[發明專利]對壓縮機速度進行建模的方法

有效

• 申請號: 201580079553.3
• 申請日: 2015-05-06
• 公開（公告）號: CN107567603B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 凱南·穆里奇;亨里克·瓦森
• 申請（專利權）人: 沃爾沃卡車集團
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陸弋;金潔

本發明涉及一種對渦輪增壓器的壓縮機速度進行建模的方法，其包括以下步驟：確定壓縮機兩端的溫度差，確定流過壓縮機的質量流量，以及，計算作為壓縮機兩端的溫度差和所述質量流量的函數的壓縮機速度值。

技術領域

本發明涉及一種用于對壓縮機(尤其是用于渦輪增壓器的壓縮機)的速度進行建模的方法。

本發明可應用于重型車輛中，例如卡車、大客車和建筑設備。雖然將針對卡車來描述本發明，但本發明不限于這種特定的車輛，而是也可用在采用渦輪增壓器單元的其它應用中，例如航空或航海系統中。

背景技術

渦輪增壓器是與相關聯的內燃機(典型地是柴油機)一起使用的車輛部件。渦輪增壓器被構造成回收排氣能量的一部分，并使用該能量來壓縮流入到內燃機的燃燒室中的進氣。渦輪增壓器通常被提供用于提高內燃機的效率和功率。

渦輪增壓器具有三個主要部件：渦輪機，該渦輪機用于將排氣流動的能量轉化為渦輪機的旋轉運動；壓縮機，該壓縮機旋轉地連接到渦輪機，以壓縮進氣；和殼體，該殼體封裝所述渦輪機和壓縮機以及旋轉軸、軸承等。

為了監測渦輪增壓器的旋轉部分的磨損，希望確定渦輪機或壓縮機的速度。尤其是，壓縮機的磨損被典型地分為低周疲勞和高周疲勞。低周疲勞對應于壓縮機速度的較小的波動，而高周疲勞對應于壓縮機速度的較快速(并且大)的變化。疲勞將最終導致壓縮機的材料結構的明顯變化，這可能導致壓縮機的突然斷裂。這種斷裂在大多數情況下將導致整個渦輪增壓器的故障，從而要求車輛的停止以及渦輪增壓器的昂貴的維修和/或更換。

已經提出了多種不同的用于監測壓縮機速度的方案。尤其是，已經提出將物理速度傳感器布置在壓縮機處。然而，又提出了更新近的方案，其中通過用于估算壓縮機速度的壓縮機速度模型來替代物理傳感器。

US2009/0314082中描述了一種用于對雙級渦輪增壓器的速度進行建模的方案。其中，每個渦輪機的速度被分開地建模，并且渦輪機之間的溫度和壓力以及環境壓力值用作速度估算的輸入。然而US2009/0314082需要多個物理傳感器來提供必需的輸入數據，如果提供一種減少了所需的這些傳感器的速度建模方法，這將是有利的。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于對壓縮機速度進行建模的方法，該方法克服了現有技術的方法的上述缺點。

該目的可通過根據本發明的第一方面所述的方法來實現。該目的可通過根據本發明的第二方面所述的方法來實現。該目的可通過根據本發明的第三方面所述的計算機程序來實現。該目的可通過根據本發明的第四方面所述的計算機可讀介質來實現。該目的可通過根據本發明的第五方面所述的控制器來實現。該目的可通過根據本發明的第六方面所述的控制器來實現。該目的可通過根據本發明的第七方面所述的控制器來實現。該目的可通過根據本發明的第八方面所述的控制器來實現。該目的可通過根據本發明的第九方面所述的控制器來實現。該目的可通過根據本發明的第十方面所述的車輛來實現。

通過確定壓縮機兩端的溫度差并使用該溫度差作為壓縮機速度模型的輸入，不再需要具有提供用于該模型的輸入數據的環境壓力傳感器。

由此，提供了一種用于對渦輪增壓器的壓縮機速度進行建模的方法，其包括：(i)確定壓縮機兩端的溫度差，(ii)確定流過壓縮機的質量流量，以及(iii)計算作為壓縮機兩端的溫度差和所述質量流量的函數的壓縮機速度值。

在一實施例中，使用來執行計算壓縮機速度值的步驟，其中N_turbo是壓縮機速度，是質量流量，是修正后的理想氣體常數，且T_boost-T_in是壓縮機兩端的溫度差。這種熱力學方案不需要壓縮機兩端的壓力比，從而導致相關聯的渦輪增壓器的硬件復雜性的明顯降低。

在一實施例中，使用來計算以此方式簡化關系大大便利了對壓縮機速度進行建模所需的計算。