[發明專利]電輔助可變噴嘴渦輪增壓系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201610163383.3
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105781716B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 胡云峰;李由;杜樂;陳虹
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F02B37/10
• 分類號: F02B37/10;F02B37/14;F02B37/24
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種電輔助可變噴嘴渦輪增壓系統的控制方法，其特征在于：進氣支管(6)和排氣支管(8)之間直接連接柴油機氣缸(7)，進氣管(5)連接在進氣支管(6)上，排氣管(9)連接在排氣支管(8)上，在進氣管(5)上安裝有中冷器(4)，電輔助可變噴嘴渦輪增壓器(1)安裝在進氣管(5)的進口和排氣管(9)的出口處，電輔助可變噴嘴渦輪增壓器(1)：是由輔助壓縮機(1a)、渦輪(1b)、可變噴嘴機構(1c)、輔助高速電機(2)、渦輪增壓器旋轉軸(3)構成，輔助壓縮機(1a)安裝在進氣管(5)入口處，渦輪(1b)安裝在排氣管(9)出口處，在渦輪(1b)內安裝有可變噴嘴機構(1c)，輔助壓縮機(1a)與渦輪(1b)通過渦輪增壓器旋轉軸(3)同軸連接，輔助高速電機(2)安裝于輔助壓縮機(1a)與渦輪(1b)之間，并且電機轉子與渦輪增壓器旋轉軸(3)同軸相連；

瞬態工況下氣路控制方法是：

當噴油量增大，進氣量相對不足時，空燃比值偏小，即小于λ₁時，調節高速電機為電動機模式，以增加進氣量；

當空燃比超過λ₁處于λ₁與λ₂范圍內，此時關閉電機，即調節為不工作模式；當噴油量較小，進氣量相對充足時，空燃比值偏大，即大于λ₂時，調節高速電機為發電機模式，降低渦輪的轉速，以減少進氣量，并且同時利用多余的廢氣能量轉化成電能存儲起來；λ是指空燃比；

柴油機處于瞬態工況時，最佳噴嘴葉片開度用公式(1)表示如下：

VT_op＝f_map(F，N) (1)

式中V_Top為最佳噴嘴開度，VT代表噴嘴開度，下角標op表示最佳的含義，F代表噴油量，N為柴油機轉速，f_map表示查詢表格，f_map通過發動機試驗臺架標定獲得，下角標map表示表格的含義。

2.根據權利要求書1所述的電輔助可變噴嘴渦輪增壓系統的控制方法，其特征在于：穩態工況下氣路控制方法：

在瞬態控制方法的基礎上，增加進氣支管壓強的閉環PID控制，先由查表得到此工況下的最佳噴嘴開度和由電機控制器決策出的電機控制信號，再根據以進氣支管壓強為控制目標的閉環回路對這兩者進行修正，以經過修正后的噴嘴開度和電機控制信號作為最終氣路控制的輸入；

通過查表獲得進氣支管壓強目標值用公式(2)表達如下：

式中為進氣支管壓強目標值，單位Pa，具體地，P代表壓強，下角標im代表進氣支管，上角標sp表示目標的含義；F代表噴油量，即循環噴油量，單位mg/cyc；N為柴油機轉速，單位rev/min；J_map表示所述的查詢表格，為兩輸入一輸出，即輸入噴油量F和柴油機轉速N，通過f_map的查詢，可輸出進氣支管壓強目標值下角標map表示表格的含義。

3.根據權利要求書1所述的電輔助可變噴嘴渦輪增壓系統的控制方法，其特征在于：怠速工況下氣路控制方法：

當冷機怠速狀態時，噴嘴開度和電機控制信號將直接被設定為固定的值，并且取消進氣支管壓強的閉環回路控制，啟動高速電機，控制電機處于電動機模式，輔助渦輪增壓旋轉軸轉動，同時噴嘴開度設定為0.1；

當柴油機熱啟動，即處于暖機怠速狀態時，其內部有較高的余溫，控制電機處于電動機模式，噴嘴開度全開，即直接設定為1。