CN103321690A - 控制增压器高原超速的方法、装置及汽车发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种控制增压器高原超速的方法、装置及汽车发动机，其中，上述方法包括：获得增压器的实际压比；判断实际压比是否高于发动机转速对应的压比阈值；若是，根据实际压比与压比阈值的比较结果查询已标定的高原修正曲线，获得该发动机转速对应的高原修正参数；利用高原修正参数修正发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值；根据所述高原放气阀开度控制值控制放气阀的开度。采用本发明提供的控制增压器高原超速的方法，在发动机上高原后可以通过打开放气阀使增压器转速下降，达到保护增压器的目的。

Description

控制增压器高原超速的方法、装置及汽车发动机

技术领域

本发明涉及发动机涡轮增压器技术领域，特别地，涉及一种控制增压器高原超速的方法、装置及汽车发动机。

背景技术

废气涡轮增压器是用内燃机的排气推动涡轮机来带动压气机以压缩进气，达到进气增压的装置。废气涡轮增压器由涡轮机和压气机等部分组成。在整个动力系统中，涡轮机的进气口与发动机排气歧管相连，涡轮机的排气口则接在排气管上；压气机进气口与空气滤清器相连，排气口则接在进气歧管上。在废气涡轮增压器内部，涡轮机的叶轮与压气机的叶轮通过增压器轴刚性连接，这部分称作增压器转子。增压器转子通过浮动轴承固定在废气涡轮增压器中。

废气涡轮增压器的工作原理为：发动机工作时，从发动机排气歧管排出的高温高压的废气以一定角度高速冲击涡轮机叶轮，使增压器转子高速旋转。增压器转子中压气机叶轮的高速旋转使得发动机进气歧管内的气压升高，达到增压效果。如此，在进气过程中，空气会受到较大的压力，从而使更多的、密度更大的空气进入汽缸。这样，燃油就可以更加充分的燃烧，发动机的性能便更上一层楼。

当内燃机在高原环境下运行时，由于环境压力的下降，往往造成增压器运行点会往高速偏移，在某些工况下可能造成增压器超速，增压器超速后会很容易导致增压器损坏。

现有技术通过限制喷油量来达到增压器高原超速保护的目的。具体为：在发动机上高原后，因为发动机所处的海拔越高，环境压力越低，增压器转速就越高。因此，标定了一个基于环境压力和发动机转速的map，横坐标为环境压力，纵坐标为发动机转速，输出值为喷油量。此喷油量即发动机在该环境压力和发动机转速下的最大喷油量，可以防止增压器超速的油量。但采用限制喷油量的保护方法是以损失发动机功率为代价的，不能最大程度地保证发动机的功率。

因此需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何有效控制增压器在高原环境下运行不发生超速。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种控制电控放气阀增压器高原超速的方法、装置及汽车发动机，在不损耗或最小损耗发动机功率的情况下，控制增压器在高原环境下不超速。

为了解决上述问题，一方面提供了一种控制增压器高原超速的方法，包括：

获得增压器的实际压比；

判断上述实际压比是否高于该发动机转速对应的压比阈值；

若是，根据上述实际压比与上述压比阈值的比较结果查询已标定的高原修正曲线，获得该发动机转速对应的高原修正参数；

利用上述高原修正参数修正上述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值；

根据上述高原放气阀开度控制值控制放气阀的开度。

优选的，上述控制增压器高原超速的方法还包括：

当上述放气阀的开度达到最大后，若增压器依然超速，则激活限油保护模式。

优选的，上述获得增压器的实际压比；具体为：

测量发动机在某一转速下增压器的进气压力值和进气歧管内压力值；

进气歧管内压力值除以上述进气压力值得到增压器的实际压比。

优选的，上述实际压比与上述压比阈值的比较结果具体为上述实际压比减去上述压比阈值的差值。

优选的，上述利用上述高原修正参数修正上述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值；具体为：上述高原修正参数乘以上述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值。

另一方面，提供了一种控制增压器高原超速的装置，包括：

实际压比获取模块，用于获得增压器的实际压比；

判断模块，用于判断上述实际压比是否高于该发动机转速对应的压比阈值；

高原修正参数获取模块，用于在实际压比高于上述压比阈值的工况下，根据上述实际压比与上述压比阈值的比较结果查询已标定的高原修正曲线，获得该发动机转速对应的高原修正参数；

计算模块，用于利用上述高原修正参数修正上述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值；

执行模块，用于根据上述高原放气阀开度控制值控制放气阀的开度。

优选的，上述控制增压器高原超速的装置还包括：

限油保护模块，用于当执行模块控制上述放气阀的开度达到最大后，若增压器依然超速，则激活限油保护模式。

优选的，上述实际压比获取模块具体包括：

压力测量单元，用于测量发动机在某一转速下增压器的进气压力值和进气歧管内压力值；

压比计算单元，用于利用进气歧管内压力值除以上述进气压力值得到增压器的实际压比。

优选的，上述计算模块具体用于利用上述高原修正参数乘以上述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值。

再一方面，提供了一种汽车发动机，包括发动机本体、电控放气阀增压器，任一上述的控制增压器高原超速的装置。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下优点：

本发明实施例提出利用发动机的进气歧管的压力信号和大气的环境压力信号，求解出增压器实际压比，将计算的实际压比与压比阈值进行对比，当计算的实际压比超过此阈值时，就对电子控制单元发出的电控放气阀开度信号乘以一个大于1的数值，使放气阀开度变大，使涡端放气量变大，从而使转速降低到合理范围。因此，采用本发明提供的控制增压器高原超速的方法，在发动机上高原后可以通过智能控制放气阀的开度使增压器转速下降，达到保护增压器的目的。

进一步地，如果放气阀开度到最大后，增压器仍然超速，可以激活限油模式来进行增压器超速保护，最大程度地保持发动机的功率。

附图说明

图1是本发明控制电控放气阀增压器高原超速的方法实施例一的流程图；

图2是本发明控制电控放气阀增压器高原超速的方法实施例一的逻辑示意图；

图3是本发明控制电控放气阀增压器高原超速的方法实施例二的流程图；

图4是本发明控制电控放气阀增压器高原超速的装置实施例的结构框图；

图5是本发明控制电控放气阀增压器高原超速的装置优选实施例的结构框图；

图6本发明实际压比获取模块的结构框图；

图7是本发明汽车发动机实施例的结构框图。

具体实施方式

在详细介绍本发明技术方案之前，先介绍一下本申请技术人员发现问题以及提出解决技术方案的过程。

装配有增压器的发动机上高原后，由于外界环境压力下降，导致与环境压力密切相关的压气机进口的绝对总压力下降。

本申请技术人员在高原环境下进行了多年的高原实验，通过采集进气歧管表的压力数据发现：发动机在高原环境下运行时进气歧管内的压力与在平原环境下运行时的进气歧管内的压力基本保持一致，即发动机进气歧管内的压力基本不受外界环境的影响。表一提供了上述实验的实验数据。

表一

海拔	进口压力（bar）	进气歧管表压（bar）	压气机压比
				0	1	1.5	2.5
3000	0.7	1.5	3.14

上述实验数据是分别在海拔为0的平原和海拔为3000米的高原进行的。由表一可知，发动机上高原后，增压器的压气机压比由2.5上升至3.14，即增压器的压比会上升。

本领域技术人员应知，增压器的压气机压比越高，增压器的转速就越高。对于发动机来说，在发动机标定点增压器的转速最高，因此，此工况点在高原上最容易发生增压器超速。增压器超速后将导致增压器很快损坏，因此有必要进行增压器的高原超速保护。

电控放气阀增压器作为一种可以智能调节放气阀开度的增压器被广泛应用于发动机系统，当放气阀开度变大后，会使更多的排气能量通过旁通阀排出，从而使增压器转速下降，进而达到保护增压器的目的。

本申请技术人员通过大量的实验发现：目前的放气阀增压器，在平原上运行时，在发动机标定点放气阀开度处于一个中间的状态，并没有完全打开，在高原运行时，由于压气机进口的压力降低，作用于的放气阀膜片压力会比平原时更小，因此高原上放气阀开度相比平原会更小一点，表二提供了电控放气阀的实验数据。

表二

转速	扭矩	压气机出口压力	放气阀膜片控制压力	涡前压力
					1900	1240	156.5	156.5	149.3
1900	1240	118.0	203	111.0
					1900	1240	177.2	90	166.8

表二中，第1行数据为电控放气阀一般工况下的实验数据，第2行为电控放气阀完全打开后的实验数据，第3行为电控放气阀完全关闭后的实验数据；第4列数据为作用于放气阀膜片的压力。

结合表二，对比压气机出口压力和涡前压力可以看到，一般工况下电控放气阀的压力是介于完全打开和完全关闭所承受压力中间的，对应的放气阀的开度也是处于完全打开和完全关闭中间的。因此，本申请技术人员提出：可以通过打开放气阀使增压器转速下降，达到高原保护增压器的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例的核心构思之一在于，提出利用发动机的进气歧管的压力信号和大气的环境压力信号，求解出增压器压比，对应发动机的每一个转速都有一个压比的阈值，将计算的压比与压比阈值进行对比，当计算的压比超过此阈值时，说明增压器超速了，就对发动机系统的电子控制单元ECU发出的电控放气阀开度信号乘以一个大于1的数值，使放气阀开度变大，即使涡端放气量变大，从而使转速降低到合理范围。如果放气阀开度到最大后，增压器仍然超速，这个时候激活限油模式来保护增压器，进行增压器超速保护。

首先，结合图1所示本发明控制电控放气阀增压器高原超速的方法实施例一的流程图和图2所示的本发明实施例一的逻辑示意图对实施例一进行具体说明。

如图1所示，本发明一种控制电控放气阀增压器高原超速的方法实施例一，包括：

步骤1、获得增压器的实际压比Tur_pr_r；其中，增压器的压比为：进气歧管内的压力除以进气压力。

在实际工作过程中，步骤1获得增压器实际压比的具体操作可以利用传感器测量发动机在某一转速下增压器的进气压力信号即压气机的进气压力值Env_p和进气歧管内的压力信号即进气歧管内压力值intakemanifold_pressure；两者相除得到增压器的实际压比Tur_pr_r，如图2所示，可以用公式（1）表示：

intakemanifold_pressure/Env_p=Tur_pr_r   公式（1）

步骤3、判断增压器的实际压比Tur_pr_r是否高于该发动机转速对应的压比阈值；若是，执行步骤5，若否，说明增压器工作正常，无需进行干涉。

此处需要说明的是，配有增压器的发动机对应每一个发动机转速Emp_nEng都设置有一个极限的增压器压比，即压比阈值。可以采用图形表示二者的映射关系，如一条反映发动机转速与增压器的压比阈值对应关系的曲线，即一条命名为Pre_rate_CUR曲线，如图2所示，输入发动机转速Emp_nEng，查询Pre_rate_CUR曲线，输出对应的压比阈值Pre_rate_r。

发动机正常工作时，测得的增压器的实际压比应小于压比阈值Pre_rate_r。若测得的增压器的实际压比大于上述压比阈值Pre_rate_r，则说明发动机的增压器处于非正常工作状态。

步骤5、根据实际压比与压比阈值的比较结果查询已标定的高原修正曲线，获得该发动机转速对应的高原修正参数。

其中，实际压比Tur_pr_r与压比阈值Pre_rate_r的比较结果可以是实际压比减去压比阈值的差值,如图2所示。

将Tur_pr_r与Pre_rate_CUR输出值Pre_rate_r进行比较，若Tur_pr_r-Pre_rate_r的值大于0，说明增压器超速；若Tur_pr_r-Pre_rate_r的值小于0，说明增压器转速在合理范围内。将两者的差值输入到一个Factor_Cor_CUR中，如图2所示，通过查询该Factor_Cor_CUR可知，若Tur_pr_r-Pre_rate_r的值小于0，则输出的高原修正参数为1，即增压器工作正常，无需修正其放气阀开度的控制参数。若Tur_pr_r-Pre_rate_r的值大于0，则输出为一个大于1的高原修正参数,输出值为Factor_c。

上述Factor_Cor_CUR是发动机上高原后进行标定的，反映的是增压器的实际压比与阈值压比的差值与高原修正参数的对应关系。

步骤7、利用高原修正参数修正发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值。

参照图2所示，步骤7可以具体为：高原修正参数Factor_c乘以发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值Waste_rdesBas_mp，得到高原放气阀开度控制值WastegateVlv_r。

上述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值Waste_rdesBas_mp是通过查询一个电控放气阀开度控制信号原始map即Waste_rDesBas_MAP得到的。

对于每一个带增压器的发动机，其出厂时，技术人员通过实验就会配备有标定好的电控放气阀开度控制信号原始map。该电控放气阀开度控制信号原始map是在海拔为零的平原上面进行标定得到，反映了发动机转速Emp_neng与循环喷油量AirCtl_qDesVal之间的函数关系。

若将发动机转速Emp_nEng作为输入值，查询上述电控放气阀开度控制信号原始map，得到一个输出值Waste_rdesBas_mp。该输出值Waste_rdesBas_mp为在海拔为零时该发动机转速对应的放气阀开度控制值。

上述输出值Waste_rdesBas_mp与高原修正参数Factor_c进行乘法运算得到放气阀开度控制值WastegateVlv_r。WastegateVlv_r的值越大，说明高原环境下，电控放气阀的开度应控制得越大。

步骤9、根据高原放气阀开度控制值控制放气阀的开度。

具体为，执行模块根据获得的上述放气阀开度控制值WastegateVlv_r触发增压器的放气阀开度变大。

可见，通过本发明实施例提供的控制电控放气阀增压器高原超速的方法，当高原上检测到增压器超速时，会自动获取变大的放气阀开度控制值，从而使放气阀的开度变大，进而使增压器的放气量变大，智能控制增压器转速下降到合理范围内，达到保护增压器的目的。

在本发明另一实施例中，上述实际压比与压比阈值的比较结果也可以是实际压比与压比阈值的比值，该比值大于1。对应的，上述Factor_Cor_CUR为反映增压器实际压比与阈值压比的比值与对应高原修正参数的映射关系的曲线。

参照图3，示出了本发明控制电控放气阀增压器高原超速的方法实施例二的流程图，在实施例一的基础上还包括：

步骤11、当放气阀的开度达到最大后，若增压器依然超速，则激活限油保护模式，通过限油保护模式进一步降低增压器的超速。

本发明实施例二与现有技术单纯依靠限制喷油量的保护方式不同，本发明实施例是通过控制放气阀开度与限油保护模式相结合的方式实现增压器降速，最大限度地保证发动机功率。

对应上述方法实施例，本发明还提供了一种控制电控放气阀增压器高原超速的装置实施例，如图4所示，包括：

实际压比获取模块41，用于获得增压器的实际压比；

判断模块42，用于判断实际压比是否高于该发动机转速对应的压比阈值；

高原修正参数获取模块43，用于在实际压比高于压比阈值的工况下，根据实际压比与压比阈值的比较结果查询已标定的高原修正曲线，获得该发动机转速对应的高原修正参数；

计算模块44，用于利用高原修正参数修正发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值；

执行模块45，用于根据高原放气阀开度控制值控制放气阀的开度。

优选的，参照图5所示的本发明控制电控放气阀增压器高原超速的装置优选实施例，还可以包括：

限油保护模块46，用于当执行模块控制放气阀的开度达到最大后，若增压器依然超速，则激活限油保护模式。

具体地，参照图6所示本发明实际压比获取模块的结构框图，上述实际压比获取模块41可以具体包括：

压力测量单元411，用于测量发动机在某一转速下增压器的进气压力值和进气歧管内压力值；

压比计算单元412，用于利用进气歧管内压力值除以进气压力值得到增压器的实际压比。

此外，本发明还提供了一种汽车发动机实施例，参照图7所示的发动机实施例的结构框图，包括：发动机本体71、电控放气阀增压器72，还包括上述任一控制电控放气阀增压器高原超速的装置实施例73。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种控制电控放气阀增压器高原超速的方法和装置，以及一种汽车发动机，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种控制增压器高原超速的方法，其特征在于，包括：

获得增压器的实际压比；

判断所述实际压比是否高于发动机转速对应的压比阈值；

若是，根据所述实际压比与所述压比阈值的比较结果查询已标定的高原修正曲线，获得该发动机转速对应的高原修正参数；

利用所述高原修正参数修正所述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值；

根据所述高原放气阀开度控制值控制放气阀的开度。

2.根据权利要求1所述的控制增压器高原超速的方法，其特征在于，还包括：

当所述放气阀的开度达到最大后，若增压器依然超速，则激活限油保护模式。

3.根据权利要求1所述的控制增压器高原超速的方法，其特征在于，所述获得增压器的实际压比；具体为：

测量发动机在某一转速下增压器的进气压力值和进气歧管内压力值；

所述进气歧管内压力值除以所述进气压力值得到增压器的实际压比。

4.根据权利要求1所述的控制增压器高原超速的方法，其特征在于，所述实际压比与所述压比阈值的比较结果具体为所述实际压比减去所述压比阈值的差值。

5.根据权利要求1至4任一所述的控制增压器高原超速的方法，其特征在于，所述利用所述高原修正参数修正所述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值；具体为：所述高原修正参数乘以所述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值。

6.一种控制增压器高原超速的装置，其特征在于，包括：

实际压比获取模块，用于获得增压器的实际压比；

判断模块，用于判断所述实际压比是否高于发动机转速对应的压比阈值；

高原修正参数获取模块，用于在实际压比高于所述压比阈值的工况下，根据所述实际压比与所述压比阈值的比较结果查询已标定的高原修正曲线，获得该发动机转速对应的高原修正参数；

计算模块，用于利用所述高原修正参数修正所述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值；

执行模块，用于根据所述高原放气阀开度控制值控制放气阀的开度。

7.根据权利要求6所述的控制增压器高原超速的装置，其特征在于，还包括：

限油保护模块，用于当执行模块控制所述放气阀的开度达到最大后，若增压器依然超速，则激活限油保护模式。

8.根据权利要求6所述的控制增压器高原超速的装置，其特征在于，所述实际压比获取模块具体包括：

压力测量单元，用于测量发动机在某一转速下增压器的进气压力值和进气歧管内压力值；

压比计算单元，用于利用所述进气歧管内压力值除以所述进气压力值得到增压器的实际压比。

9.根据权利要求6所述的控制增压器高原超速的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于利用所述高原修正参数乘以所述发动机转速在海拔为零时对应的放气阀开度控制值，得到高原放气阀开度控制值。

10.一种汽车发动机，包括发动机本体、电控放气阀增压器，其特征在于，还包括权利要求6至9任一所述的控制增压器高原超速的装置。

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