CN112360766B - 涡轮增压器的控制方法 - Google Patents

涡轮增压器的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112360766B
CN112360766B CN202011004396.9A CN202011004396A CN112360766B CN 112360766 B CN112360766 B CN 112360766B CN 202011004396 A CN202011004396 A CN 202011004396A CN 112360766 B CN112360766 B CN 112360766B
Authority
CN
China
Prior art keywords
air inlet
main
impeller shaft
impeller
assemblies
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011004396.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112360766A (zh
Inventor
盛俏
王岭
李迎浩
何燕娥
滕培智
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dongfeng Motor Corp
Original Assignee
Dongfeng Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dongfeng Motor Corp filed Critical Dongfeng Motor Corp
Priority to CN202011004396.9A priority Critical patent/CN112360766B/zh
Publication of CN112360766A publication Critical patent/CN112360766A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112360766B publication Critical patent/CN112360766B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08—Centrifugal pumps
    • F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/105—Centrifugal pumps for compressing or evacuating with double suction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/02—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits concerning induction conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by changing flow path between different stages or between a plurality of compressors; Load distribution between compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/007—Conjoint control of two or more different functions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/008—Stop safety or alarm devices, e.g. stop-and-go control; Disposition of check-valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/053—Shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/053—Shafts
    • F04D29/054—Arrangements for joining or assembling shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors
    • F04D29/285—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors the compressor wheel comprising a pair of rotatable bladed hub portions axially aligned and clamped together
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30—Vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4213—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps suction ports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

本发明涉及一种涡轮增压器的控制方法，该控制方法可根据增压压力的需求，选择性地控制次级进气通道的开启数量和开启角度，以及控制主叶轮组件、次级叶轮组件的转动层级，以满足不同的进气量需求，从而可兼顾低速工况以及高速工况下的动力性能，避免影响发动机的经济及排放性能。

Description

涡轮增压器的控制方法
技术领域
本发明属于发动机动力技术领域，尤其涉及一种涡轮增压器的控制方法。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，国家和市场对于油耗和尾气排放要求日益严格，由于废气涡轮增压器能够提高发动机进气压力，改善空燃比，使发动机燃烧更完全，能够在节油的同时提高发动机功率，减少废气排放，达到节能减排的目的，因此得到越来越广泛的应用。
现有技术中，由于涡轮增压器与汽油机之间无机械功传递，而是以气动方式联系在一起，因此涡轮增压器是涡轮增压发动机的关键机构，其设计的合理性和创新性直接决定涡轮增压发动机的动力性、经济性、排放性能水平，从而影响整车产品的法规符合性和市场竞争力。
在实现本发明 的过程中，申请人发现现有技术中至少存在以下不足：
传统的涡轮增压发动机在低速工况下容易出现明显的低速涡轮“迟滞”现象，在高速工况下容易出现动力不足，即“较肉”现象，无法兼顾低速和高速工况下的动力性能，从而影响发动机的经济及排放性能。
因此，需对现有技术进行改进。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种涡轮增压器的控制方法，以解决现有技术中低速和高速工况下的动力性能不能兼顾的技术问题。
本发明的技术方案为：
一种涡轮增压器的控制方法，所述涡轮增压器包括：
增压壳体，所述增压壳体的一侧端面设置有主进气口以及多个次级进气组件，每个所述次级进气组件包括多个呈环状的次级进气口，多个次级进气组件的次级进气口沿所述主进气口的径向依次向外设置在所述主进气口的外侧；
主叶轮组件，所述主叶轮组件设置在所述增压壳体内，所述主叶轮组件包括主级叶轮轴和主级叶片，多个所述主级叶片等间隔地固定设置在所述主级叶轮轴的一端的周面上，多个所述主级叶片位于所述主进气口内，所述主级叶轮轴的另一端可转动地连接在所述增压壳体的另一侧的端面上；
多个次级叶轮组件，每个所述次级叶轮组件均包括次级叶轮轴、连接环以及次级叶片，多个所述次级叶片绕所述次级叶轮轴等角度间隔设置，多个所述次级叶片固定连接在所述连接环上，所述连接环同轴固定在所述次级叶轮轴上，多个所述次级叶轮组件的所述次级叶轮轴沿所述主级叶轮轴的径向依次活动套装在所述主级叶轮轴上，位于内侧的所述次级叶轮轴可选择地与所述主级叶轮轴同轴连接，相邻的两个所述次级叶轮轴可选择地连接；
进气壳体，所述进气壳体套装在所述增压壳体的一侧的端面上，所述进气壳体上设置有主进气通道以及多层进气通道组件，所述主进气通道与所述主进气口连通，每层所述进气通道组件均包括多个可开启的次级进气通道，多层所述进气通道组件的次级进气通道沿所述主进气通道的径向依次向外设置在所述主进气通道的外侧，所述进气通道组件和次级进气组件对应设置，所述进气通道组件的次级进气通道和对应的所述次级进气组件的次级进气口对应设置；
所述控制方法包括：
若油门开度为零，行车控制器判断驾驶员无扭矩需求，多层进气通道组件的次级进气通道均处于关闭状态，主叶轮组件和多个次级叶轮组件均处于关闭状态；
若油门踏板开度不为零，行车控制器判断驾驶员有扭矩需求，基于此时的油门踏板的实际开度、发动机转速、车速及档位信息，获得对应的驾驶员扭矩需求具体值，进而获得发动机需要的目标进气压力，将发动机需要的目标进气压力同增压压力的设定值比较，若发动机需要的目标进气压力小于增压压力的设定值，则只通过调整节气门开度实现目标进气压力，若发动机需要的目标进气压力大于增压压力的设定值，则有如下控制策略：
策略1)低负荷需求工况下，行车控制器控制次级进气通道的开启数量和开启角度，以满足低负荷需求；
策略2)高负荷需求工况下，行车控制器控制所有进气通道组件的次级进气通道开启，并控制相应的次级叶轮组件的与主级叶轮轴同轴连接，相应的次级叶轮组件和主级叶轮组件同步转动，以满足高负荷需求。
进一步地，每个所述次级进气通道内设置有控制所述次级进气通道开闭的单向电磁阀。
进一步地，所述策略1)具体包括：
建立发动机转速、油门开度信号以及单向电磁阀的通电电流预设数据的第一控制表；
行车控制器读取发动机转速和油门开度信号，然后检索所述第一控制表，确认和发动机转速和油门开度信号对应的单向电磁阀的通电电流预设数据；
行车控制器根据确认的单向电磁阀的通电电流预设数据，向对应的次级进气通道的单向电磁阀发出通电电流信号；
接收到通电电流信号的单向电磁阀开启到预设角度。
更进一步地，所述策略1)还包括：
进气压力传感器反馈实际的进气压力至行车控制器，行车控制器将实际的进气压力同目标进气压力进行对比，行车控制器给对应的单向电磁阀下达修正任务，以对单向电磁阀的开启数量及开启角度进行修正。
进一步地，位于内侧的所述次级叶轮轴通过连接组件可选择地与所述主级叶轮轴同轴连接，相邻的两个所述次级叶轮轴通过连接组件可选择地连接，所述连接组件包括：
固定杆；
弹性复位件，所述弹性复位件设置有两个，两个所述弹性复位件相对设置在所述固定杆内，所述弹性复位件的一端连接在所述固定杆内，所述弹性复位件的另一端向所述固定杆的轴向外侧延伸；
阀芯，所述阀芯连接在所述弹性复位件的另一端上，所述阀芯可在所述固定杆的内部滑动；
电磁线圈，所述电磁线圈设置在所述固定杆的两端内部，通电后的所述电磁线圈可带动所述阀芯在所述固定杆的内部滑动，以实现位于内侧的所述次级叶轮轴与所述主级叶轮轴同轴连接，以及相邻的两个所述次级叶轮轴的连接。
进一步地，所述策略2)具体包括：
建立发动机转速、油门开度信号以及电磁线圈通断电预设数据的第二控制表；
行车控制器读取发动机转速和油门开度信号，然后检索所述第二控制表，确认和发动机转速和油门开度信号对应的电磁线圈通电信息；
行车控制器根据确认的对应的电磁线圈通电信息，向对应的连接组件的电磁线圈发出通电指令；
接收到通电指令的电磁线圈通电，使相应的次级叶轮组件的与主级叶轮轴同轴连接，相应的次级叶轮组件和主级叶轮组件同步转动，以满足高负荷需求。
所述策略2)还包括：
进气压力传感器反馈实际的进气压力至行车控制器，行车控制器将实际的进气压力同目标进气压力进行对比，行车控制器给对应的电磁线圈下达修正任务，以对次级叶轮组件的转动级数进行修正。
进一步地，每个所述连接组件的两个所述阀芯的相背的侧面上均设置有啮齿，所述次级叶轮轴的内侧面设置有和所述啮齿相啮合的啮合部。
可选地，所述次级叶轮轴的内侧面的所述啮合部呈环状。
可选地，所述次级叶轮轴的内侧面的所述啮合部相对设置有两个。
本发明的有益效果是：
本发明所提供的一种涡轮增压器的控制方法，其可根据增压压力的需求，选择性地控制次级进气通道的开启数量和开启角度，以及控制主叶轮组件、次级叶轮组件的转动层级，以满足不同的进气量需求，从而可兼顾低速工况以及高速工况下的动力性能，避免影响发动机的经济及排放性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例的一种涡轮增压器的结构示意图；
图2为图1的拆分示意图；
图3为图1中的增压壳体的结构示意图；
图4为图1中的主叶轮组件以及主叶轮组件的装配示意图；
图5为本实施例的次级叶轮组件的结构示意图；
图6为图1中的连接组件的结构示意图；
图7为图6中的阀芯的结构示意图；
图8为次级叶轮轴的内部示意图；
图9为图1中的进气壳体的结构示意图；
图10为涡轮增压器处于单气道工作模式的结构示意图；
图11为单气道工作模式下连接组件的剖视示意图；
图12为涡轮增压器处于全气道工作模式的结构示意图；
图13为全气道工作模式下连接组件的剖视示意图；
图14为本实施例的多级涡轮增压器的控制方法的流程示意图；
图15为第一控制表的示意图；
图16发动机转速、油门开度信号以及单向电磁阀的通电电流预设数据的参考示意图；
图17为第二控制表的示意图；
图18为发动机转速、油门开度信号以及单向电磁阀的通电电流预设数据的参考示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供了一种车辆，该车辆上安装有发动机，该发动机包括涡轮增压器。
图1为本实施例的一种涡轮增压器的结构示意图，图2为图1的拆分示意图，结合图1 以及图2，本实施例的涡轮增压器包括增压壳体5、主叶轮组件2、次级叶轮组件3以及进气壳体1。
图3为图1中的增压壳体的结构示意图，结合图1-图3，本实施例的增压壳体5具有现有技术中的涡轮增压的功能以及外形外，其一侧端面设置有主进气口501以及次级进气组件，次级进气组件包括多个呈环状的次级进气口502，次级进气组件的多个次级进气口502间隔地设置在主进气口501的外侧。
本实施例中，主进气口501以及次级进气口502均为常开状态，主进气口501开设在增压壳体5的一端侧面的中部，多个次级进气口502绕设在主进气口501的外侧。
图4为图1中的主叶轮组件以及主叶轮组件的装配示意图，结合图1、图2以及图4，本实施例中，主叶轮组件2设置在增压壳体5内，主叶轮组件2包括主级叶轮轴201和主级叶片202，多个主级叶片202等间隔地固定设置在主级叶轮轴201的一端的周面上，多个主级叶片202位于主进气口501内，主级叶轮轴202的另一端可转动地连接在增压壳体501的另一侧的端面上。
具体地，结合图4，本实施例中，主叶轮组件2还包括连接盘203，连接盘203固定套装在主级叶轮轴201上，多个主级叶片202固定设置在该连接盘203上，以提高主级叶轮轴201 和主级叶片202装配的可靠性。
当然，本实施例还可以不设置连接盘203，多个主级叶片202直接固定设置在主级叶轮轴201上。
图5为本实施例的次级叶轮组件的结构示意图，结合图1、图2以及图5，本实施例的次级叶轮组件3包括次级叶轮轴301、连接环302以及次级叶片303，其中，多个次级叶片303绕次级叶轮轴301等角度间隔设置，多个次级叶片303固定连接在连接环302上，连接环302同轴固定在次级叶轮轴301上，次级叶轮轴301活动套装在主级叶轮轴201上，次级叶轮轴301可选择地与主级叶轮轴201同轴连接。
具体地，本实施例中，连接盘203活动套装在连接环302内，当次级叶轮轴301没有和主级叶轮轴201同轴连接时，主级叶轮轴201在次级叶轮轴301内转动，次级叶片303相对主级叶片203不发生相对转动，连接盘203在连接环302内转动，反之，当次级叶轮轴301 和主级叶轮轴201同轴连接时，主级叶轮轴201和次级叶轮轴301同步转动，进而带动次级叶片303和主级叶片203同步转动，连接盘203和连接环302同步转动。
进一步地，结合图5，本实施例的次级叶轮组件3还包括连接筋304，连接筋304设置有多个，多个连接筋304的一端均连接在次级叶轮轴301的周面上，多个连接筋304的另一端呈辐射状发散，多个连接筋304的另一端连接在连接环302背向次级叶片303的一侧面上，以实现连接环302和次级叶轮轴301的同轴固定连接。
本实施例中，次级叶片303和主级叶片202一一对应设置，当次级叶轮轴301与主级叶轮轴201同轴连接时，次级叶片303和对应的主级叶片202可形成一完整叶片，以提高进气量。
当然，本实施例中，当次级叶轮轴301与主级叶轮轴201同轴连接时，次级叶片303和对应的主级叶片202也可错位布置，此种布置形式和上述布置形式相比，会产生一定的紊流，进气量会稍有不足，但在转速满足的情况下，进气量也可满足使用需求。
结合图1以及图2，本实施例中，次级叶轮轴301通过连接组件6可选择地与主级叶轮轴201同轴连接。
图6为图1中的连接组件的结构示意图，结合图1、图2以及图6，本实施例的连接组件 6包括固定杆601、弹性复位件602、阀芯603以及电磁线圈(图中未标出)，其中，固定杆601沿主级叶轮轴201的径向穿过主级叶轮轴201，固定杆601沿轴向中空设置，弹性复位件602设置有两个，两个弹性复位件602相对设置在固定杆601内，弹性复位件602的一端连接在固定杆601内，弹性复位件602的另一端向固定杆601的轴向外侧延伸，阀芯603即连接在弹性复位件602的另一端上，阀芯603可在固定杆601的内部滑动，并可与次级叶轮轴 301连接，电磁线圈设置在固定杆601的两端内部，通电后的电磁线圈可带动阀芯603在固定杆601的内部滑动。
本实施例中，电磁线圈通电时将阀芯603向靠近次级叶轮轴301的方向吸附，为阀芯603 的移动提供驱动力，电磁线圈断电时，阀芯603在回位弹簧602的弹性回复力作用下回复到初始位置。回位弹簧603外侧可结合具体工况在固定杆601内腔所形成的导向空间中进行拉伸及回复运动，回位弹簧603的拉伸长度在没有形成足够的形变量时，可以使得阀芯602与次级叶轮轴301的内接触面处于分离状态，此时次级叶轮轴301处于静止状态，当回位弹簧 602随阀芯603拉伸量达到系统匹配设定值时可以使得阀芯603与次级叶轮轴301连接结合，从而进一步使次级叶轮组件进入工作状态。
本实施例中，固定杆601的内部设置有固定板，两个弹性复位件602的一端分别连接在固定板604的两侧，即可实现弹性复位件602在固定杆601的内部的连接。
本实施例中的弹性复位件602可选用弹簧、碟簧等，本实施例对此不作限制。
图7为图6中的阀芯的结构示意图，结合图7，本实施例中，两个阀芯603的相背的侧面上均设置有啮齿604，图8为次级叶轮轴的内部示意图，结合图8，次级叶轮轴301的内侧面设置有和啮齿604相啮合的啮合部305，当啮齿604和啮合部305对接时，即可实现阀芯603和次级叶轮轴301的装配，进而实现次级叶轮轴301与主级叶轮轴201同轴连接。
结合图7以及图8，本实施例中，啮齿604和啮合部305均可包括多道锯齿，啮齿604和啮合部305上的锯齿卡接后，具有很好的连接可靠性。
本实施例中，次级叶轮轴301的内侧面的啮合部305可呈环状设置，当然，次级叶轮轴 301的内侧面的啮合部305可只设置有相对两个，当啮齿604和两个啮合部305对接后，次级叶片303和对应的主级叶片202可形成一完整叶片，以提高进气量。
当然，本实施例的连接组件也可以采用其他结构，例如该连接组件可以为电机，电机具有两个输出端，次级叶轮轴301的内壁设置有两个和输出端对应的安装孔，控制电机的两个输出端伸缩，当电机的输出端伸至安装孔时，即可将次级叶轮轴301和主级叶轮轴201同轴连接，反之，二者即处于分离状态，本实施例对此不作限制。
进一步地，本实施例中，连接盘203背向主级叶片202的一侧设置有限位槽，次级叶轮轴301的一端设置在限位槽202中，而增压壳体5的另一侧端面设置有连接孔，该连接孔内安装有轴承4，次级叶轮轴301的另一端设置在该轴承4中，即可实现次级叶轮轴301的定位安装。
图9为图1中的进气壳体的结构示意图，结合图1、图2以及图9，本实施例中，进气壳体1套装在增压壳体5的一侧的端面上，进气壳体1上设置有主进气通道101以及多个次级进气通道102，主进气通道101与主进气口501连通，多个次级进气通道102间隔地绕设在主进气通道101外侧，次级进气通道102以及次级进气口502对应设置，每个次级进气通道102内均对应设置有一个单向阀。
本实施例中，主进气通道101为常开状态，涡轮增压器的增压压力需求不大时，次级进气通道102中的单向阀处于关闭状态，即只通过主进气口501进气，涡轮增压器的增压压力需求增大时，控制单向阀开启，此时，次级进气通道102和对应的次级进气口502连通，通过主进气口501以及次级进气口502共同进气，提高进气量。
本实施例中，每个次级进气通道102内的单向阀可选用电磁阀，具有很好的控制精度和控制灵活度。
基于上述两级涡轮增压器，本实施例的涡轮增压器的控制方法包括：
单气道工作模式：图10为涡轮增压器处于单气道工作模式的结构示意图，图11为单气道工作模式下连接组件的剖视示意图，结合图10以及图11，当动力需求不高(车辆低速行驶或起步)，涡轮增压器的压力需求不大，主叶轮组件2的主级叶片202转速可满足涡轮增压器的压力需求，此时，电磁线圈断电，阀芯603与次级叶轮轴301分离，在此条件下，次级叶轮组件3无驱动力驱动，保持静止状态。由于次级叶轮组件3不工作，此时涡轮增压器内外的空气压力差不足以开启次级进气通道102，此时涡轮增压器仅通过主进气口101进气，以满足此工况下的进气量需求。该工作模式仅单级叶轮工作，涡轮增压器参与工作的主叶轮组件旋转惯量小，因此启动迅速，满足了该整车工况下对增压器快速响应的性能特性需求，有效改善低速工况下的涡轮增压发动机涡轮迟滞现象。
全气道工作模式：图12为涡轮增压器处于全气道工作模式的结构示意图，图13为全气道工作模式下连接组件的剖视示意图，结合图12以及图13，当动力需求较高(车辆高速行驶或大油门加速)，增压器增压压力需求较大，主叶轮组件2的主级叶片202的转速不能满足供气需求，此时，电磁线圈通电，阀芯603与次级叶轮轴301连接结合，次级叶轮轴301 和主级叶轮轴201同轴连接，二者同步转动，由于主叶轮组件2、次级叶轮组件3同时工作，涡轮增压器内外的空气压力差可使次级进气通道102开启，此时涡轮增压器通过主进气口101以及次级进气口102共同进气，以满足此工况下的进气量需求，进一步增加进气量。该工作模式下所有进气叶轮均开启，涡轮增压器通过所有进气口共同进气，以满足此工况下的大进气量需求，有效提升整车高动力工况下的发动机输出功率。
另外，需要说明的是，本实施例的涡轮增压器还可以设置有更多级别的叶轮组件，相应的也设置有更多级别的次级进气口和次级进气通道，这样可根据动力需要，进气叶轮随工况下所需求的动力需求逐级参与工作，同时多级进气通道实现逐级进气，以满足工况下的进气量需求，实现进气量、进气压力、发动机输出功率的逐级变化，有效改善驾驶员响应的线性感，提升整车驾驶性能。
当具有更多级别的叶轮组件、次级进气口和次级进气通道时，本实施例的涡轮增压器中，增压壳体的一侧端面设置有主进气口以及多个次级进气组件，每个次级进气组件包括多个呈环状的次级进气口，多个次级进气组件的次级进气口沿主进气口的径向依次向外设置在主进气口的外侧；而多个次级叶轮组件的次级叶轮轴沿主级叶轮轴的径向依次活动套装在主级叶轮轴上，位于内侧的次级叶轮轴可选择地与主级叶轮轴同轴连接，相邻的两个次级叶轮轴可选择地连接，而进气壳体上设置有主进气通道以及多层进气通道组件，主进气通道与主进气口连通，每层进气通道组件均包括多个可开启的次级进气通道，多层进气通道组件的次级进气通道沿主进气通道的径向依次向外设置在主进气通道的外侧，进气通道组件和次级进气组件对应设置，进气通道组件的次级进气通道和对应的次级进气组件的次级进气口对应设置。
通过上述两级叶轮组件的简单变形，即可达到具有更多级别的叶轮组件、级别的次级进气口和次级进气通道的涡轮增压器。
基于上述具有更多级别的叶轮组件、级别的次级进气口和次级进气通道的涡轮增压器，本实施例还提供了一种涡轮增压器的控制方法，图14为本实施例的多级涡轮增压器的控制方法的流程示意图，结合图14，该控制方法包括：
若油门开度为零，行车控制器判断驾驶员无扭矩需求，多层进气通道组件的次级进气通道均处于关闭状态，主叶轮组件和多个次级叶轮组件均处于关闭状态；
若油门踏板开度不为零，行车控制器判断驾驶员有扭矩需求，基于此时的油门踏板的实际开度、发动机转速、车速及档位信息，获得对应的驾驶员扭矩需求具体值，进而获得发动机需要的目标进气压力，将发动机需要的目标进气压力同增压压力的设定值比较，若发动机需要的目标进气压力小于增压压力的设定值，则只通过调整节气门开度实现目标进气压力，若发动机需要的目标进气压力大于增压压力的设定值，则有如下控制策略：
策略1)低负荷需求工况下，行车控制器控制次级进气通道的开启数量和开启角度，以满足低负荷需求；
策略2)高负荷需求工况下，行车控制器控制所有进气通道组件的次级进气通道开启，并控制相应的次级叶轮组件的与主级叶轮轴同轴连接，相应的次级叶轮组件和主级叶轮组件同步转动，以满足高负荷需求。
进一步地，结合图14，本实施例的所述策略1)具体包括：
建立发动机转速、油门开度信号以及单向电磁阀的通电电流预设数据的第一控制表(如图15所示)；
行车控制器读取发动机转速和油门开度信号，然后检索所述第一控制表，确认和发动机转速和油门开度信号对应的单向电磁阀的通电电流预设数据；
行车控制器根据确认的单向电磁阀的通电电流预设数据，向对应的次级进气通道的单向电磁阀发出通电电流信号；
接收到通电电流信号的单向电磁阀开启到预设角度。
本实施例中，第一控制表中的发动机转速、油门开度信号以及单向电磁阀的通电电流预设数据均具有边界范围，而不为固定值，其具体对应关系可参考图16所示。
另外，结合图14，本实施例的所述策略1)还包括：进气压力传感器反馈实际的进气压力至行车控制器，行车控制器将实际的进气压力同目标进气压力进行对比，行车控制器给对应的单向电磁阀下达修正任务，以对单向电磁阀的开启数量及开启角度进行修正，从而形成了闭环控制，让控制更加精确。
结合图14，本实施例的S2)具体包括：
建立发动机转速、油门开度信号以及电磁线圈通断电预设数据的第二控制表(如图17所示)；
行车控制器读取发动机转速和油门开度信号，然后检索所述第二控制表，确认和发动机转速和油门开度信号对应的电磁线圈通电信息；
行车控制器根据确认的对应的电磁线圈通电信息，向对应的连接组件的电磁线圈发出通电指令；
接收到通电指令的电磁线圈通电，使相应的次级叶轮组件的与主级叶轮轴同轴连接，相应的次级叶轮组件和主级叶轮组件同步转动，以满足高负荷需求。
本实施例中，第二控制表中的发动机转速、油门开度信号以及单向电磁阀的通电电流预设数据均具有边界范围，而不为固定值，其具体对应关系可参考图18所示。
另外，结合图14，本实施例的S2)还包括：进气压力传感器反馈实际的进气压力至行车控制器，行车控制器将实际的进气压力同目标进气压力进行对比，行车控制器给对应的电磁线圈下达修正任务，以对次级叶轮组件的转动级数进行修正，从而形成了闭环控制，让控制更加精确。
本实施例中，低负荷和高负荷的划分可根据发动机的转速以及油门开度相关联，即根据发动机的转速以及油门开度进行定义。
本发明所提供的一种涡轮增压器的控制方法，其可根据增压压力的需求，选择性地控制次级进气通道的开启数量和开启角度，以及控制主叶轮组件、次级叶轮组件的转动层级，以满足不同的进气量需求，从而可兼顾低速工况以及高速工况下的动力性能，避免影响发动机的经济及排放性能。
以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器的控制方法，其特征在于，所述涡轮增压器包括：
增压壳体，所述增压壳体的一侧端面设置有主进气口以及多个次级进气组件，每个所述次级进气组件包括多个呈环状的次级进气口，多个次级进气组件的次级进气口沿所述主进气口的径向依次向外设置在所述主进气口的外侧；
主叶轮组件，所述主叶轮组件设置在所述增压壳体内，所述主叶轮组件包括主级叶轮轴和主级叶片，多个所述主级叶片等间隔地固定设置在所述主级叶轮轴的一端的周面上，多个所述主级叶片位于所述主进气口内，所述主级叶轮轴的另一端可转动地连接在所述增压壳体的另一侧的端面上；
多个次级叶轮组件，每个所述次级叶轮组件均包括次级叶轮轴、连接环以及次级叶片，多个所述次级叶片绕所述次级叶轮轴等角度间隔设置，多个所述次级叶片固定连接在所述连接环上，所述连接环同轴固定在所述次级叶轮轴上，多个所述次级叶轮组件的所述次级叶轮轴沿所述主级叶轮轴的径向依次活动套装在所述主级叶轮轴上，位于内侧的所述次级叶轮轴可选择地与所述主级叶轮轴同轴连接，相邻的两个所述次级叶轮轴可选择地连接；
进气壳体，所述进气壳体套装在所述增压壳体的一侧的端面上，所述进气壳体上设置有主进气通道以及多层进气通道组件，所述主进气通道与所述主进气口连通，每层所述进气通道组件均包括多个可开启的次级进气通道，多层所述进气通道组件的次级进气通道沿所述主进气通道的径向依次向外设置在所述主进气通道的外侧，所述进气通道组件和次级进气组件对应设置，所述进气通道组件的次级进气通道和对应的所述次级进气组件的次级进气口对应设置；
所述控制方法包括：
若油门开度为零，行车控制器判断驾驶员无扭矩需求，多层进气通道组件的次级进气通道均处于关闭状态，主叶轮组件和多个次级叶轮组件均处于关闭状态；
若油门踏板开度不为零，行车控制器判断驾驶员有扭矩需求，基于此时的油门踏板的实际开度、发动机转速、车速及档位信息，获得对应的驾驶员扭矩需求具体值，进而获得发动机需要的目标进气压力，将发动机需要的目标进气压力同增压压力的设定值比较，若发动机需要的目标进气压力小于增压压力的设定值，则只通过调整节气门开度实现目标进气压力，若发动机需要的目标进气压力大于增压压力的设定值，则有如下控制策略：
策略1)低负荷需求工况下，行车控制器控制次级进气通道的开启数量和开启角度，以满足低负荷需求；
策略2)高负荷需求工况下，行车控制器控制所有进气通道组件的次级进气通道开启，并控制相应的次级叶轮组件的与主级叶轮轴同轴连接，相应的次级叶轮组件和主级叶轮组件同步转动，以满足高负荷需求。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器的控制方法，其特征在于，每个所述次级进气通道内设置有控制所述次级进气通道开闭的单向电磁阀。
3.根据权利要求2所述的涡轮增压器的控制方法，其特征在于，所述策略1)具体包括：
建立发动机转速、油门开度信号以及单向电磁阀的通电电流预设数据的第一控制表；
行车控制器读取发动机转速和油门开度信号，然后检索所述第一控制表，确认和发动机转速和油门开度信号对应的单向电磁阀的通电电流预设数据；
行车控制器根据确认的单向电磁阀的通电电流预设数据，向对应的次级进气通道的单向电磁阀发出通电电流信号；
接收到通电电流信号的单向电磁阀开启到预设角度。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器的控制方法，其特征在于，所述策略1)还包括：
进气压力传感器反馈实际的进气压力至行车控制器，行车控制器将实际的进气压力同目标进气压力进行对比，行车控制器给对应的单向电磁阀下达修正任务，以对单向电磁阀的开启数量及开启角度进行修正。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压器的控制方法，其特征在于，位于内侧的所述次级叶轮轴通过连接组件可选择地与所述主级叶轮轴同轴连接，相邻的两个所述次级叶轮轴通过连接组件可选择地连接，所述连接组件包括：
固定杆；
弹性复位件，所述弹性复位件设置有两个，两个所述弹性复位件相对设置在所述固定杆内，所述弹性复位件的一端连接在所述固定杆内，所述弹性复位件的另一端向所述固定杆的轴向外侧延伸；
阀芯，所述阀芯连接在所述弹性复位件的另一端上，所述阀芯可在所述固定杆的内部滑动；
电磁线圈，所述电磁线圈设置在所述固定杆的两端内部，通电后的所述电磁线圈可带动所述阀芯在所述固定杆的内部滑动，以实现位于内侧的所述次级叶轮轴与所述主级叶轮轴同轴连接，以及相邻的两个所述次级叶轮轴的连接。
6.根据权利要求5所述的涡轮增压器的控制方法，其特征在于，所述策略2)具体包括：
建立发动机转速、油门开度信号以及电磁线圈通断电预设数据的第二控制表；
行车控制器读取发动机转速和油门开度信号，然后检索所述第二控制表，确认和发动机转速和油门开度信号对应的电磁线圈通电信息；
行车控制器根据确认的对应的电磁线圈通电信息，向对应的连接组件的电磁线圈发出通电指令；
接收到通电指令的电磁线圈通电，使相应的次级叶轮组件的与主级叶轮轴同轴连接，相应的次级叶轮组件和主级叶轮组件同步转动，以满足高负荷需求。
7.根据权利要求6所述的涡轮增压器的控制方法，其特征在于，所述策略2)还包括：
进气压力传感器反馈实际的进气压力至行车控制器，行车控制器将实际的进气压力同目标进气压力进行对比，行车控制器给对应的电磁线圈下达修正任务，以对次级叶轮组件的转动级数进行修正。
8.根据权利要求5所述的涡轮增压器的控制方法，其特征在于，每个所述连接组件的两个所述阀芯的相背的侧面上均设置有啮齿，所述次级叶轮轴的内侧面设置有和所述啮齿相啮合的啮合部。
9.根据权利要求8所述的涡轮增压器的控制方法，其特征在于，所述次级叶轮轴的内侧面的所述啮合部呈环状。
10.根据权利要求8所述的涡轮增压器的控制方法，其特征在于，所述次级叶轮轴的内侧面的所述啮合部相对设置有两个。
CN202011004396.9A 2020-09-22 2020-09-22 涡轮增压器的控制方法 Active CN112360766B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011004396.9A CN112360766B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 涡轮增压器的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011004396.9A CN112360766B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 涡轮增压器的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112360766A CN112360766A (zh) 2021-02-12
CN112360766B true CN112360766B (zh) 2021-09-21

Family

ID=74506516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011004396.9A Active CN112360766B (zh) 2020-09-22 2020-09-22 涡轮增压器的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112360766B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202009002385U1 (de) * 2009-02-20 2009-05-14 GFO Filter- und Oberflächentechnik F. Götz GmbH Baugruppe zur Vorverdichtung der Ladeluft einer Verbrennungskraftmaschine
WO2010134570A1 (ja) * 2009-05-20 2010-11-25 株式会社Ihi 過給機に適用されるインペラの製造方法
CN204532522U (zh) * 2015-03-26 2015-08-05 西南石油大学 一种尾气分离二级可调增压装置
EP3483450A1 (en) * 2017-11-14 2019-05-15 Garrett Transportation I Inc. Multi-stage compressor with turbine section for fuel cell system
CN210397163U (zh) * 2019-05-16 2020-04-24 西安势加动力科技有限公司 一种具有自动保养功能的叶轮

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202009002385U1 (de) * 2009-02-20 2009-05-14 GFO Filter- und Oberflächentechnik F. Götz GmbH Baugruppe zur Vorverdichtung der Ladeluft einer Verbrennungskraftmaschine
WO2010134570A1 (ja) * 2009-05-20 2010-11-25 株式会社Ihi 過給機に適用されるインペラの製造方法
CN204532522U (zh) * 2015-03-26 2015-08-05 西南石油大学 一种尾气分离二级可调增压装置
EP3483450A1 (en) * 2017-11-14 2019-05-15 Garrett Transportation I Inc. Multi-stage compressor with turbine section for fuel cell system
CN210397163U (zh) * 2019-05-16 2020-04-24 西安势加动力科技有限公司 一种具有自动保养功能的叶轮

Also Published As

Publication number Publication date
CN112360766A (zh) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11105218B2 (en) Compressor with variable compressor inlet
US7461507B2 (en) High response compact turbocharger
US20020100279A1 (en) Exhaust gas recirculation air handling system for an internal combustion engine
CN111042910A (zh) 一种发动机用增压系统及控制方法
CN112360808B (zh) 一种用于涡轮增压器的多级叶轮结构以及涡轮增压器
CN112360766B (zh) 涡轮增压器的控制方法
US9797301B2 (en) Valve assembly with cylinder having through holes
US8069664B2 (en) Integrated inlet and bypass throttle for positive-displacement supercharged engines
CN112360764B (zh) 涡轮增压器、调节方法、发动机以及车辆
CN112360762B (zh) 涡轮增压器
CN112360763B (zh) 涡轮增压器
EP1380741B1 (en) Throttle device
CN112360765B (zh) 涡轮增压器
CN112360809B (zh) 一种用于涡轮增压器的多级叶轮结构
CN213684669U (zh) 一种用于涡轮增压器的多级叶轮结构
JPS6229723A (ja) タ−ボ過給機
US4510754A (en) Turbocharger and exhaust gas control therefor
JP3564891B2 (ja) 機械式過給機付エンジンの吸気制御装置
JPS6245060Y2 (zh)
JPS63129126A (ja) 過給圧の制御方法
JPS63129121A (ja) ス−パチヤ−ジヤ用クラツチ制御方法
JPS63129122A (ja) ス−パチヤ−ジヤ用クラツチ制御方法
JPS6040726A (ja) ポンプ付デイ−ゼル機関
JPH0681667A (ja) ターボチャージャ
JPS63129125A (ja) 過給圧の制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant