[发明专利]发动机台架试验用排气背压自动调节方法及其调节系统

说明书

本发明公开了发动机台架试验用排气背压自动调节方法及其调节系统。现有调节发动机台架排气背压传统的方法精度低。本发明中排气压力传感器反馈发动机的排气背压给模糊自适应PID控制器；测功机反馈发动机转速和负荷给模糊自适应PID控制器；电动节流阀固定在排气管靠近输出端位置，涡流风机的进风口连接排气管的输出口，模糊自适应PID控制器控制电动节流阀的开度大小以及涡流风机的启停与转速大小。本发明通过控制器对电动节流阀开度及涡流风机转速的调整，实现发动机台架试验排气背压的精确控制，不仅可用于模拟整车系统的排气背压，提高台架试验的准确性与可靠性，同时可用于研究不同排气背压对发动机各项性能的影响。

技术领域

本发明属于发动机工程应用领域，具体涉及一种发动机台架试验用排气背压自动调节方法及其调节系统，通过控制器对电动节流阀开度及涡流风机转速的调整，实现发动机台架试验排气背压的精确控制，不仅可用于模拟整车系统的排气背压，提高台架试验的准确性与可靠性，同时可用于研究不同排气背压对发动机各项性能的影响。

背景技术

在发动机排气系统的开发过程中，排气背压对发动机经济性、动力性以及声音品质有着重要影响，是开发设计过程中衡量发动机性能的重要指标之一。排气背压过大，会导致泵气损失增加，发动机燃烧效率下降，输出功率降低，燃油经济性恶化；排气背压过小，会导致排气系统开发成本增大，声品质变差。因此，合理的排气背压对发动机的性能至关重要。

发动机设计过程中需要测试不同的排气背压对发动机各项性能的影响。此类测试一般均在发动机台架上进行，但由于发动机台架试验室空间的局限性，在进行排气背压测试时无法按照整车布置方案布置排气系统零部件，因此台架试验测得的排气背压会与整车实际的排气背压不同，不能保证排气背压的准确性和有效性，为此，需要为发动机台架的排气系统安装排气背压调节装置，满足排气背压在测试过程中的要求。

目前，调节发动机台架排气背压传统的方法是在发动机台架的排气管中安装调节阀门，通过调节阀门的开度控制废气通过排气管的流通面积，进而调节排气背压。该方法多是通过手动调节，存在控制精度低、反馈时间长等缺点，同时，该方法调节范围较窄，若节流阀全开，而实测排气背压仍大于期望背压，将无法通过该方法进行有效调节。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种可以快速、精确地调节发动机台架试验排气背压的系统及方法，不仅可用于准确模拟整车系统排气背压，提高台架试验的准确性和可靠性，更好地满足发动机的开发要求，同时可用于研究排气背压对发动机各项性能的影响。

本发明发动机台架试验用排气背压自动调节方法，具体如下：

第一步：在模糊自适应PID控制器中导入期望排气背压MAP图；电动节流阀开度初始值为90°，涡流风机转速初始值为0r/min，启动发动机台架试验机。其中，电动节流阀开度为0°时，电动节流阀关闭；电动节流阀开度为90°时，电动节流阀全开。

第二步：模糊自适应PID控制器从测功机中采集发动机的工况参数在工况i＝1的值，工况参数包括转速和负荷，并根据转速和负荷通过查找期望排气背压MAP图找到工况i下的期望排气背压Ps_i。然后，模糊自适应PID控制器从排气压力传感器中采集发动机在工况i下的台架试验排气背压Pf_i，从而求出背压差值ΔP_i＝Pf_i-Ps_i。若ΔP_i＞0，则模糊自适应PID控制器控制涡流风机启动将排气管内的气体抽出，从而使排气管内的气压降低，直到Pf_i＝Ps_i；若ΔP_i＜0，则模糊自适应PID控制器控制电动节流阀减小开度，从而增加排气管内的气压，直到Pf_i＝Ps_i；若ΔP_i＝0，则直接进入第三步。