具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种发动机涡轮增压器的增压控制方法。图1为本发明实施例提供的一种发动机涡轮增压器的增压控制方法的流程图。图2为本发明实施例提供的一种发动机的结构示意图。图3为本发明实施例提供的一种控制原理图。该发动机涡轮增压器的增压控制方法可以由发动机涡轮增压器的增压控制装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以集成在发动机的电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)中。该发动机涡轮增压器的增压控制方法具体包括如下步骤：

步骤110、基于涡轮增压器物理模型，根据目标增压压力值，获取前馈值。

其中，在步骤110之前，可预先建立涡轮增压器物理模型。如图2所示，涡轮增压器100可包括：压气机1、涡轮机2和废气旁通阀3。压气机1的出气口可经节气门4与发动机的气缸11的进气口连通。发动机的气缸11的排气口可经三通结构与涡轮机2的进气口和废气旁通阀3的第一端连通，涡轮机2的出气口和废气旁通阀3的第二端可经三通结构与尾气处理装置连通。将发动机的气缸11排出的废气引入涡轮机2，利用废气的能量推动涡轮机2旋转，由此驱动与涡轮同轴的压气机1实现增压。

通过控制废气旁通阀3的开度，可以控制压气机1的出气口的压力。废气旁通阀3的开度越大，流入废气旁通阀3的气流量越大，流入涡轮机2的气流量越小，推动涡轮机2旋转的能量越小，压气机1的增压能力越差，压气机1的出气口的压力越小。废气旁通阀3的开度越小，流入废气旁通阀3的气流量越小，流入涡轮机2的气流量越大，推动涡轮机2旋转的能量越大，压气机1的增压能力越强，压气机1的出气口的压力越大。

为使压气机1的出气口的压力达到目标增压压力值，可基于涡轮增压器物理模型，计算得到废气旁通阀的开度。涡轮增压器物理模型可以包括公式和/或数据对应表。涡轮增压器物理模型的公式和/或数据对应表可通过增压器厂家提供的增压器参数的关系得到。涡轮增压器物理模型的公式和/或数据对应表可包括出气口的压力、废气旁通阀的开度等多个参数。将涡轮增压器物理模型的公式和/或数据对应表中的出气口的压力设置为目标增压压力值，废气旁通阀的开度作为未知量，其余参数可通过对应的传感器检测得到，代入涡轮增压器物理模型的公式和/或数据对应表，得到废气旁通阀的开度K1，作为前馈值。或者，根据废气旁通阀的开度K1，得到控制废气旁通阀3的开度的电控驱动器13的驱动信号D1，作为前馈值。前馈值相当于基础值。为了使得涡轮增压器物理模型更准确，可对涡轮增压器物理模型中的参数按照标准环境状况予以折算，进行修正。

其中，通过基于涡轮增压器物理模型，获取前馈值，以实现前馈控制，可提高瞬态工况变化时增压器对进气压力控制的响应速度。

步骤120、将目标增压压力值和发动机的节气门前的实际压力值的差值经预设闭环控制算法，获取修正值。

其中，预设闭环控制算法可以包括比例积分微分(PID)算法或比例积分(PI)算法等。修正值可以是废气旁通阀的开度的修正值，或者，修正值可以是控制废气旁通阀3的开度的电控驱动器13的驱动信号的修正值。

其中，通过反馈闭环控制，可以减小稳态误差。

步骤130、根据前馈值和修正值，控制涡轮增压器的废气旁通阀的开度。

其中，若前馈值和修正值对应涡轮增压器的废气旁通阀的开度，则可根据前馈值和修正值，获取废气旁通阀的开度的目标值，并根据废气旁通阀的开度的目标值，获取控制废气旁通阀3的开度的电控驱动器13的驱动信号的目标值。若前馈值和修正值对应控制废气旁通阀3的开度的电控驱动器13的驱动信号，则可根据前馈值和修正值，直接获取控制废气旁通阀3的开度的电控驱动器13的驱动信号的目标值。

基于涡轮增压器模型的前馈，其输入多为实际传感器测得值，更贴切实际工况；并且前馈的控制可以使得增压压力能够按照需求增压压力进行，实时相应瞬态变化，闭环控制能够消除稳态误差，使得增压压力更好的跟踪上期望值。

可选的，根据前馈值和修正值的和，控制涡轮增压器的废气旁通阀3的开度。根据前馈值和修正值的和，确定控制废气旁通阀3的开度的电控驱动器13的驱动信号。

本实施例的技术方案中，基于涡轮增压器物理模型，根据目标增压压力值，获取前馈值；将目标增压压力值和发动机的节气门前的实际压力值的差值经预设闭环控制算法，获取修正值；根据前馈值和修正值，控制涡轮增压器的废气旁通阀的开度。通过基于涡轮增压器物理模型的前馈控制和反馈闭环控制，可以提高瞬态工况变化时增压器对进气压力控制的响应速度，减小稳态偏差。

本发明实施例提供又一种发动机涡轮增压器的增压控制方法。图4为本发明实施例提供的又一种发动机涡轮增压器的增压控制方法的流程图。涡轮增压器可包括：压气机和涡轮机。涡轮增压器物理模型可包括：压气机物理模型和涡轮机物理模型。在上述实施例的基础上，该增压控制方法包括：

步骤210、基于压气机物理模型，根据目标增压压力值，获取压气机的目标功率。

其中，在步骤210之前，可预先建立压气机物理模型。为使压气机1的出气口的压力达到目标增压压力值，需要提供给压气机的功率为目标功率。目标增压压力值越大，所需压气机的目标功率越大。

压气机物理模型可包括公式和/或数据对应表。压气机物理模型的公式和/或数据对应表可包括出气口的压力、压气机的功率等多个参数。将压气机物理模型的公式和/或数据对应表中的出气口的压力设置为目标增压压力值，压气机的功率作为未知量，其余参数可通过对应的传感器检测得到，代入压气机物理模型的公式和/或数据对应表，得到压气机的功率，作为压气机的目标功率。

步骤220、根据压气机的目标功率，确定涡轮机的目标功率。

其中，可选的，涡轮机的目标功率P2＝P1/η，其中，折合功率修正系数η为涡轮机2驱动压气机1实现增压的效率，P1为压气机的目标功率。

步骤230、基于涡轮机物理模型，根据涡轮机的目标功率，获取前馈值。

其中，在步骤230之前，可预先建立涡轮机物理模型。涡轮机2的目标功率越大，所需废气旁通阀3的开度越小。涡轮机物理模型可包括公式和/或数据对应表。涡轮机物理模型的公式(又称节流方程)和/或数据对应表可包括涡轮机的功率、废气旁通阀的开度等多个参数。将涡轮机物理模型的公式和/或数据对应表中的涡轮机的功率设置为涡轮机的目标功率P2，废气旁通阀3的开度作为未知量，其余参数可通过对应的传感器检测得到，代入涡轮机物理模型的公式和/或数据对应表，得到废气旁通阀的开度K1，作为前馈值。或者，根据废气旁通阀的开度K1，得到控制废气旁通阀3的开度的电控驱动器13的驱动信号D1，作为前馈值。

步骤240、将目标增压压力值和发动机的节气门前的实际压力值的差值经预设闭环控制算法，获取修正值。

步骤250、根据前馈值和修正值，控制涡轮增压器的废气旁通阀的开度。

本发明实施例提供又一种发动机涡轮增压器的增压控制方法。图5为本发明实施例提供的又一种发动机涡轮增压器的增压控制方法的流程图。在上述实施例的基础上，该增压控制方法包括：

步骤310、基于压气机物理模型，根据目标增压压力值、压气机的上游压力检测值、压气机的进气温度检测值和压气机的进气量检测值，确定压气机的目标功率。

其中，压气机物理模型的公式和/或数据对应表可包括：压气机的下游压力、压气机的上游压力、压气机的进气温度和压气机的进气量等参数。压气机的下游压力为压气机1的出气口的压力。压气机的上游压力为压气机1的进气口的压力。

如图3所示，压气机的上游压力检测值可通过设置于压气机1的进气口的第一压力传感器6检测得到；压气机的进气温度检测值可通过设置于压气机1的进气口的第一温度传感器7检测得到；压气机的进气量检测值可通过设置于压气机1的进气口的第一气体流量计5检测得到。

步骤320、根据压气机的目标功率，确定涡轮机的目标功率。

步骤330、根据涡轮机的目标功率，确定涡轮机的上游压力和下游压力的目标压比值。

其中，涡轮机2的目标功率越大，所需的涡轮机的上游压力和下游压力的目标压比值越大。在步骤330之前，可预先建立涡轮机的功率与涡轮机的上游压力和下游压力的压比值的对应关系，以便后续根据涡轮机的目标功率，以及涡轮机的功率与涡轮机的上游压力和下游压力的压比值的对应关系，确定涡轮机的上游压力和下游压力的目标压比值。

步骤340、根据涡轮机的上游压力和下游压力的目标压比值，以及涡轮机的下游压力检测值，确定涡轮机的目标上游压力值。

其中，涡轮机的下游压力为涡轮机2的出气口的压力。如图3所示，涡轮机的下游压力检测值可通过设置于涡轮机2的出气口的第二压力传感器8检测得到。

步骤350、基于涡轮机物理模型，根据涡轮机的目标上游压力值、涡轮机的下游压力检测值、流入废气旁通阀的气流量检测值和涡轮机的上游温度检测值，获取前馈值。

其中，涡轮机物理模型的公式和/或数据对应表可包括：涡轮机的下游压力、涡轮机的上游压力、流入废气旁通阀的气流量和涡轮机的上游温度等参数。涡轮机的上游压力可为涡轮机的进气口的压力。涡轮机的上游温度可为涡轮机的进气口的温度。

如图3所示，涡轮机的上游温度检测值可通过设置于涡轮机2的进气口的第二温度传感器10检测得到；流入废气旁通阀的气流量检测值可通过设置于废气旁通阀3所在通路上的第二气体流量计9检测得到。

步骤360、将目标增压压力值和发动机的节气门前的实际压力值的差值经预设闭环控制算法，获取修正值。

其中，发动机的节气门4前的实际压力值可通过设置于节气门4与压气机1的出气口连通的通路上的第三压力传感器12检测得到。

步骤370、根据前馈值和修正值，确定控制废气旁通阀的开度的电控驱动器的驱动信号。

其中，可通过控制电控驱动器13的驱动信号的占空比，以控制废气旁通阀3的开度。电控驱动器13可包括电控放气阀等。废气旁通阀的开度是由电控放气阀的开度决定的，由废气旁通阀处的力学关系可以得出电控放气阀处的需求占空比。可通过控制电控驱动器13的驱动信号，来控制废气旁通阀的开度，进而调整流经涡轮机的废气能量。

图6为本发明实施例提供的一种节气门流体特性的曲线示意图。横轴表示节气门后的压力P_b与节气门前的压力P_f的压比值P_b/P_f，纵轴表示节气门气流量。根据节气门流体特性，根据节气门前后的压比值对通过节气门流量的影响分为三个区域超音速区、节流区、非节流区。在超音速区中，节气门后的压力P_b与节气门前的压力P_f的压比值P_b/P_f小于0.5283，流经节气门的新鲜进气量跟压比无关，是定值。在节流区中，0.95<P_b/P_f<0.5283，流经节气门的新鲜进气量跟压比基本成线性关系，流量随压比变化而变化。在非节流区中，P_b/P_f>0.95，流经节气门的压比微小变化，会引起流量变化很大，不利于系统稳定性。若增压器能够快速响应，可以在一定程度上避免这种情况：节气门的控制存在节流区和非节流区，当增压器介入后，若此时节气门在非节流区，增压器介入后，由于节气门前的压力升高，节气门后与节气门前的压比P_b/P_f减小，节气门控制由非节流区控制又切换回节流区，控制切换过程如果频繁，会导致节气门抖动，从而引起系统不稳定。

本发明实施例提供一种发动机涡轮增压器的增压控制装置。图7为本发明实施例提供的一种发动机涡轮增压器的增压控制装置的结构示意图。该发动机涡轮增压器的增压控制装置可执行本发明任意实施例提供的发动机涡轮增压器的增压控制方法。该发动机涡轮增压器的增压控制装置包括：前馈控制模块410、闭环控制模块420和开度控制模块430。

其中，前馈控制模块410用于基于涡轮增压器物理模型，根据目标增压压力值，获取前馈值；闭环控制模块420用于将目标增压压力值和发动机的节气门前的实际压力值的差值经预设闭环控制算法，获取修正值；开度控制模块430用于根据前馈值和修正值，控制涡轮增压器的废气旁通阀的开度。

本发明实施例提供的发动机涡轮增压器的增压控制装置可执行本发明任意实施例提供的发动机涡轮增压器的增压控制方法，因此本发明实施例提供的发动机涡轮增压器的增压控制装置也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。

可选的，涡轮增压器100包括：压气机1和涡轮机2。可选的，涡轮增压器物理模型包括：压气机物理模型和涡轮机物理模型；

可选的，在上述实施例的基础上，图8为本发明实施例提供的又一种发动机涡轮增压器的增压控制装置的结构示意图，前馈控制模块410包括：压气机功率型获取单元411、涡轮机功率确定单元412和前馈值获取单元413。

其中，压气机功率型获取单元411用于基于压气机物理模型，根据目标增压压力值，获取压气机的目标功率；涡轮机功率确定单元412用于根据压气机的目标功率，确定涡轮机的目标功率；前馈值获取单元413用于基于涡轮机物理模型，根据涡轮机的目标功率，获取前馈值。

可选的，在上述实施例的基础上，压气机模型计算单元411用于基于压气机物理模型，根据目标增压压力值、压气机的上游压力检测值、压气机的进气温度检测值和压气机的进气量检测值，确定压气机的目标功率。

可选的，在上述实施例的基础上，继续参见图8，前馈值获取单元413包括：压比确定子单元4131、上游压力确定子单元4132和前馈值获取子单元4133。

其中，压比确定子单元4131用于根据涡轮机的目标功率，确定涡轮机的上游压力和下游压力的目标压比值；上游压力确定子单元4132用于根据涡轮机的上游压力和下游压力的目标压比值，以及涡轮机的下游压力检测值，确定涡轮机的目标上游压力值；前馈值获取子单元4133用于基于涡轮机物理模型，根据涡轮机的目标上游压力值、涡轮机的下游压力检测值、流入废气旁通阀的气流量检测值和涡轮机的上游温度检测值，获取前馈值。

可选的，开度控制模块430用于根据前馈值和修正值，确定控制废气旁通阀的开度的电控驱动器的驱动信号。

上述发动机涡轮增压器的增压控制装置可执行本发明任意实施例所提供的发动机涡轮增压器的增压控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

其中，发动机可包括燃气发动机或燃油发动机。燃气发动机特别是对于当量燃烧的燃气发动机，相比于柴油机对于进气量的控制要求非常的高，并且其动力性和响应性的控制和进气量的控制强相关，因而燃气发动机需要更精准的控制进气量来实现更精确的空燃比控制，来实现更好的燃烧控制。

图9为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，如图9所示，该电子设备包括处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73；电子设备中处理器70的数量可以是一个或多个，图8中以一个处理器70为例；电子设备中的处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73可以通过总线或其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。

存储器71作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的发动机涡轮增压器的增压控制方法对应的程序指令/模块(例如，前馈控制模块410、闭环控制模块420和开度控制模块430)。处理器70通过运行存储在存储器71中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备/终端/服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的发动机涡轮增压器的增压控制方法。

存储器71可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器71可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器71可进一步包括相对于处理器70远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备/终端/服务器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置72可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置73可包括显示屏等显示设备。

本发明实施例提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种发动机涡轮增压器的增压控制方法，该方法包括：

基于涡轮增压器物理模型，根据目标增压压力值，获取前馈值；

将目标增压压力值和发动机的节气门前的实际压力值的差值经预设闭环控制算法，获取修正值；

根据前馈值和修正值，控制涡轮增压器的废气旁通阀的开度。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的发动机涡轮增压器的增压控制方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。