电辅助可变喷嘴涡轮增压系统及其控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105781716A(43)申请公布日2016.07.20(21)申请号201610163383.3(22)申请日2016.03.22(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市人民大街5988号(72)发明人胡云峰李由杜乐陈虹(74)专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人白冬冬(51)Int.Cl.F02B37/10(2006.01)F02B37/14(2006.01)F02B37/24(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图5页(54)发明名称电辅助可变喷嘴涡轮增压系统及其控制方法(57)摘要一种电辅助可变喷嘴涡轮增压系统，属于涡轮增压器技术领域。本发明的目的是利用电机与涡轮可变喷嘴环对发动机性能的影响，对两者进行协调配合的电辅助可变喷嘴涡轮增压系统及其控制方法。本发明的进气支管和排气支管之间直接连接柴油机气缸，进气管连接在进气支管上，排气管连接在排气支管上，在进气管上安装有中冷器，电辅助可变喷嘴涡轮增压器安装在进气管的进口和排气管的出口处。本发明基于柴油机空燃比和蓄电池状态，对高速电机进行控制，能够有效而迅速地调节气缸进气量，以配合喷油量的变化，达到油和气的协调同步，确保柴油机在各种工况下保持合适的空燃比值，同时也保证了电池工作在高效率区域。CN105781716ACN105781716A权利要求书1/2页1.一种电辅助可变喷嘴涡轮增压系统，其特征在于：进气支管（6）和排气支管（8）之间直接连接柴油机气缸（7），进气管（5）连接在进气支管（6）上，排气管（9）连接在排气支管（8）上，在进气管（5）上安装有中冷器（4），电辅助可变喷嘴涡轮增压器（1）安装在进气管（5）的进口和排气管（9）的出口处，电辅助可变喷嘴涡轮增压器（1）：是由辅助压缩机（1a）、涡轮（1b）、可变喷嘴机构（1c）、辅助高速电机（2）、涡轮增压器旋转轴（3）构成，压缩机（1a）安装在进气管（5）入口处，涡轮（1b）安装在排气管（9）出口处，在涡轮（1b）内安装有可变喷嘴机构（1c），压缩机（1a）与涡轮（1b）通过涡轮增压器旋转轴（3）同轴连接，辅助高速电机（2）安装于压缩机（1a）与涡轮（1b）之间，并且电机转子与涡轮增压器旋转轴（3）同轴相连。2.权利要求1所述的电辅助可变喷嘴涡轮增压系统，其特征在于：瞬态工况下气路控制方法是：当喷油量增大，进气量相对不足时，空燃比值偏小，即小于时，调节高速电机为电动机模式，以增加进气量；当空燃比超过处于与范围内，此时关闭电机，即调节为不工作模式；当喷油量较小，进气量相对充足时，空燃比值偏大，即大于时，调节高速电机为发电机模式，降低涡轮的转速，以减少进气量，并且同时利用多余的废气能量转化成电能存储起来；是指空燃比。3.根据权利要求2所述的电辅助可变喷嘴涡轮增压系统，其特征在于：柴油机处于瞬态工况时，最佳喷嘴叶片开度用公式（1）表示如下：（1）式中为最佳喷嘴开度，代表喷嘴开度，下角标表示最佳的含义，F代表喷油量，N为柴油机转速，表示所述的查询表格，表格通过发动机试验台架标定获得，下角标表示表格的含义。4.根据权利要求书1所述的电辅助可变喷嘴涡轮增压系统，其特征在于：稳态工况下气路控制方法：在瞬态控制方法的基础上，增加进气支管压强的闭环PID控制，先由查表得到此工况下的最佳喷嘴开度和由电机控制器决策出的电机控制信号，再根据以进气支管压强为控制目标的闭环回路对这两者进行修正，以经过修正后的喷嘴开度和电机控制信号作为最终气路控制的输入；通过查表获得进气支管压强目标值，用公式（2）表达如下：（2）式中为进气支管压强目标值，单位，具体地，代表压强，下角标代表进气支管，上角标表示目标的含义；代表喷油量，即循环喷油量，单位mg/cyc；为柴油机转速，单位；表示所述的查询表格，为两输入一输出，即输入喷油量和柴油机转速，通过表格的查询，可输出进气支管压强目标值，下角标表示表格的含义。2CN105781716A权利要求书2/2页5.根据权利要求书1所述的电辅助可变喷嘴涡轮增压系统，其特征在于：怠速工况下气路控制方法：喷嘴开度和电机控制信号将直接被设定为固定的值，并且取消进气支管压强的闭环回路控制，启动高速电机，控制电机处于电动机模式，辅助涡轮增压旋转轴转动，同时喷嘴开度接近全关闭，即设定为0.1；当柴油机热启动，即处于暖机怠速状态时，其内部有较高的余温，控制电机处于电动机模式，喷嘴开度全开，即直接设定为1。3CN105781716A说明书1/10页电辅助可变喷嘴涡轮增压系统及其控制方法技术领域[0001]本发明属于涡轮增压器技术领域。背景技术[0002]如今涡轮增压技术已被广泛运用于车用柴油机上，它利用柴油机排出的废气能量