CN115628130A - 一种发动机的排气背压控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机的排气背压控制方法及装置，包括：获取发动机所允许的最大排气背压，并获取发动机的实际排气背压；比较最大排气背压与实际排气背压之间的大小；在实际排气背压超过最大排气背压的情况下，基于最大排气背压计算得到发动机所允许的第一最大增压压力；根据第一最大增压压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于最大充气效率控制发动机的充气效率。本发明可以降低发动机中存在的排气背压超出最大理论设计阈值的风险，对发动机零部件起到有效的保护。

Description

一种发动机的排气背压控制方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆系统控制技术领域，尤其涉及一种发动机的排气 背压控制方法及装置。

背景技术

随着汽车和内燃机工业的高速发展，能源需求和环境保护问题成 为当今世界各国所面临的难题，因此，节能与减排成为了内燃机行业 发展的两大主题。

当前，为了进一步提高传统发动机的燃油经济性，米勒(Miller) 循环技术被国内外的汽车厂家广泛运用于新一代的发动机中。米勒循 环通过进气门早关，可以有效降低中、小负荷的泵气损失，提高传统 发动机的燃烧效率。虽然米勒循环发动机具有较高的燃油经济性，但 其在低速、高负荷工况下的动力性直接取决于涡轮增压器的性能。因 此，近年来VGT(Variable Geometry Turbocharger)可变截面涡轮增 压技术在米勒循环发动机上得到了越来越广泛的应用。尽管利用可变 截面涡轮增压器能够有效改善扭矩响应时间、提升燃油经济性，但其 在动态增压过程中会导致排气背压的剧烈变化；尤其是在米勒循环发 动机中，由于大重叠角工况区间显著增加，排气背压对残余废气计算 进而对充气及扭矩计算精度的影响大大增强；为保证发动机的稳定性、 满足日益严苛的排放法规，越来越多的国内外主机厂开始在新一代发 动机上引入排气背压传感器。

然而，VGT系统在动态增压过程中会导致排气背压的剧烈变化， 瞬态峰值有明显地增大。尤其是在外特性区域及GPF碳载量增加等 工况下，亦或是催化器烧结堵塞等故障状态时，存在排气背压超出最 大理论设计阈值的风险。

发明内容

本发明提供一种发动机的排气背压控制方法及装置，用以解决上 述问题。

本发明提供一种发动机的排气背压控制方法，包括：

获取发动机所允许的最大排气背压，并获取发动机的实际排气背 压；

比较所述最大排气背压与所述实际排气背压之间的大小；

在所述实际排气背压超过所述最大排气背压的情况下，基于所述 最大排气背压计算得到发动机所允许的第一最大增压压力；

根据所述第一最大增压压力计算得到发动机所允许的最大充气 效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的充气效率。

根据本发明提供的一种发动机的排气背压控制方法，方法还包括：

根据所述最大排气背压与所述实际排气背压进行反馈控制计算， 得到第二最大增压压力；

相应地，所述根据所述第一最大增压压力计算得到发动机所允许 的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的充气效率， 包括：

根据所述第一最大增压压力与所述第二最大增压压力计算得到 发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机 的充气效率。

根据本发明提供的一种发动机的排气背压控制方法，所述根据所 述最大排气背压与所述实际排气背压进行反馈控制计算，得到第二最 大增压压力，包括：

获取所述最大排气背压与所述实际排气背压之间的差值，作为排 气背压差值；

计算反馈控制P项系数与排气背压差值的乘积，将乘积结果作为 第一反馈值；

对所述排气背压差值进行积分计算，并将积分得到的结果与反馈 控制积分系数之间的乘积作为第二反馈值；

将所述第一反馈值与所述第二反馈值的和作为第二最大增压压 力。

根据本发明提供的一种发动机的排气背压控制方法，所述基于所 述最大排气背压计算得到发动机所允许的第一最大增压压力，包括：

根据所述最大排气背压，并利用涡轮功率计算方法计算得到最大 涡轮功率；

获取涡轮的状态信息，并基于所述状态信息以及所述最大涡轮功 率，通过能量功率平衡计算方法计算得到最大压缩功率；

获取流经压气机的气体流量以及压气机上游的压力与温度，并基 于所述流经压气机的气体流量、所述压气机上游的压力与温度以及所 述最大压缩功率，通过离心式压缩过程平衡计算方法计算得到最大压 气机下游压力；

获取流经中冷器的气体流量以及中冷器上游的气体温度，并基于 所述流经中冷器的气体流量、所述中冷器上游的气体温度以及所述最 大压气机下游压力，通过压降计算方法计算得到第一最大增压压力。

根据本发明提供的一种发动机的排气背压控制方法，所述涡轮功 率计算方法为：

式中，

为最大涡轮功率；

为涡轮机流量；T₃为涡轮机 上游气体温度；η_trb为涡轮机效率；c_p，exh为排气比热容；p₄为涡轮 机下游压力；p3，max为最大排气背压；κ_exh为排气理想气体绝热指数。

根据本发明提供的一种发动机的排气背压控制方法，所述能量功 率平衡计算方法为：

式中，

为最大涡轮功率；

为最大压缩功率；P_kin为涡轮 增压器转动功率；P_fric为摩擦功率；Itc为涡轮增压器转动惯量；ω_tc为 涡轮转动角速度；

为涡轮转动角加速度；M_fric为涡轮增压器摩擦 力矩。

根据本发明提供的一种发动机的排气背压控制方法，所述离心式 压缩过程平衡计算方法为：

式中，

为最大压气机下游压力；

为最大压缩功率；

为流经压气机的气体流量；T₁为压气机上游的气体温度；η_cmpr为压 气机效率；c_p，cmpr为进气比热容；p₁为压气机上游的压力；κ为进气 理想气体绝热指数。

根据本发明提供的一种发动机的排气背压控制方法，所述离心式 压缩过程平衡计算方法为：

式，

为第一最大增压压力；T₂₀为中冷器上游的气体温度；

为流经中冷器的气体流量；Δp_ico为气体经过进气中冷器时所产 生的压降。

根据本发明提供的一种发动机的排气背压控制方法，所述根据所 述第一最大增压压力与所述第二最大增压压力计算得到发动机所允 许的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的充气效率， 包括：

基于所述第一最大增压压力与所述第二最大增压压力计算得到 最大增压压力总值；

获取气缸内残余废气分压以及充气斜率，并基于所述气缸内残余 废气分压、所述充气斜率以及最大增压压力总值，计算得到最大充气 效率：

式中，rl_p3，max为最大充气效率；p_res为气缸内残余废气分压； fac_chrg为充气斜率；

rl_des＝min(rl_trqstrc，rl_p3，max)

比较最大充气效率rl_p3，max与根据目标扭矩需求计算得到的目标 充气效率rl_trastrc之间的大小，并将较小值作为待应用的目标充气效率 rl_des，基于该待应用的目标充气效率rl_des控制发动机的充气效率。

本发明还提供一种发动机的排气背压控制装置，包括：

排气背压获取模块，用于获取发动机所允许的最大排气背压，并 获取发动机的实际排气背压；

排气背压比较模块，用于比较所述最大排气背压与所述实际排气 背压之间的大小；

第一最大增压压力计算模块，用于在所述实际排气背压超过所述 最大排气背压的情况下，基于所述最大排气背压计算得到发动机所允 许的第一最大增压压力；

充气效率控制模块，用于根据所述第一最大增压压力计算得到发 动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的 充气效率。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储 器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上 述任一种发动机的排气背压控制方法。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算 机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种发动机的排气 背压控制方法。

本发明提供的发动机的排气背压控制方法及装置，通过在所述实 际排气背压超过所述最大排气背压的情况下，基于所述最大排气背压 计算得到发动机所允许的第一最大增压压力；根据所述第一最大增压 压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效 率控制发动机的充气效率，从而实现了对当前发动机控制系统中增压 控制逻辑的补充，可以降低涡轮增压系统中存在的排气背压超出最大 理论设计阈值的风险，对系统零部件起到有效的保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见 地，下面描述中的附图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是现有的VGT增压控制逻辑示意图；

图2是本发明实施例提供的VGT增压控制逻辑示意图；

图3是本发明实施例提供的发动机的排气背压控制方法的流程 示意图一；

图4是本发明实施例提供的发动机的排气背压控制方法的流程 示意图二；

图5是本发明实施例提供的发动机的排气背压控制装置的结构 框图；

图6是本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例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作出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，VGT增压控制逻辑如图1所示，其仅基于发动机 扭矩需求的充气效率计算对应的目标增压压力；然后，通过层级控制 的形式来调节VGT喷嘴环开度，实现所需目标增压压力；该过程中 并未考虑系统对最大排气背压的限制调节。因此，在本发明中引入了 一种发动机的最大排气背压保护策略，作为对当前增压控制逻辑的一 种补充。具体如图2所示，通过在基于扭矩需求的充气效率与基于需 求充量的目标增压压力之间增加本发明的最大排气背压保护策略，该 最大排气背压保护策略基于扭矩需求的充气效率与实际排气背压进 行后续的目标增压压力控制。下面结合附图具体介绍最大排气背压保 护策略。

图3是本发明实施例提供的发动机的排气背压控制方法的流程 示意图一；图4是本发明实施例提供的发动机的排气背压控制方法的 流程示意图二；如图3以及4所示，一种发动机的排气背压控制方法， 包括如下步骤：

S101，获取发动机所允许的最大排气背压，并获取发动机的实际 排气背压。

在本步骤中，根据发动机各子系统(例如：增压系统、后处理系 统等)需求，计算当前发动机工况系统允许的最大排气背压。具体地， VTG涡轮增压器产品对最大排气背压有要求(零部件保护)；另外， 长时间过高的排气背压可能导致排气系统零部件(例如：GPF)安装 机构松动、产生位移；发动机外特性和动态工况可能出现背压过高； GPF碳载量增加可能导致VGT背压超出正常状态；催化器烧结堵塞 等故障状态出现排气背压较高等等各种子系统对排气背压的需求。

另外，最大排气背压一般都基于各零部件保护需求，通过MAP 标定得到。

实际排气背压由排气背压传感器测得。

S102，比较所述最大排气背压与所述实际排气背压之间的大小。

在本步骤中，通过比较所述最大排气背压与所述实际排气背压之 间的大小来确定是否进入到最大排气背压保护策略(即后续的基于最 大排气背压进行计算的过程)。在所述实际排气背压超过所述最大排 气背压时，进入步骤S103；在所述实际排气背压不超过所述最大排 气背压时，直接获取基于扭矩需求的充气效率，并根据基于扭矩需求 的充气效率计算得到目标增压压力。

S103，在所述实际排气背压超过所述最大排气背压的情况下，基 于所述最大排气背压计算得到发动机所允许的第一最大增压压力。

在本步骤中，若实际排气背压超过最大排气背压，则说明出现了 排气背压超出最大理论设计阈值的风险，此时需要引入最大排气背压 保护策略，也就是，需要基于最大排气背压进行增压压力的计算。

此处，第一最大增压压力通过物理模型计算得到，详细内容在下 文描述。

S104，根据所述第一最大增压压力计算得到发动机所允许的最大 充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的充气效率。

在本步骤中，在根据第一最大增压压力计算得到最大充气效率之 后，判断最大充气效率是否超过基于扭矩需求的充气效率，若基于扭 矩需求的充气效率超过了最大允许排气背压对应的充气效率；此时， 需要对基于扭矩需求的充气效率进行限制，用于限制的值即为最大允 许排气背压对应的充气效率，基于该限制的值控制排气背压。

本发明实施例提供的一种发动机的排气背压控制方法，通过在所 述实际排气背压超过所述最大排气背压的情况下，基于所述最大排气 背压计算得到发动机所允许的第一最大增压压力；根据所述第一最大 增压压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充 气效率控制发动机的充气效率，从而实现了对当前发动机控制系统中 增压控制逻辑的补充，可以降低涡轮增压系统中存在的排气背压超出 最大理论设计阈值的风险，对系统零部件起到有效的保护。

进一步地，方法还包括：

根据所述最大排气背压与所述实际排气背压进行反馈控制计算， 得到第二最大增压压力。

相应地，所述根据所述第一最大增压压力计算得到发动机所允许 的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的充气效率， 包括。

根据所述第一最大增压压力与所述第二最大增压压力计算得到 发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机 的充气效率。

由于第一最大增压压力是完全基于物理模型计算所得，其精度直 接受物理模型自身偏差，或是物理模型中所用到的传感器精度影响。 而为提高最大排气背压保护策略的鲁棒性，本实施例通过在第一最大 增压压力作为前馈控制的同时，加入了基于最大排气背压与实际排气 背压差值计算得到的第二最大增压压力作为反馈控制。具体关于第二 最大增压压力的计算过程参见下文。

本发明实施例提供的一种发动机的排气背压控制方法，通过将第 一最大增压压力作为前馈控制，将第二最大增压压力作为反馈控制， 从而降低了计算得到的增压压力受传感器精度、模型精度的影响，并 提高了最大排气背压保护策略的鲁棒性。

进一步地，所述根据所述最大排气背压与所述实际排气背压进行 反馈控制计算，得到第二最大增压压力，包括：

获取所述最大排气背压与所述实际排气背压之间的差值，作为排 气背压差值。

计算反馈控制P项系数与排气背压差值的乘积，将乘积结果作为 第一反馈值。

对所述排气背压差值进行积分计算，并将积分得到的结果与反馈 控制积分系数之间的乘积作为第二反馈值。

将所述第一反馈值与所述第二反馈值的和作为第二最大增压压 力。

具体地，第二最大增压压力通过下式计算得到：

式中，

为第二最大增压压力；kP为反馈控制P项系数；kI为 反馈控制积分系数。

进一步地，所述基于所述最大排气背压计算得到发动机所允许的 第一最大增压压力，包括：

根据所述最大排气背压，并利用涡轮功率计算方法计算得到最大 涡轮功率。

所述涡轮功率计算方法为：

式中，

为最大涡轮功率；

为涡轮机流量；T₃为涡轮机 上游气体温度；η_trb为涡轮机效率；c_p，exh为排气比热容；p₄为涡轮 机下游压力；p_3，max为最大排气背压；κ_exh为排气理想气体绝热指数。

获取涡轮的状态信息，并基于所述状态信息以及所述最大涡轮功 率，通过能量功率平衡计算方法计算得到最大压缩功率。

其中，所述能量功率平衡计算方法基于同一根轴上涡轮和压气机 其涡轮膨胀和压气机压缩过程满足能量功率平衡原理得到，具体为：

式中，

为最大涡轮功率；

为最大压缩功率；P_kin为涡轮 增压器转动功率；P_fric为摩擦功率；I_tc为涡轮增压器转动惯量；ω_tc为 涡轮转动角速度；

为涡轮转动角加速度；M_fric为涡轮增压器摩擦 力矩。其中，涡轮增压器转动功率、摩擦功率、涡轮增压器转动惯量、 涡轮转动角速度、涡轮转动角加速度以及涡轮增压器摩擦力矩均为涡 轮的状态信息。

获取流经压气机的气体流量以及压气机上游的压力与温度，并基 于所述流经压气机的气体流量、所述压气机上游的压力与温度以及所 述最大压缩功率，通过离心式压缩过程平衡计算方法计算得到最大压 气机下游压力。

所述离心式压缩过程平衡计算方法为：

式中，

为最大压气机下游压力；

为最大压缩功率；

为流经压气机的气体流量；T₁为压气机上游的气体温度；η_cmpr为压 气机效率；c_p，cmpr为进气比热容；p₁为压气机上游的压力；κ为进气 理想气体绝热指数。

获取流经中冷器的气体流量以及中冷器上游的气体温度，并基于 所述流经中冷器的气体流量、所述中冷器上游的气体温度以及所述最 大压气机下游压力，通过压降计算方法计算得到第一最大增压压力。

所述离心式压缩过程平衡计算方法为：

式，

为第一最大增压压力；T₂₀为中冷器上游的气体温度；

为流经中冷器的气体流量；Δp_ico为气体经过进气中冷器时所产 生的压降。

本发明实施例提供的一种发动机的排气背压控制方法，通过上述 的物理模型计算得到第一最大增压压力，从而大大减少额外的标定工 作量。

进一步地，所述根据所述第一最大增压压力与所述第二最大增压 压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效 率控制发动机的充气效率，包括：

基于所述第一最大增压压力与所述第二最大增压压力计算得到 最大增压压力总值。

获取气缸内残余废气分压以及充气斜率。以气缸内的气体为研究 对象，基于理想气体方程，根据所述气缸内残余废气分压、所述充气 斜率以及最大增压压力总值，计算得到最大充气效率：

式中，rl_p3，max为最大充气效率；p_res为气缸内残余废气分压； fac_chrg为充气斜率。

rl_des＝min(rl_trqstrc，rl_p3，max)

比较最大充气效率rl_p3，max与根据目标扭矩需求计算得到的目标 充气效率rl_trqstrc之间的大小，并将较小值作为待应用的目标充气效率rl_des，基于该待应用的目标充气效率rl_des控制发动机的充气效率。

本发明实施例提供的一种发动机的排气背压控制方法，通过将最 大充气效率与rl_trqstrc进行比对，并取两者中的较小值作为控制充气效 率的基础，从而避免实际排气背压超出发动机系统所允许最大排气背 压。

下面对本发明提供的发动机的排气背压控制装置进行描述，下文 描述的发动机的排气背压控制装置与上文描述的发动机的排气背压 控制方法可相互对应参照。

图5是本发明实施例提供的发动机的排气背压控制装置的结构 框图，如图5所示，一种发动机的排气背压控制装置，包括：

排气背压获取模块501，用于获取发动机所允许的最大排气背压， 并获取发动机的实际排气背压。

在本模块中，根据发动机各子系统(例如：增压系统、后处理系 统等)需求，计算当前发动机工况系统允许的最大排气背压。具体地， VTG涡轮增压器产品对最大排气背压有要求(零部件保护)；另外， 长时间过高的排气背压可能导致排气系统零部件(例如：GPF)安装 机构松动、产生位移；发动机外特性和动态工况可能出现背压过高； GPF碳载量增加可能导致VGT背压超出正常状态；催化器烧结堵塞 等故障状态出现排气背压较高等等各种子系统对排气背压的需求。

另外，最大排气背压一般都基于各零部件保护需求，通过MAP 标定得到。

实际排气背压由排气背压传感器测得。

排气背压比较模块502，用于比较所述最大排气背压与所述实际 排气背压之间的大小。

在本模块中，通过比较所述最大排气背压与所述实际排气背压之 间的大小来确定是否进入到最大排气背压保护策略(即后续的基于最 大排气背压进行计算的过程)。在所述实际排气背压超过所述最大排 气背压时，进入第一最大增压压力计算模块503；在所述实际排气背 压不超过所述最大排气背压时，直接获取基于扭矩需求的充气效率， 并根据基于扭矩需求的充气效率计算得到目标增压压力。

第一最大增压压力计算模块503，用于在所述实际排气背压超过 所述最大排气背压的情况下，基于所述最大排气背压计算得到发动机 所允许的第一最大增压压力。

在本模块中，若实际排气背压超过最大排气背压，则说明出现了 排气背压超出最大理论设计阈值的风险，此时需要引入最大排气背压 保护策略，也就是，需要基于最大排气背压进行增压压力的计算。

此处，第一最大增压压力通过物理模型计算得到。

充气效率控制模块504，用于根据所述第一最大增压压力计算得 到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动 机的充气效率。

在本模块中，在根据第一最大增压压力计算得到最大充气效率之 后，判断最大充气效率是否超过基于扭矩需求的充气效率，若基于扭 矩需求的充气效率超过了最大允许排气背压对应的充气效率；此时， 需要对基于扭矩需求的充气效率进行限制，用于限制的值即为最大允 许排气背压对应的充气效率，基于该限制的值控制排气背压。

本发明实施例提供的发动机的排气背压控制装置，通过在所述实 际排气背压超过所述最大排气背压的情况下，基于所述最大排气背压 计算得到发动机所允许的第一最大增压压力；根据所述第一最大增压 压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效 率控制发动机的充气效率，从而实现了对当前发动机控制系统中增压 控制逻辑的补充，可以降低涡轮增压系统中存在的排气背压超出最大 理论设计阈值的风险，对系统零部件起到有效的保护。

图6是本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图，如 图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(Communications Interface)620、存储器(memory)630和通信总线640， 其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完 成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以 执行发动机的排气背压控制方法，所述发动机的排气背压控制方法， 包括：获取发动机所允许的最大排气背压，并获取发动机的实际排气 背压；比较所述最大排气背压与所述实际排气背压之间的大小；在所 述实际排气背压超过所述最大排气背压的情况下，基于所述最大排气 背压计算得到发动机所允许的第一最大增压压力；根据所述第一最大 增压压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充 气效率控制发动机的充气效率。

此外，上述的存储器630中的逻辑指令可以通过软件功能单元的 形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可 读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说 对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品 的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若 干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者 网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述 的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁 碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上 存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述方 法所提供的发动机的排气背压控制方法，所述发动机的排气背压控制 方法，包括：获取发动机所允许的最大排气背压，并获取发动机的实 际排气背压；比较所述最大排气背压与所述实际排气背压之间的大小； 在所述实际排气背压超过所述最大排气背压的情况下，基于所述最大 排气背压计算得到发动机所允许的第一最大增压压力；根据所述第一 最大增压压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最 大充气效率控制发动机的充气效率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说 明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件 可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以 分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全 部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创 造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解 到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然 也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现 有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软 件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光 盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的 方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而 非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领 域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技 术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修 改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种发动机的排气背压控制方法，其特征在于，包括：

获取发动机所允许的最大排气背压，并获取发动机的实际排气背压；

比较所述最大排气背压与所述实际排气背压之间的大小；

在所述实际排气背压超过所述最大排气背压的情况下，基于所述最大排气背压计算得到发动机所允许的第一最大增压压力；

根据所述第一最大增压压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的充气效率。

2.根据权利要求1所述的发动机的排气背压控制方法，其特征在于，方法还包括：

根据所述最大排气背压与所述实际排气背压进行反馈控制计算，得到第二最大增压压力；

相应地，所述根据所述第一最大增压压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的充气效率，包括：

根据所述第一最大增压压力与所述第二最大增压压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的充气效率。

3.根据权利要求2所述的发动机的排气背压控制方法，其特征在于，所述根据所述最大排气背压与所述实际排气背压进行反馈控制计算，得到第二最大增压压力，包括：

获取所述最大排气背压与所述实际排气背压之间的差值，作为排气背压差值；

计算反馈控制P项系数与排气背压差值的乘积，将乘积结果作为第一反馈值；

对所述排气背压差值进行积分计算，并将积分得到的结果与反馈控制积分系数之间的乘积作为第二反馈值；

将所述第一反馈值与所述第二反馈值的和作为第二最大增压压力。

4.根据权利要求1所述的发动机的排气背压控制方法，其特征在于，所述基于所述最大排气背压计算得到发动机所允许的第一最大增压压力，包括：

根据所述最大排气背压，并利用涡轮功率计算方法计算得到最大涡轮功率；

获取涡轮的状态信息，并基于所述状态信息以及所述最大涡轮功率，通过能量功率平衡计算方法计算得到最大压缩功率；

获取流经压气机的气体流量以及压气机上游的压力与温度，并基于所述流经压气机的气体流量、所述压气机上游的压力与温度以及所述最大压缩功率，通过离心式压缩过程平衡计算方法计算得到最大压气机下游压力；

获取流经中冷器的气体流量以及中冷器上游的气体温度，并基于所述流经中冷器的气体流量、所述中冷器上游的气体温度以及所述最大压气机下游压力，通过压降计算方法计算得到第一最大增压压力。

5.根据权利要求4所述的发动机的排气背压控制方法，其特征在于，所述涡轮功率计算方法为：

式中，

为最大涡轮功率；

为涡轮机流量；T₃为涡轮机上游气体温度；η_trb为涡轮机效率；c_p，exh为排气比热容；p₄为涡轮机下游压力；P_3，max为最大排气背压；κ_exh为排气理想气体绝热指数。

6.根据权利要求4所述的发动机的排气背压控制方法，其特征在于，所述能量功率平衡计算方法为：

式中，

为最大涡轮功率；

为最大压缩功率；P_kin为涡轮增压器转动功率；P_fric为摩擦功率；I_tc为涡轮增压器转动惯量；ω_tc为涡轮转动角速度；

为涡轮转动角加速度；M_fric为涡轮增压器摩擦力矩。

7.根据权利要求4所述的发动机的排气背压控制方法，其特征在于，所述离心式压缩过程平衡计算方法为：

式中，

为最大压气机下游压力；

为最大压缩功率；

为流经压气机的气体流量；T₁为压气机上游的气体温度；η_cmpr为压气机效率；c_p,cmpr为进气比热容；p₁为压气机上游的压力；κ为进气理想气体绝热指数。

8.根据权利要求4所述的发动机的排气背压控制方法，其特征在于，所述离心式压缩过程平衡计算方法为：

式，

为第一最大增压压力；T₂₀为中冷器上游的气体温度；

为流经中冷器的气体流量；Δp_ico为气体经过进气中冷器时所产生的压降。

9.根据权利要求2-8任一所述的发动机的排气背压控制方法，其特征在于，所述根据所述第一最大增压压力与所述第二最大增压压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的充气效率，包括：

基于所述第一最大增压压力与所述第二最大增压压力计算得到最大增压压力总值；

获取气缸内残余废气分压以及充气斜率，并基于所述气缸内残余废气分压、所述充气斜率以及最大增压压力总值，计算得到最大充气效率：

式中，rl_p3,max为最大充气效率；p_res为气缸内残余废气分压；fac_chrg为充气斜率；

rl_des＝min(rl_trqstrc,rl_p3,max)

比较最大充气效率rl_p3,max与根据目标扭矩需求计算得到的目标充气效率rl_trqstrc之间的大小，并将较小值作为待应用的目标充气效率rl_des，基于该待应用的目标充气效率rl_des控制发动机的充气效率。

10.一种发动机的排气背压控制装置，其特征在于，包括：

排气背压获取模块，用于获取发动机所允许的最大排气背压，并获取发动机的实际排气背压；

排气背压比较模块，用于比较所述最大排气背压与所述实际排气背压之间的大小；

第一最大增压压力计算模块，用于在所述实际排气背压超过所述最大排气背压的情况下，基于所述最大排气背压计算得到发动机所允许的第一最大增压压力；

充气效率控制模块，用于根据所述第一最大增压压力计算得到发动机所允许的最大充气效率，并基于所述最大充气效率控制发动机的充气效率。

11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至9任一项所述发动机的排气背压控制方法。

12.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述发动机的排气背压控制方法。

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