[發明專利]用于渦輪增壓系統的尾氣利用裝置及其控制方法

無效

• 申請號: 201410112617.2
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103883389A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 王桂林
• 申請（專利權）人: 日立汽車部件（蘇州）有限公司
• 主分類號: F02B37/22
• 分類號: F02B37/22
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種渦輪增壓系統，具體涉及一種用于渦輪增壓系統的尾氣利用裝置及其控制方法。

背景技術

發動機的渦輪增壓系統的主要作用是提高發動機進氣量，從而提高發動機的功率和扭矩。其中的一種形式是，利用發動機排出尾氣的慣性沖力來推動渦輪室內的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓縮由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發動機轉速增快，尾氣排出速度與禍輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量就可以增加發動機的輸出功率。

為滿足不同工況下發動機的性能和排放要求，現有技術中通常采用雙流道式渦輪，連接尾氣的兩個流道并列布置，在低速模式下，使用一個流道，在高速模式下使用兩個流道。這種結構存在以下缺陷：(1)并列布置的兩個流道會增大尾氣與管道的接觸面積，導致流動損失增大；(2)控制模式上只能實現低速和高速兩種模式，影響渦輪與發動機匹配性能；(3)采用閥門控制流道通斷，由于尾氣內含有較多雜質，易導致閥門故障，甚至因此造成發動機損壞。

中國發明專利申請CN101985897A公開了一種可變截面復合渦輪裝置，在雙流道渦輪蝸殼上設有兩個氣流通道，雙流道渦輪蝸殼上設有與氣流通道連通的蝸殼出氣口和蝸殼進氣口，在雙流道渦輪蝸殼內設有復合渦輪葉輪，所述復合渦輪葉輪由兩個渦輪葉輪復合而成，兩個渦輪葉輪與兩個氣流通道一一對應。在發動機低速時，進氣調節閥關閉，所有排氣全部進入小流道，在發動機中高轉速時，進氣調節閥打開，閥門控制機構控制進氣調節閥的開度，合理分配進入大小流道的氣體流量。該技術方案通過控制進氣調節閥的開度，增加渦輪與發動機的匹配性，但是同樣不能解決前述(1)、(3)兩點問題。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種用于渦輪增壓系統的尾氣利用裝置，以增加渦輪與發動機的匹配性能，同時減小流動損失，降低故障發生率；本發明的另一個發明目的是提供這種尾氣利用裝置的控制方法。

為達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：一種用于渦輪增壓系統的尾氣利用裝置，包括渦殼、渦輪、尾氣進口管，設有有尾氣流量調節機構，所述尾氣流量調節機構包括具有外壁和彈性內壁的調節管，調節管彈性內壁內形成的管道一端連通尾氣進口管，另一端連通渦殼，外壁和彈性內壁間構成調節腔，與所述調節腔連通設有活塞腔，活塞腔內設有活塞，所述調節腔內和調節腔至活塞之間填充有液體，與所述活塞連接設有活塞雙向運動驅動機構。

進一步的技術方案，所述外壁和彈性內壁之間設有彈簧。

優選地，所述彈簧為拉伸彈簧。

優選的技術方案，所述活塞雙向運動驅動機構包括雙向轉動電機及其控制電路、齒傳動系統，所述齒傳動系統傳動連接雙向轉動電機的輸出軸與活塞桿。

本發明的用于渦輪增壓系統的尾氣利用裝置的控制方法，包括下列步驟：

(1)獲取發動機工況參數，計算要求增壓壓力理論值；

(2)檢測當前增壓壓力；

(3)?如果要求增壓壓力理論值等于當前增壓壓力，返回步驟(1)；如果要求增壓壓力理論值大于當前增壓壓力，活塞雙向運動驅動機構控制活塞動作，使調節腔中的液體向活塞腔流動，增大調節管內壁管徑；如果要求增壓壓力理論值小于當前增壓壓力，活塞雙向運動驅動機構控制活塞動作，使活塞腔中的液體向調節腔流動，減小調節管內壁管徑；?

(4)重復步驟(2)和(3)。

上述技術方案中，所述發動機工況參數為發動機轉速和發動機負荷，調節管內壁管徑隨發動機轉速和發動機負荷的變化進行調整。調節管內壁管徑b與發動機轉速Ld、發動機負荷Ne的關系可以表達為b=f(Ne,Ld)，通過實驗標定可以得到需求的最佳增壓壓力，做成map圖表，如附圖4所示。

通常，從調節管內壁管徑與發動機工況的關系可以得到，當發動機轉速一定，發動機負荷增加時，增大調節管內壁管徑；當發動機轉速一定，發動機負荷減小時，減小調節管內壁管徑；當發動機負荷一定，發動機轉速增大時，增大調節管內壁管徑；當發動機負荷一定，發動機轉速減小時，減小調節管內壁管徑。

本發明的工作原理是，在要求大進氣量時，通過控制液體流動使調節管內壁管徑尺寸變大，進氣量瞬間增加，尾氣利用率增加，渦輪效率提高，在高轉速穩定時，進氣量相比而言增加，充分地利用尾氣使用效率。

在減速降到低速時，控制液體反向流動使調節管內壁管徑尺寸減小,此時可以利用尾氣的動能，使渦輪響應提前。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：