CN114542273A

CN114542273A - 喘振控制方法、系统、动力设备和车辆

Info

Publication number: CN114542273A
Application number: CN202011340314.8A
Authority: CN
Inventors: 赵振兴; 石伟
Original assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Current assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-05-27

Abstract

本公开涉及一种喘振控制方法、系统、动力设备和车辆。该喘振控制系统包括：发动机、与发动机相连接的进气管和排气管、与进气管和排气管相连接的增压器、与进气管和排气管相连接的阀门、与增压器的进气口相连接的第一压力传感器，与第一压力传感器和阀门相连接的控制器，第一压力传感器用于检测增压器的进气口的第一进气压力，控制器用于获取第一进气压力并确定该第一进气压力是否满足第一预设条件；在第一进气压力满足第一预设条件的情况下，实现准确检测或预测喘振的发生，然后控制阀门打开，将进气管和排气管连通，通过减小进气管的压力消除喘振问题，避免喘振对发动机产生影响。

Description

喘振控制方法、系统、动力设备和车辆

技术领域

本公开涉及控制领域，具体地，涉及一种喘振控制方法、系统、动力设备和车辆。

背景技术

燃油车的发动机大部分都使用了增压器，增压器能够将进入发动机气缸的空气或可燃混合气预先进行压缩，以提高进入气缸的空气或可燃混合气的密度，进而提高发动机的功率。但是，增压器工作过程中，在某些复杂工况下会出现喘振问题，导致发动机出现喘振噪声，影响到发动机所在车辆的乘客的舒适性，严重时还会影响发动机的性能。相关技术中的喘振检测可靠性较差，在部分工况下无法有效检测或误检测。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提供一种喘振控制方法、系统、动力设备和车辆。

第一方面，本公开提供了一种喘振控制系统，所述系统包括：发动机、与所述发动机相连接的进气管和排气管、与所述进气管和所述排气管相连接的增压器、与所述进气管和所述排气管相连接的阀门、与所述增压器的进气口相连接的第一压力传感器，与所述第一压力传感器和所述阀门相连接的控制器，其中：

所述第一压力传感器，用于检测所述增压器的进气口的第一进气压力；

所述控制器，用于获取所述第一进气压力，并确定所述第一进气压力是否满足第一预设条件，所述第一预设条件包括：所述第一进气压力在第一预设时间内的增加量大于或等于第一预设压力阈值，和/或，所述第一进气压力大于或等于第二预设压力阈值；在所述第一进气压力满足所述第一预设条件的情况下，控制所述阀门打开，将所述进气管和所述排气管连通。

可选地，所述系统还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述进气管相连接，其中：

所述第二压力传感器，用于检测所述进气管的第二进气压力；

所述控制器，还用于获取所述进气管的第二进气压力，并确定所述第二进气压力是否满足第二预设条件，所述第二预设条件包括：所述第二进气压力在第二预设时间内的增加量大于或等于第三预设压力阈值，和/或，所述第二进气压力大于或等于第四预设压力阈值；在所述第一进气压力满足所述第一预设条件且所述第二进气压力满足所述第二预设条件的情况下，控制所述阀门打开，将所述进气管和所述排气管连通。

可选地，所述控制器，还用于在所述阀门打开的时间大于或等于第三预设时间的情况下，控制所述阀门关闭。

可选地，所述阀门为EGR阀门，所述系统还包括冷凝器，所述冷凝器设置于所述EGR阀门和所述排气管之间。

第二方面，本公开提供了一种喘振控制方法，应用于喘振控制系统的控制器，所述喘振控制系统包括：发动机、与所述发动机相连接的进气管和排气管、与所述进气管和所述排气管相连接的增压器、与所述进气管和所述排气管相连接的阀门、与所述增压器的进气口相连接的第一压力传感器、与所述第一压力传感器和所述阀门相连接的控制器，所述第一压力传感器用于检测所述增压器的进气口的第一进气压力，所述方法包括：

获取所述第一压力传感器检测的第一进气压力；

确定所述第一进气压力是否满足第一预设条件，所述第一预设条件包括：所述第一进气压力在第一预设时间内的增加量大于或等于第一预设压力阈值，和/或，所述第一进气压力大于或等于第二预设压力阈值；

在所述第一进气压力满足所述第一预设条件的情况下，控制所述阀门打开，将所述进气管和所述排气管连通。

可选地，所述喘振控制系统还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述进气管相连接，所述第二压力传感器用于检测所述进气管的第二进气压力，在控制所述阀门打开之前，所述方法还包括：

获取所述第二压力传感器检测的所述进气管的第二进气压力；

确定所述第二进气压力是否满足第二预设条件，所述第二预设条件包括：所述第二进气压力在第二预设时间内的增加量大于或等于第三预设压力阈值，和/或，所述第二进气压力大于或等于第四预设压力阈值；

所述控制所述阀门打开，将所述进气管和所述排气管连通包括：

在所述第二进气压力满足所述第二预设条件的情况下，控制所述阀门打开，将所述进气管和所述排气管连通。

可选地，在控制所述阀门打开，将所述进气管和所述排气管连通之后，所述方法还包括：在所述阀门打开的时间大于或等于第三预设时间的情况下，控制所述阀门关闭。

可选地，在控制所述阀门打开，将所述进气管和所述排气管连通之后，所述方法还包括：在所述阀门打开的时间大于或等于第四预设时间，且所述第一进气压力小于第五预设压力阈值的情况下，控制所述阀门关闭。

第三方面，本公开提供了一种动力设备，包括上述第一方面的喘振控制系统。

第四方面，本公开提供了一种车辆，包括上述第一方面的喘振控制系统。

采用上述技术方案，该喘振控制系统包括发动机、与发动机相连接的进气管和排气管、与进气管和排气管相连接的增压器、与进气管和排气管相连接的阀门、与增压器的进气口相连接的第一压力传感器，与第一压力传感器和阀门相连接的控制器，第一压力传感器用于检测增压器的进气口的第一进气压力，控制器用于获取第一进气压力并确定该第一进气压力是否满足第一预设条件；在第一进气压力满足第一预设条件的情况下，实现准确检测或预测喘振的发生，然后控制阀门打开，将进气管和排气管连通，通过减小进气管的压力消除喘振问题，避免喘振对发动机产生影响。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开实施例提供的一种喘振控制系统的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的另一种喘振控制系统的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的一种喘振控制方法的流程图；

图4是本公开实施例提供的另一种喘振控制方法的流程图；

图5a是本公开实施例提供的一种喘振噪声的示意图；

图5b是本公开实施例提供的一种增压器进气口处的振动强度的示意图；

图5c是本公开实施例提供的一种进气管出的振动强度的示意图；

图6是本公开实施例提供的一种动力设备的框图；

图7是本公开实施例提供的一种车辆的框图；

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在下文中的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

首先，对本公开的应用场景进行说明。本公开可以应用于喘振控制场景，特别是涡轮增压发动机的喘振控制场景。涡轮增压发动机的增压器可以利用发动机排气中的剩余能量来工作，将进入发动机气缸的空气或可燃混合气进行压缩，从而提高发动机的功率。但是，增压器在提升发动机动力性的同时，也会带来喘振问题。喘振是增压器常见故障之一，一般是由于进气管和排气管等气流通道堵塞、发动机和增压器运行失配等原因造成，其表现为出现剧烈的气流波动，并伴有很大的喘振噪声。相关技术中，一般认为喘振是发生在增压器之后的进气管中，因而通过检测增压器和发动机之间的进气管的压力值来判断是否发生了喘振，而这种方法的可靠性较差，在部分工况下无法有效检测或误检测。

发明人发现喘振现象振动特征最明显的环节不是发生在增压器之后的进气管中，而是发生在增压器的进气口处，也就是增压器的进气口处的振动与增压器喘振的特征最为相符。

为了解决上述问题，本公开提供了一种喘振控制方法、系统、动力设备和车辆，该喘振控制系统包括发动机、与发动机相连接的进气管和排气管、与进气管和排气管相连接的增压器、与进气管和排气管相连接的阀门、与增压器的进气口相连接的第一压力传感器，与第一压力传感器和阀门相连接的控制器，第一压力传感器用于检测增压器的进气口的第一进气压力，控制器用于获取第一进气压力并确定该第一进气压力是否满足第一预设条件；在第一进气压力满足第一预设条件的情况下，实现准确检测或预测喘振的发生，然后控制阀门打开，将进气管和排气管连通，通过减小进气管的压力消除喘振问题，避免喘振对发动机产生影响。

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。

图1是本公开实施例提供的一种喘振控制系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：发动机101、与发动机相连接的进气管102和排气管103、与进气管102和排气管103相连接的增压器104、与进气管102和排气管103相连接的阀门105、与增压器104的进气口相连接的第一压力传感器106，与第一压力传感器106和阀门105相连接的控制器107，其中：

第一压力传感器106，可以用于检测增压器104的进气口的第一进气压力。

控制器107，可以用于获取上述第一进气压力，并确定第一进气压力是否满足第一预设条件，该第一预设条件包括：第一进气压力在第一预设时间内的增加量大于或等于第一预设压力阈值，和/或，第一进气压力大于或等于第二预设压力阈值；在第一进气压力满足第一预设条件的情况下，可以控制阀门105打开，将进气管102和排气管103连通。

其中，上述第一预设条件可以用于确定是否发生喘振，其中的第一预设时间、第一预设压力阈值和第二预设压力阈值都可以根据试验预先设定。示例地，第一预设时间可以是0.01秒到1秒之间的任意时间，第一预设压力阈值可以是100帕到1000帕之间的任意数值，第二预设压力阈值可以是5千帕到80千帕之间的任意数值。

需要说明的是，上述阀门105在发动机正常工作情况下可以处于关闭状态，进气管102和排气管103不连通，由于经过了增压器的压缩，进气管102内的气体压力较大，能够提高进入发动机的空气或可燃混合气的密度，进而提高发动机的功率。在第一进气压力满足第一预设条件的情况下，控制器107确定发生了喘振问题，此时控制该阀门105打开，由于进气管102内的气体压力较大，因此进气管102内的气体排出到压力较小的排气管103中，从而减小进气管102的压力，避免喘振的发生。

采用上述系统，设置第一压力传感器和控制器，第一压力传感器检测增压器的进气口的第一进气压力，控制器获取第一进气压力并确定该第一进气压力是否满足第一预设条件，该第一预设条件包括：第一进气压力在第一预设时间内的增加量大于或等于第一预设压力阈值，和/或，第一进气压力大于或等于第二预设压力阈值；在第一进气压力满足第一预设条件的情况下，实现准确检测或预测喘振的发生，然后控制阀门打开，将进气管和排气管连通，通过减小进气管的压力消除喘振问题，避免喘振对发动机产生影响。

图2是本公开实施例提供的另一种喘振控制系统的结构示意图，如图2所示，在图1的基础上，该系统还包括第二压力传感器201，第二压力传感器201与进气管102相连接，其中：

第二压力传感器201，可以用于检测进气管102的第二进气压力；

控制器107，还可以用于获取进气管102的第二进气压力，并确定第二进气压力是否满足第二预设条件，第二预设条件包括：第二进气压力在第二预设时间内的增加量大于或等于第三预设压力阈值，和/或，第二进气压力大于或等于第四预设压力阈值；在第一进气压力满足第一预设条件且第二进气压力满足第二预设条件的情况下，可以控制阀门105打开，将进气管102和排气管103连通。

这样，通过第一压力传感器和第二压力传感器，分别获取增压器进气口的第一进气压力和进气管的第二进气压力，当第一进气压力满足第一预设条件，且第二进气压力满足第二预设条件时，才确定喘振的发生，进一步控制阀门打开，从而进一步增加了喘振检测的可靠性。

可选地，在上述图1或图2所示的系统中，上述控制器107，还用于在阀门105打开的时间大于或等于第三预设时间的情况下，控制该阀门105关闭。从而进一步避免长时间开启阀门导致发动机无法正常工作或性能下降，在消除喘振后控制阀门关闭，可以有效确保发动机的性能不下降。

其中，上述第三预设时间可以根据试验情况确定，示例地，可以是0.1秒到5秒之间的任意时间，例如可以是1秒。

在本公开的另外一些实施例中，上述阀门105可以是EGR阀门，上述图1或图2所示的系统还可以包括冷凝器，该冷凝器设置于EGR阀门和排气管之间。

需要说明的是，EGR(Exhaust Gas Re-circulation，废气再循环)是指把发动机排出的部分废气回送到进气管，并与新鲜混合气一起再次进入发动机的气缸。由于废气中含有大量的二氧化碳等多原子气体，而二氧化碳等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而减少了氮氧化物的生成量，减少废气排放。在本实施例中，可以直接使用EGR设备中的EGR阀门，不必增加另外的阀门，从而降低成本。

在本公开的另外一些实施例中，上述增压器包括压气机和涡轮，上述第一压力传感器与该压气机的进气口相连接，用于检测该压气机进气口的第一进气压力。

图3是本公开实施例提供的一种喘振控制方法的流程图，如图3所示，该方法的执行主体可以是上述图1所示的喘振控制系统中的控制器，该喘振控制系统包括：发动机、与发动机相连接的进气管和排气管、与进气管和排气管相连接的增压器、与进气管和排气管相连接的阀门、与增压器的进气口相连接的第一压力传感器、与第一压力传感器和阀门相连接的控制器，第一压力传感器用于检测增压器的进气口的第一进气压力，该方法包括：

S301、获取第一压力传感器检测的第一进气压力。

S302、确定第一进气压力是否满足第一预设条件。

其中，第一预设条件包括：第一进气压力在第一预设时间内的增加量大于或等于第一预设压力阈值，和/或，第一进气压力大于或等于第二预设压力阈值。

上述第一预设条件可以用于确定是否发生喘振，其中的第一预设时间、第一预设压力阈值和第二预设压力阈值都可以根据试验预先设定。示例地，第一预设时间可以是0.01秒到1秒之间的任意时间，第一预设压力阈值可以是100帕到1000帕之间的任意数值，第二预设压力阈值可以是5千帕到80千帕之间的任意数值。

需要说明的是，发明人对某车型进行试验后发现，将第一预设时间设置为0.1秒，第一预设压力阈值设置为260帕，第二预设压力阈值设置为21千帕，按照上述第一预设条件，可以在各种工况下准确判断喘振的发生。例如：上述第一进气压力在1秒时刻为10550帕，在1.1秒时刻为10900帕，则第一进气压力在0.1秒内的增加量为350帕，大于上述第一预设压力阈值的260帕，可以确定第一进气压力满足第一预设条件。

S303、在第一进气压力满足上述第一预设条件的情况下，控制阀门打开，将进气管和排气管连通。

这样，由于进气管内的气体压力大于排气管内的气体压力，因此，当阀门打开后，进气管内的气体排出到排气管中，从而减小进气管的压力，避免喘振的发生。

采用上述方法，通过获取第一压力传感器检测的第一进气压力，并确定第一进气压力是否满足第一预设条件，在第一进气压力满足上述第一预设条件的情况下，从而准确检测到喘振的发生，然后控制阀门打开，将进气管和排气管连通，通过减小进气管的压力解决喘振问题，避免喘振对发动机产生影响。

图4是本公开实施例提供的另一种喘振控制方法的流程图，如图4所示，该方法的执行主体可以是喘振控制系统中的控制器，该喘振控制系统在图1的基础上还可以包括第二压力传感器，该第二压力传感器与进气管相连接，用于检测进气管的第二进气压力，该方法包括：

S401、获取第一压力传感器检测的第一进气压力。

S402、确定第一进气压力是否满足第一预设条件。

S403、获取第二压力传感器检测的进气管的第二进气压力；

S404、确定第二进气压力是否满足第二预设条件。

其中，第二预设条件包括：第二进气压力在第二预设时间内的增加量大于或等于第三预设压力阈值，和/或，第二进气压力大于或等于第四预设压力阈值。

同样地，上述第二预设条件也可以用于确定是否发生喘振，其中的第二预设时间、第三预设压力阈值和第四预设压力阈值都可以根据试验预先设定。示例地，第一预设时间可以是0.01秒到1秒之间的任意时间，第一预设压力阈值可以是0.1千帕到10千帕之间的任意数值，第二预设压力阈值可以是130千帕到300千帕之间的任意数值。

S405、在第一进气压力满足上述第一预设条件且第二进气压力满足上述第二预设条件的情况下，控制阀门打开，将进气管和排气管连通。

需要说明的是，在上述S303或S405步骤中，当上述阀门开启后，进气管内的气体压力减小，密度减小，会影响发动机性能，因此在本公开的另外一些实施例中，在控制阀门打开，将进气管和排气管连通之后，该方法还可以包括：

在阀门打开的时间大于或等于第三预设时间的情况下，控制阀门关闭。

其中，上述第三预设时间可以根据试验进行标定，示例地，可以是0.1秒到5秒之间的任意时间，例如可以是1秒或0.5秒。

这样，可以进一步避免长时间开启阀门导致发动机无法正常工作或性能下降，在消除喘振后控制阀门关闭，可以有效确保发动机的性能不下降。

另外，在控制阀门打开，将进气管和排气管连通之后，该方法也可以包括：

在阀门打开的时间大于或等于第四预设时间，且第一进气压力小于第五预设压力阈值的情况下，控制阀门关闭。

其中，第四预设时间同样可以根据试验进行标定，示例地，可以是0.01秒到5秒之间的任意时间，例如可以是0.01秒或0.1秒。第四预设时间可以小于上述第三预设时间。上述第五预设压力阈值可以小于或等于上述第二预设压力阈值。

这样，在第一进气压力小于第五预设压力阈值时，确认已经消除了喘振，则可以关闭阀门，使得阀门开启的时间尽量短，避免发动机性能下降。

可选地，为了进一步增强喘振检测的可靠性，在本公开的另外一些实施例中，上述第一预设条件可以包括：在确定第一进气压力在第一预设时间内的增加量大于或等于第一预设压力阈值之后，将此时的第一进气压力值作为第一动态压力阈值，然后第一进气压力在第五预设时间内持续大于或等于该第一动态压力阈值，则确定第一进气压力满足该第一预设条件。

进一步地，上述第一预设条件也可以包括：周期性检测第一进气压力，获取前后两个周期的第一进气压力的差值，在连续M个周期内该差值的绝对值大于预设差值阈值的次数大于N，则确认第一进气压力满足该第一预设条件。其中，N小于或等于M。这样，通过检测第一进气压力的波动次数，在喘振具有波动性的情况下，可以实现更为准确的喘振检测。

其中，上述预设差值阈值可以是10帕到1000帕之间的任意数值；上述周期性检测的周期可以是0.001秒到0.5秒之间，通过较小的周期实现更为精确的获取压力的波动；M和N可以根据该周期进行预先设定。例如：预设差值阈值可以是260帕，周期性检测的周期可以是0.01秒，M可以是10，N可以是8。

可选地，在本公开的另外一些实施例中，可以在上述S303步骤或S405步骤中控制阀门打开的情况下，确认发生一次喘振，若在第六预设时间内喘振发生的次数大于预设次数，可以向用户发出提示信息。其中，上述提示信息可以是声音和/或灯光。上述第六预设时间可以是预设的1分钟至24小时之间的任意时间；预设次数可以是。这样在预设时间内多次发生喘振时，可以提示用户，以便用户对发动机或增压器等设备进行检测和维修。

另外需要说明的是，在本公开的实施例中，通过使用振动传感器和噪声测试设备对喘振发生时增压器进气口处的振动强度和进气管的振动强度进行测量，分别得到图5a的喘振噪声强度、图5b的增压器进气口处的振动强度和图5c的进气管处的振动强度，图5a、图5b和图5c的横坐标都是频率，纵坐标是时间，不同的灰度表征不同的强度，从图中可以看出增压器进气口处的振动强度与喘振噪声的强度变化情况是相吻合的，因此，本发明通过测量增压器的进气口处的第一进气压力能够准确检测到喘振问题的发生。

图6是本公开实施例提供的一种动力设备的框图，如图6所示，该动力设备包括上述喘振控制系统。

图7是本公开实施例提供的一种车辆的框图，如图7所示，该车辆包括上述喘振控制系统。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims

1.一种喘振控制系统，其特征在于，所述系统包括：发动机、与所述发动机相连接的进气管和排气管、与所述进气管和所述排气管相连接的增压器、与所述进气管和所述排气管相连接的阀门、与所述增压器的进气口相连接的第一压力传感器，与所述第一压力传感器和所述阀门相连接的控制器，其中：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述进气管相连接，其中：

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于在所述阀门打开的时间大于或等于第三预设时间的情况下，控制所述阀门关闭。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述阀门为EGR阀门，所述系统还包括冷凝器，所述冷凝器设置于所述EGR阀门和所述排气管之间。

5.一种喘振控制方法，其特征在于，应用于喘振控制系统的控制器，所述喘振控制系统包括：发动机、与所述发动机相连接的进气管和排气管、与所述进气管和所述排气管相连接的增压器、与所述进气管和所述排气管相连接的阀门、与所述增压器的进气口相连接的第一压力传感器、与所述第一压力传感器和所述阀门相连接的控制器，所述第一压力传感器用于检测所述增压器的进气口的第一进气压力，所述方法包括：

获取所述第一压力传感器检测的第一进气压力；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述喘振控制系统还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述进气管相连接，所述第二压力传感器用于检测所述进气管的第二进气压力，在控制所述阀门打开之前，所述方法还包括：

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在控制所述阀门打开，将所述进气管和所述排气管连通之后，所述方法还包括：

在所述阀门打开的时间大于或等于第三预设时间的情况下，控制所述阀门关闭。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在控制所述阀门打开，将所述进气管和所述排气管连通之后，所述方法还包括：

在所述阀门打开的时间大于或等于第四预设时间，且所述第一进气压力小于第五预设压力阈值的情况下，控制所述阀门关闭。

9.一种动力设备，其特征在于，包括上述权利要求1至4中任一项所述的喘振控制系统。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括上述权利要求1至4中任一项所述的喘振控制系统。