[發(fā)明專利]一種VGT智能電動(dòng)執(zhí)行器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810559210.2
• 申請(qǐng)日: 2018-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN108757160B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張付軍;劉宇航;魯雪田;趙振峰;劉桐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F02B37/22
• 分類號(hào): F02B37/22;F02B39/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)創(chuàng)理想知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11513
• 代理人: 衛(wèi)安樂

本發(fā)明涉及一種VGT智能電動(dòng)執(zhí)行器及其控制方法，該執(zhí)行器包括：驅(qū)動(dòng)部、傳動(dòng)部、渦輪增壓器葉片調(diào)節(jié)部和控制裝置；該執(zhí)行器通過位置傳感器獲得渦輪增壓器葉片的位置信息并將其傳給控制裝置，控制裝置對(duì)驅(qū)動(dòng)部發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)部帶動(dòng)傳動(dòng)部進(jìn)而驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器葉片調(diào)節(jié)部，其輸出端連接渦輪增壓器葉片的調(diào)節(jié)搖臂，實(shí)現(xiàn)葉片開啟角度的變化。通過執(zhí)行器改變?nèi)~片的開啟角度有利于發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下獲得足夠的進(jìn)氣量和進(jìn)氣壓力，有利于提高其輸出扭矩與功率，并在一定程度上降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率、改善發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種VGT智能電動(dòng)執(zhí)行器及其控制方法。

背景技術(shù)

VGT是Variable geometryturbocharger的縮寫，中文說法是“可變截面渦輪增壓系統(tǒng)”，VGT技術(shù)是當(dāng)代發(fā)動(dòng)機(jī)滿足動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性所使用的重要的技術(shù)手段之一。VGT系統(tǒng)的執(zhí)行器基本功能是能夠根據(jù)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)工況及時(shí)調(diào)節(jié)氣體流通截面，以獲得合適的增壓壓力和進(jìn)氣量，并增強(qiáng)增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配性，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括兩個(gè)方面：一方面針對(duì)增壓器本身的結(jié)構(gòu)、材料等方面的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，包括采用陶瓷轉(zhuǎn)子、改進(jìn)軸承支撐系統(tǒng)、改進(jìn)葉片形狀和提升材料耐溫性能等技術(shù)；另一方面是針對(duì)可變截面渦輪增壓系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的匹配與控制研究，包括與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配設(shè)計(jì)、與EGR系統(tǒng)的聯(lián)合優(yōu)化、VGT的控制策略優(yōu)化以及先進(jìn)執(zhí)行器的設(shè)計(jì)與研究等。

對(duì)于系統(tǒng)的控制效果，一方面與采用的控制策略密切相關(guān)，合理的控制策略能夠有效地改善系統(tǒng)的控制效果，充分發(fā)揮系統(tǒng)的硬件性能，提升系統(tǒng)的可靠性；另一方面系統(tǒng)控制效果還與執(zhí)行器精度和響應(yīng)性密切相關(guān)。精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)必須擁有快速而準(zhǔn)確的執(zhí)行器來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，而目前國內(nèi)對(duì)于VGT執(zhí)行器方面的研究相對(duì)較少，國內(nèi)外技術(shù)水平差距也較大，同時(shí)隨著車輛節(jié)能和輕量化等趨勢進(jìn)一步加快，發(fā)展體積小、控制準(zhǔn)確、快速的執(zhí)行器，已經(jīng)成為未來VGT技術(shù)的發(fā)展趨勢。

日本IHI公司開發(fā)了利用步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)的VNT控制系統(tǒng)，根據(jù)輸入的齒桿位置、增壓壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。日本Nissan公司開發(fā)一款可變噴嘴渦輪增壓器，采用的執(zhí)行器系統(tǒng)主要由壓力控制閥(PCM閥)、真空泵、電子控制單元等組成，控制單元根據(jù)傳感器采集的信號(hào)改變PCM閥開啟和關(guān)閉的時(shí)間比調(diào)節(jié)氣體的流通截面。美國GM公司開發(fā)了一款用于汽油機(jī)的可變截面渦輪增壓器，該變截面渦輪增壓器的系統(tǒng)分別利用電子壓力調(diào)節(jié)器(EPR)調(diào)節(jié)增壓后的進(jìn)氣管壓力，利用壓力傳感器進(jìn)行增壓壓力閉環(huán)控制。Honeywell公司開發(fā)了一種電—液執(zhí)行器，該執(zhí)行器采用與凸輪軸相連的轉(zhuǎn)軸來給液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力源。德國Hella公司開發(fā)的一款電控渦輪增壓執(zhí)行器采用直流馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)裝置，利用平面線圈感應(yīng)技術(shù)開發(fā)的無接觸傳感器對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行控制。在國內(nèi)多數(shù)還是以氣動(dòng)控制或利用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制，控制精度不高，調(diào)節(jié)速度較慢，執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)也比較簡單和單一，可靠性也較低。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種VGT智能電動(dòng)執(zhí)行器及其控制方法，通過執(zhí)行器改變?nèi)~片的開啟角度有利于發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下獲得足夠的進(jìn)氣量和進(jìn)氣壓力，有利于提高其輸出扭矩與功率，并在一定程度上降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率、改善發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性。

作為本發(fā)明的第一方面，涉及一種VGT智能電動(dòng)執(zhí)行器，包括：驅(qū)動(dòng)部、傳動(dòng)部、渦輪增壓器葉片調(diào)節(jié)部和控制裝置；

其中：所述驅(qū)動(dòng)部的輸出端與所述傳動(dòng)部的一端連接；

所述傳動(dòng)部的另一端與所述渦輪增壓器葉片調(diào)節(jié)部連接；

所述渦輪增壓器葉片調(diào)節(jié)部的輸出端與渦輪增壓器葉片的調(diào)節(jié)搖臂連接；

所述控制裝置上設(shè)有位置傳感器，所述位置傳感器用于獲取渦輪增壓器葉片的位置信息；所述控制裝置與所述驅(qū)動(dòng)部電連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述傳動(dòng)部包括：依次相嚙合連接的第一級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；