汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法及装置，所述装置包括压气机叶轮、涡轮叶轮、压气机端执行机构、涡轮端执行机构、涡轮端阀门、压气机端阀门、辅助控制电路和轴承体；所述控制方法是根据汽油机与涡轮增压器压气机匹配特性图进行的。本发明专利技术所述汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法及装置的优越效果在于：（1）压气机端阀门直接将压气机出气口端的气体回流到压气机进气口端，反应迅速，实现快速调节；（2）汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法采用电子控制方法实现自动控制与连续可调；（3）汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法通过协调涡轮端和压气机端的执行机构协同工作实现精准控制。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法及装置，所述装置包括压气机叶轮、涡轮叶轮、压气机端执行机构、涡轮端执行机构、涡轮端阀门、压气机端阀门、辅助控制电路和轴承体；所述控制方法是根据汽油机与涡轮增压器压气机匹配特性图进行的。本专利技术所述汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法及装置的优越效果在于：（1）压气机端阀门直接将压气机出气口端的气体回流到压气机进气口端，反应迅速，实现快速调节；（2）汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法采用电子控制方法实现自动控制与连续可调；（3）汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法通过协调涡轮端和压气机端的执行机构协同工作实现精准控制。【专利说明】汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法及装置
本专利技术属于车辆动力机械领域，具体涉及一种调节汽油机涡轮增压器增压压力与防止压气机喘振的控制方法及装置，通过该装置能在汽油机工况发生变化时，通过电子控制使涡轮端和压气机端的执行机构控制涡轮端和压气机端阀门快速反应，实现对增压压力与压气机喘振的调节与控制。
技术介绍
涡轮增压器利用汽油机排出的废气能量驱动涡轮、涡轮带动同轴的压气机对空气做功，将压缩空气送入汽油机气缸。涡轮增压具有提高发动机动力性能、改善燃油经济性、降低废气排放和实现高原功率补偿的作用。涡轮增压器在柴油机上已普遍使用，但由于汽油机相比于柴油机燃烧机理不同，汽油机增压后，使压缩终点的压力及温度，以及燃烧室受热零件的热负荷都趋于升高，对传统的化油器式汽油机，其压缩工质是可燃混合气，发动机没点火之前和火焰传播末端气体未到达之前易发生自燃，即易引起爆震，这是不允许的。同时，汽油机转速比柴油机高，使得汽油机涡轮增压器流量范围更宽，汽油机排气温度高于柴油机等等，这样使得汽油机涡轮增压技术较柴油机难度加大。故涡轮增压汽油机需采用较低的压缩比，准确控制增压压力。此外，汽油机转速范围宽使得涡轮增压器流量范围宽、增压压力低，使得压气机容易发生喘振，如何防止喘振现象的发生也是必须解决的问题。目前，主要采用废气旁通涡轮增压器来解决以上提到的问题，其控制方法是在涡轮进气端(一般布置在涡轮壳上)安装废气旁通阀，当增压压力达到规定值时，放气阀打开，把部分废气排放到涡轮后排气管中，减少输送给涡轮的能量，从而降低转子转速、降低做功能力，减少压气机对空气做功，降低了增压压力。这种调节方式适合于限制与控制最高增压压力，优点是“自动控制”，容易通过废气旁通阀弹簧刚度大小调节增压压力大小。但调节滞后、存在能量浪费。另外一种方式是通过在压气机端安装进气泄压阀控制增压压力。这种方法是在增压器压气机出口或发动机进气管上安装泄压阀或者减压阀，以控制增压压力大小。当增压压力达到规定值时，泄压阀被打开，把部分增压气体释放出去。这种调节方式响应快、调节迅速，但放掉增压空气、造成了能量的浪费。目前对柴油机和汽油机涡轮增压器增压压力及喘振的控制都是采取对涡轮端或压气机端的单一控制，不能进行压气机端和涡轮端的协同控制，调控精度受到限制，不是最优的控制方法。为了解决这一问题，可以将废气旁通阀和进气泄压阀同时分别安装于涡轮端和压气机端，并将压气机端的出口端与废气旁通阀和进气泄压阀的执行机构的气室相连，实现两端的协同控制。但由于气体的可压缩性，使调节过程存在滞后。中国已有的申请专利中涉及设计不同阀体的居大多数。中国采用进气放气阀控制增压压力的方案中，对涡轮调节的废气旁通结构尚未实现电子控制，普遍采用机械式气动控制的方案。为使汽油机在各种工况下都能达到最佳的综合性能指标，实现调节控制的快速性和精准性，采用增压放气实施精确电控已成为一种趋势。国外已申请的专利中对汽油机涡轮增压器的增压压力和喘振的控制方法是对压气机端或涡轮端的单一控制。《一种阀门及用于涡轮增压器再循环的系统》(200710125531.3)涉及一种汽油机涡轮增压器泄压阀，还涉及一种阀门用于汽油机涡轮增压器再循环的系统。《一种基于单片机的涡轮增压器压力控制装置》(201120476697.1)涉及一种基于单片机的涡轮增压器压力控制装置。《带有防喘振功能的柴油机相继增压结构》(201210469116.0)涉及一种相继增压发动机。基本原理是采用多个涡轮增压器消除基本增压器的喘振现象。《增压器用可控双线性流量放气阀装置》(201120010109.5)涉及到增压器用可控双线性流量放气阀装置，通过电机控制放气阀的开度，利用放气阀和放气阀座的特殊几何形状，实现放气阀流量的双线性控制。《Turbocharger having ant1-surge valve》(US2012/0073287A1)涉及了一种防喘振的方法，即将压气机端的出气口的压力回流到进气口。上述专利技术专利中均涉及到不同的涡轮增压器控制装置，但只实现单一控制而非压气机和涡轮的协同控制。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法及装置，具体是汽油机在工况发生变化引起压比和进气量的变化时，涡轮和压气机由于没能及时做出反应而产生增压压力过高和喘振现象，本专利技术提供了一种快速而精确的汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制方法及装置，所述控制方法能够控制调节汽油机涡轮增压器的增压压力过高，防止压气机发生喘振。本专利技术所述控制方法是根据汽油机与涡轮增压器压气机匹配特性图进行的，所述特性图表示经过标定的避免增压器增压压力过大和防止发生喘振时的涡轮端最优废气排出量和压气机端最优气体回流量。当涡轮增压器压比过高和将要发生喘振时，涡轮端执行机构工作，打开涡轮端阀门使部分废气直接排出，涡轮转子的转速降低，使得压气机进气量降低，压比降低。压气机端执行机构工作，打开压气机端阀门，使压气机出口的气体回流到压气机的进气口中，使压比降低。已专利技术专利中均涉及的是不同的涡轮增压器控制装置，而且只能实现单一控制而非压气机和涡轮的协同控制。本专利技术提及的方法通过协调控制涡轮端废气排出量和压气机端气体回流量实现最优控制。应用电控制协调涡轮端和压气机端的工作使调节迅速、准确。本专利技术是通过如下技术方案实现的:汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制装置，包括压气机叶轮、涡轮叶轮、压气机端执行机构、涡轮端执行机构、涡轮端阀门、压气机端阀门、辅助控制电路和轴承体，所述压气机叶轮设置在轴承体的左端，所述涡轮叶轮设置在轴承体的右端，所述压气机叶轮与压气机端执行机构连接，所述压气机叶轮上设有压气机端阀门；所述涡轮叶轮与涡轮端执行机构连接，所述涡轮叶轮上设有涡轮端阀门，所述涡轮端执行机构与压气机端执行机构都与辅助控制电路的电控单元连接；所述轴承体左侧设有进气管，所述轴承体右侧设有出气管。 进一步地，所述涡轮端执行机构包括三通阀和气动执行机构。更进一步地，所述涡轮端执行机构是电执行器。更进一步地，所述涡轮端执行机构是气动执行器。涡轮端执行机构由PCM阀和气动执行机构采用负压的形式来控制涡轮端阀门工作。更进一步地，所述涡轮端执行机构还能由多种不同的电磁阀代替三通阀。所述涡轮端执行机构的一端连接辅助控制电路中的电控单元(E⑶)，另一端连接控制涡轮端阀门。进一步地，所述压气机端执行机构包括三通阀和气动执行机构。更进一步地，所述压气机端执行机构是电执行器。更进一步地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
汽油机涡轮增压器增压压力与喘振控制装置，其特征在于，包括压气机叶轮、涡轮叶轮、压气机端执行机构、涡轮端执行机构、涡轮端阀门、压气机端阀门、辅助控制电路和轴承体，所述压气机叶轮设置在轴承体的左端，所述涡轮叶轮设置在轴承体的右端，所述压气机叶轮与压气机端执行机构连接，所述压气机叶轮上设有压气机端阀门；所述涡轮叶轮与涡轮端执行机构连接，所述涡轮叶轮上设有涡轮端阀门，所述涡轮端执行机构与压气机端执行机构都与辅助控制电路的电控单元连接；所述轴承体左侧设有进气管，所述轴承体右侧设有出气管。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄若，甄姗姗，白晓松，张威力，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：