CN111219244A - 涡轮增压发动机泄压阀的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种涡轮增压发动机泄压阀的控制方法。当增压器前后实际压力比达到第一压比设定值，增压器的实际流量达到第一流量设定值，泄压阀的开启；所述第一压比设定值是增压器喘振线上对应点的增压器进气端与出气端的压力比值进行修正后的压力比值。上述技术方案基于增压器喘振线，设定泄压阀的开启控制压比形成对应的泄压阀开启的压比线，标定该压比线为泄压阀开启时刻，是一种标定控制方法，同时兼顾增压器的实际流量参数。本发明方法简单，设定参数量少，只需控制一个泄压阀的开启就能实现降低高压管路内压力，对增压器进行保护，防止喘振，减少噪音。

Description

涡轮增压发动机泄压阀的控制方法
技术领域
本发明属于涡轮增压车辆的控制技术，具体涉及一种涡轮增压发动机泄压阀的控制技术。
背景技术
涡轮增压是目前车用发动机上应用最广的增压方式。车辆加速时，发动机到达一定转速后，涡轮增压器压缩空气，增加发动机的进气量，提升发动机的动力性。当松开加速踏板的瞬间，节气门开度迅速减小直至关闭，进气管中的气流在节气门处受阻。由于涡轮增压器惯性作用继续转动，致使压气机至节气门之间的气体压力持续增大，此时发动机控制系统打开泄压阀(控制废气旁通阀响应不够快速)，以降低高压管路内压力，对增压器进行保护，防止喘振，高压气体冲击泄压阀的瞬间产生气流冲击噪。
CN105673543B公开一种防止涡轮增压器喘振的控制方法，它根据所述压气机喘振边界的压比和折合流量、所述节气门处的流量、所述压气机的流量、所述压气机的压比、所述压气机入口端的气体压力和温度、所述管路内的气体温度、所述管路容积，基于理想气体状态方程，得到避免发生喘振的进入节气门的气体的最小流量值；在得到节气门的气体的最小流量值后进而控制节气门的开闭时刻。这种方法数据处理量大，复杂。
CN107664061B公开一种涡轮增压发动机及其控制方法和控制装置，它仅仅简单比较增压器进气端的压力与设定压力，控制增压器进气侧的泄压阀开启泄压。这样，增压器进气侧的泄压阀开启存在较为频繁，影响对增压器进气侧的泄压阀使用寿命。另外，为了降低的泄压噪声，还需要开启增压器排气侧的泄压阀，进行辅助泄压。该方案控制对于增压器进气侧的泄压阀虽然简单，但增加增压器前后两侧(进气侧，排气侧)管路零件，需要前后两个泄压阀，增加成本投入，需解决零部件空间布置，对于整个系统而言，控制方法并不简单。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，实现控制方法简单，减少零部件，同时防止喘振。
本发明的技术方案为：涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，当增压器后前实际压力比达到或超过第一压比设定值，泄压阀的开启；所述第一压比设定值是增压器喘振线上，增压器的第一流量对应的增压器进气端与出气端的压力比值进行修正后的第一压力比值。上述压比是增压器(压缩机)出口端的压力与增压器(压缩机) 进口端的压力比值。
上述技术方案基于增压器喘振线，设定泄压阀的开启控制压比形成对应的泄压阀开启的压比线，标定该压比线(修正后)为泄压阀开启时刻，是一种标定控制方法，同时兼顾增压器的流量参数。本发明方法简单，设定参数量少，只需控制一个泄压阀的开启就能实现降低高压管路内压力，对增压器进行保护，防止喘振，减少噪音。
进一步优选的技术方案为：所述增压器的第一流量是：增压器的流量是增压器目标流量及增压器实际流量，基于增压器设定进气大气压，增压器实际进气压力以及增压器设定进气温度，增压器实际进气温度之间的比例系数a进行修正后的流量值。
进一步优选的技术方案为：所述比例系数为：
Figure RE-GDA0002449605780000021
其中，TCompIn为增压器实际进气温度，TCompInStd为增压器设定进气温度；pCompIn为增压器实际进气压力，pCompInStd为增压器设定进气大气压。
进一步优选的技术方案为：增压器的第一流量＝r_CRV_BlendOpen*修正后的目标压缩机流量+(1-r_CRV_BlendOpen)*修正后的实际压缩机流量，其中其中r_CRV_BlendOpen为标定常数，值大于0小于1；修正后的增压器目标流量＝a*增压器目标流量，修正后的实际压缩机流量＝a*增压器实际流量。
进一步优选的技术方案为：所述修正后的第一压力比值是增压器喘振线上对应点的增压器进气端与出气端的压力比值减去设定第一定量。
上述标定算法简单，计算量参数少，效率高，响应快；在喘振线上基础上选择一个设定量(根据标定效果选择)，作为最终泄压阀开启的时刻界限，即开启泄压阀的压比。
进一步优选的技术方案为：泄压阀的开启后，判断压缩机后前端压力差，实施最大开启时间。
进一步优选的技术方案为：当增压器后前实际压力比小于等于第二压比设定值，泄压阀的关闭；所述第二压比设定值是增压器喘振线上，增压器的第二流量对应的增压器进气端与出气端的压力比值进行修正后的第二压力比值。
所述修正后的第二压力比值是增压器喘振线上对应点的增压器进气端与出气端的压力比值减去设定第二定量。
第二定量大于第一定量。
上述技术方案基于增压器喘振线的标定关闭控制方法。
进一步优选的技术方案为：增压器的第二流量＝r_CRV_BlendClose*修正后的目标压缩机流量+(1-r_CRV_BlendClose)*修正后的实际压缩机流量，其中r_CRV_BlendClose为标定常数，值大于0小于1；修正后的增压器目标流量＝a*增压器目标流量，修正后的实际压缩机流量＝a*增压器实际流量。
进一步优选的技术方案为：泄压阀开启后，当目标增压压力等于或超过增压器出口压力限值时，泄压阀关闭。
该关闭控制是基于具有增压请求时，实施的关闭控制。
进一步优选的技术方案为：泄压阀开启后，实施最大开启时间过程中，出现泄压阀关闭指令，泄压阀关闭。
本发明提出上述泄压阀开启后，三种关闭控制方法，从工程开发角度，考虑迟滞，防止泄压阀控制频繁开闭。最终泄压阀的关闭，取决于：1、根据喘振线标定的泄压阀关闭时刻；2、泄压阀开启的最大时刻；3、由增压请求时的泄压阀请求关闭时刻。如果三者其中之一请求泄压阀关闭，则务必关闭泄压阀。确定了泄压阀的关闭时刻，其他工况下，泄压阀处于开启状态。
本发明主动控制泄压阀的动作，包括控制泄压阀的开启时刻标定控制，泄压阀的开启时间长度控制，关闭控制，达到降低高压管路内的压力，实现了喘振的NVH改善，提高了客户满意度和零部件寿命。
附图说明
图1涡轮增压发动机泄压阀的控制系统示意图。
图2泄压阀开启，关闭控制压比示意图。
图3泄压阀开启，关闭控制逻辑示意图。
图4泄压阀最大开启时间示意图。
图5增压器出口压力限值补偿示意图。
具体实施方式
下列具体实施方式用于对本发明权利要求技术方案的解释，以便本领域的技术人员理解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下列具体的实施结构。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1所示，涡轮增压发动机是基于废气增压的系统，新鲜空气进气管1连接增压器进气侧压缩机2的进气端(进气侧)，增压器进气侧压缩机2的出气端(出气侧)输出连接中冷器4。增压器进气侧压缩机2的进气端与出气端之间并联连接联通有泄压阀3(电子泄压阀)。本实施例所述的控制方法就是这对泄压阀3的控制。下文所述的增压器是增压器进气侧压缩机。
本实施例中的增压器进气侧压缩机2，简称压缩机。增压器供应商中提供标准工况下，压缩机进气压力pCompInStd(即本发明所述增压器设定进气大气压)为标准大气压，压缩机进气温度TCompInStd为298K即本发明所述的增压器设定进气温度。
对于压缩机而言，具有标准的压缩机喘振线压比(压缩机进气压力 pCompInStd为标准大气压，压缩机进气温度TCompInStd为298K)；根据压缩机实际工况下的进气温度TCompI和实际进气压力pCompI进行修正得到实际的喘振线压比，如图2中A为实际的喘振线压比。
依据实际的喘振线压比线，确定泄压阀的开启时刻点：在实际喘振线上基础上选择一定裕量(根据标定效果选择)，所述修正后的第一压力比值是增压器喘振线上对应点的增压器进气端与出气端的压力比值减去设定第一定量，第一定量通过测试标定确定，泄压阀开启时的压力比小于增压器喘振线压比，避免喘振现象的发生；第一压力比值作为最终泄压阀开启的时刻界限，即开启泄压阀的压比，如图2中B为泄压阀开启时刻界限压比线。
如图2中B为泄压阀开启时刻界限压比线，对应的增压器的第一流量即泄压阀开启的压缩机流量是基于增压器设定进气大气压，增压器实际进气压力以及增压器设定进气温度，增压器实际进气温度之间的比例系数a 进行修正后的流量值。具体的
所述比例系数为：
Figure RE-GDA0002449605780000041
其中，TCompIn为增压器实际进气温度，TCompInSt为增压器设定进气温度；pCompIn为增压器实际进气压力， pCompInStd为增压器设定进气大气压.
泄压阀开启的压缩机流量(增压器的第一流量)＝r_CRV_BlendOpen* 修正后的目标压缩机流量+(1-r_CRV_BlendOpen)*修正后的实际压缩机流量。修正后的增压器目标流量＝a*增压器目标流量，修正后的实际压缩机流量＝a*增压器实际流量。其中r_CRV_BlendOpen为标定常数，值大于0 小于1。在发动机负荷变化小时，该值偏小；在发动机负荷变化大时，该值偏大。
如图3所示，当增压器前后实际压力比等于或大于该时刻增压器的流量(泄压阀开启的压缩机流量)对应于图2泄压阀开启时刻界限压比线B 压比值时，泄压阀开启。
本实施例还对泄压阀开启时间长度实施控制(最大开启时间)，方法如下：泄压阀的开启后，判断压缩机后前端压力差，实施最大开启时间 r_CRV_MaxOpen。这里最大开启时间r_CRV_MaxOpen可以是标定值，即根据判断压缩机后前端压力差进行标定，也可以是居于实际控制逻辑判断压缩机后前端压力差实现的控制。
泄压阀最大开启时间控制逻辑如：泄压阀开启标志位使能时，泄压阀开启；泄压阀开启标志位未激活，且泄压阀关闭标志位激活时(存在关闭指令)，泄压阀关闭；泄压阀开启标志位和关闭标志位均未激活时，泄压阀最大开启时间为r_CRV_MaxOpen,超过该时间后泄压阀关闭。泄压阀最大开启时间r_CRV_MaxOpen的标定依据：如果压缩机后端压力接近压缩机前端压力，且其压力在泄压阀关闭后无波动，关闭泄压阀。如图4所示，在无泄压阀关闭请求时，从车辆动力性、排放、舒适性等角度来讲，可以一直开启泄压阀。但是泄压阀的电磁阀长时间工作，对电磁阀的寿命，以及ECU 硬件要求和油耗(经济性)均有一定影响，因此需要限制泄压阀最大的开启时间。泄压阀最大开启时间的标定依据：在无泄压阀关闭请求时，如果压缩机后端压力接近到压缩机前端压力，且其压力在泄压阀关闭时无波动，便可以关闭泄压阀。本系统最大开启时间标定为60s。
泄压阀关闭控制有三中实施方法。
实施方式一，如图2所示，当增压器前后实际压力比小于等于第二压比设定值，泄压阀的关闭；所述第二压比设定值是增压器喘振线上，增压器的第二流量对应的增压器进气端与出气端的压力比值进行修正后的第二压力比值。
增压器的第二流量＝r_CRV_BlendClose*修正后的目标压缩机流量+ (1-r_CRV_BlendClose)*修正后的实际压缩机流量，其中 r_CRV_BlendClose为标定常数，值大于0小于1；修正后的增压器目标流量＝a*增压器目标流量，修正后的实际压缩机流量＝a*增压器实际流量。
上述依据实际的喘振线压比线以及流量，确定泄压阀的关闭时刻点：在实际喘振线上基础上选择一定裕量(根据标定效果选择)，即所述修正后的第二压力比值是增压器喘振线上对应点的增压器进气端与出气端的压力比值减去设定第二定量，第二定量通过测试标定确定；第二压力比值作为泄压阀关闭的时刻界限，即关闭泄压阀的压比，如图2中C为泄压阀关闭时刻界限压比。
如图3所示，当增压器前后实际压力比等于或大于该时刻增压器的第二流量(泄压阀关闭的压缩机流量)对应于图2泄压阀关闭时刻界限压比线C压比值时，泄压阀关闭。
需要说明的是泄压阀开启时刻的压比标定一定要大于关闭时刻的压比，也就是第一定量小于第二定量。
实施方式二：泄压阀开启后，当目标增压压力等于或超过增压器出口压力限值时，泄压阀关闭。
对于增压器出口压力限值可以是增压器出口的实际压力，也可以是基于实际增压压力与压缩机流量得到补偿(补偿压力)之和。如图5所述，修正后的实际压缩机流量＝a*增压器实际流量。
根据目标压缩机出口压力，实际压缩机出口压力和修正后的实际压缩机流量来决定是否有增压请求。
将修正后的实际压缩机流量通过查表修正得到实际压缩机出口压力补偿值，将出口压力补偿值与实际压缩机出口压力求和，确定为压缩机出口压力限值。如果目标压缩机出口压力大于压缩机出口压力限值时，表明有增压请求；否则没有增压请求。
其中修正后的实际压缩机流量得到压缩机出口压力补偿值的标定依据是：流量越大，补偿值越大。补偿值均为正值。通过减速松油门(泄压阀开启)后急加速的道路测试，首先保证增压器不出现喘振的前提下(上面权利要求1的泄压阀开启的优先级更高)，通过车辆驾驶性评价其加速性能，如果加速性能不满足，则增加其出口压力补偿值。
实施方式三：当泄压阀开启后，达到最大开启时间，泄压阀关闭。
设定泄压阀关闭的标志位为2，
最终泄压阀的关闭，取决于：1、根据喘振线标定的泄压阀关闭时刻； 2、泄压阀开启的最大时刻；3、由增压请求时的泄压阀请求关闭时刻。如果三者其中之一请求泄压阀关闭，则务必关闭泄压阀。确定了泄压阀的关闭时刻，其他工况下，泄压阀处于开启状态。

Claims (10)

1.一种涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，其特征是，当增压器后前实际压力比达到或超过第一压比设定值，泄压阀的开启；所述第一压比设定值是增压器喘振线上，增压器的第一流量对应的增压器进气端与出气端的压力比值进行修正后的第一压力比值。
2.如权利要求1所述涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，其特征是，所述增压器的第一流量是：增压器目标流量及增压器实际流量，基于增压器设定进气大气压，增压器实际进气压力以及增压器设定进气温度，增压器实际进气温度之间的比例系数a进行修正后的流量值。
3.如权利要求2所述涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，其特征是，所述比例系数为：
Figure FDA0002389490330000011
其中，TCompIn为增压器实际进气温度，TCompInS为增压器设定进气温度；pCompIn为增压器实际进气压力，pCompInStd为增压器设定进气大气压。
4.如权利要求1或2或3所述涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，其特征是，增压器的第一流量＝r_CRV_BlendOpen*修正后的目标压缩机流量+(1-r_CRV_BlendOpen)*修正后的实际压缩机流量，其中r_CRV_BlendOpen为标定常数，值大于0小于1；修正后的增压器目标流量＝a*增压器目标流量，修正后的实际压缩机流量＝a*增压器实际流量。
5.如权利要求1所述涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，其特征是，所述修正后的第一压力比值是增压器喘振线上对应点的增压器进气端与出气端的压力比值减去设定第一定量。
6.如权利要求1所述涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，其特征是，泄压阀开启后，判断增压器后前端压力差，实施最大开启时间。
7.如权利要求1所述涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，其特征是，当增压器后前实际压力比小于等于第二压比设定值，泄压阀的关闭；所述第二压比设定值是增压器喘振线上，增压器的第二流量对应的增压器进气端与出气端的压力比值进行修正后的第二压力比值。
8.如权利要求7所述涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，其特征是，增压器的第二流量＝r_CRV_BlendClose*修正后的目标压缩机流量+(1-r_CRV_BlendClose)*修正后的实际压缩机流量，其中r_CRV_BlendClose为标定常数，值大于0小于1；修正后的增压器目标流量＝a*增压器目标流量，修正后的实际压缩机流量＝a*增压器实际流量。
9.如权利要求1所述涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，其特征是，泄压阀开启后，当目标增压压力等于或超过增压器出口压力限值时，泄压阀关闭。
10.如权利要求6所述涡轮增压发动机泄压阀的控制方法，其特征是，泄压阀开启后，实施最大开启时间过程中，出现泄压阀关闭指令，泄压阀关闭。
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