮增压器控制方法，包括:
[0009] 检测到发动机停止转动时，控制所述涡轮增压器的喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间反复运动，直至所述操作的次数达到预设次数，所述第二开度位置大于第一开度位置。
[0010] 可选的，所述第一开度位置为所述喷嘴环叶片处于最小开度时的位置，所述第二开度位置为所述喷嘴环叶片处于最大开度时的位置。[〇〇11] 可选的，在控制所述涡轮增压器的喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间反复运动，直至所述操作的次数达到预设次数后，还包括:控制所述涡轮增压器的喷嘴环叶片运动到预设的第三开度位置，所述第三开度位置处于所述最小开度位置和最大开度位置之间。
[0012] 可选的，所述第三开度位置为所述喷嘴环叶片开度为50%的位置。
[0013] 可选的，所述可变喷嘴蜗轮增压器控制方法还包括:检测到车辆系统上电时，控制所述蜗轮增压器的喷嘴环叶片在所述第一开度位置和所述第二开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达到所述预设次数；
[0014]在所述喷嘴环叶片反复运动的次数达到所述预设次数后，控制所述蜗轮增压器的喷嘴环叶片运动到第四开度位置。
[0015]可选的，所述控制所述蜗轮增压器的喷嘴环叶片在所述第一开度位置和所述第二开度位置之间反复运动时，还包括:检测所述喷嘴环叶片在所述反复运动中所达到的最大位置以及最小位置，当所述喷嘴环叶片所达到的最大开度位置与所述第一开度位置不同， 或当所述喷嘴环叶片所达到的最小开度位置与所述第二开度位置不同时，向ECU反馈当前所述喷嘴环叶片故障的信号。
[0016]可选的，所述第四开度位置为所述喷嘴环叶片开度为50%的位置。
[0017]为解决上述问题，本发明实施例提供一种可变喷嘴涡轮增压器控制装置，包括:
[0018]检测单元，用于检测发动机当前状态；
[0019]第一控制单元，用于当所述检测单元检测到发动机停止转动时，控制所述无论增压器的喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达到预设此处，所述第二开度位置大于所述第一开度位置。
[0020]可选的，所述可变喷嘴涡轮增压器控制装置还包括:第二控制单元，用于当所述第一控制单元控制所述喷嘴环叶片反复运动完成后，控制所述涡轮增压器的喷嘴环叶片运动到预设的第三开度位置，所述第三开度位置处于所述最小开度位置和最大开度位置之间。
[0021]可选的，所述可变喷嘴蜗轮增压控制装置还包括:第三控制单元，用于当检测到车辆系统上电时，控制所述蜗轮增压器的喷嘴环叶片在所述第一开度位置和所述第二开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达到所述预设次数；
[0022]第四控制单元，用于在所述喷嘴环叶片反复运动的次数达到所述预设次数后，控制所述蜗轮增压器的喷嘴环叶片运动到第四开度位置。
[0023]与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点:
[0024]在发动机停止转动后，控制喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间来回运动。由于喷嘴环叶片与喷嘴枢纽接触，因此通过喷嘴环叶片的来回运动可以将喷嘴环叶片上的附着物涂抹到喷嘴枢纽上，从而可以将喷嘴环叶片上的附着物清除，因此有效避免在喷嘴环叶片上形成积炭，提高VNT的寿命。
[0025]进一步，在检测到车辆系统上电时，控制喷嘴环叶片在第一开度和第二开度之间来回运动预设的次数，并控制喷嘴环叶片运动到第四开度位置，第四开度位置为喷嘴环叶片开度为50%的位置，从而可以在发送机启动时，避免因喷嘴环叶片开度较小而导致的涡轮增压器动力不足，导致发动机启动失败的情况发生。【附图说明】
[0026]图1是本发明实施例中的一种可变喷嘴涡轮增压器控制方法流程图；
[0027]图2是本发明实施例中的另一种可变喷嘴涡轮增压器控制方法流程图；
[0028]图3是本发明实施例中的又一种可变喷嘴涡轮增压器控制方法流程图；
[0029]图4是本发明实施例中的一种可变喷嘴涡轮增压器控制装置结构示意图；
[0030]图5是本发明实施例中的另一种可变喷嘴涡轮增压器控制装置结构示意图。【具体实施方式】
[0031]当VNT长时间处于高速高负荷运行后，喷嘴环叶片上容易形成积炭，导致喷嘴环叶片的旋转角度出现偏差，甚至出现喷嘴环叶片卡死，导致VNT寿命减少。
[0032]在本发明实施例中，在发动机停止转动后，控制喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间来回运动，由于喷嘴环叶片与喷嘴枢纽接触，因此通过喷嘴环叶片的来回运动可以将喷嘴环叶片上的附着物涂抹到喷嘴枢纽上，从而可以将喷嘴环叶片上的附着物清除，因此有效避免在喷嘴环叶片上形成积炭，提高VNT的寿命。
[0033]为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0034]本发明实施例提供了一种可变喷嘴涡轮增压器控制方法，参照图1，以下通过具体步骤进行详细说明。
[0035]步骤S101，检测到发动机停止转动。
[0036]在具体实施中，可以实时获取发动机当前的转速。当检测到当前发动机停机时，BP 发动机停止转动时，执行步骤S102。
[0037]步骤S102,控制所述涡轮增压器的喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达到预设次数。
[0038]在本发明实施例中，当检测到发动机停止转动后，并不是立即切断增压器电控单元的电源，而是通过增压器电控单元驱动喷嘴环叶片从第一开度位置运动到第二开度位置，再从第二开度位置运动到第一开度位置，如此反复运动，直至反复运动的次数达到预设的次数。预设的次数可以是两次，也可以是两次以上。例如，在本发明一实施例中，控制喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间反复运动3次。
[0039]在本发明实施例中，在发动机停止转动时，此时喷嘴环叶片的开度可能为0%? 100%之间的任一值。因此，在检测到发动机停止转动后，无论当前喷嘴环叶片的开度如何， 均驱动喷嘴环叶片运动至第一开度位置，并在一定的时间内，驱动喷嘴环叶片运动至第二开度位置。在本发明实施例中，第二开度位置大于第一开度位置，其中，第二开度位置为喷嘴环叶片最大开度位置，即第二开度位置为对应喷嘴环叶片开度为100%时的位置；第一开度位置为喷嘴环叶片最小开度位置，即第一开度位置为对应喷嘴环叶片开度为〇%时的位置。
[0040]例如，在检测到发动机停机时，当前喷嘴环叶片开度为45%，则增压器电控单元控制喷嘴环叶片运动至喷嘴环叶片最小开度位置。当喷嘴环叶片运动至最小开度位置后，增压器电控单元控制喷嘴环叶片在2s内从最小开度位置运动到最大开度位置。当喷嘴环叶片运动至最大开度位置后，增压器电控单元再控制喷嘴环叶片在2s内从最大开度位置运动到最小开度位置，即形成一个循环操作。执行2次上述循环操作后，停止控制喷嘴环叶片运动，此时喷嘴环叶片运动至最小开度位置。
[0041]可以理解的是，在本发明实施例中，在检测到发动机停止转动时，也可以控制涡轮增压器的喷嘴环叶片运动至最小开度位置，并在一定的时间内控制喷嘴环叶片从最小开度位置运动到最大开度位置，并循环执行上述操作达到预设的次数时，停止控制喷嘴环叶片运动。
[0042]由此可见，在发动机停止转动后，控制喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间来回运动，由于喷嘴环叶片与喷嘴枢纽接触，因此通过喷嘴环叶片的来回运动可以将喷嘴环叶片上的附着物涂抹到喷嘴枢纽上，从而可以将喷嘴环叶片上的附着物清除，因此有效避免在喷嘴环叶片上形成积炭，提高VNT的寿命。
[0043]现有技术中，存在通过真空栗提供的真空度，使可变喷嘴增压器的喷嘴环叶片进行摆动，以清除喷嘴环叶片上的积碳。例如，ECU可以控制真空栗改变真空度，使可变喷嘴增压器的喷嘴环叶片从最小开度至最大开度，即可实现清除喷嘴环叶片上的积碳。然而， 现有技术中，真空栗的动力源自发动机，在发动机停机时，则无法通过上述方案进行积碳清除。而在本发明实施例中，由于是通过增压器电控单元驱动喷嘴环叶片，即使发动机停止转动，系统仍可以处于上电状态，即仍可以执行清除积碳的操作。
[0044]在本发明上述实施例中可以得知，在执行多个循环运动后，涡轮增压器的喷嘴环叶片可能处于最小开度位置。当发动机启动时，由于喷嘴环叶片处于最小开度位置，因此存在涡轮增压器动力不足的情况。
[0045]本发明实施例还提供了另一种可变喷嘴涡轮增压器控制方法，参照图2。在执行多个循环运动后，还可以包括:
[0046]步骤S103,控制涡轮增压器的喷嘴环叶片运动到第三开度位置。
[0047]在本发明实施例中，第三开度位置可以处于第一开度位置和第二开度位置之间， 即第三开度位置处于最大开度位置和最小开度位置之间。可以根据实际应用场景设置第三开度位置，例如，可以将第三开度位置设置为喷嘴环叶片开度为50%对应的开度位置。也可以将第三开度位置设置为喷嘴环叶片开度为50%以上所对应的开度位置，例如，在本发明一实施例中，第三开度位置为60 %。
[0048]由此可见，在执行多个循环运动后，驱动喷嘴环叶片运动到第三开度位置，从而可以避免因喷嘴环叶片开度较小而导致的涡轮增压器动力不足。
[0049]在具体实施中，存在因为故障而导致车辆系统突然掉电的情况。在车辆系统突然掉电时，喷嘴环叶片的开度可能为〇%?100%之间的任一值。由于本发明上述实施例中的增压器电控单元由车辆的蓄电池供电，因此，在车辆系统掉电时，无法通过增压器电控单元对喷嘴环叶片进行控制，也就无法实现对喷嘴环叶片上的积碳进行清除操作。
[0050]为解决上述问题，本发明实施例还提供了另一种可变喷嘴涡轮增压器控制方法， 参照图3,以下通过具体步骤进行详细说明。
[0051]步骤S301，检测到车辆系统上电时，通过增压器电控单元驱动喷嘴环叶片从第一开度位置运动到第二开度位置，再从第二开度位置运动到第一开度位置，如此反复运动，直至反复运动的次数达到预设的次数。
[0052]在本发明实施例中，预设的次数可以是两次，也可以是两次以上。例如，在本发明一实施例中，控制喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间反复运动3次。
[0053]在本发明实施中，在检测到车辆系统上电且发动机尚未启动时，无论当前喷嘴环叶片的开度如何，均驱动喷嘴环叶片运动至第一开度位置，并在一定的时间内，驱动喷嘴环叶片运动至第二开度位置，从而实现在系统重新上电时，对喷嘴环叶片上的积碳进行清除。
[0054]在本发明一实施例中，第二开度位置大于第一开度位置，其中，第二开度位置为喷嘴环叶片最大开度位置，即第二开度位置为对应喷嘴环叶片开度为100%时的位置；第一开度位置为喷嘴环叶片最小开度位置，即第一开度位置为对应喷嘴环叶片开度为〇%时的位置。
[0055]例如，在检测到车辆系统上电时，当前喷嘴环叶片开度为45%，则增压器电控单元控制喷嘴环叶片运动至喷嘴环叶片最小开度位置。当喷嘴环叶片运动至最小开度位置后，增压器电控单元控制喷嘴环叶片在2s内从最小开度位置运动到最大开度位置。当喷嘴环叶片运动至最大开度位置后，增压器电控单元再控制喷嘴环叶片在2s内从最大开度位置运动到最小开度位置，即形成一个循环操作。执行2次上述循环操作后，停止控制喷嘴环叶片运动，此时喷嘴环叶片运动至最小开度位置。
[0056]可以理解的是，在本发明实施例中，在检测到车辆系统上电时，也可以控制涡轮增压器的喷嘴环叶片运动至最小开度位置，并在一定的时间内控制喷嘴环叶片从最小开度位置运动到最大开度位置，并循环执行上述操作达到预设的次数时，停止控制喷嘴环叶片运动。
[0057]在本发明实施例中，在车辆系统上电后，当增压器电控单元控制喷嘴环叶片在最大开度位置和最小开度位置反复运动时，可以实时检测喷嘴环叶片的位置是否达到最大开度位置和最小开度位置。若在喷嘴环叶片反复运动中，检测到喷嘴环叶片的位置未能达到最大开度位置时，可以通过增压器电控单元向ECU发送错误代码，使得ECU报出故障，以提醒用户当前增压器存在故障。在实际应用中，可以通过点亮故障灯等形式提醒用户当前增压器存在故障。
[0058]在实际应用中，喷嘴环叶片的位置无法达到最大开度位置时，可变喷嘴涡轮增压器的输出可能无法满足用户的需求。同时，喷嘴环叶片的位置无法达到最大开度位置可能是喷嘴环叶片存在卡死的状况，存在一定的安全隐患。因此，通过实时检测喷嘴环叶片是否可以达到最大开度位置和最小开度位置，可以避免上述安全隐患，提升行车安全性能。
[0059]步骤S302，控制所述喷嘴环叶片运动到所述第四开度位置。
[0060]在本发明一实施例中，在喷嘴环叶片当前的开度位置小于第四开度位置时，增压器电控单元重新控制喷嘴环叶片开度位置达到第四开度位置。并在喷嘴环叶片开度位置达到第四开度位置后，正常启动发动机。
[0061]在本发明一实施例中，第四开度位置为喷嘴环叶片开度为50%的位置。在本发明其他实施例中，可以根据实际的应用场景设置第四开度位置，例如，设置第四开度位置为喷嘴环叶片开度为60%的位置，只要满足能够正常启动即可，此处不做赘述。
[0062]可见，在检测到车辆系统上电时，控制喷嘴环叶片在第一开度和第二开度之间来回运动预设的次数，并控制喷嘴环叶片运动到第四开度位置，第四开度位置为喷嘴环叶片开度为50%的位置，从而可以在发送机启动时，避免因喷嘴环叶片开度较小而导致的涡轮增压器动力不足，导致发动机启动失败的情况发生。
[0063]本发明实施例提供了一种可变喷嘴涡轮增压器(VNT)控制装置40，包括:检测单元401、第一控制单元402，其中:
[0064]检测单元401，用于检测发动机当前状态；
[0065]第一控制单元402，用于当所述检测单元检测到发动机停止转动时，控制所述无论增压器的喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达到预设此处，所述第二开度位置大于所述第一开度位置。
[0066]在具体实施中，所述可变喷嘴涡轮增压器控制装置40还可以包括:第二控制单元403，用于当所述第一控制单元402控制所述喷嘴环叶片反复运动完成后，控制所述涡轮增压器的喷嘴环叶片运动到预设的第三开度位置，所述第三开度位置处于所述最小开度位置和最大开度位置之间。
[0067]在具体实施中，所述第三开度位置为所述喷嘴环叶片开度为50%的位置。
[0068]本发明实施例还提供了另一种可变喷嘴涡轮增压器(VNT)控制装置50，包括:第三控制单元501以及第四控制单元502，其中:
[0069]第三控制单元501，用于当检测到车辆系统上电时，控制所述蜗轮增压器的喷嘴环叶片在所述第一开度位置和所述第二开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达到所述预设次数；
[0070]第四控制单元502，用于在所述喷嘴环叶片反复运动的次数达到所述预设次数后，控制所述蜗轮增压器的喷嘴环叶片运动到第四开度位置。
[0071]在具体实施中，所述第四开度位置为所述喷嘴环叶片开度为50%的位置。
[0072]本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括:R0M、RAM、磁盘或光盘等。
[0073]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种可变喷嘴涡轮增压器控制方法，其特征在于，包括:检测到发动机停止转动时，控制所述涡轮增压器的喷嘴环叶片在第一开度位置和第二 开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达到预设次数，所述第二开度位置大于 第一开度位置。2.如权利要求1所述的可变喷嘴涡轮增压控制方法，其特征在于，所述第一开度位置 为所述喷嘴环叶片处于最小开度时的位置，所述第二开度位置为所述喷嘴环叶片处于最大 开度时的位置。3.如权利要求2所述的可变喷嘴涡轮增压器控制方法，其特征在于，在控制所述涡轮 增压器的喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的 次数达到预设次数后，还包括:控制所述涡轮增压器的喷嘴环叶片运动到预设的第三开度 位置，所述第三开度位置处于所述最小开度位置和最大开度位置之间。4.如权利要求3所述的可变喷嘴涡轮增压器控制方法，其特征在于，所述第三开度位 置为所述喷嘴环叶片开度为50%的位置。5.如权利要求3所述的可变喷嘴蜗轮增压器控制方法，其特征在于，还包括:检测到车 辆系统上电时，控制所述蜗轮增压器的喷嘴环叶片在所述第一开度位置和所述第二开度位 置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达到所述预设次数；在所述喷嘴环叶片反复运动的次数达到所述预设次数后，控制所述蜗轮增压器的喷嘴 环叶片运动到第四开度位置。6.如权利要求5所述的可变喷嘴蜗轮增压器控制方法，其特征在于，所述控制所述蜗 轮增压器的喷嘴环叶片在所述第一开度位置和所述第二开度位置之间反复运动时，还包 括:检测所述喷嘴环叶片在所述反复运动中所达到的最大位置以及最小位置，当所述喷嘴 环叶片所达到的最大开度位置与所述第一开度位置不同，或当所述喷嘴环叶片所达到的最 小开度位置与所述第二开度位置不同时，向ECU反馈当前所述喷嘴环叶片故障的信号。7.如权利要求5所述的可变喷嘴涡轮增压器控制方法，其特征在于，所述第四开度位 置为所述喷嘴环叶片开度为50%的位置。8.—种可变喷嘴涡轮增压器控制装置，其特征在于，包括:检测单元，用于检测发动机当前状态；第一控制单元，用于当所述检测单元检测到发动机停止转动时，控制所述无论增压器 的喷嘴环叶片在第一开度位置和第二开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达 到预设此处，所述第二开度位置大于所述第一开度位置。9.如权利要求8所述的可变喷嘴涡轮增压器控制装置，其特征在于，还包括:第二控制 单元，用于当所述第一控制单元控制所述喷嘴环叶片反复运动完成后，控制所述涡轮增压 器的喷嘴环叶片运动到预设的第三开度位置，所述第三开度位置处于所述最小开度位置和 最大开度位置之间。10.如权利要求8所述的可变喷嘴蜗轮增压器控制装置，其特征在于，还包括:第三控 制单元，用于当检测到车辆系统上电时，控制所述蜗轮增压器的喷嘴环叶片在所述第一开 度位置和所述第二开度位置之间反复运动，直至所述反复运动的次数达到所述预设次数；第四控制单元，用于在所述喷嘴环叶片反复运动的次数达到所述预设次数后，控制所 述蜗轮增压器的喷嘴环叶片运动到第四开度位置。
【文档编号】F01D17/16GK105986844SQ201510051820
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月30日
【发明人】杨芾, 曾斌, 朱国华, 胡建月, 张咏江, 王凯
【申请人】上海汽车集团股份有限公司