專利名稱：控制可變幾何渦輪增壓器的最小流量的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制可變幾何渦輪增壓器的最小流量的系統(tǒng)和方法， 且更具體地，涉及控制可變幾何渦輪增壓器的最小流量的系統(tǒng)和方法， 通過配置系統(tǒng)使其能夠調(diào)節(jié)制動器的位置以滿足固定條件下的目標(biāo)增 壓壓力，與硬件地固定制動器位置的常規(guī)系統(tǒng)相比，可顯著提高車輛 起動性能并防止產(chǎn)生喘振噪聲和煙塵。
背景技術(shù)：
近來，可變幾何渦輪增壓器(VGT)己被廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)以便 實現(xiàn)高輸出和低污染。
與常規(guī)廢氣門渦輪增壓器(WGT)相比，通過可變地應(yīng)用引入渦 輪機(jī)的排氣的通道面積，可變幾何渦輪增壓器已發(fā)展為可提供高扭矩 和高功率同時可在低速時獲得足夠的扭矩裕度。
在如圖1中所示的可變幾何渦輪增壓器中，為了最大限度地確保 在常規(guī)廢氣門渦輪增壓器中不足的、低負(fù)載區(qū)域中的空氣量，調(diào)節(jié)葉 片以最小化低速區(qū)域中的流通面積并最大化高速區(qū)域中的流通面積， 因此通過確保充足的空氣量提高低速和低負(fù)載區(qū)域中的響應(yīng)度且同時 減少排氣。
下文將參照圖2至6說明可變幾何渦輪增壓器。
如附圖中所示，可變幾何渦輪增壓器包括壓縮機(jī)10、渦輪機(jī)ll以 及位于二者之間用于調(diào)節(jié)排氣流量的流量調(diào)節(jié)器12。
流量調(diào)節(jié)器12調(diào)節(jié)葉片16的角度位置以改善排氣的流量特性， 并包括設(shè)于渦輪機(jī)11的殼體13內(nèi)的調(diào)和環(huán)(unison ring) 14、以規(guī)則間隔設(shè)于調(diào)和環(huán)14的一側(cè)且在不接觸渦輪機(jī)葉輪15的范圍內(nèi)移動
的多個葉片16和圓盤17、操作葉片16和圓盤17的襯套18和操縱桿 19、以及通過驅(qū)動器桿20連接于操縱桿19并由真空壓力操作的驅(qū)動 器21。
附圖標(biāo)記22表示連桿，其一端支撐于調(diào)和環(huán)14而另一端連接于 葉片16以便與葉片16 —起工作。
另外，殼體13內(nèi)設(shè)置有螺桿(螺栓)式制動器23，用以限制驅(qū)動 器桿20的位移。這里，使用銷釘(未示出)連接于驅(qū)動器桿20前端 的操縱桿19與制動器23產(chǎn)生接觸，且制動器23限制操縱桿19的旋 轉(zhuǎn)和驅(qū)動器桿20的移動，從而設(shè)定渦輪增壓器的最小流量。
這樣，如果驅(qū)動器桿20來回移動，則圓盤17由操縱桿19和襯套 18操作以其軸為中心旋轉(zhuǎn)。因此，葉片16的角度可通過一端支撐于調(diào) 和環(huán)14的連桿22進(jìn)行改變。
艮口，葉片16的工作角度由驅(qū)動器21使用可變幾何渦輪-增壓器內(nèi) 的真空壓力最適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。
在不同駕駛條件下的葉片最佳位置根據(jù)電子控制單元(ECU)的 地圖信息確定；然而，葉片16的最小角度由機(jī)械制動器23在早期確 定。
作為開發(fā)過程中的匹配項目之一，發(fā)動機(jī)開發(fā)商預(yù)定的制動器的 位置由VGT制造商使用主VGT進(jìn)行測量以批量生產(chǎn)VGT。
同時，根據(jù)如上所述的可變幾何渦輪增壓器，可通過控制渦輪機(jī) 入口的橫截面積來增加進(jìn)氣量以最大化能量效率而不增加排氣，從而 獲得更高的輸出功率。這種輸出功率的增加可在相同負(fù)載下吸入更多 空氣，從而防止產(chǎn)生不完全燃燒的不良成分，例如由空氣不足引起的 排煙(PM)。
另外，可以通過減少排煙(NOx/PM折衷)確保排氣裕度并通過 增加的發(fā)動機(jī)功率增加車輛的余裕力，從而在相同的負(fù)載條件下提供 更好的燃料效率。
圖1示出了按照驅(qū)動區(qū)域的葉片的位置控制的實例。如圖中所示， 如果在低速區(qū)域中葉片關(guān)閉，則通過增加的增壓壓力可使低速區(qū)域中 的扭矩增加并提高響應(yīng)度，從而提高車輛的起動性能。然而，在高速
6區(qū)域中葉片打開以增加排氣流量從而提高輸出功率。
如果ECU從各傳感器如氣流傳感器、增壓壓力傳感器、水溫傳感 器等接收信號并輸出控制信號，可變幾何渦輪增壓器的控制一般遵照 PID控制，且控制葉片的驅(qū)動器的性能由通過電磁閥輸出的真空壓力確
定，而通過調(diào)節(jié)PWM的打開和關(guān)閉的占空比控制該電磁閥。
這里，基于各種傳感器的輸入值，通過比較目標(biāo)增壓壓力和增壓
壓力傳感器檢測的實際增壓壓力而計算的差值來確定ECU的控制信
號
確定作為可變幾何渦輪增壓器的主要特征的低速區(qū)域中扭矩的增 加和響應(yīng)度提高的主要因素是確定噴嘴面積最小時的最小流量，即確 定排氣經(jīng)過通道的最小面積，如圖1左上部所示。
如上所述，當(dāng)依次連接于旋轉(zhuǎn)葉片16的調(diào)和環(huán)14、襯套18和操 縱桿19的驅(qū)動器桿20來回移動時，形成葉片16的旋轉(zhuǎn)運動。葉片16 的最小面積通過調(diào)節(jié)螺桿(螺栓)式制動器23的位置以滿足低速(通 常小于1,000 rpm)滿載區(qū)域中的目標(biāo)增壓壓力的試驗來確定。
艮P，可變幾何渦輪增壓器的最小流量點由螺桿式制動器硬件地確 定，而不可能通過具有PID控制算法的ECU調(diào)節(jié)最小流量點。
通過試驗確定的最小流量的設(shè)定方法設(shè)定制動器23的前后位置， 以便在操縱桿19接觸制動器23的點(下文稱為最小流量區(qū))獲得目 標(biāo)增壓壓力，之后使用固定螺母固定制動器23。
像這樣的最小流量設(shè)定是影響車輛起動性能和產(chǎn)生喘振噪聲及煙 塵的非常重要的因素，但在常規(guī)方法中因其由制動器的位置硬件地限 制所以引起許多問題。
可有利地減少最小流量以提高車輛起動性能，但是如果調(diào)節(jié)于最 佳流量以下，則將產(chǎn)生喘振噪聲并增加有害排氣如煙塵。
由于最小流量區(qū)是葉片的最小面積，其中驅(qū)動器桿硬件地接觸制 動器，所以即使在PID控制的情況下輸出最大負(fù)荷信號，實際增壓壓 力也不能達(dá)到目標(biāo)增壓壓力。
在常規(guī)技術(shù)中，最小流量區(qū)的流量范圍已由可變幾何渦輪增壓器 的制造商通過部件試驗控制于特定偏差范圍內(nèi)；然而，即使其處于偏 差范圍內(nèi)，因部件試驗中的限制實際發(fā)動機(jī)中的最小流量也具有許多偏差。
另外，葉片和驅(qū)動器之間的連接部分的磨損和制動器的磨損隨行 駛時間增加而產(chǎn)生，使得改變最小流量，從而導(dǎo)致車輛起動性能劣化 (如果最小流量大于最佳值)、喘振噪聲和過量煙塵產(chǎn)生(如果最小流 量小于最佳值)等各種問題。
圖7和8為示出根據(jù)常規(guī)技術(shù)產(chǎn)生的問題的曲線圖，其中圖7示 出了根據(jù)發(fā)動機(jī)最小流量偏差的增壓壓力特征偏差，圖8示出了根據(jù)
車輛最小流量偏差的增壓壓力特征偏差。
參照這些附圖，由于渦輪增壓器在初始起動階段的響應(yīng)延遲導(dǎo)致
增壓壓力始終達(dá)不到目標(biāo)值，車輛將在PID負(fù)荷最大而葉片處于最小 橫截面積即最小流量的情況下行駛。
這里，如果最小流量過大，則增壓形成因準(zhǔn)備最佳匹配狀態(tài)而延 遲，這可導(dǎo)致車輛起動性能的劣化和煙塵的過量產(chǎn)生。
另外，如果最小流量過小，則初始增壓形成超過目標(biāo)增壓壓力， 這可因過度增壓引起超過速度疲勞極限而造成渦輪損壞。
這里，在增壓壓力很高時，如果加速踏板突然釋放，則增壓壓力 因空氣量突然減少而進(jìn)入壓縮機(jī)喘振區(qū)(其中在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較高時， 因缺少空氣造成流動分離和逆流而使增壓壓力變得不穩(wěn)定)，從而造成 很大噪聲。
由于為最佳匹配狀態(tài)優(yōu)化了 PID控制的各變量，所以即使使用PID 控制也不可能克服硬件限制。
因此，有必要解決因部件和實際發(fā)動機(jī)之間增壓壓力形成的差異 以及隨行駛時間產(chǎn)生的磨損而引起的增壓壓力形成的特征變化所造成 的車輛起動性能劣化和噪聲產(chǎn)生等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的設(shè)計已考慮上述情況，且意在提供控制可變幾何渦輪增 壓器的最小流量的系統(tǒng)和方法，通過配置系統(tǒng)使其能夠調(diào)節(jié)制動器的 位置以滿足固定條件下的目標(biāo)增壓壓力，與硬件地固定制動器位置的
常規(guī)系統(tǒng)相比，可顯著提高車輛的起動性能并防止產(chǎn)生喘振噪聲和煙
小土。為了實現(xiàn)這一改進(jìn)，根據(jù)本發(fā)明的一方面提供了可變幾何渦輪增 壓器的最小流量的控制系統(tǒng)，包括制動器，設(shè)置于其位置可調(diào)節(jié)以 限制流量調(diào)節(jié)器的操縱桿旋轉(zhuǎn)以便根據(jù)限制操縱桿旋轉(zhuǎn)的位置確定渦 輪增壓器的最小流量，并限制操縱桿旋轉(zhuǎn)和渦輪增壓器的最小流量的 結(jié)構(gòu)中；檢測車輛行駛速度的車輛速度檢測單元；檢測車輛傳動比的 傳動比檢測單元；檢測增壓壓力的增壓壓力檢測單元；基于車輛速度 檢測單元、傳動比檢測單元和增壓壓力檢測單元輸入的信號以及預(yù)存 數(shù)據(jù)計算制動器位置修正值，并根據(jù)計算的制動器位置修正值輸出用 于修正當(dāng)前制動器位置的控制信號，從而控制渦輪增壓器的最小流量 的ECU;以及根據(jù)ECU的控制信號調(diào)節(jié)制動器位置的制動器位置調(diào)節(jié) 器。
這里，制動器位置調(diào)節(jié)器包括控制驅(qū)動器桿的來回移動時調(diào)節(jié)制 動器位置的驅(qū)動器。
另外，驅(qū)動器為真空壓力操作型驅(qū)動器，其中驅(qū)動器桿的來回移 動根據(jù)由外部真空壓力供應(yīng)裝置通過真空壓力供應(yīng)線供應(yīng)的真空壓力 的狀態(tài)進(jìn)行控制，且真空壓力供應(yīng)線包括電磁閥，可在其打開和關(guān)閉
程度根據(jù)ECU輸出的控制信號進(jìn)行控制時，控制供應(yīng)至驅(qū)動器的真空 壓力的狀態(tài)。
此外，制動器通過銷釘與連接于驅(qū)動器桿的連桿連接，驅(qū)動器桿 的鉸鏈銷可旋轉(zhuǎn)地連接于形成在連桿的一側(cè)的槽中，而連桿的另一端 通過銷釘可旋轉(zhuǎn)地連接于固定設(shè)置在渦輪增壓器的一側(cè)的襯套，制動 器以連接于襯套的銷釘為中心與連桿一起旋轉(zhuǎn)以便在驅(qū)動器桿來回移 動的過程中調(diào)節(jié)制動器的位置。
另外，如果由車輛速度檢測單元和傳動比檢測單元檢測的當(dāng)前車 輛速度和傳動比滿足預(yù)定的車輛速度和傳動比條件，則ECU計算對應(yīng) 車輛速度和傳動比條件的預(yù)定目標(biāo)增壓壓力與增壓壓力檢測單元檢測 的實際增壓壓力之間的差值，之后計算用于將當(dāng)前制動器位置調(diào)節(jié)為 實際增壓壓力達(dá)到目標(biāo)增壓壓力的制動器位置的制動器位置修正值。
而且，制動器位置修正值是通過將目標(biāo)增壓壓力和實際增壓壓力 之間的差值除以制動器位置修正常數(shù)而計算的值，而制動器位置修正 常數(shù)是通過試驗獲得的值，定義為增壓壓力變化與制動器的操縱桿極限位置變化的比值。
另外，ECU基于計算的制動器位置修正值對制動器位置調(diào)節(jié)器進(jìn) 行負(fù)荷控制，以根據(jù)計算的制動器位置修正值修正當(dāng)前制動器位置。
為了實現(xiàn)這一改進(jìn)，根據(jù)本發(fā)明的一方面提供了可變幾何渦輪增 壓器的最小流量的控制方法，包括以下步驟在ECU確定由車輛速度 檢測單元和傳動比檢測單元檢測的車輛速度和傳動比是否對應(yīng)于滿足
預(yù)定條件的最小流量獲知區(qū)(learning region);在ECU計算對應(yīng)車輛 速度和傳動比條件的預(yù)定目標(biāo)增壓壓力與增壓壓力檢測單元檢測的實 際增壓壓力之間的差值，之后如果ECU確定車輛速度和傳動比對應(yīng)最 小流量獲知區(qū)，則計算用于將當(dāng)前制動器位置調(diào)節(jié)為實際增壓壓力達(dá) 到目標(biāo)增壓壓力的制動器位置的制動器位置修正值；基于計算的制動 器位置修正值在ECU輸出用于修正當(dāng)前制動器位置的控制信號；以及 在由ECU輸出的控制信號操作并控制制動器位置調(diào)節(jié)器時，在ECU 根據(jù)制動器位置修正值調(diào)節(jié)制動器位置，以控制渦輪增壓器的最小流
這里，制動器位置修正值是通過將目標(biāo)增壓壓力和實際增壓壓力 之間的差值除以制動器位置修正常數(shù)而計算的值，而制動器位置修正 常數(shù)是通過試驗獲得的值，定義為增壓壓力變化與制動器的操縱桿極 限位置變化的比值。
另外，ECU基于計算的制動器位置修正值對制動器位置調(diào)節(jié)器進(jìn) 行負(fù)荷控制，以根據(jù)計算的制動器位置修正值修正當(dāng)前制動器位置。
本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點在附圖和以下本發(fā)明的詳細(xì)說明中將是 顯而易見的或得以進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中附圖結(jié)合于此并形成本說明 書的一部分，且附圖和詳細(xì)說明通過示例方式共同解釋本發(fā)明的原理。


將參照附圖所示的特定示例性實施例說明本發(fā)明的上述和其它特
征，下文中附圖僅作為示例給出，因此不限制本發(fā)明，且其中
圖1示出了在常規(guī)可變幾何渦輪增壓器中根據(jù)發(fā)動機(jī)驅(qū)動區(qū)域的
葉片的控制狀態(tài)；
圖2至6是示出一般可變幾何渦輪增壓器的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖7至8是示出根據(jù)常規(guī)技術(shù)的問題的曲線圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的制動器位置調(diào)節(jié)器中的驅(qū)動器、控制驅(qū) 動器的操作的ECU以及電磁閥相互連接的狀態(tài)的示意圖io是示出根據(jù)本發(fā)明的制動器位置調(diào)節(jié)器中的驅(qū)動器和連接于
驅(qū)動器將被調(diào)節(jié)位置的制動器的狀態(tài)示意圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的最小流量的控制過程的流程圖；以及 圖12是示出本發(fā)明中負(fù)荷與制動器位置之間的位置關(guān)系實例的曲線圖。
應(yīng)理解的是附圖不必按比例，而是示出了說明本發(fā)明基本原理的 各種優(yōu)選特征的稍簡化的表現(xiàn)。本文所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征， 包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀，將部分由特定應(yīng)用和使用環(huán) 境確定。所示實施例的某些特征已相對其它特征放大或變形以便于觀 察和清晰理解。
在附圖中，相同的附圖標(biāo)記在所有附圖中指示本發(fā)明的相同或等 效部件。
具體實施例方式
下文將具體參照本發(fā)明的各實施例，其實例在附圖中示出并在下 文說明。盡管將結(jié)合示例性實施例說明本發(fā)明，但可理解的是本說明 不意圖于將本發(fā)明限制于這些示例性實施例。相反，本發(fā)明的意圖在 于不僅涵蓋示例性實施例，而且還包括可屬于由所附權(quán)利要求確定的 本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)的各種替代物、改型、等效物及其它實施方式。
本發(fā)明涉及控制可變幾何渦輪增壓器的最小流量的系統(tǒng)和方法， 其目的在于提供位置可變的制動器并使用位置可變的制動器修正可變 幾何渦輪增壓器的最小流量點，以便解決在安裝于柴油機(jī)的可變幾何 渦輪增壓器中、由制動器硬件地固定最小流量的常規(guī)系統(tǒng)中所引起的 車輛起動性能劣化(如果最小流量大于最佳值)和產(chǎn)生喘振噪聲和過 量煙塵(如果最小流量小于最佳值)等問題。
首先，對于本發(fā)明的一個應(yīng)用，限制流量調(diào)節(jié)器的操縱桿159的 旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)操縱桿旋轉(zhuǎn)的極限值的制動器158設(shè)置于其位置可調(diào)節(jié)的 結(jié)構(gòu)中，且特別地，還設(shè)置了根據(jù)ECU 140的控制信號調(diào)節(jié)制動器158的位置的制動器位置調(diào)節(jié)器150。
圖9是示出制動器位置調(diào)節(jié)器150中的驅(qū)動器153、控制驅(qū)動器 153的操作的ECU 140以及電磁閥152相互連接的狀態(tài)的示意圖，圖 10是示出根據(jù)本發(fā)明的制動器位置調(diào)節(jié)器150中的驅(qū)動器153和連接 于驅(qū)動器153將被調(diào)節(jié)位置的制動器158的狀態(tài)示意圖。
如圖10中所示，在接觸流量調(diào)節(jié)器的操縱桿159以限制操縱桿159 的操作時確定最小流量的制動器158與連接于制動器位置調(diào)節(jié)器150 的驅(qū)動器桿154的連桿155通過銷釘156形成整體。
連桿155通過銷釘156可旋轉(zhuǎn)地連接于固定設(shè)置在渦輪增壓器3 的一側(cè)的襯套157，且特別地，驅(qū)動器桿154的鉸鏈銷154a可旋轉(zhuǎn)地 連接于形成在其一端的槽155a中。因此，連桿155與驅(qū)動器桿154在 縱向上具有間隙，且以鉸鏈銷154a為中心旋轉(zhuǎn)。
艮口，由于連桿155通過槽155a連接于鉸鏈銷154a，所以連桿155 可旋轉(zhuǎn)地連接于驅(qū)動器桿154，在圖中的左右方向上具有預(yù)定長度的間 隙。
因此，如果驅(qū)動器桿154沿上下方向來回移動，則驅(qū)動器桿154 推或拉連桿155的一端以便以連接于襯套157的銷釘156為中心旋轉(zhuǎn) 連桿155，且如果連桿155以銷釘156為中心旋轉(zhuǎn)，則制動器158也以 銷釘156為中心旋轉(zhuǎn)。
這樣，連桿155用于隨著驅(qū)動器153來回移動而旋轉(zhuǎn)制動器158， 并將驅(qū)動器桿154的線性運動轉(zhuǎn)換為制動器158的旋轉(zhuǎn)運動。
當(dāng)制動器158的端部與流量調(diào)節(jié)器的操縱桿159產(chǎn)生接觸時，制 動器158限制操縱桿159的位置(旋轉(zhuǎn)位置)。如果制動器158以銷釘 156為中心旋轉(zhuǎn)，則限制流量調(diào)節(jié)器的操縱桿159位置的制動器158 的端部根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置如圖中所標(biāo)"D"進(jìn)行變化。
如上所述，本發(fā)明控制驅(qū)動器桿154的來回移動以調(diào)節(jié)制動器158 的旋轉(zhuǎn)位置，從而限制操縱桿159的旋轉(zhuǎn)位置。
同時，調(diào)節(jié)制動器158位置的制動器位置調(diào)節(jié)器150根據(jù)ECU 140 的控制信號操作以調(diào)節(jié)制動器158的位置。下文將參照圖9和圖10說 明制動器位置調(diào)節(jié)器150的示例性實施例。
首先，制動器位置調(diào)節(jié)器150包括驅(qū)動器153，其設(shè)置于渦輪增壓器3的一端以便在調(diào)整驅(qū)動器桿154的前后位置時調(diào)節(jié)制動器158的位置。
驅(qū)動器153可由真空泵151提供的真空壓力操作，與一般可變幾 何渦輪增壓器3中使用的流量調(diào)節(jié)器的常規(guī)驅(qū)動器相同。
艮口，驅(qū)動器153包括與一般可變幾何渦輪增壓器3中使用的流量 調(diào)節(jié)器的常規(guī)驅(qū)動器相同的真空壓力作用的驅(qū)動器桿154。如果在驅(qū)動 器殼體中的壓力室中提供真空壓力時將真空壓力施加于驅(qū)動器桿154， 則驅(qū)動器桿154拉伸其中安裝的彈簧并前移(在圖中從殼體中向下伸 出)。相反，如果施加于驅(qū)動器桿154的真空壓力相對降低，則驅(qū)動器 桿154因彈簧的彈性回復(fù)力而后移(在圖中向上插入殼體中)。
因此，通過控制壓力室中提供的真空壓力根據(jù)真空壓力和彈簧彈 力的合成力來控制驅(qū)動器桿154的前后位置，從而改變制動器158的 位置。
艮P，如果真空壓力附加施加于驅(qū)動器殼體中的壓力室，則驅(qū)動器 桿154拉伸彈簧并前移以調(diào)節(jié)制動器158的位置，然而如果施加于驅(qū) 動器桿154的真空壓力相對降低，則驅(qū)動器桿154因彈簧的彈性回復(fù) 力后移以相反地調(diào)節(jié)制動器158的位置。
這樣，制動器位置調(diào)節(jié)器150的驅(qū)動器153基于施加于壓力室的 高或低真空壓力，通過真空壓力和彈簧彈力調(diào)節(jié)驅(qū)動器桿154的前后 位置，從而調(diào)節(jié)制動器158的位置，與流量調(diào)節(jié)器的驅(qū)動器相同。
如圖9中所示，施加于制動器位置調(diào)節(jié)器150的驅(qū)動器153的真 空壓力由發(fā)動機(jī)2中的真空壓力供應(yīng)裝置提供，如真空泵151。這里， 真空壓力供應(yīng)線152a設(shè)置在真空壓力供應(yīng)裝置和驅(qū)動器153之間，以 將真空壓力供應(yīng)裝置的真空壓力供應(yīng)至驅(qū)動器153的壓力室。
另外，制動器位置調(diào)節(jié)器150由ECU 140輸出的控制信號控制以 調(diào)節(jié)制動器158的位置。為了通過ECU 140輸出的控制信號控制制動 器位置調(diào)節(jié)器150的操作，從而調(diào)節(jié)制動器158的位置，有必要控制 供應(yīng)至制動器位置調(diào)節(jié)器150的驅(qū)動器153的真空壓力。為此，電磁 闊152設(shè)于真空壓力供應(yīng)線152a中以控制施加于驅(qū)動器153的真空壓 力。
電磁閥152根據(jù)ECU 140的控制信號打開和關(guān)閉，且具體實現(xiàn)為打開和關(guān)閉程度可根據(jù)ECU 140的負(fù)荷信號進(jìn)行控制的閥。如果控制 電磁閥152的打開和關(guān)閉程度，則可控制供應(yīng)至驅(qū)動器153的真空壓 力并因此控制驅(qū)動器153的操作，即可控制驅(qū)動器桿154的來回移動。 因此，制動器的位置可根據(jù)ECU 140的負(fù)荷信號進(jìn)行調(diào)節(jié)。
如圖9中所示，根據(jù)本發(fā)明的最小流量系統(tǒng)的控制系統(tǒng)包括檢測 車輛行駛速度的車輛速度檢測單元110、檢測車輛傳動比的傳動比檢測 單元120、增壓壓力檢測單元130、 ECU 140、制動器位置調(diào)節(jié)器150 和制動器158。
車輛速度檢測單元110、傳動比檢測單元120以及增壓壓力檢測單 元130是已設(shè)于車輛中的元件，并連接于ECU 140以輸入檢測信號。 因此，基于檢測值的電信號被傳送至ECU 140。
另外，如果必要，ECU140基于各檢測單元110、 120和130輸入 的信號計算制動器位置修正值，并輸出制動器位置修正的控制信號。 制動器位置調(diào)節(jié)器150由控制信號驅(qū)動以修正制動器158的位置。
在操作制動器位置調(diào)節(jié)器150時執(zhí)行的制動器158位置的調(diào)節(jié)過 程基于ECU 140輸出的控制信號進(jìn)行控制，與以上所述相同。
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的最小流量的控制過程的流程圖，將參照 該

本發(fā)明。
首先，ECU 140將當(dāng)前車輛速度和當(dāng)前傳動比與車輛速度檢測單 元110和傳動比檢測單元120輸入的信號比較，以確定當(dāng)前車輛速度 和當(dāng)前傳動比是否對應(yīng)于最小流量獲知區(qū)(SIOO)。
這里，如果當(dāng)前車輛速度和當(dāng)前傳動比對應(yīng)于預(yù)定條件，則確定 其對應(yīng)于最小流量獲知區(qū)。
例如，如果車輛速度為100km/h且變速器處于五檔，則ECU 140 確定其對應(yīng)于最小流量獲知區(qū)。
這樣，如果ECU 140確定當(dāng)前車輛狀態(tài)對應(yīng)于最小流量獲知區(qū)， 則ECU 140基于增壓檢測單元130輸入的信號確定當(dāng)前增壓壓力(下 文稱為實際增壓壓力)，基于車輛速度和傳動比比較檢測的實際增壓壓 力和最小流量獲知區(qū)中的目標(biāo)增壓壓力，并計算存儲的目標(biāo)增壓壓力 和檢測的實際增壓壓力之間的差值(S200)。
接下來，ECU 140使用預(yù)定的制動器位置修正常數(shù)，基于目標(biāo)增壓壓力和實際增壓壓力之間的差值，計算用于修正當(dāng)前制動器位置使 得實際增壓壓力能滿足目標(biāo)增壓壓力的制動器位置修正值(S300)。
之后，ECU 140基于計算的制動器位置修正值，輸出用于修正制 動器位置使得實際增壓壓力能達(dá)到目標(biāo)增壓壓力的控制信號(S400)。
因此，當(dāng)通過ECU 140輸出的控制信號操作和控制制動器位置調(diào) 節(jié)器150時，制動器158根據(jù)ECU 140計算的制動器位置修正值移動， 即移至實際增壓壓力能滿足目標(biāo)增壓壓力的位置(見圖10)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，ECU 140根據(jù)制動器位置修正值對制 動器位置調(diào)節(jié)器150進(jìn)行負(fù)荷控制，以根據(jù)計算的制動器位置修正值 準(zhǔn)確地修正當(dāng)前制動器位置。
為了執(zhí)行這些控制過程，通過試驗獲得的數(shù)據(jù)應(yīng)提前輸入ECU 140中。即對應(yīng)于最小流量獲知區(qū)的車輛速度和傳動比條件應(yīng)首先輸 入，且該區(qū)域中的目標(biāo)增壓壓力也應(yīng)提前輸入。
另外，在相應(yīng)區(qū)域中根據(jù)目標(biāo)增壓壓力和通過增壓壓力檢測單元 130檢測的實際增壓壓力之間的差值計算制動器位置修正值的關(guān)系式， 應(yīng)以通過試驗獲得的制動器位置修正常數(shù)定義的形式提前輸入ECU 140中。
這里，計算制動器位置修正值的公式可表達(dá)為以下公式1: [公式1]
Stopper—delta = (Boost—tg - Boost—re)/C
其中，Stopper一delta表示制動器位置修正值，Boost—tg表示目標(biāo)增 壓壓力，Boost—re表示實際增壓壓力，C表示制動器位置修正常數(shù)。這 里，制動器位置修正常數(shù)是通過試驗獲得的值，并定義為增壓壓力變 化與制動器158的操縱桿極限位置變化的比值。
此外，負(fù)荷和制動器位置間的關(guān)系式應(yīng)通過試驗設(shè)定并提前輸入 ECU 140中，使得ECU 140可基于制動器位置修正值執(zhí)行制動器位置 調(diào)節(jié)器150的負(fù)荷控制，g卩，使得ECU 140可基于計算的制動器位置 修正值輸出用于控制制動器位置調(diào)節(jié)器150的負(fù)荷信號，如圖12中所 示。
圖12是示出負(fù)荷和制動器位置之間的位置關(guān)系實例的曲線圖。 將采用如下實例說明根據(jù)本發(fā)明的控制過程。在針對最小流量獲知區(qū)的車輛速度(Veh—speed)條件和傳動比 (Gr—ratio)條件分別設(shè)為100km/li和五檔，目標(biāo)增壓壓力(Boost—tg) 設(shè)為65 kPa，且通過試驗獲得的制動器位置修正常數(shù)(C)設(shè)為3 (kPa/mm)(制動器位置每+lmm，增壓壓力增加3kPa)的情況下， 如果車輛速度檢測單元110和傳動比檢測單元120檢測的當(dāng)前車輛速 度和傳動比達(dá)到100 km/h和五檔，且如果增壓壓力檢測單元130檢測 的實際增壓壓力(Boost—re)為59 kPa，則根據(jù)公式1，制動器位置修 正值(Stopper—delta)為(65 kPa-59 kPa) / (3 kPa/mm) =+2mm， 且與此對應(yīng)的負(fù)荷為+12%(2乂6%)，如圖12中所示。因此，ECU 140 輸出為72 % (基本負(fù)荷60 %+12 %)的負(fù)荷信號，并因此根據(jù)負(fù)荷信 號操作和控制制動器位置調(diào)節(jié)器150以便將制動器158的位置修正2 mm，從而達(dá)到目標(biāo)增壓壓力。
當(dāng)然，在根據(jù)本發(fā)明的此示例性實施例中，在ECU140通過控制 電磁閥152的打開和關(guān)閉程度而調(diào)節(jié)制動器位置的情況下，ECU 140 輸出的負(fù)荷信號可被認(rèn)為是用于對電磁閥152的打開和關(guān)閉程度進(jìn)行 負(fù)荷控制的控制信號。
如上所述，根據(jù)依照本發(fā)明的控制可變幾何渦輪增壓器的最小流 量的系統(tǒng)和方法，與硬件地固定制動器位置的常規(guī)系統(tǒng)相比，可以顯 著提高車輛的起動性能并防止喘振噪聲和煙塵的產(chǎn)生。為此，本發(fā)明 的系統(tǒng)和方法將限制流量調(diào)節(jié)器的操縱桿旋轉(zhuǎn)并基于限制操縱桿旋轉(zhuǎn) 的位置確定渦輪增壓器的最小流量的制動器，配置于其位置可調(diào)節(jié)以 控制操縱桿旋轉(zhuǎn)的極限位置和渦輪增壓器的最小流量的結(jié)構(gòu)中。另外， 本發(fā)明的系統(tǒng)和方法配置ECU，使得如果預(yù)定車輛速度和傳動比條件 得以滿足，則計算用于使增壓壓力檢測單元檢測的實際增壓壓力滿足 目標(biāo)增壓壓力的制動器位置修正值，之后對制動器位置調(diào)節(jié)器進(jìn)行負(fù) 荷控制以根據(jù)計算的制動器位置修正值修正當(dāng)前制動器位置。
如上所述，己說明并示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，然而本發(fā)明不 限于此，相反，應(yīng)理解的是本領(lǐng)域技術(shù)人員可對本發(fā)明做出各種修改 和變型而不偏離如所附權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的實質(zhì)和技術(shù)范圍。
權(quán)利要求
1.可變幾何渦輪增壓器的最小流量的控制系統(tǒng)，包括制動器，設(shè)置于其位置可調(diào)節(jié)以限制流量調(diào)節(jié)器的操縱桿旋轉(zhuǎn)以便根據(jù)限制操縱桿旋轉(zhuǎn)的位置確定渦輪增壓器的最小流量，并限制操縱桿旋轉(zhuǎn)和渦輪增壓器的最小流量的結(jié)構(gòu)中；檢測車輛行駛速度的車輛速度檢測單元；檢測車輛傳動比的傳動比檢測單元；檢測增壓壓力的增壓壓力檢測單元；基于車輛速度檢測單元、傳動比檢測單元和增壓壓力檢測單元輸入的信號以及預(yù)存數(shù)據(jù)計算制動器位置修正值，并根據(jù)計算的制動器位置修正值輸出用于修正當(dāng)前制動器位置的控制信號，從而控制渦輪增壓器的最小流量的ECU；以及根據(jù)ECU的控制信號調(diào)節(jié)制動器位置的制動器位置調(diào)節(jié)器。
2. 如權(quán)利要求1所述的可變幾何渦輪增壓器的最小流量的控制 系統(tǒng)，其中制動器位置調(diào)節(jié)器包括控制驅(qū)動器桿的來回移動時調(diào)節(jié)制動 器位置的驅(qū)動器。
3. 如權(quán)利要求2所述的可變幾何渦輪增壓器的最小流量的控制 系統(tǒng)，其中驅(qū)動器為真空壓力操作型驅(qū)動器，其中驅(qū)動器桿的來回移動 根據(jù)由外部真空壓力供應(yīng)裝置通過真空壓力供應(yīng)線供應(yīng)的真空壓力的 狀態(tài)進(jìn)行控制，且其中真空壓力供應(yīng)線包括電磁閥，設(shè)置為在其打開和關(guān)閉程度根 據(jù)ECU輸出的控制信號進(jìn)行控制時，控制供應(yīng)至驅(qū)動器的真空壓力的 狀態(tài)。
4. 如權(quán)利要求2所述的可變幾何渦輪增壓器的最小流量的控制 系統(tǒng)，其中制動器通過銷釘與連接于驅(qū)動器桿的連桿連接，驅(qū)動器桿的 鉸鏈銷可旋轉(zhuǎn)地連接于形成在連桿的一端的槽中，而連桿的另一端通 過銷釘可旋轉(zhuǎn)地連接于固定設(shè)置于渦輪增壓器的一側(cè)的襯套，制動器 以連接于襯套的銷釘為中心與連桿一起旋轉(zhuǎn)以便在驅(qū)動器桿來回移動 的過程中調(diào)節(jié)制動器的位置。
5. 如權(quán)利要求1所述的可變幾何渦輪增壓器的最小流量的控制 系統(tǒng)，其中如果車輛速度檢測單元和傳動比檢測單元檢測的當(dāng)前車輛速度和傳動比滿足預(yù)定的車輛速度和傳動比條件，則ECU計算對應(yīng)于車 輛速度和傳動比條件的預(yù)定目標(biāo)增壓壓力與增壓壓力檢測單元檢測的 實際增壓壓力之間的差值，之后計算用于將當(dāng)前制動器位置調(diào)節(jié)為實際增壓壓力達(dá)到目標(biāo)增壓壓力的制動器位置的制動器位置修正值。
6. 如權(quán)利要求5所述的可變幾何渦輪增壓器的最小流量的控制 系統(tǒng)，其中制動器位置修正值是通過將目標(biāo)增壓壓力與實際增壓壓力之 間的差值除以制動器位置修正常數(shù)而計算的值，而制動器位置修正常 數(shù)是通過試驗獲得的值，定義為增壓壓力變化與制動器的操縱桿極限 位置變化的比值。
7. 如權(quán)利要求1所述的可變幾何渦輪增壓器的最小流量的控制 系統(tǒng)，其中ECU基于計算的制動器位置修正值對制動器位置調(diào)節(jié)器進(jìn)行 負(fù)荷控制，以根據(jù)計算的制動器位置修正值修正當(dāng)前制動器位置。
8. 可變幾何渦輪增壓器的最小流量的控制方法，包括以下步驟 在ECU確定車輛速度檢測單元和傳動比檢測單元檢測的車輛速度和傳動比是否對應(yīng)于滿足預(yù)定條件的最小流量獲知區(qū)；在ECU計算對應(yīng)于車輛速度和傳動比條件的預(yù)定目標(biāo)增壓壓力與 增壓壓力檢測單元檢測的實際增壓壓力之間的差值，之后如果ECU確定車輛速度和傳動比對應(yīng)于最小流量獲知區(qū)，則計算用于將當(dāng)前制動 器位置調(diào)節(jié)為實際增壓壓力達(dá)到目標(biāo)增壓壓力的制動器位置的制動器 位置修正值；基于計算的制動器位置修正值在ECU輸出用于修正當(dāng)前制動器位置的控制信號；以及在根據(jù)ECU輸出的控制信號操作和控制制動器位置調(diào)節(jié)器時，在 ECU根據(jù)制動器位置修正值調(diào)節(jié)制動器位置，以控制渦輪增壓器的最小流量。
9. 如權(quán)利要求8所述的可變幾何渦輪增壓器的最小流量的控制 方法，其中制動器位置修正值是通過將目標(biāo)增壓壓力和實際增壓壓力之 間的差值除以制動器位置修正常數(shù)而計算的值，而制動器位置修正常 數(shù)是通過試驗獲得的值，定義為增壓壓力變化與制動器的操縱桿極限 位置變化的比值。
10. 如權(quán)利要求9所述的可變幾何渦輪增壓器的最小流量的控制 方法，其中ECU基于計算的制動器位置修正值對制動器位置調(diào)節(jié)器進(jìn)行 負(fù)荷控制，以根據(jù)計算的制動器位置修正值修正當(dāng)前制動器位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及顯著提高車輛的起動性能并防止產(chǎn)生喘振噪聲和煙塵的控制可變幾何渦輪增壓器的最小流量的系統(tǒng)和方法，包括制動器，用以限制流量調(diào)節(jié)器的操縱桿旋轉(zhuǎn)并基于限制操縱桿旋轉(zhuǎn)的位置確定渦輪增壓器的最小流量，且處于其位置可調(diào)節(jié)以控制操縱桿旋轉(zhuǎn)的極限位置和渦輪增壓器的最小流量的結(jié)構(gòu)中；以及ECU，如果滿足預(yù)定的車輛速度和傳動比條件，則其計算用于使增壓壓力檢測單元檢測的實際增壓壓力滿足目標(biāo)增壓壓力的制動器位置修正值，之后對制動器位置調(diào)節(jié)器進(jìn)行負(fù)荷控制，以根據(jù)計算的制動器位置修正值修正當(dāng)前制動器位置。
文檔編號F01D17/16GK101302942SQ20071016666
公開日2008年11月12日 申請日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者盧泳俊 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社