[發(fā)明專利]一種增壓發(fā)動機(jī)空氣系統(tǒng)的快速儲氣與供給控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010398672.8
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111677594B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋康;謝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00;F02D9/02;F02B37/24;F02B37/16;F02D41/18;F02D41/14
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李薇

本發(fā)明公開了一種基于需求扭矩預(yù)測的增壓發(fā)動機(jī)空氣系統(tǒng)的快速儲氣與供給控制方法，在預(yù)測到未來需要較大的扭矩輸出時，首先關(guān)小增壓器放氣閥或噴嘴環(huán)，提升節(jié)氣門前的壓力，同時節(jié)氣門保持進(jìn)氣歧管中的壓力近似不變，提前在節(jié)氣門與壓氣機(jī)之間的管路內(nèi)儲備相對高壓高密度的空氣。待實(shí)際扭矩需求馬上到來時，迅速開大節(jié)氣門，利用儲備的高密度空氣，加速空氣供給。本發(fā)明有效提高了瞬態(tài)過程扭矩響應(yīng)速度，降低了油耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于需求扭矩預(yù)測的增壓發(fā)動機(jī)空氣系統(tǒng)的快速儲氣與供給控制方法。

背景技術(shù)

進(jìn)氣增壓是現(xiàn)代發(fā)動機(jī)廣泛采用的技術(shù)，是提高升功率、實(shí)現(xiàn)小型強(qiáng)化的重要手段。然而，隨著發(fā)動機(jī)小型強(qiáng)化程度的增強(qiáng)和RDE(實(shí)際駕駛排放)測試循環(huán)的實(shí)施，發(fā)動機(jī)扭矩的快速響應(yīng)不僅直接影響動力性，還影響油耗和排放。

目前，提升發(fā)動機(jī)扭矩響應(yīng)的途徑主要有幾類：1)使用電機(jī)或其他動力源與發(fā)動機(jī)共同驅(qū)動車輛，構(gòu)成混合動力技術(shù)；2)采用可變截面增壓(VGT)技術(shù)加速空氣響應(yīng)；3)采用電輔助渦輪增壓技術(shù)加速空氣響應(yīng)，4)采用先進(jìn)的瞬態(tài)控制算法。由于空氣響應(yīng)速度慢是發(fā)動機(jī)扭矩響應(yīng)的最大瓶頸，所以提高空氣的供給速度是最關(guān)鍵和最有效方法。在上述四類技術(shù)中，第4)種技術(shù)不需要發(fā)動機(jī)的硬件改動、成本低，一直被人們重視。

對于第4)種瞬態(tài)控制算法，根據(jù)所使用當(dāng)前還是未來信息的不同，可將其分為兩大類： 1)基于當(dāng)前發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的控制；2)使用未來行駛工況的控制。

在過去，由于未來的行駛工況信息并不容易獲取，并且未來工況的預(yù)測往往需要較高的計算量，因此在該研究分支上的工作相對較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的增壓發(fā)動機(jī)瞬時扭矩響應(yīng)慢、瞬態(tài)的油耗和排放差的問題，而提供一種基于需求扭矩預(yù)測的增壓發(fā)動機(jī)空氣系統(tǒng)的快速儲氣與供給控制方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

一種基于需求扭矩預(yù)測的增壓發(fā)動機(jī)空氣系統(tǒng)的快速儲氣與供給控制方法，包括以下步驟：

步驟1，利用常規(guī)空氣供給控制策略查找當(dāng)前需求扭矩和預(yù)測的需求扭矩的時間序列；

步驟2，如果未來n秒后，所述預(yù)測的需求扭矩不增大，則返回步驟1；

如果未來n秒后，所述預(yù)測的需求扭矩增大，則進(jìn)一步判斷所述當(dāng)前需求扭矩是否增大：

若所述當(dāng)前需求扭矩不增大則啟動瞬態(tài)儲氣控制策略，進(jìn)入步驟3；若所述當(dāng)前需求扭矩增大則啟動瞬態(tài)空氣加速供給策略，進(jìn)入步驟6；

步驟3，根據(jù)所述當(dāng)前需求扭矩計算得到當(dāng)前所需進(jìn)氣量，根據(jù)所述預(yù)測的需求扭矩計算得到未來所需進(jìn)氣量；

步驟4，根據(jù)所述未來所需進(jìn)氣量較所述當(dāng)前所需進(jìn)氣量的增加量，計算瞬態(tài)儲氣控制策略的節(jié)氣門前目標(biāo)壓力(即節(jié)氣門與壓氣機(jī)之間的管路內(nèi)的目標(biāo)壓力)；

步驟5，通過同時減小節(jié)氣門開度和增壓器的放氣閥或噴嘴環(huán)開度，實(shí)現(xiàn)計算瞬態(tài)儲氣控制策略的節(jié)氣門前目標(biāo)壓力，維持常規(guī)空氣供給控制策略中的節(jié)氣門后壓力，然后返回所述步驟1；

步驟6，采用閉環(huán)控制算法，快速增大節(jié)氣門開度，利用節(jié)氣門前儲備的高壓氣體，快速提升節(jié)氣門后的壓力，跟蹤節(jié)氣門后壓力目標(biāo)值，(節(jié)氣門后壓力目標(biāo)值為發(fā)動機(jī)控制策略中的基本參數(shù)，主要取決于對發(fā)動機(jī)功率輸出的需求，為行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員熟知。)本步驟開始 n秒后，瞬態(tài)空氣加速供給策略的節(jié)氣門前目標(biāo)壓力切換回常規(guī)空氣供給控制策略中的取值。

步驟7，當(dāng)節(jié)氣門前的實(shí)際壓力與常規(guī)空氣供給控制策略中的節(jié)氣門前壓力取值相等或取值之差達(dá)到預(yù)定閾值時，聯(lián)合調(diào)節(jié)增壓器放氣閥或噴嘴環(huán)的開度，持續(xù)跟蹤發(fā)動機(jī)所需的進(jìn)氣量或壓力目標(biāo)值，返回步驟1。