CN110941899A - 一种vgt增压器转速确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机技术领域，尤其是一种VGT增压器转速确定方法。所述VGT增压器转速确定方法具体包括以下步骤：分析涡轮增压器的状态，并根据所述涡轮增压器的状态判断通过动态计算方式还是稳态计算方式来确定涡轮增压器转速n；若涡轮增压器的状态稳定，则通过稳态计算方式来确定涡轮增压器转速n；否则，通过动态计算方式来确定涡轮增压器转速n；能够综合稳态计算单元和动态计算单元的计算结果实现涡轮增压器转速的最终输出，使得涡轮增压器转速n的计算更为准确。

Description

一种VGT增压器转速确定方法

技术领域

本发明涉及一种发动机技术领域，尤其是一种VGT增压器转速确定方法。

背景技术

增压器转速是影响增压器性能和寿命的重要因素。通常情况，由于增压器转速未知，为防止增压器超速只能通过标定的方法留出较大的安全边界，因而会牺牲发动机性能。如果安装实际转速传感器，则需重新布置且成本很高。

一种解决方法是根据进气质量流速、压缩机压比和增压器开度通过查表实现涡轮转速确定。然而这种方法存在一定缺陷，包括MAP表数据的完善度以及增压器处于动态条件下转速的准确性。

发明内容

本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种VGT增压器转速确定方法，能够综合稳态计算单元和动态计算单元的计算结果实现涡轮增压器转速的最终输出，使得涡轮增压器转速n，的计算更为准确。

本发明采用的技术方案是：一种VGT增压器转速确定方法，所述VGT增压器转速确定方法具体包括以下步骤：

分析涡轮增压器的状态，并根据所述涡轮增压器的状态判断通过动态计算方式还是稳态计算方式来确定涡轮增压器转速n；

若涡轮增压器的状态稳定，则通过稳态计算方式来确定涡轮增压器转速n；

否则，通过动态计算方式来确定涡轮增压器转速n；

所述稳态计算方式包括以下步骤：

根据采集到的压缩机管路信息计算压缩机的压比Π_c和折合标准状态进气质量流速

根据压缩机的压比Π_c和折合标准状态进气质量流速

查询二维MAP表，找到与所述压比Π_c和折合标准状态进气质量流速

相对应的静态涡轮增压器转速n_s；

所述动态计算方式包括以下步骤：

根据能量守恒原理，分别建立压气机功率模型P_c以及涡轮机功率模型P_t；

根据压气机功率模型P_c以及涡轮机功率模型P_t计算得动态涡轮增压器转速n_t。

进一步地，所述稳态计算方式中压缩机的压比Π_c的计算过程包括：

计算前端管路静态总压P_1t和压缩机后端管路静态总压P_2t；

根据压缩机前端管路静态总压P_1t和压缩机前端管路静态总压P_2t求得压比为Π_c，所述压比为Π_c的计算公式为：P_2t/P_1t；

所述前端管路静态总压P_1t的计算过程包括以下步骤：

采集大气温度T₀、大气压力P₀、压缩机管路进气质量流速m₁和压缩机前端管路温度T₁；

计算出压缩机前端管路静态压力P_1s,计算公式为：P_1s＝P₀-a₁×m₁ ²×T₀/P₀；

根据所述压缩机前端管路静态压力P_1s计算出压缩机前端管路静态总压P_1t，计算公式为：P_1t＝P_1s+a₂×m₁ ²×T₁/P_1s，其中T₁＝T₀；

所述后端管路静态总压P_2t的计算过程包括以下步骤：

采集压缩机后端管路经过中冷后的温度T₃，经过中冷后的后端管路压力P_3s，压缩机后端管路静态压力P_2s，所述压缩机，压缩机后端管路静态压力P_2s的计算公式为：P_2s＝P_3s+a₄×m₁ ²×T₃/P_3s，根据后端管路静态压力P_2s计算得压缩机后端管路动态压力P_2d，计算公式为：P_2d＝a₃×m₁ ²×T₃/P_2s；

根据压缩机后端管路动态压力P_2d和压缩机后端管路静态压力P_2s，计算压缩机后端管路总压P_2t，计算公式为P_2t＝P_2s+P_2d；

所述a₁、a₂、a₃、a₄为单位转换数，与压气机上游管路截面积有关。

进一步地，所述折合标准状态进气质量流速

的计算过程为：

压缩机管路进气质量流速m₁，压缩机前端管路静态压力P_1s，参考压力P_ref，压缩机前端管路温度T₁和参考温度T_ref，求得折合标准状态进气质量流速

计算公式为：

进一步地，所述压气机功率模型P_c为：

η_c,_js为绝热效率,c_pi为空气比热，k_i为空气绝热系数。

进一步地，所述压气机功率模型P_t为：

m_t为废气质量流速，根据进气质量流速m₁和喷油速率计算。η_t,is为绝热效率，c_pe为废气比热。T₄为废气排温，根据排温模型计算。k_e为空气绝热系数。Π_t为涡轮机压比，根据排气压力模型计算。

从以上所述可以看出，本发明提供的一种VGT增压器转速确定方法，与现有技术相比，所述VGT增压器转速确定系统及方法具备以下优点：根据涡轮增压器不同的状态分别进行稳态计算和动态计算来确定涡轮增压器转速n，能够综合稳态计算单元和动态计算单元的计算结果实现涡轮增压器转速的最终输出，使得涡轮增压器转速n，的计算更为准确。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为S2的一种实施例流程图。

图3为S3的一种实施例流程图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示：

本发明提供的VGT增压器转速确定方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

S1：分析涡轮增压器的状态，并根据所述涡轮增压器的状态判断通过动态计算方式还是稳态计算方式来确定涡轮增压器转速n；

S2：若涡轮增压器的状态稳定，则通过稳态计算方式来确定涡轮增压器转速n；

S3：否则，通过动态计算方式来确定涡轮增压器转速n；

如图2所示，所述稳态计算方式包括以下步骤：

S210：根据采集到的压缩机管路信息计算压缩机的压比Π_c和折合标准状态进气质量流速

S220：根据压缩机的压比Π_c和折合标准状态进气质量流速

查询二维MAP表，找到与所述压比Π_c和折合标准状态进气质量流速

相对应的静态涡轮增压器转速n_s；

如图3所示，所述动态计算方式包括以下步骤：

S310：根据能量守恒原理，分别建立压气机功率模型P_c以及涡轮机功率模型P_t；

S320：根据压气机功率模型P_c以及涡轮机功率模型P_t计算得动态涡轮增压器转速n_t。

具体地，一种VGT增压器转速确定方法具体包括以下步骤：

采集大气温度T₀、大气压力P₀、压缩机管路进气质量流速m₁和压缩机前端管路温度T₁；

计算出压缩机前端管路静态压力P_1s,计算公式为：P_1s＝P₀-a₁×m₁ ²×T₀/P₀；

根据所述压缩机前端管路静态压力P_1s计算出压缩机前端管路静态总压P_1t，计算公式为：P_1t＝P_1s+a₂×m₁ ²×T₁/P_1s，其中T₁＝T₀；

采集压缩机后端管路经过中冷后的温度T₃，经过中冷后的后端管路压力P_3s，压缩机后端管路静态压力P_2s，所述压缩机，压缩机后端管路静态压力P_2s的计算公式为：P_2s＝P_3s+a₄×m₁ ²×T₃/P_3s，根据后端管路静态压力P_2s计算得压缩机后端管路动态压力P_2d，计算公式为：P_2d＝a₃×m₁ ²×T₃/P_2s；

根据压缩机后端管路动态压力P_2d和压缩机后端管路静态压力P_2s，计算压缩机后端管路总压P_2t，计算公式为P_2t＝P_2s+P_2d；

根据压缩机管路进气质量流速m₁，压缩机前端管路静态压力P_1s，参考压力P_ref，压缩机前端管路温度T₁和参考温度T_ref，求得折合标准状态进气质量流速

计算公式为：

根据压缩机后端管路总压P_2t和压缩机前端管路总压P_1t计算压比为Π_c，所述压比为Π_c的计算公式为：P_2t/P_1t；

查找涡轮增压器特性二维MAP，找到与所述压比Π_c和折合标准状态进气质量流速

相对应的静态涡轮增压器转速n_s。

建立压气机功率模型P_c，压气机功率模型P_c为：

η_c,js为绝热效率,c_pi为空气比热，k_i为空气绝热系数。

建立压气机功率模型P_t，所述压气机功率模型P_t为

m_t为废气质量流速，根据进气质量流速m₁和喷油速率计算。η_t,is为绝热效率，c_pe为废气比热。T₄为废气排温，根据排温模型计算。k_e为空气绝热系数。Π_t为涡轮机压比，根据排气压力模型计算。

根据能量守恒原理，有：

所述J为VGT转动惯量；从而求解得到动态涡轮增压器转速n_t；

轮增压器转速n采用动态计算n_t还是静态计算n_s取决于涡轮增压器的状态。状态根据

来确定，通过设置阀值，来确定涡轮增压器状态，从而对涡轮增压器转速n赋值。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种VGT增压器转速确定方法，其特征在于，所述VGT增压器转速确定方法具体包括以下步骤：

分析涡轮增压器的状态，并根据所述涡轮增压器的状态判断通过动态计算方式还是稳态计算方式来确定涡轮增压器转速n；

若涡轮增压器的状态稳定，则通过稳态计算方式来确定涡轮增压器转速n；

否则，通过动态计算方式来确定涡轮增压器转速n；

所述稳态计算方式包括以下步骤：

根据采集到的压缩机管路信息计算压缩机的压比Π_c和折合标准状态进气质量流速

根据压缩机的压比Π_c和折合标准状态进气质量流速

查询二维MAP表，找到与所述压比Π_c和折合标准状态进气质量流速

相对应的静态涡轮增压器转速n_s；

所述动态计算方式包括以下步骤：

根据能量守恒原理，分别建立压气机功率模型P_c以及涡轮机功率模型P_t；

根据压气机功率模型P_c以及涡轮机功率模型P_t计算得动态涡轮增压器转速nt。

2.如权利要求1所述的VGT增压器转速确定方法，其特征在于，所述稳态计算方式中压缩机的压比Π_c的计算过程包括：

计算前端管路静态总压P_1t和压缩机后端管路静态总压P_2t；

根据压缩机前端管路静态总压P_1t和压缩机前端管路静态总压P_2t求得压比为Π_c，所述压比为Π_c的计算公式为：P_2t/P_1t；

所述前端管路静态总压P_1t的计算过程包括以下步骤：

采集大气温度T₀、大气压力P₀、压缩机管路进气质量流速m₁和压缩机前端管路温度T₁；

计算出压缩机前端管路静态压力P_1s,计算公式为：P_1s＝P₀-a₁×m₁ ²×T₀/P₀；

根据所述压缩机前端管路静态压力P_1s计算出压缩机前端管路静态总压P_1t，计算公式为：P_1t＝P_1s+a₂×m₁ ²×T₁/P_1s，其中T₁＝T₀；

所述后端管路静态总压P_2t的计算过程包括以下步骤：

采集压缩机后端管路经过中冷后的温度T₃，经过中冷后的后端管路压力P_3s，压缩机后端管路静态压力P_2s，所述压缩机，压缩机后端管路静态压力P_2s的计算公式为：P_2s＝P_3s+a₄×m₁ ²×T₃/P_3s，根据后端管路静态压力P_2s计算得压缩机后端管路动态压力P_2d，计算公式为：P_2d＝a₃×m₁ ²×T₃/P_2s；

根据压缩机后端管路动态压力P_2d和压缩机后端管路静态压力P_2s，计算压缩机后端管路总压P_2t，计算公式为P_2t＝P_2s+P_2d；

所述a₁、a₂、a₃、a₄为单位转换数，与压气机上游管路截面积有关。

3.如权利要求1所述的VGT增压器转速确定方法，其特征在于，所述折合标准状态进气质量流速

的计算过程为：

压缩机管路进气质量流速m₁，压缩机前端管路静态压力P_1s，参考压力P_ref，压缩机前端管路温度T₁和参考温度T_ref，求得折合标准状态进气质量流速

计算公式为：

4.如权利要求1所述的VGT增压器转速确定方法，其特征在于，所述压气机功率模型P_c为：

η_c,js为绝热效率,c_pi为空气比热，k_i为空气绝热系数。

5.如权利要求1所述的VGT增压器转速确定方法，其特征在于，所述压气机功率模型P_t为：

m_t为废气质量流速，根据进气质量流速m₁和喷油速率计算。η_t,is为绝热效率，c_pe为废气比热。T₄为废气排温，根据排温模型计算。k_e为空气绝热系数。Π_t为涡轮机压比，根据排气压力模型计算。

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