CN114294111A - 涡轮增压器智能预警维护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器智能预警维护系统，其包括发动机转速检测器(1)、涡轮增压器转速检测器(3)、ECU、发动机扭矩检测器(2)和三维数据装置；发动机转速检测器(1)为转速检测装置；发动机扭矩检测器(2)为扭矩检测装置；涡轮增压器转速检测器(3)为转速检测装置；ECU包括微处理器、存储器；三维数据装置包括发动机转速数据、发动机扭矩数据和涡轮增压器转速数据三维数据；ECU中还存储有涡轮增压器转速的偏差阀值数据；ECU利用三维数据装置和发动机转速检测器(1)与发动机扭矩检测器(2)传送的数据判断涡轮增压器是否正常运转。其可以减少涡轮增压器损坏、甚至发动机损坏。

Description

涡轮增压器智能预警维护系统

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器维护系统，特别是一种涡轮增压器智能预警维护系统。

背景技术

随着内燃机强化程度的不断提高以及排放标准的日益严格，采用涡轮增压技术成为提高发动机经济性、动力性以及排放标准最为关键的措施之一。随着柴油和汽油机、以及无人飞机的涡轮增压技术的发展，涡轮增压器的工作转速范围不断增大，极限转速不断提高。特别在乘用车使用中，涡轮增压器的工作转速高达20万转/分，在如此苛刻条件下工作，涡轮增压器总会出现损坏的情况。涡轮增压器的损坏直接会造成漏油、漏水等故障出现，甚至引起发动机报废。由于涡轮增压器的故障出现时，往往是在涡轮增压器正在工作的时候，如果不能及时发现、甚至预警涡轮增压器出现故障，继续让其工作，很可能就会造成发动机损坏。

目前一般是通过测量涡轮增压器的气压、气流、转速来获知涡轮增压器的工作状态，这不能准确及时知晓涡轮增压器，具有很大的迟后性和不准确性，也根本做不到预警的效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种涡轮增压器智能预警维护系统，其可以准确、及时反应出涡轮增压器的工况，甚至可以预警到涡轮增压器的故障，使得涡轮增压器得到及时处理、及时维护，减少涡轮增压器损坏、甚至发动机损坏。

本发明的技术方案是：一种涡轮增压器智能预警维护系统，其包括发动机转速检测器、发动机扭矩检测器、涡轮增压器转速检测器、ECU和三维数据装置；

发动机转速检测器为转速检测装置，其用于检测发动机的实时转速，其与ECU电连接，其可向ECU传输发动机的实时转速数据；

发动机扭矩检测器为扭矩检测装置，其用于检测发动机的实时扭矩，其与ECU电连接，其可向ECU传输发动机的实时扭矩数据；

涡轮增压器转速检测器为转速检测装置，其用于检测涡轮增压器的实时转速，其与ECU电连接，其可向ECU传输涡轮增压器的实时转速数据；

ECU包括微处理器、存储器；

三维数据装置，其包括发动机转速数据、发动机扭矩数据和涡轮增压器转速数据三维数据，其中涡轮增压器转速数据为与发动机转速数据和发动机扭矩数据相关的数据；三维数据装置置于ECU的存储器中；

ECU中还存储有涡轮增压器转速的偏差阀值数据；ECU用于根据接收发动机转速检测器与发动机扭矩检测器传送的数据，查询三维数据装置中对应的涡轮增压器转速数据，然后与偏差阀值数据比较。

本发明进一步的技术方案是：所述的三维数据装置中的发动机转速数据、发动机扭矩数据和涡轮增压器转速数据为预测量数据，即发动机的正常转速和正常扭矩情况下，测量的涡轮增压器的正常转速，形成相关联的三维数据后，存储于ECU的存储器中。

本发明更进一步的技术方案是：所述的涡轮增压器转速检测器为振动传感器，用于检测涡轮增压器转速，即通过振动频谱提取一阶振动阶次线进而得到增压器转速。

本发明再进一步的技术方案是：所述的ECU还包括输入/输出接口I/O、模数转换器A/D。

本发明还进一步的技术方案是：其还包括发动机和涡轮增压器；发动机转速检测器和发动机扭矩检测器安装在发动机上；涡轮增压器转速检测器安装在涡轮增压器上。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1.本发明三维数据装置包含发动机转速、发动机扭矩、涡轮增压器转速三维数据，涡轮增压器转速数据与发动机转速数据和发动机扭矩数据存在相对应关系，即测定了发动机的各种正常转速和正常扭矩情况下，涡轮增压器的正常转速，会形成相关联的三维数据；三维数据装置置于ECU的存储器中，即发动机的各种正常转速和正常扭矩情况下，测量的涡轮增压器的正常转速，形成相关联的三维数据后，存储于ECU的存储器中，便于ECU调用；发明人经过长期研究，总结出正常涡轮增压器转速与发动机转速和发动机扭矩存在相关联性，能实现一定的对应关系，这是本发明的重要工作原理，通过这一原理创新了本发明技术方案，是本发明核心创新点之一，即三维数据装置本身具有很大的创新性；

2.本发明通过布置振动传感器监测涡轮增压器转速，通过与发动机ECU的对应增压器转速预估值进行对比，实时监控其健康运行状态，当增压器出现问题时，具有及时发现、及时预警、及时处理的优点，可以做到及时维护、及时更换，避免更大经济损失；

3.本发明的涡轮增压器智能预警维护系统具有结构简单、布置方便等优点，能实时对涡轮增压器的健康运行状态进行判断，保护整车动力系统，适合在涡轮增压器上大力推广。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的三维数据装置中的发动机转速数据、发动机扭矩数据和涡轮增压器转速数据三维关系数据图；

图3为本发明的涡轮增压器正常转速情况曲线图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种涡轮增压器智能预警维护系统，其包括发动机转速检测器1、发动机扭矩检测器2、涡轮增压器转速检测器3、ECU和三维数据装置；

发动机转速检测器1为转速检测装置，使用时，其安装在发动机4上，其可以用于检测发动机的实时转速，其与ECU电连接，其可以向ECU传输发动机的实时转速数据；

发动机扭矩检测器2为扭矩检测装置，使用时，其安装在发动机4上，其可以用于检测发动机的实时扭矩，其与ECU电连接，其可以向ECU传输发动机4的实时扭矩数据；

涡轮增压器转速检测器3为转速检测装置，使用时，其安装在涡轮增压器5上，其可以用于检测涡轮增压器5的实时转速，其与ECU电连接，其可以向ECU传输涡轮增压器5的实时转速数据。涡轮增压器转速检测器通常采用振动传感器，用于检测涡轮增压器转速；通过振动传感器实时监测涡轮增压器实际转速；即在涡轮增压器上设置振动传感器，通过振动频谱提取一阶振动阶次线进而得到增压器转速，此方法精度及可靠性均可满足整车长时间、恶劣工况下使用。

ECU，即Electronic Control Unit；其和普通的电脑一样,其包括微处理器(MCU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)，还可以包括整形、驱动等大规模集成电路；

三维数据装置，如图2所示，其包含发动机转速、发动机扭矩、涡轮增压器转速三维数据，其数据为事先测量值(每一个型号发动机与配套的涡轮增压器，安装好后，测量一组三维数据)，涡轮增压器转速数据与发动机转速数据和发动机扭矩数据存在相对应关系，即测定了发动机的各种正常转速和正常扭矩情况下，涡轮增压器的正常转速，会形成相关联的三维数据；三维数据装置置于ECU的存储器中，即发动机的各种正常转速和正常扭矩情况下，测量的涡轮增压器的正常转速，形成相关联的三维数据后，存储于ECU的存储器中，便于ECU调用。发明人经过长期研究，总结出正常涡轮增压器转速与发动机转速和发动机扭矩存在相关联性，能实现一定的对应关系，这是本发明的重要工作原理，通过这一原理创新了本发明技术方案，是本发明核心创新点之一。而目前，常规的方法，基本是把涡轮增压器转速与发动机转速相关联，并没有与发动机扭矩相关联。

本发明的使用方法及工作原理：

如图1所示，本发明的发动机4排气经排气管51导入涡轮增压器5，带动涡轮增压器5涡轮转子旋转做功，废气从废气出口排出；同时，空气经涡轮增压器叶轮旋转压缩经进气管52进入发动机4；在涡轮增压器5工作过程中，涡轮增压器转速检测器3实时监测涡轮增压器工作转速并输入ECU中；

如图2所示，三维数据装置中记载有预测的涡轮增压器转速、发动机转速、发动机扭矩对应关系数据；

通常，ECU中会设置两个增压器转速偏差阀值，即在加速、减速工况下，设定一个转速偏差阀值△N_变和在稳定工况下一个转速偏差阀值△N_稳，通过△N_变或△N_稳可以确定涡轮增压器正常转速的上限值或者下限值，如图3所示；

在发动机4加速、减速工况下，ECU根据发动机转速检测器1、发动机扭矩检测器2发来的发动机实时转速和扭矩，再查询三维数据装置中对应的涡轮增压器转速N_目标，然后与涡轮增压器转速检测器3传回的实时转速N_实测进行比较，得出偏差值△N_实变，(通常是采用相减取绝对值，即|N_目标-N_实测|＝△N_实变)，再将这个实时偏差值△N_实变与预定的偏差值△N_变进行比较，得出涡轮增压器是否工作正常的结束，如果超过预定的偏差值就向系统报警，提醒人们及时处理，达到在涡轮增压器还没有完全损坏的情况下，第一时间知晓涡轮增压器的工况，实现涡轮增压器维护预警的目的；

在稳定工况下，发动机4转速和发动机4扭矩相对稳定，涡轮增压器5对应的工作转速也基本稳定；ECU根据发动机转速检测器1、发动机扭矩检测器2发来的发动机实时转速和扭矩，再查询三维数据装置中对应的涡轮增压器转速N_目标，然后与涡轮增压器转速检测器3传回的实时转速N_实测进行比较，得出偏差值△N_实稳，再将这个实时偏差值△N_实稳与预定的偏差值△N_稳进行比较，得出涡轮增压器是否工作正常的结束。

本发明不局限于上述的具体结构，只要是与本发明基本相同原理的涡轮增压器智能预警维护系统就落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种涡轮增压器智能预警维护系统，其包括发动机转速检测器(1)、涡轮增压器转速检测器(3)和ECU；其特征是：其还包括发动机扭矩检测器(2)和三维数据装置；

发动机转速检测器(1)为转速检测装置，其用于检测发动机(4)的实时转速，其与ECU电连接，其可向ECU传输发动机的实时转速数据；

发动机扭矩检测器(2)为扭矩检测装置，其用于检测发动机的实时扭矩，其与ECU电连接，其可向ECU传输发动机(4)的实时扭矩数据；

涡轮增压器转速检测器(3)为转速检测装置，其用于检测涡轮增压器(5)的实时转速，其与ECU电连接，其可向ECU传输涡轮增压器(5)的实时转速数据；

ECU包括微处理器、存储器；

三维数据装置包括发动机转速数据、发动机扭矩数据和涡轮增压器转速数据三维数据，其中涡轮增压器转速数据为与发动机转速数据和发动机扭矩数据相关的数据；三维数据装置置于ECU的存储器中；

ECU中还存储有涡轮增压器转速的偏差阀值数据；ECU用于根据接收发动机转速检测器(1)与发动机扭矩检测器(2)传送的数据，查询三维数据装置中对应的涡轮增压器转速数据，并与偏差阀值数据比较。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器智能预警维护系统，其特征是：所述的三维数据装置中的发动机转速数据、发动机扭矩数据和涡轮增压器转速数据为预测量数据，即发动机的正常转速和正常扭矩情况下，测量的涡轮增压器的正常转速，形成相关联的三维数据，存储于ECU的存储器中。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器智能预警维护系统，其特征是：所述的涡轮增压器转速检测器(3)为振动传感器，其通过振动频谱提取一阶振动阶次线进，得到涡轮增压器转速数据。

4.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器智能预警维护系统，其特征是：所述的ECU还包括输入/输出接口I/O、模数转换器A/D。

5.根据权利要求3所述的涡轮增压器智能预警维护系统，其特征是：所述的ECU还包括输入/输出接口I/O、模数转换器A/D。

6.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器智能预警维护系统，其特征是：其还包括发动机(4)和涡轮增压器(5)；发动机转速检测器(1)和发动机扭矩检测器(2)安装在发动机(4)上；涡轮增压器转速检测器(3)安装在涡轮增压器(5)上。

7.根据权利要求3所述的涡轮增压器智能预警维护系统，其特征是：所述的其还包括发动机(4)和涡轮增压器(5)；发动机转速检测器(1)和发动机扭矩检测器(2)安装在发动机(4)上；涡轮增压器转速检测器(3)安装在涡轮增压器(5)上。

8.根据权利要求4所述的涡轮增压器智能预警维护系统，其特征是：所述的其还包括发动机(4)和涡轮增压器(5)；发动机转速检测器(1)和发动机扭矩检测器(2)安装在发动机(4)上；涡轮增压器转速检测器(3)安装在涡轮增压器(5)上。

9.根据权利要求5所述的涡轮增压器智能预警维护系统，其特征是：所述的其还包括发动机(4)和涡轮增压器(5)；发动机转速检测器(1)和发动机扭矩检测器(2)安装在发动机(4)上；涡轮增压器转速检测器(3)安装在涡轮增压器(5)上。

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