CN113738517A - 基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内燃机技术领域的基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法，包括以下步骤：第一，在涡轮入口前布置两个排气支管，在一个排气支管上布置一个旁通阀，在另外一个排气支管上布置一个旁通阀和一个中冷器；第二，在柴油机后排气总管上布置一个排温传感器，排温采集采用排温动态响应特性计算公式；第三，根据排温传感器实时检测判断是否超过增压器涡前温度限定值，若超过，则打开与中冷器在同一排气支管上的旁通阀，同时关闭另外一个排气支管上的旁通阀，并通过调整涡轮增压器旁通阀开度，使发动机在不同海拔下功率得到有效的恢复。本发明能够在高海拔条件下，破除增压器高温的限制，增加柴油机喷油量，提升其动力。

Description

基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法
技术领域
本发明涉及一种内燃机技术领域的增压调控方法，特别是一种涡轮前带有可以降低排气温度装置的基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法。
背景技术
高原环境条件对柴油机各子系统和整机性能都有较大影响。据统计，海拔每升高1000m柴油机动力性下降4.0％～13.0％，经济性下降2.7％～12.9％。这是因为大气压力降低，进入气缸内的空气量减小，压缩终点气缸内混合气压力和温度降低，使得喷入缸内的燃油不能及时着火，造成燃烧滞后，等容度下降，燃烧放热率重心后移，导致柴油机功率下降，燃油消耗率上升，排气温度增加，排放性能恶化。
尤其是在高海拔地区，进气压力及密度更低，柴油机燃烧进一步恶化，排温更高，较高的柴油机排温导致涡轮增压器的热负荷加大，给增压器的运行带来了危害。传统的方法通过限制柴油机喷油量进而降低排气温度，但同时会降低柴油机的功率，进一步限制了变海拔柴油机功率的恢复，因此，如何解决变海拔增压柴油机排温过高是目前制约其功率恢复的难点之一。
发明内容
本发明针对上述技术的不足，提出了一种基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法，能够在高海拔条件下，破除增压器高温的限制，增加柴油机喷油量，提升其动力。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括以下步骤：第一，在涡轮增压器的涡轮入口前，布置两个排气支管，两个排气支管的入口均与柴油机后排气总管相连接，两个排气支管的出口均与涡轮前排气总管相连接，在一个排气支管上布置一个旁通阀，在另外一个排气支管上布置一个旁通阀和一个中冷器；第二，在两个排气支管入口前的柴油机后排气总管上布置一个排温传感器，排温传感器通过数据采集装置与柴油机控制装置相连接，涡轮前排气温度的采集采用排温动态响应特性计算公式；第三，根据排温传感器实时检测判断是否超过增压器涡轮前温度限定值，若超过，则打开与中冷器在同一排气支管上的旁通阀，同时关闭另外一个排气支管上的旁通阀；若不超过，则关闭与中冷器在同一排气支管上的旁通阀，同时打开另外一个排气支管上的旁通阀；第四，通过调整涡轮增压器旁通阀开度，使发动机在不同海拔下功率得到有效的恢复。
进一步地，在本发明中，排温动态响应特性计算公式为：
Figure BDA0003300026410000021
式中：m为温度传感器的质量，单位kg；c为温度传感器的比热容，单位J/(kg·K)；T1为温度传感器的温度，单位K；T0为环境介质的温度,单位K；α为温度传感器与介质热交换系数；A为温度传感器的表面积，单位mm2；ε为海拔修正系数，其主要影响温度传感器与介质热交换系数。
在本发明中，柴油机的两个排气支上均有一个排气旁通阀，旁通阀均由阀门控制装置控制其开关，一个旁通阀后与排气中冷器相连，能够对高温气体进行冷却，由涡轮前温度传感器对对涡轮前排温处进行实时检测，针对海拔对温度传感器的影响，提出了排温动态响应特性计算公式，响应时间考虑了海拔高度的影响因素，描述温度传感器的动态特性时，忽略温度传感器内部的温度分布及热传导。根据能量平衡方程，可以得到当周围环境温度发生变化时，温度传感器的热平衡方程，即排温动态响应特性计算公式。用K表示变海拔温度传感器的热响应时间：
Figure BDA0003300026410000022
根据排温传感器实时检测判断是否超过增压器涡轮前温度限定值，若超过，则打开与中冷器在同一排气支管上的旁通阀，同时关闭另外一个排气支管上的旁通阀；若不超过，则关闭与中冷器在同一排气支管上的旁通阀，同时打开另外一个排气支管上的旁通阀。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：本发明不但可以预防变海拔柴油机运行时排温过高对增压器造成损害，而且能够在高海拔条件下，破除增压器高温的限制，增加柴油机喷油量，提升其动力性。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明具体实施例的结构示意图；
其中：1、进气总管，2、压气机，3、第一中冷器，4、柴油机，5、柴油机后排气总管，6、第二排气支管，7、第一排气支管，8、涡轮前排气总管，9、涡轮，10、第一旁通阀，11、第二旁通阀，12、第二中冷器，13、阀门控制装置，14、数据采集装置，15、柴油机控制装置，16、压气机前温度压力传感器，17、中冷前温度压力传感器，18、中冷后温度压力传感器，19、涡轮前温度压力传感器，20、涡轮后温度压力传感器，21、线束，22、涡轮后排气总管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。凡本技术领域技术人员依据本发明的构思，在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或有限实验可以得到的流程方案，均在本发明权利要求书所确定的保护范围内。
实施例
具体实施例如图1和图2所示，本发明包括进气总管1、压气机2、第一中冷器3、柴油机4、柴油机后排气总管5、第二排气支管6、第一排气支管7、涡轮前排气总管8、涡轮9、第一旁通阀10、第二旁通阀11、第二中冷器12、阀门控制装置13、数据采集装置14、柴油机控制装置15、压气机前温度压力传感器16、中冷前温度压力传感器17、中冷后温度压力传感器18、涡轮前温度压力传感器19、涡轮后温度压力传感器20、线束21、涡轮后排气总管22，进气总管1的出气口与柴油机4的进气道进气口相连接，压气机2、第一中冷器3沿气流方向依次串接在进气总管1上，柴油机后排气总管5的进气口与柴油机4的排气道出气口相连接，第一排气支管6、第二排气支管7的进气口均与柴油机后排气总管5的出气口相连接，第一排气支管6、第二排气支管7的出气口均与涡轮前排气总管8的进气口相连接，涡轮前排气总管8的出气口与涡轮9的进气口相连接，涡轮后排气总管22的进气口与与涡轮9的出气口相连接；第一旁通阀10串接在第一排气支管7上，第二旁通阀11、第二中冷器12沿排气流向依次串接在第二排气支管6上，压气机前温度压力传感器16布置在压气机2前的进气总管1上，中冷前温度压力传感器17、中冷后温度压力传感器18分别布置在压气机2前后的进气总管1上，涡轮前温度压力传感器19布置在柴油机后排气总管5上，涡轮后温度压力传感器20布置在涡轮后排气总管22上，压气机前温度压力传感器16、中冷前温度压力传感器17、中冷后温度压力传感器18、涡轮前温度压力传感器19、涡轮后温度压力传感器20均通过线束21与数据采集装置14相连接，数据采集装置14通过线束21与柴油机控制装置15相连接，第一旁通阀10、第二旁通阀11均通过线束21与阀门控制装置13相连接，阀门控制装置13通过线束21与柴油机控制装置15相连接。
在本发明中，根据排温传感器实时检测判断是否超过增压器涡轮前温度限定值，若超过，则打开第二旁通阀11，同时关闭第一旁通阀10；若不超过，打开第一旁通阀10，同时关闭第二旁通阀11。若柴油机4的功率没有恢复，则通过调整涡轮增压器旁通阀开度，使发动机在不同海拔下功率得到有效的恢复。
在本发明中，第一旁通阀10、第二旁通阀11为电动控制阀，不局限于蝶阀、球形阀；在第二中冷器12的后部也可以加上一个旁通阀。

Claims (2)

1.一种基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法，其特征在于包括以下步骤：
第一，在涡轮增压器的涡轮入口前，布置两个排气支管，两个排气支管的入口均与柴油机后排气总管相连接，两个排气支管的出口均与涡轮前排气总管相连接，在一个排气支管上布置一个旁通阀，在另外一个排气支管上布置一个旁通阀和一个中冷器；
第二，在两个排气支管入口前的柴油机后排气总管上布置一个排温传感器，排温传感器通过数据采集装置与柴油机控制装置相连接，涡轮前排气温度的采集采用排温动态响应特性计算公式；
第三，根据排温传感器实时检测判断是否超过增压器涡轮前温度限定值，若超过，则打开与中冷器在同一排气支管上的旁通阀，同时关闭另外一个排气支管上的旁通阀；若不超过，则关闭与中冷器在同一排气支管上的旁通阀，同时打开另外一个排气支管上的旁通阀；
第四，通过调整涡轮增压器废气旁通阀开度，使发动机在不同海拔下功率得到有效的恢复。
2.根据权利要求1所述的基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法，其特征在于所述排温动态响应特性计算公式为：
Figure FDA0003300026400000011
式中：m为温度传感器的质量，单位kg；c为温度传感器的比热容，单位J/(kg·K)，T1为温度传感器的温度，单位K，T0为环境介质的温度，单位K，α为温度传感器与介质热交换系数，A为温度传感器的表面积，单位mm2，ε为海拔修正系数。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8919903D0 (en) * 1988-09-02 1989-10-18 Steyr Daimler Puch Ag Internal combustion engine comprising a supercharger
WO2012164157A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Wärtsilä Finland Oy Exhaust system and method for reducing exhaust gas temperature
CN105556092A (zh) * 2013-12-04 2016-05-04 三菱重工业株式会社 涡轮增压装置
CN110541753A (zh) * 2019-09-30 2019-12-06 中国民航大学 一种涡轮增压器涡轮进气降温装置
CN111089727A (zh) * 2019-12-30 2020-05-01 中国人民解放军陆军军事交通学院 一种涡轮增压器变海拔模拟试验台及试验方法
CN210799131U (zh) * 2019-08-29 2020-06-19 广东机电职业技术学院 一种废气涡轮增压发动机恒压系统
CN213116453U (zh) * 2020-05-25 2021-05-04 康跃科技(山东)有限公司 一种能够给涡轮降温的涡轮增压器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8919903D0 (en) * 1988-09-02 1989-10-18 Steyr Daimler Puch Ag Internal combustion engine comprising a supercharger
WO2012164157A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Wärtsilä Finland Oy Exhaust system and method for reducing exhaust gas temperature
CN105556092A (zh) * 2013-12-04 2016-05-04 三菱重工业株式会社 涡轮增压装置
CN210799131U (zh) * 2019-08-29 2020-06-19 广东机电职业技术学院 一种废气涡轮增压发动机恒压系统
CN110541753A (zh) * 2019-09-30 2019-12-06 中国民航大学 一种涡轮增压器涡轮进气降温装置
CN111089727A (zh) * 2019-12-30 2020-05-01 中国人民解放军陆军军事交通学院 一种涡轮增压器变海拔模拟试验台及试验方法
CN213116453U (zh) * 2020-05-25 2021-05-04 康跃科技(山东)有限公司 一种能够给涡轮降温的涡轮增压器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨永军: "《特殊条件下的温度测量》", 31 January 2009, 中国计量出版社 *

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