[发明专利]用于涡轮增压系统的尾气利用装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压系统，具体涉及一种用于涡轮增压系统的尾气利用装置及其控制方法。

背景技术

发动机的涡轮增压系统的主要作用是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩。其中的一种形式是，利用发动机排出尾气的惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压缩由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，尾气排出速度与祸轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量就可以增加发动机的输出功率。

为满足不同工况下发动机的性能和排放要求，现有技术中通常采用双流道式涡轮，连接尾气的两个流道并列布置，在低速模式下，使用一个流道，在高速模式下使用两个流道。这种结构存在以下缺陷：(1)并列布置的两个流道会增大尾气与管道的接触面积，导致流动损失增大；(2)控制模式上只能实现低速和高速两种模式，影响涡轮与发动机匹配性能；(3)采用阀门控制流道通断，由于尾气内含有较多杂质，易导致阀门故障，甚至因此造成发动机损坏。

中国发明专利申请CN101985897A公开了一种可变截面复合涡轮装置，在双流道涡轮蜗壳上设有两个气流通道，双流道涡轮蜗壳上设有与气流通道连通的蜗壳出气口和蜗壳进气口，在双流道涡轮蜗壳内设有复合涡轮叶轮，所述复合涡轮叶轮由两个涡轮叶轮复合而成，两个涡轮叶轮与两个气流通道一一对应。在发动机低速时，进气调节阀关闭，所有排气全部进入小流道，在发动机中高转速时，进气调节阀打开，阀门控制机构控制进气调节阀的开度，合理分配进入大小流道的气体流量。该技术方案通过控制进气调节阀的开度，增加涡轮与发动机的匹配性，但是同样不能解决前述(1)、(3)两点问题。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种用于涡轮增压系统的尾气利用装置，以增加涡轮与发动机的匹配性能，同时减小流动损失，降低故障发生率；本发明的另一个发明目的是提供这种尾气利用装置的控制方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于涡轮增压系统的尾气利用装置，包括涡壳、涡轮、尾气进口管，设有有尾气流量调节机构，所述尾气流量调节机构包括具有外壁和弹性内壁的调节管，调节管弹性内壁内形成的管道一端连通尾气进口管，另一端连通涡壳，外壁和弹性内壁间构成调节腔，与所述调节腔连通设有活塞腔，活塞腔内设有活塞，所述调节腔内和调节腔至活塞之间填充有液体，与所述活塞连接设有活塞双向运动驱动机构。

进一步的技术方案，所述外壁和弹性内壁之间设有弹簧。

优选地，所述弹簧为拉伸弹簧。

优选的技术方案，所述活塞双向运动驱动机构包括双向转动电机及其控制电路、齿传动系统，所述齿传动系统传动连接双向转动电机的输出轴与活塞杆。

本发明的用于涡轮增压系统的尾气利用装置的控制方法，包括下列步骤：

(1)获取发动机工况参数，计算要求增压压力理论值；

(2)检测当前增压压力；

(3) 如果要求增压压力理论值等于当前增压压力，返回步骤(1)；如果要求增压压力理论值大于当前增压压力，活塞双向运动驱动机构控制活塞动作，使调节腔中的液体向活塞腔流动，增大调节管内壁管径；如果要求增压压力理论值小于当前增压压力，活塞双向运动驱动机构控制活塞动作，使活塞腔中的液体向调节腔流动，减小调节管内壁管径； 

(4)重复步骤(2)和(3)。

上述技术方案中，所述发动机工况参数为发动机转速和发动机负荷，调节管内壁管径随发动机转速和发动机负荷的变化进行调整。调节管内壁管径b与发动机转速Ld、发动机负荷Ne的关系可以表达为b=f(Ne,Ld)，通过实验标定可以得到需求的最佳增压压力，做成map图表，如附图4所示。

通常，从调节管内壁管径与发动机工况的关系可以得到，当发动机转速一定，发动机负荷增加时，增大调节管内壁管径；当发动机转速一定，发动机负荷减小时，减小调节管内壁管径；当发动机负荷一定，发动机转速增大时，增大调节管内壁管径；当发动机负荷一定，发动机转速减小时，减小调节管内壁管径。

本发明的工作原理是，在要求大进气量时，通过控制液体流动使调节管内壁管径尺寸变大，进气量瞬间增加，尾气利用率增加，涡轮效率提高，在高转速稳定时，进气量相比而言增加，充分地利用尾气使用效率。

在减速降到低速时，控制液体反向流动使调节管内壁管径尺寸减小,此时可以利用尾气的动能，使涡轮响应提前。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：