二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法，在变海拔变膨胀比条件下，根据排气可用能量大小，以二级增压器耗功最小为原则，分配高、低压级涡轮膨胀比和焓降比，实现排气可用能量效能利用最大化。推导了变海拔变膨胀比下高、低压级涡轮膨胀比和涡轮焓降分配比例，从而确保缸内空燃比最佳。根据变海拔膨胀比和涡轮焓降比分配比例，确定双VGT二级可调增压系统高、低压级涡轮流通面积比。

【技术实现步骤摘要】
二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法
本专利技术涉及发动机
，特别是涉及一种二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法。
技术介绍
我国是一个高原大国，拥有世界上面积最大的高原地域。青藏高原是世界上最具代表性的高原，平均海拔超过4000m，总面积达240万km2，约占国土面积的1/4。车辆在高原公路(如青藏线、川藏线和滇藏线等)行驶时，具有海拔高、落差大、坡陡、长坡多、工况复杂的特点，进气充量减少致使柴油机燃烧恶化，功率、燃油消耗率、热负荷等各项技术性能劣化明显。据统计，海拔每升高1000m柴油机动力性下降4.0％～13.0％、经济性下降2.7％～12.9％，涡前排温和缸盖温度升高7％～10％。二级可调增压系统具有高压比、宽流量的特点，能够提高柴油机高海拔下的增压压力。特别地，双VGT二级可调增压系统由高、低压级VGT串联组成，能够根据海拔和工况的变化，有效利用排气能量和进行涡轮膨胀比的分配，实时控制增压压力和进气流量，提高不同海拔下柴油机的进气密度，确保缸内空燃比最佳，实现海拔5500m柴油机功率与0m海拔相比不降低的目标。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法，其特征在于：在变海拔变膨胀比条件下，根据排气可用能量大小，以二级增压器耗功最小为原则，分配高、低压级涡轮膨胀比和焓降比，实现排气可用能量效能利用最大化，/n高压级涡前排气可用能E

【技术特征摘要】
1.一种二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法，其特征在于：在变海拔变膨胀比条件下，根据排气可用能量大小，以二级增压器耗功最小为原则，分配高、低压级涡轮膨胀比和焓降比，实现排气可用能量效能利用最大化，
高压级涡前排气可用能ET为高、低压级涡轮可利用能量：
ET＝mTΔh(5-7)adT(1-1)
其中mT为排气质量流量，kg；Δh(5-7)adT为排气在二级涡轮中的等熵焓降；



排气可用能量等于高、低压级涡前排气可用能量和：
ET＝EHT+ELT(1-3)
EHT＝mTΔh(5-6)adT(1-4)
ELT＝mTΔh(6-7)adT(1-5)
其中1kg排气的焓降与高、低压级涡轮焓降关系式为：
Δh(5-7)adT＝Δh(5-6)adT+Δh(6-7)adT(1-6)
式中，h(5-6)adT和Δh(6-7)adT分别为高、低压级涡轮的等熵焓降，






在变海拔条件下，高、低压级增压器压缩功为：
WTC＝WHTC+WLTC(1-9)
在变海拔环境条件下，将高、低压级增压器等熵效率考虑进式(1-9)当中，得到：



为了使得WTC→min，对式(1-10)进行求导：



得到：






此时，对应的排气可用能量在高、低压级涡轮焓降比为：





2.根据权利要求1所述的二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法，其特征在于：根据高、低压级涡轮流通面积，对排气可用能量和膨胀比分配的调节，具体包括：确定变海拔条件下两级涡轮面积比与膨胀比分配关系，定义两级可变涡轮面积比AR：



假设排气经过高、低压级涡轮均为等熵膨胀过程；并且气体流动为准稳态过程，流经高、低压级涡轮排气质量流量相等，提出两个基本假设：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞林，张众杰，周广猛，董素荣，杨春浩，刘刚，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军事交通学院，
类型：发明
国别省市：天津;12