对压缩机速度进行建模的方法技术

本发明专利技术涉及一种对涡轮增压器的压缩机速度进行建模的方法，其包括以下步骤：确定压缩机两端的温度差，确定流过压缩机的质量流量，以及，计算作为压缩机两端的温度差和所述质量流量的函数的压缩机速度值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对压缩机速度进行建模的方法
本专利技术涉及一种用于对压缩机(尤其是用于涡轮增压器的压缩机)的速度进行建模的方法。本专利技术可应用于重型车辆中，例如卡车、大客车和建筑设备。虽然将针对卡车来描述本专利技术，但本专利技术不限于这种特定的车辆，而是也可用在采用涡轮增压器单元的其它应用中，例如航空或航海系统中。
技术介绍
涡轮增压器是与相关联的内燃机(典型地是柴油机)一起使用的车辆部件。涡轮增压器被构造成回收排气能量的一部分，并使用该能量来压缩流入到内燃机的燃烧室中的进气。涡轮增压器通常被提供用于提高内燃机的效率和功率。涡轮增压器具有三个主要部件：涡轮机，该涡轮机用于将排气流动的能量转化为涡轮机的旋转运动；压缩机，该压缩机旋转地连接到涡轮机，以压缩进气；和壳体，该壳体封装所述涡轮机和压缩机以及旋转轴、轴承等。为了监测涡轮增压器的旋转部分的磨损，希望确定涡轮机或压缩机的速度。尤其是，压缩机的磨损被典型地分为低周疲劳和高周疲劳。低周疲劳对应于压缩机速度的较小的波动，而高周疲劳对应于压缩机速度的较快速(并且大)的变化。疲劳将最终导致压缩机的材料结构的明显变化，这可能导致压缩机的突然断裂。这种断裂在大多数情况下将导致整个涡轮增压器的故障，从而要求车辆的停止以及涡轮增压器的昂贵的维修和/或更换。已经提出了多种不同的用于监测压缩机速度的方案。尤其是，已经提出将物理速度传感器布置在压缩机处。然而，又提出了更新近的方案，其中通过用于估算压缩机速度的压缩机速度模型来替代物理传感器。US2009/0314082中描述了一种用于对双级涡轮增压器的速度进行建模的方案。其中，每个涡轮机的速度被分开地建模，并且涡轮机之间的温度和压力以及环境压力值用作速度估算的输入。然而US2009/0314082需要多个物理传感器来提供必需的输入数据，如果提供一种减少了所需的这些传感器的速度建模方法，这将是有利的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于对压缩机速度进行建模的方法，该方法克服了现有技术的方法的上述缺点。根据第一方面，该目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。根据第二方面，该目的通过根据权利要求11所述的方法来实现。根据第三方面，该目的通过根据权利要求17所述的计算机程序来实现。根据第四方面，该目的通过根据权利要求18所述的计算机可读介质来实现。根据第五方面，该目的通过根据权利要求19所述的控制器来实现。根据第六方面，该目的通过根据权利要求20所述的控制器来实现。根据第七方面，该目的通过根据权利要求22所述的控制器来实现。根据第八方面，该目的通过根据权利要求24所述的控制器来实现。根据第九方面，该目的通过根据权利要求26所述的控制器来实现。根据第十方面，该目的通过根据权利要求28所述的车辆来实现。通过确定压缩机两端的温度差并使用该温度差作为压缩机速度模型的输入，不再需要具有提供用于该模型的输入数据的环境压力传感器。由此，提供了一种用于对涡轮增压器的压缩机速度进行建模的方法，其包括：(i)确定压缩机两端的温度差，(ii)确定流过压缩机的质量流量，以及(iii)计算作为压缩机两端的温度差和所述质量流量的函数的压缩机速度值。在一实施例中，使用来执行计算压缩机速度值的步骤，其中Nturbo是压缩机速度，是质量流量，是修正后的理想气体常数，且Tboost-Tin是压缩机两端的温度差。这种热力学方案不需要压缩机两端的压力比，从而导致相关联的涡轮增压器的硬件复杂性的明显降低。在一实施例中，使用来计算以此方式简化关系大大便利了对压缩机速度进行建模所需的计算。在一实施例中，计算压缩机速度值的步骤通过根据的多项式表示来执行。这已被证明提供了对于所述关系的良好拟合。在一实施例中，所述方法还包括确定是否在压缩机下游引入所回收的排气流的步骤。此外，确定质量流量的步骤通过以下方式来执行：确定离开压缩机的气体的质量流量，并且用与所回收的排气流相对应的因数来修正所确定的质量流量。通过引入由所回的排气流造成的影响应，提高了该建模方法的精确性。在一实施例中，通过以下方式来执行确定压缩机两端的温度差的步骤：估算压缩机下游的温度，并从测量到的环境温度中减去所估算出的温度。由于难以将物理温度传感器靠近压缩机布置，所估算出的压缩机正下游处的温度将提供所产生的温度差的更精确的值。在一实施例中，通过以下方式来执行估算压缩机下游的温度的步骤：测量进气歧管中的温度，并且用与相关联的冷却器两端的温度损失相对应的因数来修正该温度。因此，进一步提高了该速度建模方法的精确性。在一实施例中，所述方法还包括确定压缩机两端的压力比的步骤。此外，通过以下方式来执行计算压缩机速度值的步骤：计算作为压力比的函数的压缩机速度值。通过引入压缩机两端的速度比作为该压缩机速度建模方法的输入，可进一步提高精确性。在一实施例中，通过以下方式来执行确定压缩机两端的压力比的步骤：确定环境压力是否低于与高海拔条件相对应的预设的环境压力，如果低于，则将环境压力设定为预设的环境压力并将增压压力除以该环境压力。在此实施例中，也考虑了高海拔条件。这对于提高速度建模的精确性是很有益的。由于不这样做会存在高估压缩机速度的风险，所以，这将避免较高海拔处的不必要的扭矩降低以及对低周疲劳的错误计算。在一实施例中，通过以下方式来执行计算压缩机速度值的步骤：使用所述压力比作为输入来估算压缩机速度值，并根据所估算出的压缩机速度值和实际的环境压力来计算修正后的压缩机速度值。这已经证明提供了精确的模型性能。根据第二方面，还提供了一种用于对涡轮增压器的压缩机速度进行建模的方法。该方法包括：(i)确定环境压力，(ii)确定环境压力是否低于与高海拔条件相对应的预设的环境压力，如果低于，则将环境压力设定为预设的环境压力，(iii)根据增压压力和环境压力来确定压力比，(iv)使用该压力比作为输入来估算压缩机速度值，以及(v)根据所估算出的压缩机速度值和实际的环境压力来计算修正后的压缩机速度值。类似于上文已讨论的情况，这对于提高速度建模的精确性很有益。由于不这样做会存在高估压缩机速度的风险，所以，这将避免较高海拔处的不必要的扭矩降低以及对低周疲劳的错误计算。在一实施例中，所述方法包括进一步的以下步骤：确定压缩机两端的温度差；确定流过压缩机的质量流量；以及，计算作为所述压力比、压缩机两端的温度差和质量流量的函数的压缩机速度值。在一实施例中，通过以下的多项式表示来执行计算压缩机速度值的步骤：其中，Nturbo是压缩机速度，是质量流量，Tboost-Tin是压缩机两端的温度差，并且Pratio是压缩机两端的压力比。在一实施例中，所述方法包括进一步的步骤：确定是否在压缩机下游引入所回收的排气流，并且其中，通过以下方式来执行确定质量流量的步骤：确定离开压缩机的气体的质量流量，并且用与所回收的排气流相对应的因数来修正所确定的质量流量。在一实施例中，通过以下方式来执行确定压缩机两端的温度差的步骤：估算压缩机下游的温度，并从测量到的环境温度中减去所估算出的温度。在一实施例中，通过以下方式来执行估算压缩机下游的温度的步骤：测量进气歧管中的温度，并且用与相关联的冷却器两端的温度损失相对应的因数来修正该温度。还提供了一种计算机程序，该计算机程序包括程序代码组件，当所述程序在计算机上运行时，该程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对涡轮增压器的压缩机速度进行建模的方法，其特征在于以下步骤：确定压缩机两端的温度差，确定流过所述压缩机的质量流量，以及计算作为所述压缩机两端的温度差和所述质量流量的函数的压缩机速度值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对涡轮增压器的压缩机速度进行建模的方法，其特征在于以下步骤：确定压缩机两端的温度差，确定流过所述压缩机的质量流量，以及计算作为所述压缩机两端的温度差和所述质量流量的函数的压缩机速度值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使用来执行计算所述压缩机速度值的步骤，其中Nturbo是压缩机速度，是质量流量，是修正后的理想气体常数，并且Tboost-Tin是所述压缩机两端的温度差。3.根据权利要求2所述的方法，其中，使用来计算4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过根据的多项式表示来执行计算所述压缩机速度值的步骤。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于进一步的以下步骤：确定是否在所述压缩机下游引入所回收的排气流，并且其中，通过以下方式来执行确定质量流量的步骤：确定离开所述压缩机的气体的质量流量，并且用与所回收的排气流相对应的因数来修正所确定的质量流量。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，通过以下方式来执行确定所述压缩机两端的温度差的步骤：估算所述压缩机下游的温度，并从测量到的环境温度中减去所估算出的温度。7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过以下方式来执行估算所述压缩机下游的温度的步骤：测量进气歧管中的温度，并且用与相关联的冷却器两端的温度损失相对应的因数来修正该温度。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于进一步的以下步骤：确定所述压缩机两端的压力比，并且其中，通过以下方式来执行计算所述压缩机速度值的步骤：计算作为所述压力比的函数的所述压缩机速度值。9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过以下方式来执行确定所述压缩机两端的压力比的步骤：确定环境压力是否低于与高海拔条件相对应的预设的环境压力，如果低于，则将所述环境压力设定为所述预设的环境压力，以及将增压压力除以所述环境压力。10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过以下方式来执行计算所述压缩机速度值的步骤：使用所述压力比作为输入来估算压缩机速度值，并根据所估算出的压缩机速度值和实际的环境压力来计算修正后的压缩机速度值。11.一种用于对涡轮增压器的压缩机速度进行建模的方法，包括：确定环境压力，确定所述环境压力是否低于与高海拔条件相对应的预设的环境压力，如果低于，则将所述环境压力设定为所述预设的环境压力，根据增压压力和所述环境压力来确定压力比，使用所述压力比作为输入来估算压缩机速度值，以及根据所估算出的压缩机速度值和实际的环境压力来计算修正后的压缩机速度值。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于进一步的以下步骤：确定所述压缩机两端的温度差，确定流过所述压缩机的质量流量，以及计算作为所述压力比、所述压缩机两端的温度差和所述质量流量的函数的压缩机速度值。13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过以下的多项式表示来执行计算所述压缩机速度值的步骤：其中，Nturbo是压缩机速度，是质量流量，Tboost-Tin是所述压缩机两端的温度差，并且Pratio是所述压缩机两端的压力比。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于进一步的以下步骤：确定是否在所述压缩机下游引入所回收的排气流，并且其中，通过以下方式来执行确定质量流量的步骤：确定离开所述压缩机的气体的质量流量，并且用与所回收的排气流相对应的因数来修正所确定的质量流量。15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，其中，通过以下方式来执行确定所述压缩机两端的温度差的步骤：估算所述压缩机下游的温度，并从测量到的环境温度中减去所估算出的温度。16.根据权利要求15所述的方法，其中，通过以下方式来执行估算所述压缩机下游的温度的步骤：测量进气歧管中的温度，并且用与相关联的冷却器两端的温度损失相对应的因数来修正该温度。17.一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯南·穆里奇，亨里克·瓦森，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE