CN102635451A - 一种保护涡轮增压器的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种保护涡轮增压器的控制方法，包括以下步骤：将增压器特性曲线Turb_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述增压器特性曲线Turb_MAP图中设有根据压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir标定的增压器转速值；通过电子控制单元ECU获取发动机当前的压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir，并以所述压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir为依据查找所述增压器特性曲线Turb_MAP图，从而获得当前工况下的增压器转速Turb_n；以所述增压器转速Turb_n超出预设的增压器转速范围为条件，输出调节发动机喷油量的控制信号。应用该控制方法能够实时有效地控制涡轮增压器的转速，进而可完全规避由于增压器出现超速损坏的问题。

Description

一种保护涡轮增压器的控制方法
技术领域
本发明涉及电控发动机技术领域，具体涉及一种保护涡轮增压器的控制方法。
背景技术
汽车(轿车、客车以及货车等)作为一种现代交通工具，在我们的日常生活和工业生产中发挥着重要的作用。随着能源危机在全世界范围内的逐步蔓延和深化，燃油的价格不断上涨，近而造成汽车的运行成本不断增加。为此，如何合理提高汽车发动机的经济性，降低油耗并减少环境污染越来越成为人们关注的重点。
现有技术中，有效利用与发动机相适配的增压器是提高汽车发动机经济性能的手段之一。具体来说，增压器是用来增加汽缸进气压力的装置，进入发动机汽缸前的空气经增压器压缩以提高空气的密度，使更多的空气充被吸入到汽缸里，从而增大发动机功率。显然，增压器的工作稳定性直接影响到发动机的工作性能。
对于增压发动机而言，为防止增压器超过速度和温度极限而损坏，必须对增压器采取保护措施，设计合适的控制策略。目前，对于增压器的保护主要是基于大气压力的油量限制，从而限制增压器转速和涡轮前温度超过限值。即需要预先在不同大气压力条件下(在不同的海拔高度地区)，标定发动机ECU数据。通过对增压器保护油量脉谱进行标定，保证增压器的转速和涡轮前排温在许用范围之内。ECU数据标定完成后，当大气压力变化时，ECU根据已经标定的数据对增压器进行保护。
然而，对于EGR发动机，能够导致增压器转速超过限值的因素很多，无法实时监测增压器转速，不能有效的对增压器进行保护。
有鉴于此，亟需另辟蹊径针对现有涡轮增压器保护技术进行改进，以实时有效地保护涡轮增压器，进而为发动机的可靠运行提供了可靠保障。
发明内容
针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种保护涡轮增压器的控制方法，应用该控制方法能够实时有效地控制涡轮增压器的转速，进而可完全规避由于增压器出现超速损坏的问题。
本发明提供的保护涡轮增压器的控制方法，包括以下步骤：
将增压器特性曲线Turb_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述增压器特性曲线Turb_MAP图中设有根据压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir标定的增压器转速值；
通过电子控制单元ECU获取发动机当前的压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir，并以所述压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir为依据查找所述增压器特性曲线Turb_MAP图，从而获得当前工况下的增压器转速Turb_n；
以所述增压器转速Turb_n超出预设的增压器转速范围为条件，输出调节发动机喷油量的控制信号。
优选地，当前工况下的所述增压器转速Turb_n为：查找所述增压器特性曲线Turb_MAP图确定的所述增压器转速值与预设的增压器转速系数Turb_facSpd之积。
优选地，所述增压器转速系数Turb_facSpd为1.05-1.5。
优选地，所述增压器转速范围配置为：增压器转速上限Turb_nUp_C和增压器转速下限Turb_nDown_C构成的预设数值区间；且，以所述增压器转速Turb_n高于所述增压器转速上限Turb_nUp_C为条件，输出降低所述发动机喷油量的控制信号。
优选地，以所述增压器转速Turb_n低于所述增压器转速下限Turb_nDown_C为条件，输出控制所述发动机喷油量向正常喷油量切换的控制信号。
优选地，延迟输出控制所述发动机喷油量向正常喷油量切换的控制信号。
优选地，延迟1s-2s输出提高所述发动机喷油量的控制信号。
优选地，所述增压器转速上限Turb_nUp_C和增压器转速下限Turb_nDown_C的差值为所述增压器的最高转速值的5％-15％。
优选地，基于ECU实时获取：压气机出口压力和压气机进口压力，并根据下述公式确定所述压比Turb_PR：压比Turb_PR＝压气机出口压力/压气机进口压力。
优选地，基于ECU实时获取：压气机进气量、压气机入口温度和环境压力，并根据下述公式确定所述折合空气流量Turb_mAir：折合空气流量Turb_mAir＝进气量*(压气机入口温度)0.5/环境压力。
本发明提供的保护涡轮增压器的控制方法，在控制逻辑中预设有增压器特性曲线Turb_MAP图，该增压器特性曲线Turb_MAP图中设有根据压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir标定的增压器转速值，同时基于ECU中获取的发动机当前的压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir，并以当前压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir为依据查找增压器特性曲线Turb_MAP图，从而获得当前工况下的增压器转速Turb_n；进而以当前增压器转速Turb_n超出预设的增压器转速范围为条件，输出调节发动机喷油量的控制信号，实现对增压器的实时保护。与现有技术相比，本方案以增压器转速限值作为基础的一种保护增压器的控制策略，工作过程中，各工况下的增压器转速可通过增压器特性曲线MAP查表得到，当查表得到的转速超过增压器转速的限值时，限制发动机喷油量直至增压器转速位于预定增压器转速区间内为止。当系统正常时，油量恢复正常。该控制方法能够实现对增压器转速的实时监测与控制，为有效提高增压器的工作稳定性提供了可靠保障。
在本发明的优选方案中，在查找增压器特性曲线Turb_MAP图确定的增压器转速值的基础上，乘以预设的增压器转速系数Turb_facSpd后，得到作为当前工况点的增压器转速Turb_n，优选地，该增压器转速系数Turb_facSpd为1.05-1.5，以消除信号采集、传递过程中干扰因素对于控制精度的影响，可进一步提高增压器的工作稳定性。
在本发明的另一优选方案中，其增压器转速范围配置为：增压器转速上限Turb_nUp_C和增压器转速下限Turb_nDown_C构成的预设数值区间；且，以增压器转速Turb_n高于增压器转速上限Turb_nUp_C为条件，输出降低发动机喷油量的控制信号，或者，以增压器转速Turb_n低于增压器转速下限Turb_nDown_C为条件，输出控制发动机喷油量向正常喷油量切换切换的控制信号，最终使增压器转速处于预设数值区间内。优选地，增压器转速上限Turb_nUp_C和增压器转速下限Turb_nDown_C的差值为增压器的最高转速值的5％-15％，也就是说，对于增压器转速上限Turb_nUp_C和增压器转速下限Turb_nDown_C来说，二者的差值不能太大，避免增压器转速产生太大的波动，影响发动机的工作稳定性。
在本发明的又一优选方案中，若增压器转速Turb_n低于增压器转速下限Turb_nDown_C，发动机喷油量将以喷油量上调系数TurbCtl_dqrise_C为速率，优选通过计时器模块产生时间延迟，也就是说，此状态下延迟输出控制所述发动机喷油量向正常喷油量切换的控制信号，延迟时间内不再出现增压器超速现象后，再以正常喷油量工作，从而可有效避免发动机和增压器暂时失配而发生的喘振。
附图说明
图1是具体实施方式中所述保护涡轮增压器控制方法的方框图；
图2是具体实施方式中所述保护涡轮增压器的控制方法的流程图。
具体实施方式
本发明基于电控发动机的ECU实现，ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)又称“行车电脑”、“车载电脑”等，其根据内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。
本发明的核心在于提供一种保护涡轮增压器的控制方法，其主要目的是实时监测控制增压器的转速，以防止增压器超速损坏，进而发动机的可靠运行。下面结合具体实施例和说明书附图对本发明提供的技术方案作出进一步的详细说明，以便于本领域技术人员更好地理解。
请参见图1，该图为本实施方式中所述保护涡轮增压器的控制方法方框图。
如图1所示，该保护涡轮增压器的控制方法包括以下步骤：
步骤10：将增压器特性曲线Turb_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述增压器特性曲线Turb_MAP图中设有根据压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir标定的增压器转速值。
其中，增压器特性曲线Turb_MAP图可根据不同厂家、不同型号的增压器进行具体标定，只要满足使用需要均可。应当理解，基于不同机型形成相应的增压器特性曲线Turb_MAP图并不构成对本申请保护范围的限制。
步骤20：通过电子控制单元ECU获取发动机当前的压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir，并以所述压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir为依据查找所述增压器特性曲线Turb_MAP图，从而获得当前工况下的增压器转速Turb_n。
步骤30：以所述增压器转速Turb_n超出预设的增压器转速范围为条件，输出调节发动机喷油量的控制信号。
工作过程中，该控制方法以增压器转速限值作为基础的一种保护增压器的控制策略，工作过程中，各工况下的增压器转速可通过增压器特性曲线MAP查表得到，当查表得到的转速超过增压器转速的限值时，则限制发动机喷油量，直至增压器转速位于预定增压器转速区间内为止。当系统正常时，油量恢复正常。
需要说明的是，前述发动机当前的压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir可以基于电子控制单元ECU的记录中直接读取获得，也可以基于电子控制单元ECU的记录中的相关参数或者通过传感器采集的相关参数进行确定，只要满足使用需要均在本申请请求保护的范围内。
例如，基于ECU实时获取：压气机出口压力和压气机进口压力；并根据下述公式确定所述压比Turb_PR：压比Turb_PR＝压气机出口压力/压气机进口压力。例如，基于ECU实时获取：压气机进气量、压气机入口温度和环境压力；并根据下述公式确定所述折合空气流量Turb_mAir：折合空气流量Turb_mAir＝进气量*(压气机入口温度)0.5/环境压力。
另外，上述参数的采集、传递过程中存在许多干扰因素，使得获取的基础参数偏离实际参数值，直接影响发动机当前压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir的确定，进而影响本方案的控制精度。为降低上述偏差对控制精度的影响，当前工况下的所述增压器转速Turb_n的确定，可以在查找所述增压器特性曲线Turb_MAP图确定的所述增压器转速值的基础上，将该增压器转速值与预设的增压器转速系数Turb_facSpd相乘，从而可消除干扰因素对于控制精度产生的影响。优选地，该增压器转速系数Turb_facSpd为1.05-1.5。
本方案中，前述增压器转速范围可以配置为：增压器转速上限Turb_nUp_C和增压器转速下限Turb_nDown_C构成的预设数值区间；且，以所述增压器转速Turb_n高于所述增压器转速上限Turb_nUp_C为条件，输出降低所述发动机喷油量的控制信号。当由于某种因素，导致增压器转速超出增压器转速上限Turb_nUp_C时，发动机的喷油量会以TurbCtl_dqfall_C(预设定)的速率降低，直到增压器的转速介于Turb_nUp_C和Turb_nDown_C为止。当然，对于增压器转速上限Turb_nUp_C和增压器转速下限Turb_nDown_C来说，二者的差值不能太大，避免增压器转速产生太大的波动，影响发动机的工作稳定性。优选地，增压器转速上限Turb_nUp_C和增压器转速下限Turb_nDown_C的差值为增压器的最高转速值的5％-15％。
以增压器转速作为反馈信号，当发动机喷油量下降或者其他因素使得增压器转速Turb_n低于所述增压器转速下限Turb_nDown_C时，则控制所述发动机喷油量向正常喷油量切换的控制信号。该过程中，发动机喷油量会以TurbCtl_dqrise_C的速率上调，但是不会立即调整，通过计时器模块产生时间延迟。也就是说，如果在延迟时间内不再出现增压器超速现象后，再以正常喷油量工作，以避免柴油机和增压器暂时失配而发生的喘振。优选地，延迟1s-2s输出提高所述发动机喷油量的控制信号。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.保护涡轮增压器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
将增压器特性曲线Turb_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述增压器特性曲线Turb_MAP图中设有根据压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir标定的增压器转速值；
通过电子控制单元ECU获取发动机当前的压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir，并以所述压比Turb_PR和折合空气流量Turb_mAir为依据查找所述增压器特性曲线Turb_MAP图，从而获得当前工况下的增压器转速Turb_n；
以所述增压器转速Turb_n超出预设的增压器转速范围为条件，输出调节发动机喷油量的控制信号。
2.根据权利要求1所述的保护涡轮增压器的控制方法，其特征在于，当前工况下的所述增压器转速Turb_n为：查找所述增压器特性曲线Turb_MAP图确定的所述增压器转速值与预设的增压器转速系数Turb_facSpd之积。
3.根据权利要求2所述的保护涡轮增压器的控制方法，其特征在于，所述增压器转速系数Turb_facSpd为1.05-1.5。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的保护涡轮增压器的控制方法，其特征在于，所述增压器转速范围配置为：增压器转速上限Turb_nUp_C和增压器转速下限Turb_nDown_C构成的预设数值区间；且，以所述增压器转速Turb_n高于所述增压器转速上限Turb_nUp_C为条件，输出降低所述发动机喷油量的控制信号。
5.根据权利要求4所述的保护涡轮增压器的控制方法，其特征在于，以所述增压器转速Turb_n低于所述增压器转速下限Turb_nDown_C为条件，输出控制所述发动机喷油量向正常喷油量切换的控制信号。
6.根据权利要求5所述的保护涡轮增压器的控制方法，其特征在于，延迟输出控制所述发动机喷油量向正常喷油量切换的控制信号。
7.根据权利要求6所述的保护涡轮增压器的控制方法，其特征在于，延迟1s-2s输出提高所述发动机喷油量的控制信号。
8.根据权利要求3所述的保护涡轮增压器的控制方法，其特征在于，所述增压器转速上限Turb_nUp_C和增压器转速下限Turb_nDown_C的差值为所述增压器的最高转速值的5％-15％。
9.根据权利要求1所述的保护涡轮增压器的控制方法，其特征在于，基于ECU实时获取：压气机出口压力和压气机进口压力；并根据下述公式确定所述压比Turb_PR：
压比Turb_PR＝压气机出口压力/压气机进口压力。
10.根据权利要求9所述的保护涡轮增压器的控制方法，其特征在于，基于ECU实时获取：压气机进气量、压气机入口温度和环境压力；并根据下述公式确定所述折合空气流量Turb_mAir：
折合空气流量Turb mAir＝进气量*(压气机入口温度)0.5/环境压力。
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