[发明专利]控制可变几何涡轮增压器的最小流量的系统和方法

说明书

相关申请的交叉参照

本申请要求于2006年11月1日提交的韩国专利申请第 10-2006-0107054号的优先权，其全文结合于此以供参考。

技术领域

本发明涉及控制可变几何涡轮增压器的最小流量的系统和方法， 且更具体地，涉及控制可变几何涡轮增压器的最小流量的系统和方法， 通过配置系统使其能够调节制动器的位置以满足固定条件下的目标增 压压力，与硬件地固定制动器位置的常规系统相比，可显著提高车辆 起动性能并防止产生喘振噪声和烟尘。

背景技术

近来，可变几何涡轮增压器(VGT)已被广泛应用于柴油机以便 实现高输出和低污染。

与常规废气门涡轮增压器(WGT)相比，通过可变地应用引入涡 轮机的排气的通道面积，可变几何涡轮增压器已发展为可提供高扭矩 和高功率同时可在低速时获得足够的扭矩裕度。

在如图1中所示的可变几何涡轮增压器中，为了最大限度地确保 在常规废气门涡轮增压器中不足的、低负载区域中的空气量，调节叶 片以最小化低速区域中的流通面积并最大化高速区域中的流通面积， 因此通过确保充足的空气量提高低速和低负载区域中的响应度且同时 减少排气。

下文将参照图2至6说明可变几何涡轮增压器。

如附图中所示，可变几何涡轮增压器包括压缩机10、涡轮机11以 及位于二者之间用于调节排气流量的流量调节器12。

流量调节器12调节叶片16的角度位置以改善排气的流量特性， 并包括设于涡轮机11的壳体13内的调和环(unison ring)14、以规 则间隔设于调和环14的一侧且在不接触涡轮机叶轮15的范围内移动 的多个叶片16和圆盘17、操作叶片16和圆盘17的衬套18和操纵杆 19、以及通过驱动器杆20连接于操纵杆19并由真空压力操作的驱动 器21。

附图标记22表示连杆，其一端支撑于调和环14而另一端连接于 叶片16以便与叶片16一起工作。

另外，壳体13内设置有螺杆(螺栓)式制动器23，用以限制驱动 器杆20的位移。这里，使用销钉(未示出)连接于驱动器杆20前端 的操纵杆19与制动器23产生接触，且制动器23限制操纵杆19的旋 转和驱动器杆20的移动，从而设定涡轮增压器的最小流量。

这样，如果驱动器杆20来回移动，则圆盘17由操纵杆19和衬套 18操作以其轴为中心旋转。因此，叶片16的角度可通过一端支撑于调 和环14的连杆22进行改变。

即，叶片16的工作角度由驱动器21使用可变几何涡轮增压器内 的真空压力最适当地设定。

在不同驾驶条件下的叶片最佳位置根据电子控制单元(ECU)的 地图信息确定；然而，叶片16的最小角度由机械制动器23在早期确 定。

作为开发过程中的匹配项目之一，发动机开发商预定的制动器的 位置由VGT制造商使用主VGT进行测量以批量生产VGT。

同时，根据如上所述的可变几何涡轮增压器，可通过控制涡轮机 入口的横截面积来增加进气量以最大化能量效率而不增加排气，从而 获得更高的输出功率。这种输出功率的增加可在相同负载下吸入更多 空气，从而防止产生不完全燃烧的不良成分，例如由空气不足引起的 排烟(PM)。

另外，可以通过减少排烟(NOx/PM折衷)确保排气裕度并通过 增加的发动机功率增加车辆的余裕力，从而在相同的负载条件下提供 更好的燃料效率。

图1示出了按照驱动区域的叶片的位置控制的实例。如图中所示， 如果在低速区域中叶片关闭，则通过增加的增压压力可使低速区域中 的扭矩增加并提高响应度，从而提高车辆的起动性能。然而，在高速 区域中叶片打开以增加排气流量从而提高输出功率。

如果ECU从各传感器如气流传感器、增压压力传感器、水温传感 器等接收信号并输出控制信号，可变几何涡轮增压器的控制一般遵照 PID控制，且控制叶片的驱动器的性能由通过电磁阀输出的真空压力确 定，而通过调节PWM的打开和关闭的占空比控制该电磁阀。

这里，基于各种传感器的输入值，通过比较目标增压压力和增压 压力传感器检测的实际增压压力而计算的差值来确定ECU的控制信 号。

确定作为可变几何涡轮增压器的主要特征的低速区域中扭矩的增 加和响应度提高的主要因素是确定喷嘴面积最小时的最小流量，即确 定排气经过通道的最小面积，如图1左上部所示。