CN111894745B - 一种废气涡轮增压系统的气量控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废气涡轮增压系统的气量控制方法及装置，涉及发动机控制领域。方法包括：获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n‑1、发动机排量V、发动机缸数N、发动机转速n、进气口温度T_P及充气效率r_V，计算压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP；获取压气机前的气体温度T_CI和压气机后的气体温度T_CO，计算压气机前气体压力p_CI，根据T_CO、p_MAP和m_T计算压气机后气体压力p_CO；获取稳态工况下最大压气机转速n_M、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C，计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂；选取r₁和r₂的较小值作为最终的压气机压比r_C，计算当前时刻最大气量密度rho_n。本发明基于压气机不同状态分别选择不同的最大气量密度，从而实现更加优化的气量控制。

Description

一种废气涡轮增压系统的气量控制方法及装置

技术领域

本发明涉及发动机控制领域，具体是涉及一种废气涡轮增压系统的气量控制方法及装置。

背景技术

废气涡轮增压发动机中的涡轮增压系统，在进入压气机的流量过大时会出现压气机堵塞，超速等现象，损坏增压器，因此在发动机运行的任何工况均需要限制进入压气机的气体流量。

增压器供应商会提供增压器当前工况下的转速和最大转速，但都是基于当前稳态工况，且未考虑零部件生产差异、零部件寿命等，以及瞬态工况情况。但发动机瞬态工况较多，以及需要考虑不同海拔情况下的增压器超速保护。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种废气涡轮增压系统的气量控制方法及装置，基于压气机不同状态分别选择不同的最大气量密度，从而实现更加优化的气量控制。

第一方面，提供一种废气涡轮增压系统的气量控制方法，包括以下步骤：

获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n-1、单个气缸的排气量V、发动机缸数N、发动机转速n、进气口温度T_P以及充气效率r_V，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP；

获取压气机前的气体温度T_CI和压气机后的气体温度T_CO，根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO；

获取稳态工况下最大压气机转速n_M、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C，结合m_T和压比映射表分别计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂；

选取r₁和r₂的较小值作为最终的压气机压比r_C，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n。

根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP，具体包括以下步骤：

根据rho_n-1、V、n以及N，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T，m_T＝rho_n-1×V×n×N/120；

根据rho_n-1、气体常数R、T_P以及r_V，计算当前时刻最大气量下的进气压力p_MAP，

根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，具体计算方式为：

其中，p_Amb为大气压力，k₁为固定系数；

根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO，具体计算方式为：

其中，k₂为固定系数。

根据第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n-1之前，还包括以下步骤：

获取最大压气机气量初始值，每次上电时最大压气机气量调整至所述初始值。

根据第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，获取稳态工况下最大压气机转速n_M、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C，结合m_T和压比映射表分别计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂，具体包括以下步骤：

获取预设大气压p和预设气体温度T下，压气机转速n、压气机气体质量流量m与压气机气体压比r的初始映射表，将其定义为r＝f(n，m)；

获取当前压气机转速n₀、实际压气机流量m₀、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C将所述初始映射表中的压比转换为当前状态下的压比，

获取稳态工况下最大压气机转速n_M，计算稳态工况下的最大压比r₁，

计算瞬态工况下的最大压比r₂，

根据第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n，具体包括以下步骤：

获取压气机实际出口压力p_CO1，计算p_CO1与p_CO的差值p_O；

若p_O超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

其中，k为压比和气量密度的换算系数；

若p_O不超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

根据rho_n-1和rho_Δ计算当前时刻的最大气量密度rho_n，rho_n＝rho_n-1+rho_Δ。

根据第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n之后，还包括以下步骤：

根据n及相应的映射表确定压气机最大出口压力p_M；

根据p_M、r_V、T_P以及气体常数R计算当前时刻的最大气量密度rho，

选取rho_n或rho其中任意一个作为当前时刻的最大气量密度；或，

选取rho_n和rho的平均值作为当前时刻的最大气量密度。

第二方面，提供一种废气涡轮增压系统的气量控制装置，包括：

参数获取模块，用于：获取最大压气机气量初始值，每次上电时最大压气机气量调整至所述初始值；获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n-1、单个气缸的排气量V、发动机缸数N、发动机转速n、进气口温度T_P以及充气效率r_V；

参数计算模块，与所述参数获取模块连接，用于：计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP；

所述参数获取模块还用于：获取压气机前的气体温度T_CI和压气机后的气体温度T_CO；

所述参数计算模块还用于：根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO；

所述参数获取模块还用于：获取稳态工况下最大压气机转速n_M、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C；

压比计算模块，与所述参数获取模块和所述参数计算模块连接，用于：结合m_T和压比映射表分别计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂；

气量计算模块，与所述参数获取模块、所述参数计算模块和所述压比计算模块连接，用于：选取r₁和r₂的较小值作为最终的压气机压比r_C，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n。

根据第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述参数计算模块，根据rho_n-1、V、n以及N，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T，m_T＝rho_n-1×V×n×N/120；根据rho_n-1、气体常数R、T_P以及r_V，计算当前时刻最大气量下的进气压力p_MAP，

根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，

其中，p_Amb为大气压力，k₁为固定系数；根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO，

其中，k₂为固定系数。

根据第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述压比计算模块具体包括：

映射表获取单元，用于：获取预设大气压p和预设气体温度T下，压气机转速n、压气机气体质量流量m与压气机气体压比r的初始映射表，将其定义为r＝f(n，m)；

压比计算单元，与所述映射表获取单元连接，用于：获取当前压气机转速n₀、实际压气机流量m₀、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C将所述初始映射表中的压比转换为当前状态下的压比，

获取稳态工况下最大压气机转速n_M，计算稳态工况下的最大压比r₁，

计算瞬态工况下的最大压比r₂，

所述气量计算模块具体包括：

参数获取单元，用于：获取压气机实际出口压力p_CO1，计算p_CO1与p_CO的差值p_O；

气量计算单元，与所述参数获取单元连接，用于：若p_O超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

其中，k为压比和气量密度的换算系数；若p_O不超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

根据rho_n-1和rho_Δ计算当前时刻的最大气量密度rho_n，rho_n＝rho_n-1+rho_Δ。

根据第二方面，在第二方面的第三种可能的实现方式中，还包括：

所述参数获取模块还用于：根据n及相应的映射表确定压气机最大出口压力p_M；

所述气量计算模块还用于：根据p_M、r_V、T_P以及气体常数R计算当前时刻的最大气量密度rho，

气量选取模块，与所述气量计算模块连接，用于：选取rho_n或rho其中任意一个作为当前时刻的最大气量密度；或，选取rho_n和rho的平均值作为当前时刻的最大气量密度。

与现有技术相比，本发明基于压气机不同状态分别选择不同的最大气量密度，从而实现更加优化的气量控制。

附图说明

图1是本发明一种废气涡轮增压系统的气量控制方法的实施例的流程示意图；

图2是本发明一种废气涡轮增压系统的气量控制方法的另一实施例的流程示意图；

图3是本发明一种废气涡轮增压系统的气量控制方法的另一实施例的流程示意图；

图4是本发明一种废气涡轮增压系统的气量控制方法的另一实施例的流程示意图；

图5是本发明一种废气涡轮增压系统的气量控制装置的实施例的结构示意图。

附图说明：

100、废气涡轮增压系统的气量控制装置；110、参数获取模块；120、参数计算模块；130、压比计算模块；131、映射表获取单元；132、压比计算单元；140、气量计算模块；141、参数获取单元；142、气量计算单元；150、气量选取模块。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。

参见图1所示，本发明实施例提供一种废气涡轮增压系统的气量控制方法，包括以下步骤：

获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n-1、单个气缸的排气量V、发动机缸数N、发动机转速n、进气口温度T_P以及充气效率r_V，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP；

获取压气机前的气体温度T_CI和压气机后的气体温度T_CO，根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO；

获取稳态工况下最大压气机转速n_M、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C，结合m_T和压比映射表分别计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂；

选取r₁和r₂的较小值作为最终的压气机压比r_C，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n。

具体的，本实施例中，涡轮增压系统包括压气机、涡轮机、废气旁通阀。其中涡轮机是废气涡轮增压系统中废气能量推动涡轮机运转，涡轮机带动压气机动作，压气机压缩新鲜空气，从而实现新鲜空气的增压，而废气旁通阀是将废气中一部分气体旁通掉不参与推动涡轮，通过控制废气旁通阀的开度而实现增压的闭环控制。

其中废气涡轮增压系统需要的输入信号有，压气机前和压气机后的气体温度(可通过传感器检测或预估方法预估得到)、压气机前和压气机后的气体压力(可通过传感器检测或预估方法预估得到)、发动机转速(传感器监测)、充气效率(计算得到，有公开算法)、气缸进气门口的气体温度可通过传感器检测或预估方法预估得到)、大气压力(传感器监测)、发动机缸数和排量。废气涡轮增压系统保护的气量控制方法，就是预估允许进入压气机的最大气量密度。

最大气量密度会实时读取，每个采样周期读取一次。获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n-1、单个气缸的排气量V、发动机缸数N、发动机转速n、进气口温度T_P以及充气效率r_V，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP，其中n＝1,2…，n为整数。获取压气机前的气体温度T_CI和压气机后的气体温度T_CO，根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO。上述计算的当前时刻最大气量下的各个参数是根据上一时刻的最大气量密度进行计算的，用于估算当前时刻的最大气量，因此最大气量不是真实的，是用于控制当前时刻的状态，避免气体流量过大。

为了避免压气机出现超速，因此，结合上述预估计算的最大气量下的参数，同时结合供应商提供的压气机的最大工作要求，预估最大气量下压气机出现超速时的最大压比，从而提高了避免超速的最大压比，压比为压气机后气体压力与压气机前气体压力的比值。根据当前气体温度T_C和当前气体压力p_C，结合m_T和压比映射表分别计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂。之后，选取r₁和r₂的较小值作为最终的压气机压比r_C，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n。

本申请基于压气机当前的状态信息，预估防止压气机出现超速或堵塞情况的最大压气机最大气量密度，考虑稳态瞬态和不同海拔的情况，且最大气量不断更新，保护压气机。

优选的，在本发明另外的实施例中，获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n-1之前，还包括以下步骤：

获取最大压气机气量初始值，每次上电时最大压气机气量调整至所述初始值。

具体的，本实施例中，设定最大压气机气量初始值，最大压气机气量在上电时会恢复至其初始值，是一个固定常数，例如，可以定义为C0＝3000mg/l，最后通过后续步骤的不断学习更新得到。C0取值依据是在台架监测到发动机在选定的一定转速下的最大压气机允许进气密度。上电时最大压气机气量调整至初始值，该初始值作为下一时刻的rho_n-1。

优选的，在本发明另外的实施例中，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP，具体包括以下步骤：

根据rho_n-1、V、n以及N，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T，m_T＝rho_n-1×V×n×N/120；

根据rho_n-1、气体常数R、T_P以及r_V，计算当前时刻最大气量下的进气压力p_MAP，

根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，具体计算方式为：

其中，p_Amb为大气压力，k₁为固定系数；

根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO，具体计算方式为：

其中，k₂为固定系数。

具体的，本实施例中，根据rho_n-1、V、n以及N，计算当前时刻最大气量下压气机气体质量流量m_T，m_T＝rho_n-1×V×n×N/120，m_T为基于上一时刻的rho_n-1计算得到，因此实际上只是对当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量的估算，并不是当前的实际值。同样的，根据rho_n-1、气体常数R、T_P以及r_V，计算当前时刻最大气量下的进气压力p_MAP，

p_MAP也是当前时刻最大气量下的进气压力的估算。另外，实际上按照上述计算方法得到的p_MAP是是指节气门后进入气缸的进气压力，但是在我们预设的最大气量的前提下，节气门是处于全开状态，节气门前后压力相等，也就是节气门前气体压力与节气门后进入气缸的进气压力相同，因此，在本实施例中并不作具体限定，统一定义为进气压力p_MAP。

同样地，根据T_CI和m_T估算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，

其中，p_Amb为大气压力，k₁为固定系数，可以通过实验标定获取。根据T_CO、p_MAP和m_T估算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO，

其中，k₂为固定系数，可以通过实验标定获取，在计算p_CO中用到的p_MAP实际上是节气门前气体压力。

参见图2所示，本发明另一实施例提供一种废气涡轮增压系统的气量控制方法，是上述实施例的优化实施例，获取稳态工况下最大压气机转速n_M、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C，结合m_T和压比映射表分别计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂，具体包括以下步骤：

获取预设大气压p和预设气体温度T下，压气机转速n、压气机气体质量流量m与压气机气体压比r的初始映射表，将其定义为r＝f(n，m)；

获取当前压气机转速n₀、实际压气机流量m₀、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C将所述初始映射表中的压比转换为当前状态下的压比，

获取稳态工况下最大压气机转速n_M，计算稳态工况下的最大压比r₁，

计算瞬态工况下的最大压比r₂，

另外，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n，具体包括以下步骤：

获取压气机实际出口压力p_CO1，计算p_CO1与p_CO的差值p_O；

若p_O超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

其中，k为压比和气量密度的换算系数；

若p_O不超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

根据rho_n-1和rho_Δ计算当前时刻的最大气量密度rho_n，rho_n＝rho_n-1+rho_Δ。

具体的，本实施例中，获取预设大气压p和预设气体温度T下，压气机转速n、压气机气体质量流量m与压气机气体压比r的初始映射表，将其定义为r＝f(n，m)，以及不同工况下的最大压气机转速。例如，可以从增压器供应商提供数据有：标准大气压p_CompInStd和一定气体温度T_CompInStd时的最大压气机转速n_{CompSpdMaxStd}，以及标准大气压p_CompInStd和一定气体温度T_CompInStd时的压气机转速n_CompSpdStd和压缩机气体流量

确定压气机气体压比r_CompRatioStd(压气机后气体压力与压气机前气体压力的比值)。

由于当前工作环境可能与获取的初始映射表所设定的环境可能不一致，因此获取当前压气机转速n₀、实际压气机流量m₀、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C，对获取的初始映射表进行修正，将当前的温度和压力下的数据换算成标准的数据，

其中，

获取稳态工况下最大压气机转速n_M，计算稳态工况下的最大压比r₁，

进一步地，为了防止压气机超速，，计算瞬态工况下的最大压比r₂，

即根据不同海拔计算最大压气机气量下的最大压气机压比。根据稳态和瞬态工况下的最大压气机压比中的最小值，作为最终的压气机压比r_C，r_C＝min(r₁,r₂)。

计算当前最终的最大气量密度rho_n，该值等于上一时刻的最大气量密度rho_n-1与变化值rho_Δ之和，rho_n＝rho_n-1+rho_Δ。其中，rho_Δ的计算方法如下：在压气机实际出口压力p_CO1与p_CO之差p_O超过一定标定值p_C时：

其中，k为压比和气量密度的换算系数，就是一个压比和气量密度的对应关系，从压比如何类比到气量密度，是一个近似换算方法。在压气机实际出口压力p_CO1与p_CO之差p_O不超过一定标定值p_C时，

防止实际的压气机出口压力超过预估的压气机最大出口压力时，进一步防止压气机转速超速，更大安全保护压气机。

最大气量不断更新，更新量与“目标最大压比”r_C和“实际最大压比”

(或

)的差值成正比。即稳定工况下最终的最大气量是实际最大压比达到目标最大压比时的最大气量。计算的最大气量密度确定，该值以固定时间周期(信号采样周期)进行更新。

参见图3所示，本发明另一实施例提供一种废气涡轮增压系统的气量控制方法，是上述实施例的优化实施例，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n之后，还包括以下步骤：

根据n及相应的映射表确定压气机最大出口压力p_M；

根据p_M、r_V、T_P以及气体常数R计算当前时刻的最大气量密度rho，

选取rho_n或rho其中任意一个作为当前时刻的最大气量密度；或，

选取rho_n和rho的平均值作为当前时刻的最大气量密度。

具体的，本实施例中，根据发动机转速n查表得到最大的压气机出口压力p_M，该最大压力是根据不同发动机转速下验证其最大的压气机出口压力。具体标定做法是通过发动机台架全油门时，涡轮转速不超过其最大允许保护的转速，且增压器不出现喘振和堵塞等损坏增压器本体下的最大的压气机出口压力。n与p_M的映射表如表一所示，表一是为了便于理解进行的举例说明，并不代表实际情况一定如此。

表一n与p_M映射表

根据p_M、r_V、T_P以及气体常数R计算当前时刻的最大气量密度rho，

可以标定选取rho_n或rho其中任意一个作为当前时刻的最大气量密度，或者选取rho_n和rho的平均值作为当前时刻的最大气量密度，另外还可以对两者进行加权。

如图4所示，通过方法1基于发动机转速等参数计算增压系统的最大气量密度，然后通过方法2，首先设定最大气量密度初始值，每次上电时最大压气机气量调整至初始值，上电之后由初始值开始，每个采样周期根据上一时刻的最大气量密度计算当前时刻的最大气量密度。逐一计算最大气量下质量流量、最大进气压力、节气门前最大气体压力、压气机前最大气体压力、压气机后气体压力、压气机最大压比，计算当前最大气量密度，并每隔采样周期不断更新，最后结合方法1和方法2得到的最大气量密度确定最终的最大气量密度。

在发动机任意工况下废气涡轮增压系统的最大气量密度得到后，在发动机运行的控制过程中，发动机进气系统控制中的气量均不能超过该最大气量限值，从而实现废气涡轮增压系统保护。

参见图5所示，本发明实施例提供一种废气涡轮增压系统的气量控制装置100，包括：

参数获取模块110，用于：获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n-1、单个气缸的排气量V、发动机缸数N、发动机转速n、进气口温度T_P以及充气效率r_V；

参数计算模块120，与所述参数获取模块110连接，用于：计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP；

所述参数获取模块110还用于：获取压气机前的气体温度T_CI和压气机后的气体温度T_CO；

所述参数计算模块120还用于：根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO；

所述参数获取模块110还用于：获取稳态工况下最大压气机转速n_M、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C；

压比计算模块130，与所述参数获取模块110和所述参数计算模块120连接，用于：结合m_T和压比映射表分别计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂；

气量计算模块140，与所述参数获取模块110、所述参数计算模块120和所述压比计算模块130连接，用于：选取r₁和r₂的较小值作为最终的压气机压比r_C，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n。

所述参数计算模块120，根据rho_n-1、V、n以及N，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T，m_T＝rho_n-1×V×n×N/120；根据rho_n-1、气体常数R、T_P以及r_V，计算当前时刻最大气量下的进气压力p_MAP，

根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，

其中，p_Amb为大气压力，k₁为固定系数；根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO，

其中，k₂为固定系数。

所述压比计算模块130具体包括：

映射表获取单元131，用于：获取预设大气压p和预设气体温度T下，压气机转速n、压气机气体质量流量m与压气机气体压比r的初始映射表，将其定义为r＝f(n，m)；

压比计算单元132，与所述映射表获取单元131连接，用于：获取当前压气机转速n₀、实际压气机流量m₀、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C将所述初始映射表中的压比转换为当前状态下的压比，

获取稳态工况下最大压气机转速n_M，计算稳态工况下的最大压比r₁，

计算瞬态工况下的最大压比r₂，

所述气量计算模块140具体包括：

参数获取单元141，用于：获取压气机实际出口压力p_CO1，计算p_CO1与p_CO的差值p_O；

气量计算单元142，与所述参数获取单元141连接，用于：若p_O超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

其中，k为压比和气量密度的换算系数；若p_O不超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

根据rho_n-1和rho_Δ计算当前时刻的最大气量密度rho_n，rho_n＝rho_n-1+rho_Δ。

还包括：

所述参数获取模块110还用于：根据n及相应的映射表确定压气机最大出口压力p_M；

所述气量计算模块140还用于：根据p_M、r_V、T_P以及气体常数R计算当前时刻的最大气量密度rho，

气量选取模块150，与所述气量计算模块140连接，用于：选取rho_n或rho其中任意一个作为当前时刻的最大气量密度；或，选取rho_n和rho的平均值作为当前时刻的最大气量密度。

具体的，本实施例中各个装置的功能在相应的方法实施例中详细阐述，此处不再一一说明。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种废气涡轮增压系统的气量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n-1、单个气缸的排气量V、发动机缸数N、发动机转速n、进气口温度T_P以及充气效率r_V，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP；

获取压气机前的气体温度T_CI和压气机后的气体温度T_CO，根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO；

获取稳态工况下最大压气机转速n_M、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C，结合m_T和压比映射表分别计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂；

选取r₁和r₂的较小值作为最终的压气机压比r_C，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n-1之前，还包括以下步骤：

获取最大压气机气量初始值，每次上电时最大压气机气量调整至所述初始值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP，具体包括以下步骤：

根据rho_n-1、V、n以及N，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T，m_T＝rho_n-1×V×n×N/120；

根据rho_n-1、气体常数R、T_P以及r_V，计算当前时刻最大气量下的进气压力p_MAP，

根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，具体计算方式为：

其中，p_Amb为大气压力，k₁为固定系数；

根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO，具体计算方式为：

其中，k₂为固定系数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取稳态工况下最大压气机转速n_M、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C，结合m_T和压比映射表分别计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂，具体包括以下步骤：

获取预设大气压p和预设气体温度T下，压气机转速n、压气机气体质量流量m与压气机气体压比r的初始映射表，将其定义为r＝f(n，m)；

获取当前压气机转速n₀、实际压气机流量m₀、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C将所述初始映射表中的压比转换为当前状态下的压比，

获取稳态工况下最大压气机转速n_M，计算稳态工况下的最大压比r₁，

计算瞬态工况下的最大压比r₂，

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n，具体包括以下步骤：

获取压气机实际出口压力p_CO1，计算p_CO1与p_CO的差值p_O；

若p_O超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

其中，k为压比和气量密度的换算系数；

若p_O不超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

根据rho_n-1和rho_Δ计算当前时刻的最大气量密度rho_n，rho_n＝rho_n-1+rho_Δ。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n之后，还包括以下步骤：

根据n及相应的映射表确定压气机最大出口压力p_M；

根据p_M、r_V、T_P以及气体常数R计算当前时刻的最大气量密度rho，

选取rho_n或rho其中任意一个作为当前时刻的最大气量密度；或，

选取rho_n和rho的平均值作为当前时刻的最大气量密度。

7.一种废气涡轮增压系统的气量控制装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于：获取最大压气机气量初始值，每次上电时最大压气机气量调整至所述初始值；获取上一时刻进入压气机最大气量密度rho_n-1、单个气缸的排气量V、发动机缸数N、发动机转速n、进气口温度T_P以及充气效率r_V；

参数计算模块，与所述参数获取模块连接，用于：计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T和进气压力p_MAP；

所述参数获取模块还用于：获取压气机前的气体温度T_CI和压气机后的气体温度T_CO；

所述参数计算模块还用于：根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO；

所述参数获取模块还用于：获取稳态工况下最大压气机转速n_M、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C；

压比计算模块，与所述参数获取模块和所述参数计算模块连接，用于：结合m_T和压比映射表分别计算稳态工况下的最大压比r₁和瞬态工况下的最大压比r₂；

气量计算模块，与所述参数获取模块、所述参数计算模块和所述压比计算模块连接，用于：选取r₁和r₂的较小值作为最终的压气机压比r_C，根据rho_n-1和r_C计算当前时刻的最大气量密度rho_n。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述参数计算模块，根据rho_n-1、V、n以及N，计算当前时刻最大气量下的压气机气体质量流量m_T，m_T＝rho_n-1×V×n×N/120；根据rho_n-1、气体常数R、T_P以及r_V，计算当前时刻最大气量下的进气压力p_MAP，

根据T_CI和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机前气体压力p_CI，

其中，p_Amb为大气压力，k₁为固定系数；根据T_CO、p_MAP和m_T计算当前时刻最大气量下的压气机后气体压力p_CO，

其中，k₂为固定系数。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述压比计算模块具体包括：

映射表获取单元，用于：获取预设大气压p和预设气体温度T下，压气机转速n、压气机气体质量流量m与压气机气体压比r的初始映射表，将其定义为r＝f(n，m)；

压比计算单元，与所述映射表获取单元连接，用于：获取当前压气机转速n₀、实际压气机流量m₀、当前气体温度T_C和当前气体压力p_C将所述初始映射表中的压比转换为当前状态下的压比，

获取稳态工况下最大压气机转速n_M，计算稳态工况下的最大压比r₁，

计算瞬态工况下的最大压比r₂，

所述气量计算模块具体包括：

参数获取单元，用于：获取压气机实际出口压力p_CO1，计算p_CO1与p_CO的差值p_O；

气量计算单元，与所述参数获取单元连接，用于：若p_O超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

其中，k为压比和气量密度的换算系数；若p_O不超过预设标定值p_C，则计算最大气量密度变化值rho_Δ；

根据rho_n-1和rho_Δ计算当前时刻的最大气量密度rho_n，rho_n＝rho_n-1+rho_Δ。

10.如权利要求7-9任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

所述参数获取模块还用于：根据n及相应的映射表确定压气机最大出口压力p_M；

所述气量计算模块还用于：根据p_M、r_V、T_P以及气体常数R计算当前时刻的最大气量密度rho，

气量选取模块，与所述气量计算模块连接，用于：选取rho_n或rho其中任意一个作为当前时刻的最大气量密度；或，选取rho_n和rho的平均值作为当前时刻的最大气量密度。

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