CN104005839B - 一种保护整车压气机的控制方法 - Google Patents

一种保护整车压气机的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种保护整车压气机系统的控制方法，具体包括以下步骤：预先将压气机特性曲线Air_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述压气机特性曲线Air_MAP图中设有根据压比π和新鲜进气量m标定的压气机效率η值；通过所述电子控制单元ECU获取压气机出口压力、新鲜进气量、环境气压，以所述压气机出口压力与环境气压比值、所述新鲜进气量查找所述压气机特性曲线Air_MAP图，从而获得当前工况下的压气机出口温度；以所述压气机出口温度超出预设的压气机温度范围为条件，发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压气机出口温度，进而可完全避免压气机过热出现损坏的问题，又有利于实现中冷器效率的检测。

Description

一种保护整车压气机的控制方法
技术领域
本发明涉及电控发动机技术领域，具体涉及一种保护整车压气机的控制方法。
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，增压式发动机是提高汽车发动机经济性能的手段之一。具体来说，增压式发动机包括增压气压机、中冷器等部件，增压气压机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压气机(air compressor)压缩以提高空气的密度，使更多的空气被吸入到汽缸里，从而增大发动机功率。显然，气压机的工作状况直接影响发动机的工作状况。
其中，压气机出口气体温度为影响压气机工作的重要参数之一，对于压气机而言，当压气机出口温度超过压气机叶轮温度限制会引起压气机中的增压器失效，最终导致发动机性能下降甚至瘫痪等问题。
目前要获取压气机出口温度一般通过安装传感器于压气机的出口管路，但是，对于整车而言，其压气机出口管路对于密封性要求比较高，在该位置设置传感器容易造成管路泄露等问题，一旦管路漏气，将严重影响发动机的工作性能。
故，现有技术人员一般通过实践经验来粗略估计压气机的出口管路温度，这种方式精确性比较差，不利于操作人员掌控发动机系统的工作状况。
因此，如何提供一种保护气压机的控制方法，可以有效地保护气压机，进而为发动机的可靠运行提供了可靠保障。
发明内容
本发明的目的为提供一种保护整车压气机系统的控制方法，该控制方法可以有效保护气压机，进而为发动机的可靠运行提供了可靠保障。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种保护整车压气机系统的控制方法，具体包括以下步骤：
预先将压气机特性曲线Air_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述压气机特性曲线Air_MAP图中设有根据压比π和新鲜进气量m标定的压气机效率η值；
通过所述电子控制单元ECU获取压气机出口压力、新鲜进气量、环境气压，以所述压气机出口压力与环境气压比值、所述新鲜进气量查找所述压气机特性曲线Air_MAP图，从而获得当前工况下的压气机出口温度；
以所述压气机出口温度超出预设的压气机温度范围为条件，发出调节发动机喷油量的控制信号。
优选地，所述压气机出口压力通过以下方式获取：
预先还将中冷器特性曲线Inter_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述中冷器特性曲线Inter_MAP图中设有根据新鲜进气量标定的气体压降值；
通过所述电子控制单元ECU中还获取整车发动机进气歧管压力；以所述新鲜进气量为依据，查找中冷器特性曲线Inter_MAP图，从而获取气体压降△P，然后再根据所述气体压降△P和所述进气歧管压力计算所述压气机出口压力。
优选地，还通过所述电子控制单元ECU中还获取整车发动机进气歧管温度，以所述压气机的出口温度为条件实时获取中冷器效率；
以所述中冷器效率是否符合预设中冷器效率范围为条件，发出显示中冷器状态控制指令；
其中，所述中冷器效率的具体计算公式为：
η1＝(T1-T2)/(T1-T0)；其中，η1中冷器效率；T1为压气机出口温度；T2进气歧管温度；T0环境温度。
优选地，还包括车载自动诊断系统OBD，用于接收所述显示中冷器状态的控制指令，并根据所述控制指令显示所述中冷器的工作状态。
优选地，对于EGR发动机中，所述新鲜进气量由设置于所述EGR系统中的进气流量传感器获取。
优选地，对于非EGR发动机系统，还通过所述电子控制单元ECU中还获取整车发动机进气歧管温度，所述新鲜进气量以获取的所述进气歧管温度和进气歧管压力计算为依据计算所得。
优选地，所述压气机效率η具体计算公式如下：
其中，K为空气绝热指数，T1为压气机出口温度；T0为环境温度；π为压气机出口压力与环境气压比值(压比)。
优选地，所述空气绝热指数K的数值范围为1.35-1.4。
优选地，当系统获取的所述压气机出口温度不低于所述预设的压气机温度范围的上限值时，210摄氏度时，所述ECU发出限制或降低发动机喷油量的控制信号。
优选地，所述预设的压气机温度范围的上限值为所述气压机的叶轮极限工作温度。
工作过程中，该控制方法以压气机出口温度限值作为基础的一种保护气压机的控制策略，工作过程中，各工况下的气压机出口温度可通过气压机特性曲线MAP查表直接或间接得到，当得到的压气机出口温度超过预设压气机出口温度的限值时，则限制发动机喷油量，直至压气机出口温度位于预设压气机出口温度区间内为止。当系统正常时，油量恢复正常。
本发明所提供的保护整车压气机系统的控制方法无需在整车的压气机的出口管路上设置检测部件即可获取压气机出口温度，通过压气机出口温度判断压气机的工作状态，可以有效地对压气机进行过热保护，完全避免出现压气机过热损坏现象，进而为发动机的可靠运行提供了可靠保障；该方法在实现整车发动机进气管路的密封性的基础上，实现了压气机的过热保护，且该控制方法判断精确，又有利于实现中冷器效率的检测。
附图说明
图1为一种具体实施例中保护整车压气机系统的控制方法流程图；
图2为一种优选的具体实施例中保护整车压气机系统的控制方法流程图。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种保护整车压气机系统的控制方法，该控制方法可以有效保护气压机，进而为发动机的可靠运行提供了可靠保障。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种保护整车压气机系统的控制方法，整车压气机系统包括增压式压气机、中冷器等部件，增压式气压机有两通道，其中一通道连通发动机的废气出口和排气管路，另一通道连通新鲜空气和中冷器的进气口，并且具有将废气温度传递于新鲜空气，以及将新鲜空气压缩两方面的作用，最后，被压缩后的新鲜空气经中冷器冷却后进入发动机的进气口。
请参见图1，该图为本实施方式中所述保护整车压气机系统的控制方法流程图。
本发明中的保护整车压气机系统的控制方法具体控制如下：
S1、预先将压气机特性曲线Air_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述压气机特性曲线Air_MAP图中设有根据压比π和新鲜进气量m标定的压气机效率η值；
其中，压气机特性曲线Air_MAP图可根据不同厂家、不同型号的气压器进行具体标定，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压气机特性曲线Air_MAP图并不构成对本申请保护范围的限制。
S2、通过所述电子控制单元ECU获取压气机出口压力、新鲜进气量、环境气压，以所述压气机出口压力与环境气压比值、所述新鲜进气量查找所述压气机特性曲线air_MAP图，从而获得当前工况下的压气机出口温度；
S3、以所述压气机出口温度超出预设的压气机温度范围为条件，发出调节发动机喷油量的控制信号。
工作过程中，该控制方法以压气机出口温度限值作为基础的一种保护气压机的控制策略，工作过程中，各工况下的气压机出口温度可通过气压机特性曲线MAP查表直接或间接得到，当得到的压气机出口温度超过预设压气机出口温度的限值时，则限制发动机喷油量，直至压气机出口温度位于预设压气机出口温度区间内为止。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气机出口压力、新鲜进气量、环境气压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。
本发明所提供的保护整车压气机系统的控制方法无需在整车的压气机的出口管路上设置检测部件即可获取压气机出口温度，通过压气机出口温度判断压气机的工作状态，可以有效地对压气机进行过热保护，完全避免出现压气机过热损坏现象，进而为发动机的可靠运行提供了可靠保障；该方法在实现整车发动机进气管路的密封性的基础上，实现了压气机的过热保护，且该控制方法判断精确，又有利于实现中冷器效率的检测。
请参考图2，图2为一种优选的具体实施例中保护整车压气机系统的控制方法流程图。
在一种优选的实施方式中，所述压气机出口压力通过以下方式获取：
上述步骤S1中增加以下步骤：预先还将中冷器特性曲线Inter_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述中冷器特性曲线Inter_MAP图中设有根据新鲜进气量标定的气体压降值；
步骤S2具体包括以下两步骤：
S20、通过所述电子控制单元ECU中还获取整车发动机进气歧管压力；以所述新鲜进气量为依据，查找中冷器特性曲线Inter_MAP图，从而获取气体压降△P，然后再根据所述气体压降△P和所述进气歧管压力计算所述压气机出口压力；
S21、通过所述电子控制单元ECU获取新鲜进气量、环境气压，以所述压气机出口压力与环境气压比值、所述新鲜进气量查找所述压气机特性曲线air_MAP图，从而获得当前工况下的压气机出口温度。
众所周知，中冷器的主要作用是将压气机压缩后的高温气体进行进一步的降温，有数据表明，在相同空燃比条件下，进入发动机的空气温度每降低10摄氏度，发动机的功率就提高3％-5％，可见在压气机工作性能一定的情况下，中冷器对压气机压缩后气体的冷却效率也直接影响发动机的工作效率。
故在一种优选的实施方式中，上述各实施例还通过所述电子控制单元ECU中还获取整车发动机进气歧管温度，以所述压气机的出口温度为条件实时获取中冷器效率；
以所述中冷器效率是否符合预设中冷器效率范围为条件，发出显示中冷器状态控制指令；工作过程中，当中冷器效率低于预设中冷器效率的最低值时，ECU发出目前中冷器状态的控制信号，操作人员根据该控制信号及时了解中冷器的工作情况，并进行维修或更换中冷器，进而保证发动机系统工作的可靠性。
其中，中冷器效率的具体计算公式为：
η1＝(T1-T2)/(T1-T0)；
其中，η1中冷器效率；T1为压气机出口温度；T2进气歧管温度；T0环境温度。
具体地，车载自动诊断系统OBD可以用于接收所述显示中冷器状态的控制指令，并根据所述控制指令显示所述中冷器的工作状态；这样操作人员观察和监测更加直观、方便。
对于EGR发动机中，新鲜进气量由设置于所述EGR系统中的进气流量传感器获取。
对于非EGR发动机系统，新鲜进气量可以根据以下方法获取：通过所述电子控制单元ECU中还获取整车发动机进气歧管温度，新鲜进气量以获取的所述进气歧管温度和进气歧管压力计算为依据计算所得。
在一种具体的实施方式中，压气机效率η具体计算公式如下：
其中，K为空气绝热指数，T1为压气机出口温度；T0为环境温度；π为压气机出口压力与环境气压比值(压比)。
对于不同的环境，空气绝热指数K的取值范围是不同的，通常气体常数K的数值范围为1.35-1.4，对于标准大气压下空气绝热指数K通常取理论值1.4。
当系统获取的所述压气机出口温度不低于所述预设的压气机温度范围的上限值时，所述ECU发出限制或降低发动机喷油量的控制信号；具体地，所述预设的压气机温度范围的上限值为所述气压机的叶轮极限工作温度。
对于铝材质压气机叶轮，叶轮的极限温度为210摄氏度，当检测到压气机出口温度高于210摄氏度时，ECU发出限制发动机喷油量的控制信号，直至压气机出口温度降低至该温度以下。
以上对本发明所提供的一种保护整车压气机系统的控制方法进行了详细介绍。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。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种保护整车压气机系统的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
预先将压气机特性曲线Air_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述压气机特性曲线Air_MAP图中设有根据压比π和新鲜进气量m标定的压气机效率η值；
通过所述电子控制单元ECU获取压气机出口压力、新鲜进气量、环境气压，以所述压气机出口压力与环境气压比值、所述新鲜进气量查找所述压气机特性曲线Air_MAP图，从而获得当前工况下的压气机出口温度；
以所述压气机出口温度超出预设的压气机温度范围为条件，发出调节发动机喷油量的控制信号；
所述压气机出口压力通过以下方式获取：
预先还将中冷器特性曲线Inter_MAP图预置于电子控制单元ECU中，所述中冷器特性曲线Inter_MAP图中设有根据新鲜进气量标定的气体压降值；
通过所述电子控制单元ECU中还获取整车发动机进气歧管压力；以所述新鲜进气量为依据，查找中冷器特性曲线Inter_MAP图，从而获取气体压降△P，然后再根据所述气体压降△P和所述进气歧管压力计算所述压气机出口压力。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还通过所述电子控制单元ECU中还获取整车发动机进气歧管温度，以所述压气机的出口温度为条件实时获取中冷器效率；
以所述中冷器效率是否符合预设中冷器效率范围为条件，发出显示中冷器状态控制指令；
其中，所述中冷器效率的具体计算公式为：
η1＝(T1-T2)/(T1-T0)；其中，η1中冷器效率；T1为压气机出口温度；T2进气歧管温度；T0环境温度。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，还包括车载自动诊断系统OBD，用于接收所述显示中冷器状态的控制指令，并根据所述控制指令显示所述中冷器的工作状态。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，对于EGR发动机中，所述新鲜进气量由设置于EGR系统中的进气流量传感器获取。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，对于非EGR发动机系统，还通过所述电子控制单元ECU中还获取整车发动机进气歧管温度，所述新鲜进气量以获取的所述进气歧管温度和进气歧管压力计算为依据计算所得。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述压气机效率η具体计算公式如下：
η = 1 - π K - 1 K 1 - T 1 T 0 ;
其中，K为空气绝热指数，T1为压气机出口温度；T0为环境温度；π为压气机出口压力与环境气压比值。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，空气绝热指数K的数值范围为1.35-1.4。
8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当系统获取的所述压气机出口温度不低于所述预设的压气机温度范围的上限值时，所述ECU发出限制或降低发动机喷油量的控制信号，其中，所述压气机温度范围的上限值为210摄氏度。
9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预设的压气机温度范围的上限值为压气机的叶轮极限工作温度。
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