一种涡轮增压系统、控制方法、存储介质及汽车技术方案

本发明专利技术公开了一种涡轮增压系统、控制方法、存储介质及汽车，应用于车辆发动机，包括控制器、涡轮增压器和辅助装置，辅助装置包括辅助进气装置、辅助排气装置；辅助进气装置包括进气旁通管和至少两个压力容器；辅助排气装置包括废气旁通管；进气旁通管的一端与涡轮增压器的压气机进气主管连接，进气旁通管的另一端与车辆发动机的进气主管连接；各压力容器的开口与车辆发动机的进气主管连接；废气旁通管的一端与涡轮增压器的涡轮机进气主管连接，废气旁通管的另一端与涡轮增压器的涡轮后排气管连接，控制器被配置有特定的控制策略。本发明专利技术公开的涡轮增压系统、控制方法、存储介质及汽车，能够有效改善发动机与涡轮增压器在各种工况下的匹配问题。况下的匹配问题。况下的匹配问题。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮增压系统、控制方法、存储介质及汽车


[0001]本专利技术涉及发动机
，尤其是涉及一种涡轮增压系统、控制方法、存储介质及汽车。

技术介绍

[0002]涡轮增压器的核心原理是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮高速旋转又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压送入发动机的气缸。现如今，涡轮增压技术凭借着能够减小发动机尺寸、提高发动机功率和减少有害物质排放的优点，逐渐成为发动机技术发展的重要方向。
[0003]采用涡轮增压技术的发动机在通流特性方面与自然吸气发动机不同，其进气匹配问题主要体现在发动机低转速时进气效能低、瞬变工况响应性差和高工况进气匹配复杂这几个方面。
[0004]图11示出为本领域内技术人员公知的涡轮增压器的压气机特性曲线图。该图是压气机出口压力比和压气机出口折合质量流量的二维坐标图，图中设置了喘振线、阻塞线、折合等转速线、等效率线和最高转速线。从折合等转速线可看出，在相同的压气机转速下，当压气机流量增加，压气机出口工况点沿着等转速线右移，压气机增压比降低；当压气机出口流量增加到阻塞线位置，压气机增压比会急剧降低，这被称为阻塞现象。而当压气机流量减少，压气机出口工况点增压比会升高，当流量减少到使压气机出口工况点处于喘振线位置，易发生喘振现象。
[0005]当涡轮增压发动机低速运行时，废气能量不足导致涡轮增压器转速低，压气机无法压入足够的空气，而增压器的结构会对进气产生流动阻力，这易造成进气管内产生负压、空气的流速及压力波动、气缸的充气量不足且充气量波动较大等问题，导致发动机输出扭矩低且不平顺，燃油燃烧效率不佳。
[0006]当涡轮增压发动机瞬时加速时，发动机耗气量突然增大而导致压气机出口压力降低，甚至可能出现阻塞现象，而涡轮增压器具有一定的转动惯量，导致发动机的气缸充气量和输出扭矩不能快速提升，这是造成涡轮迟滞效应的主要因素。
[0007]当车辆减速时，发动机耗气量减小会造成压气机出口的流量减少和压力比升高，当流量减少到喘振线位置时容易引起喘振现象的发生。
[0008]现如今，为减小涡轮增压器的转动惯量，一些涡轮增压器采用小截面涡轮的技术方案，这会造成发动机处于高转速时排气背压过高，需要通过废气旁通排出废气以减小排气背压，进而导致涡轮增压器的高工况性能降低。如果采用大截面的涡轮，增压器转速随着废气能量升高而线性升高，会出现压气机提供的空气压力超过发动机设计工况的状况。
[0009]在现有技术中，本领域技术人员针对涡轮增压器的改进，主要侧重于采用可变截面涡轮增压技术的方案、以及利用电机对涡轮增压器传动轴进行调速的电辅助涡轮方案，对于这两种方案而言，可变截面涡轮增压装置的工作位置处于高温或超高温的废气排放区，而电辅助涡轮工作位置处于高转速的涡轮传动轴，由此可见，两种方案的工作环境十分
恶劣，应用条件受到极大地限制，对于涡轮增压系统而言，目前鲜有在全部工况下都能良好匹配的技术方案。

技术实现思路

[0010]本专利技术提供一种涡轮增压系统、控制方法、存储介质及汽车，可以有效解决现有技术的不足，改善发动机与涡轮增压器在各种工况下的匹配问题。
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种涡轮增压系统，应用于车辆发动机，包括控制器、以及分别受控于所述控制器的涡轮增压器、辅助装置，其中，所述辅助装置包括辅助进气装置和辅助排气装置；
[0012]所述辅助进气装置包括进气旁通管和至少两个压力容器；所述辅助排气装置包括废气旁通管；
[0013]所述进气旁通管的一端与所述涡轮增压器的压气机进气主管连接，所述进气旁通管的另一端与所述车辆发动机的进气主管连接；各所述压力容器的开口与所述车辆发动机的进气主管连接；
[0014]所述废气旁通管的一端与所述涡轮增压器的涡轮机进气主管连接，所述废气旁通管的另一端与所述涡轮增压器的涡轮后排气管连接；
[0015]所述控制器被配置为：
[0016]根据所述涡轮增压器预置的特性曲线数据，在折合质量流量/压力比的映射图上构建工况点曲线；
[0017]获取所述涡轮增压器的实时运行参数；
[0018]将所述实时运行参数代入预置的工况点位置计算式中，用于在所述折合质量流量/压力比的映射图上获取对应的实时工况点位置；
[0019]对所述实时工况点位置及工况点运行轨迹进行分析；
[0020]基于所述实时工况点位置在所述折合质量流量/压力比的映射图上与所述工况点曲线之间的位置关系及实时工况点运行轨迹的分析结果，获取所述实时工况点位置对应的调控策略；
[0021]根据所述调控策略，控制对应的所述辅助装置进行工作调整。
[0022]作为其中一种优选方案，所述涡轮增压器的压气机为离心式压气机。
[0023]作为其中一种优选方案，所述压气机进气主管上设有大气压力传感器和大气温度传感器；
[0024]所述涡轮增压器的中冷器进气主管上设有压气机出口空气流量及压力传感器；
[0025]所述车辆发动机的进气主管上设有发动机进气流量及压力传感器；
[0026]各所述压力容器内设有对应的压力传感器；
[0027]所述车辆发动机的节气门内设有节气门传感器；
[0028]所述车辆发动机的进气歧管内设有进气歧管压力传感器；
[0029]所述大气压力传感器、所述大气温度传感器、所述压气机出口空气流量及压力传感器、所述发动机进气流量及压力传感器、每一所述压力传感器、所述节气门传感器、所述进气歧管压力传感器分别与所述控制器通信交互。
[0030]作为其中一种优选方案，所述进气旁通管上设有用于控制所述进气旁通管开度的
进气旁通电磁阀；
[0031]所述废气旁通管上设有用于控制所述废气旁通管开度的废气旁通电磁阀；
[0032]所述进气旁通电磁阀和所述废气旁通电磁阀分别受控于所述控制器。
[0033]作为其中一种优选方案，所述压力容器的数量为两个，分别为第一压力容器和第二压力容器。
[0034]作为其中一种优选方案，所述第一压力容器的开口处设有第一电磁阀，所述第二压力容器的开口处设有第二电磁阀。
[0035]作为其中一种优选方案，所述进气旁通电磁阀、所述废气旁通电磁阀、所述第一电磁阀和第二电磁阀内均设有独立驱动器，各所述独立驱动器的控制端与所述控制器连接。
[0036]作为其中一种优选方案，所述废气旁通管上设有废气涡轮机，所述废气涡轮机通过转轴与旋转发电机连接。
[0037]作为其中一种优选方案，所述旋转发电机的供电端与电池组连接。
[0038]作为其中一种优选方案，还包括稳压电路，所述稳压电路设于所述旋转发电机的供电端与所述电池组之间。
[0039]作为其中一种优选方案，所述实时运行参数至少包括：压气机进口空气压力、压气机进口空气温度、压气机出口空气流量和压气机出口空气压力。
[0040]作为其中一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮增压系统，应用于车辆发动机，其特征在于，包括控制器、以及分别受控于所述控制器的涡轮增压器、辅助装置，其中，所述辅助装置包括辅助进气装置和辅助排气装置；所述辅助进气装置包括进气旁通管和至少两个压力容器；所述辅助排气装置包括废气旁通管；所述进气旁通管的一端与所述涡轮增压器的压气机进气主管连接，所述进气旁通管的另一端与所述车辆发动机的进气主管连接；各所述压力容器的开口与所述车辆发动机的进气主管连接；所述废气旁通管的一端与所述涡轮增压器的涡轮机进气主管连接，所述废气旁通管的另一端与所述涡轮增压器的涡轮后排气管连接；所述控制器被配置为：根据所述涡轮增压器预置的特性曲线数据，在折合质量流量/压力比的映射图上构建工况点曲线；获取所述涡轮增压器的实时运行参数；将所述实时运行参数代入预置的工况点位置计算式中，用于在所述折合质量流量/压力比的映射图上获取对应的实时工况点位置；对所述实时工况点位置及工况点运行轨迹进行分析；基于所述实时工况点位置在所述折合质量流量/压力比的映射图上与所述工况点曲线之间的位置关系及实时工况点运行轨迹的分析结果，获取所述实时工况点位置对应的调控策略；根据所述调控策略，控制对应的所述辅助装置进行工作调整。2.如权利要求1所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述涡轮增压器的压气机为离心式压气机。3.如权利要求1所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述压气机进气主管上设有大气压力传感器和大气温度传感器；所述涡轮增压器的中冷器进气主管上设有压气机出口空气流量及压力传感器；所述车辆发动机的进气主管上设有发动机进气流量及压力传感器；各所述压力容器内设有对应的压力传感器；所述车辆发动机的节气门内设有节气门传感器；所述车辆发动机的进气歧管内设有进气歧管压力传感器；所述大气压力传感器、所述大气温度传感器、所述压气机出口空气流量及压力传感器、所述发动机进气流量及压力传感器、每一所述压力传感器、所述节气门传感器、所述进气歧管压力传感器分别与所述控制器通信交互。4.如权利要求1所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述进气旁通管上设有用于控制所述进气旁通管开度的进气旁通电磁阀；所述废气旁通管上设有用于控制所述废气旁通管开度的废气旁通电磁阀；所述进气旁通电磁阀和所述废气旁通电磁阀分别受控于所述控制器。5.如权利要求4所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述压力容器的数量为两个，分别为第一压力容器和第二压力容器。
6.如权利要求5所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述第一压力容器的开口处设有第一电磁阀，所述第二压力容器的开口处设有第二电磁阀。7.如权利要求6所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述进气旁通电磁阀、所述废气旁通电磁阀、所述第一电磁阀和第二电磁阀内均设有独立驱动器，各所述独立驱动器的控制端与所述控制器连接。8.如权利要求1所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述废气旁通管上设有废气涡轮机，所述废气涡轮机通过转轴与旋转发电机连接。9.如权利要求8所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述旋转发电机的供电端与电池组连接。10.如权利要求9所述的涡轮增压系统，其特征在于，还包括稳压电路，所述稳压电路设于所述旋转发电机的供电端与所述电池组之间。11.如权利要求1所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述实时运行参数至少包括：压气机进口空气压力、压气机进口空气温度、压气机出口空气流量和压气机出口空气压力。12.如权利要求11所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述预置的工况点位置计算式包括折合质量流量计算式和压力比计算式；所述折合质量流量计算式为：其中，Q
mbnp
为折合质量流量；Q
mb
为压气机出口空气流量；P
std
为标准大气状态下的压力；T
std
为标准大气状态下的温度；P
comIn
为压气机进口空气压力；T
comIn
为压气机进口空气温度；所述压力比计算式为：π
b
＝P
b
/P
a
其中，π
b
为压力比；P
b
为压气机出口空气压力；P
a
为压气机进口空气压力。13.如权利要求1所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述工况点曲线至少包括：喘振线、喘振控制线、增压工况临界线、联合运行线和阻塞线。14.如权利要求13所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述调控策略至少包括低转速工况调控策略、瞬变加速工况调控策略、瞬变减速工况调控策略、高工况调控策略和超高工况调控策略。15.如权利要求14所述的涡轮增压系统，其特征在于，所述基于所述实时工况点位置在所述折合质量流量/压力比的映射图上与所述工况点曲线之间的位置关系及实时工况点运行轨迹的分析结果，获取所述实时工况点位置对应的调控策略，具体为：当所述实时工况点位置位于所述增压工况临界线下侧时，所述调控策略为所述低转速工况调控策略。16.如权利要求15所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐卫黎，
申请(专利权)人：品源动力科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：