[發明專利]一種增壓發動機空氣系統的快速儲氣與供給控制方法

有效

• 申請號: 202010398672.8
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111677594B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 宋康;謝輝
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 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: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李薇

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

技術領域

本發明涉及發動機技術領域，特別是涉及一種基于需求扭矩預測的增壓發動機空氣系統的快速儲氣與供給控制方法。

背景技術

進氣增壓是現代發動機廣泛采用的技術，是提高升功率、實現小型強化的重要手段。然而，隨著發動機小型強化程度的增強和RDE(實際駕駛排放)測試循環的實施，發動機扭矩的快速響應不僅直接影響動力性，還影響油耗和排放。

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

對于第4)種瞬態控制算法，根據所使用當前還是未來信息的不同，可將其分為兩大類： 1)基于當前發動機運行工況的控制；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。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的增壓發動機瞬時扭矩響應慢、瞬態的油耗和排放差的問題，而提供一種基于需求扭矩預測的增壓發動機空氣系統的快速儲氣與供給控制方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種基于需求扭矩預測的增壓發動機空氣系統的快速儲氣與供給控制方法，包括以下步驟：

步驟1，利用常規空氣供給控制策略查找當前需求扭矩和預測的需求扭矩的時間序列；

步驟2，如果未來n秒后，所述預測的需求扭矩不增大，則返回步驟1；

如果未來n秒后，所述預測的需求扭矩增大，則進一步判斷所述當前需求扭矩是否增大：

若所述當前需求扭矩不增大則啟動瞬態儲氣控制策略，進入步驟3；若所述當前需求扭矩增大則啟動瞬態空氣加速供給策略，進入步驟6；

步驟3，根據所述當前需求扭矩計算得到當前所需進氣量，根據所述預測的需求扭矩計算得到未來所需進氣量；

步驟4，根據所述未來所需進氣量較所述當前所需進氣量的增加量，計算瞬態儲氣控制策略的節氣門前目標壓力(即節氣門與壓氣機之間的管路內的目標壓力)；

步驟5，通過同時減小節氣門開度和增壓器的放氣閥或噴嘴環開度，實現計算瞬態儲氣控制策略的節氣門前目標壓力，維持常規空氣供給控制策略中的節氣門后壓力，然后返回所述步驟1；

步驟6，采用閉環控制算法，快速增大節氣門開度，利用節氣門前儲備的高壓氣體，快速提升節氣門后的壓力，跟蹤節氣門后壓力目標值，(節氣門后壓力目標值為發動機控制策略中的基本參數，主要取決于對發動機功率輸出的需求，為行業內技術人員熟知。)本步驟開始 n秒后，瞬態空氣加速供給策略的節氣門前目標壓力切換回常規空氣供給控制策略中的取值。

步驟7，當節氣門前的實際壓力與常規空氣供給控制策略中的節氣門前壓力取值相等或取值之差達到預定閾值時，聯合調節增壓器放氣閥或噴嘴環的開度，持續跟蹤發動機所需的進氣量或壓力目標值，返回步驟1。