CN106438020B - 电辅助差速增压器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供电辅助差速增压器控制方法，包括涡轮、压气机、差速器、电动机，差速器包括差速器壳、行星齿轮系，行星齿轮系位于差速器壳里，行星齿轮系的行星齿轮轴与差速器壳相连，压气机通过压气机轴连接行星齿轮系，涡轮通过涡轮轴连接行星齿轮系，电动机通过主减速器从动齿轮连接差速器壳，压气机轴上安装第一转速传感器，涡轮轴上安装第二转速传感器。本发明改善了发动机的加速特性，并预防了增压器压气机喘振，增加了涡轮流量范围，降低了增压器与发动机的匹配难度，从而改善了增压器的性能。

Description

电辅助差速增压器控制方法

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机进排气系统，具体地说是涡轮增压器。

背景技术

目前柴油机上广泛采用涡轮增压技术，特别是低速和中速柴油机更为普及，而且达到了高增压的程度。柴油机采用涡轮增压后，柴油机的运行特性存在很多问题。其中之一就是低速性能差，当增压柴油机在低速运行时，进入气缸的空气量跟不上喷油量的变化速率，增压空气不足以满足气缸燃烧所需要的空气量的要求，就会产生燃烧冒黑烟、排气温度和零部件温度过高，扭矩不足，经济性变差，加速性差等后果。为了改善增压柴油机低速特性，电辅助涡轮增压便是其中一种方法。电辅助涡轮增压系统是利用电能来提高涡轮增压器转子的加速性，还可依靠发电机回收能量，其快速的响应性和灵活的工作方式受到人们广泛关注。当涡轮增压器与柴油机匹配时，发动机进入减速阶段，随负荷的增大，运行线愈接近喘振线，需要防止其穿过喘振线而落入不稳定工作区。

发明内容

本发明的目的在于提供降低了增压器与发动机的匹配难度，从而改善了增压器的性能电辅助差速增压器及其控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明电辅助差速增压器，其特征是：包括涡轮、压气机、差速器、电动机，差速器包括差速器壳、行星齿轮系，行星齿轮系位于差速器壳里，行星齿轮系的行星齿轮轴与差速器壳相连，压气机通过压气机轴连接行星齿轮系，涡轮通过涡轮轴连接行星齿轮系，电动机通过主减速器从动齿轮连接差速器壳，压气机轴上安装第一转速传感器，涡轮轴上安装第二转速传感器。

本发明电辅助差速增压器控制方法，其特征是：采用如下电辅助差速增压器：包括涡轮、压气机、差速器、电动机，差速器包括差速器壳、行星齿轮系，行星齿轮系位于差速器壳里，行星齿轮系的行星齿轮轴与差速器壳相连，压气机通过压气机轴连接行星齿轮系，涡轮通过涡轮轴连接行星齿轮系，电动机通过主减速器从动齿轮连接差速器壳，压气机轴上安装第一转速传感器，涡轮轴上安装第二转速传感器；

将所述电辅助差速增压器安装在柴油机进排气系统中：

当柴油机处于启动阶段时，启动电动机，使增压器转速达到某一工况的目标转速，当柴油机稳定在该工况后，电动机停止工作；

当柴油机处于加速阶段时，启动电动机，使增压器转速达到下一工况下的目标转速，当柴油机稳定在该工况后，电动机停止工作；

当柴油机在某一工况小于50％额定转速时，启动电动机，使增压器达到该工况下的目标转速，然后停止电动机，通过第一转速传感器和第二转速传感器测压气机与涡轮转速信号，当两者转速差大于较小转速的10％时，启动电动机，使增压器转速同步在该工况下的目标转速，再停止电动机，同时通过第一转速传感器和第二转速传感器继续监测压气机与涡轮转速信号；

当柴油机在某一工况大于70％额定转速时，停止电动机，通过第一转速传感器和第二转速传感器监测压气机与涡轮转速信号，当两者转速差大于较大转速的10％时，启动电动机，使增压器转速同步在该工况下的目标转速，再停止电动机，同时通过第一转速传感器和第二转速传感器继续监测压气机与涡轮转速信号；

当柴油机在某一工况处于50％-70％额定转速时，如果柴油机是由低工况向高工况运行，控制方法与柴油机处于加速阶段时相同；如果柴油机是由高工况向低工况运行，电动机保持不工作状态，使增压器通过差速器自然减速。

本发明的优势在于：本发明改善了发动机的加速特性，并预防了增压器压气机喘振，增加了涡轮流量范围，降低了增压器与发动机的匹配难度，从而改善了增压器的性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，本发明主要包括：压气机1、涡轮9、电动机12、差速器，在压气机1上安装有转速传感器2同时与半轴齿轮3相连，接入差速器中，差速器采用行星齿轮6的结构，在差速器另一端与涡轮9相连，并且涡轮也安装有转速传感器8。在差速器壳4上安装有主减速器从动齿轮10，与电动机12的半轴齿轮11相连。

差速器的运行过程如下所示：由压气机转速传感器2、涡轮转速传感器8 以及发动机转速三个参数控制电动机12工作。当电动机工作时，差速器相当于一根轴，压气机1和涡轮9转速同步，快速响应达到目标转速。当电动机12停止工作时，由于差速器的工作原理可知，差速器壳4停止转动，压气机1与涡轮9继续工作。

在电辅助增压器中，通过压气机转速传感器2、涡轮转速传感器8以及发动机转速等相关参数经由控制模块来控制电动机12转速，使进气效率达到最佳，发动机启动或加速时，要求增压器具有快速响应的特性，此时启动电动机 12，满足发动机的进气需求，使增压器转速迅速达到目标转速。发动机处于高工况时，此时不需要电动机做功，但由于脉冲波动，压气机转速和涡轮转速可能存在微小差异，此时需要通过转速传感器监控两者转速，当转速差(此处以两者转速先对较小的一方为基准)大于10％时，启动电动机使压气机与涡轮转速同步。当发动机处于低工况时，此时排气能量不足，增压器效率差，进气不满足燃烧需求，启动电动机12，使增压器转速上升，提高进气效率，改善燃烧环境。当发动机减速时，排气能量受到影响，涡轮转速首先开始下降，因为差速器原理，压气机转速减少量是涡轮转速减少量的1/2，能有效的避免压气机喘振，拓展了涡轮流量范围。

本发明电辅助差速增压器控制方法，通过以下方案实现：

通过采集压气机的转速、涡轮的转速以及主机的转速信号进行制定控制策略，控制电动机。

电动机控制策略：

当柴油机处于启动阶段时，启动电动机，使增压器转速迅速达到每个工况的目标转速，当柴油机稳定在某个工况后，电动机停止工作。

当柴油机处于加速阶段时，启动电动机，使增压器转速迅速达到下一工况下的目标转速，当柴油机稳定在该工况后，电动机停止工作。

当柴油机工况小于50％额定转速时，启动电动机，使增压器迅速达到该工况下的目标转速，然后停止电动机，测压气机与涡轮转速信号，当两者转速差 (此处以两者转速先对较小的一方为基准)大于10％时，启动电动机，使增压器转速同步在该工况下的目标转速，再停止电动机，继续监测。

当柴油机工况大于70％额定转速时，停止电动机，监测压气机与涡轮转速信号，当两者转速差(此处以两者转速先对较大的一方为基准)大于10％时，启动电动机，使增压器转速同步在该工况下的目标转速，再停止电动机，继续监测。

当柴油机工况处于50％-70％额定转速时，如果柴油机是由低工况向高工况运行，控制方法参照加速阶段控制策略；如果柴油机是由高工况向低工况运行，电动机保持不工作状态，使增压器通过差速器自然减速。

Claims (1)

1.电辅助差速增压器控制方法，其特征是：采用如下电辅助差速增压器：包括涡轮、压气机、差速器、电动机，差速器包括差速器壳、行星齿轮系，行星齿轮系位于差速器壳里，行星齿轮系的行星齿轮轴与差速器壳相连，压气机通过压气机轴连接行星齿轮系，涡轮通过涡轮轴连接行星齿轮系，电动机通过主减速器从动齿轮连接差速器壳，压气机轴上安装第一转速传感器，涡轮轴上安装第二转速传感器；

将所述电辅助差速增压器安装在柴油机进排气系统中：

当柴油机处于启动阶段时，启动电动机，使增压器转速达到某一工况的目标转速，当柴油机稳定在该工况后，电动机停止工作；

当柴油机处于加速阶段时，启动电动机，使增压器转速达到下一工况下的目标转速，当柴油机稳定在该工况后，电动机停止工作；

当柴油机在某一工况小于50％额定转速时，启动电动机，使增压器达到该工况下的目标转速，然后停止电动机，通过第一转速传感器和第二转速传感器监测压气机与涡轮转速信号，当两者转速差大于较小转速的10％时，启动电动机，使增压器转速同步在该工况下的目标转速，再停止电动机，同时通过第一转速传感器和第二转速传感器继续监测压气机与涡轮转速信号；

当柴油机在某一工况大于70％额定转速时，停止电动机，通过第一转速传感器和第二转速传感器监测压气机与涡轮转速信号，当两者转速差大于较大转速的10％时，启动电动机，使增压器转速同步在该工况下的目标转速，再停止电动机，同时通过第一转速传感器和第二转速传感器继续监测压气机与涡轮转速信号；

当柴油机在某一工况处于50％-70％额定转速时，如果柴油机是由低工况向高工况运行，控制方法与柴油机处于加速阶段时相同；如果柴油机是由高工况向低工况运行，电动机保持不工作状态，使增压器通过差速器自然减速。