[發明專利]變海拔柴油機瞬態工況下二級可調增壓系統VGT葉片控制路徑優化方法

在審

• 申請號: 202010585436.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111911300A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 劉瑞林;張眾杰;周廣猛;劉伍權;楊春浩;丁豪堅
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍事交通學院
• 主分類號: F02D23/02
• 分類號: F02D23/02;F02D41/00;F02B37/24;F02B37/013
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

本發明提供一種變海拔柴油機瞬態工況下二級可調增壓系統VGT葉片控制路徑優化方法，二級可調增壓系統包括串聯的可變噴嘴截面高壓級增壓器(HVGT)和低壓級增壓器(LVGT)、電控單元(ECU)、增壓系統控制器(TCU)和電控執行器，柴油機原機依次串聯可變噴嘴截面高壓級增壓器以及低壓級增壓器，柴油機通過數據線連接電控單元，電控單元通過CAN總線連接增壓系統控制器，增壓系統控制器連接電控執行器，電控執行器連接高壓級增壓器。本方法根據二級可調增壓系統包括串聯的可變噴嘴截面高壓級增壓器(HVGT)和低壓級增壓器(LVGT)的特性，根據HVGT葉片開度在柴油機瞬態過程的調節特性，進而實現高壓級VGT葉片開度的瞬態過程控制。

技術領域

本發明涉及發動機技術領域，特別是涉及一種變海拔柴油機瞬態工況下二級可調增壓系統VGT葉片控制路徑優化方法。

背景技術

隨著海拔的升高，大氣壓力隨之降低，發動機功率隨之下降。為了使發動機在5500m海拔高度恢復功率達到平原功率90％的目標，壓氣機的壓比在最大扭矩點至標定點區間內至少達到4.8以上。若采用單級增壓方案，目前世界上沒有任何一款壓氣機能夠達到如此高的壓比和流量范圍要求，因此需要采用二級可調增壓。

在高海拔下，柴油機瞬態過程是機械-熱量-流動動態過程，噴油量的增加能夠即時響應操作者的意圖，但缸內新鮮空氣增加到最終穩定值卻要克服排氣能量傳遞、渦輪增壓器轉動慣量以及進氣管壓力建立等多種慣性因素。提高增壓器轉速主要有兩種方式，第一需要提高渦輪轉矩，第二需要減小增壓器轉子的轉動慣量。高壓級渦輪采用小增壓器就是為了提高渦輪轉子的轉動慣量，采用VGT形式就是為了提高高壓級渦輪功。

然而，目前還未開展柴油機瞬態過程中二級增壓系統控制參數(VGT葉片和渦輪旁通閥)路徑規劃方面的研究。本專利為提高變海拔柴油機瞬態工況的增壓壓力響應性，針對單VGT二級可調增壓系統高壓級VGT葉片在瞬態工況下的路徑進行優化設計。

發明內容

針對現有二級增壓系統存在的技術缺陷，本發明提供的一種變海拔柴油機瞬態工況下二級可調增壓系統VGT葉片控制路徑優化方法能夠根據海拔和發動機工況的變化調節HVGT葉片開度，以提高高海拔柴油機增壓壓力和轉矩的瞬態響應性。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種變海拔柴油機二級可調增壓系統、噴油系統與冷卻系統優化匹配方法，其特征在于：二級可調增壓系統包括串聯的可變噴嘴截面高壓級增壓器(HVGT)和低壓級增壓器(LVGT)、電控單元(ECU)、增壓系統控制器(TCU)和電控執行器，柴油機原機依次串聯可變噴嘴截面高壓級增壓器以及低壓級增壓器，柴油機通過數據線連接電控單元，電控單元通過CAN總線連接增壓系統控制器，增壓系統控制器連接電控執行器，電控執行器連接高壓級增壓器。

而且，電控單元(ECU)安裝有有大氣壓力傳感器及溫度傳感器；連接柴油機與高壓級增壓器之間的進氣管安裝有中冷器，并且在柴油機與中冷器之間的進氣管上安裝有增壓壓力傳感器和溫度傳感器；高壓級增壓器(HVGT)與低壓級增壓器(LVGT)之間的進氣管安裝有中冷器，在該中冷器與高壓級增壓器之間的進氣管上安裝有增壓壓力傳感器；在連接柴油機與高壓級增壓器之間的排氣管上安裝有渦前溫度傳感器、渦前壓力傳感器，在高壓級增壓器與低壓級增壓器之間的排氣管上安裝有渦中壓力傳感器；上述傳感器分別通過數據線連接電控單元。

而且，本方法步驟如下：

(1)進行瞬態工況下二級可調增壓系統HVGT葉片開度路徑設計，將葉片開度路徑設計為上凹型，下凸型和直線型三種；

(2)電控單元(ECU)確定所在海拔、轉速和油門開度信號，并由電控單元確定高壓級VGT葉片開度和增壓壓力信號，輸出至增壓系統控制器(TCU)，系統控制器TCU結合接收的實際增壓壓力和目標值信號，輸出控制信號至電控執行器，實時控制高壓級壓級VGT葉片開度；實現高壓級VGT葉片開度的瞬態過程控制。