[发明专利]一种VGT智能电动执行器及其控制方法

说明书

本发明涉及一种VGT智能电动执行器及其控制方法，该执行器包括：驱动部、传动部、涡轮增压器叶片调节部和控制装置；该执行器通过位置传感器获得涡轮增压器叶片的位置信息并将其传给控制装置，控制装置对驱动部发出指令，驱动部带动传动部进而驱动涡轮增压器叶片调节部，其输出端连接涡轮增压器叶片的调节摇臂，实现叶片开启角度的变化。通过执行器改变叶片的开启角度有利于发动机在不同工况下获得足够的进气量和进气压力，有利于提高其输出扭矩与功率，并在一定程度上降低发动机的燃油消耗率、改善发动机的排放性。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种VGT智能电动执行器及其控制方法。

背景技术

VGT是Variable geometryturbocharger的缩写，中文说法是“可变截面涡轮增压系统”，VGT技术是当代发动机满足动力性、经济性、排放性所使用的重要的技术手段之一。VGT系统的执行器基本功能是能够根据不同的发动机工况及时调节气体流通截面，以获得合适的增压压力和进气量，并增强增压器与发动机匹配性，提高发动机的工作效率。其关键技术主要包括两个方面：一方面针对增压器本身的结构、材料等方面的设计和优化，包括采用陶瓷转子、改进轴承支撑系统、改进叶片形状和提升材料耐温性能等技术；另一方面是针对可变截面涡轮增压系统与其他系统的匹配与控制研究，包括与发动机的匹配设计、与EGR系统的联合优化、VGT的控制策略优化以及先进执行器的设计与研究等。

对于系统的控制效果，一方面与采用的控制策略密切相关，合理的控制策略能够有效地改善系统的控制效果，充分发挥系统的硬件性能，提升系统的可靠性；另一方面系统控制效果还与执行器精度和响应性密切相关。精准的控制系统必须拥有快速而准确的执行器来实现相应功能，而目前国内对于VGT执行器方面的研究相对较少，国内外技术水平差距也较大，同时随着车辆节能和轻量化等趋势进一步加快，发展体积小、控制准确、快速的执行器，已经成为未来VGT技术的发展趋势。

日本IHI公司开发了利用步进电机为驱动的VNT控制系统，根据输入的齿杆位置、增压压力、发动机转速进行控制。日本Nissan公司开发一款可变喷嘴涡轮增压器，采用的执行器系统主要由压力控制阀(PCM阀)、真空泵、电子控制单元等组成，控制单元根据传感器采集的信号改变PCM阀开启和关闭的时间比调节气体的流通截面。美国GM公司开发了一款用于汽油机的可变截面涡轮增压器，该变截面涡轮增压器的系统分别利用电子压力调节器(EPR)调节增压后的进气管压力，利用压力传感器进行增压压力闭环控制。Honeywell公司开发了一种电—液执行器，该执行器采用与凸轮轴相连的转轴来给液压系统提供动力源。德国Hella公司开发的一款电控涡轮增压执行器采用直流马达作为驱动装置，利用平面线圈感应技术开发的无接触传感器对电机的转动角度进行控制。在国内多数还是以气动控制或利用步进电机进行开环控制，控制精度不高，调节速度较慢，执行器的结构也比较简单和单一，可靠性也较低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种VGT智能电动执行器及其控制方法，通过执行器改变叶片的开启角度有利于发动机在不同工况下获得足够的进气量和进气压力，有利于提高其输出扭矩与功率，并在一定程度上降低发动机的燃油消耗率、改善发动机的排放性。

作为本发明的第一方面，涉及一种VGT智能电动执行器，包括：驱动部、传动部、涡轮增压器叶片调节部和控制装置；

其中：所述驱动部的输出端与所述传动部的一端连接；

所述传动部的另一端与所述涡轮增压器叶片调节部连接；

所述涡轮增压器叶片调节部的输出端与涡轮增压器叶片的调节摇臂连接；

所述控制装置上设有位置传感器，所述位置传感器用于获取涡轮增压器叶片的位置信息；所述控制装置与所述驱动部电连接。

在一个实施例中，所述传动部包括：依次相啮合连接的第一级传动机构、第二级传动机构和第三级传动机构；