[发明专利]一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制系统及控制方法；控制系统包括平衡阀控制阀、发动机控制单元、增压器平衡阀控制膜片阀、平衡阀阀片、增压器涡轮机；控制方法：1、发动机控制单元采集实际增压压力和EGR率；2、与目标增压压力、EGR率比较，确定是否需要调整；3、确定平衡阀控制阀目标出口空气压力；4、确定占空比，进行出口空气压力调节；5、实际出口空气压力作用于增压平衡阀控制膜片阀；6、阀芯移动使平衡阀阀片开度变化，引起增压器涡轮机输出功、涡前压力变化；7、改变压气机对空气做功量、改变增压压力；8、改变发动机EGR率；本发明降低了中高转速下涡前压力及发动机排气损失，提升了发动机的经济性能与环保性能。

技术领域

本发明属于内燃机排气系统技术领域，是一种内燃机排气控制系统，涉及一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制系统及控制方法。

背景技术

为满足不断升级的排放法规的要求，内燃机的NOx排放需要不断降低。为满足这一要求，往往涡轮机入口前引废气入发动机进气总管，简称废气再循环(EGR)技术。这要求涡轮机入口前的气体压力较大，特别是在发动机低转速工况下，以便在EGR回路的两端建立起足够的压力差，保证足够的EGR流量。这要求采用较小的涡轮机，提升涡轮机涡前压力，在低转速下引入足够的EGR流量。但这使得中高转速下涡前压力过大，轻则引起发动机排气损失加大，燃油经济性变差；重则引起发动机排气端密封条件不足，排气泄漏，或涡轮增压器超速破坏，发动机不能正常工作。

为消弱发动机中高转速下涡前压力过大带来的不利影响，康明斯在1978年提出使用非对称式涡轮增压器，将涡轮机蜗壳内流道设计成大、小两个。实际使用中，只在小流道入口前布置EGR回路的入口，利用小流道通流能力小，涡前压力高，实现在低转速下向发动机进气总管引入足够的EGR流量。为防止中高转速下发动机排气段漏气和涡轮机超速，在涡轮机入口处布置废气旁通阀，打开废气旁通阀，降低涡轮机入口前的压力。这产生了放气带来的能量损失，不利于发动机燃油经济性能提升。

CN108087108发明专利，一种天然气发动机废气旁通式增压器控制系统及其方法，参阅图1，此控制系统能够在发动机部分负荷打开增压器旁通阀，降低增压压力，降低进气节流阻力损失，提高燃油经济性。该方法的缺点是通过废气旁通的方式，使增压压力满足发动机工作条件，但同时放掉了部分高温、高压气体，造成了能量的损失，降低了发动机的热效率。

关于非对称增压器中的平衡阀专利较少，且大都是结构上创新，鲜见关于控制系统及控制方法的专利。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种发动机非对称式涡轮增压器的平衡阀控制系统及其方法，目的是：1、当增压压力远超目标增压压力时，避免了废气旁通的方式带来的能量损失；2、部分工况下，EGR阀全开仍不能满足NO_X排放要求时，通过控制平衡阀开度可达到增加EGR，降低排放的目的。3、通过采用自主开发的平衡阀控制阀，可基于CAN通讯实现平衡阀开度的自由控制；且该控制阀具有保压功能，可降低压缩空气罐压缩空气的使用量。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制系统，包括压缩空气储气罐1、平衡阀控制阀2、发动机控制单元3、增压压力传感器4、增压器平衡阀控制膜片阀5、平衡阀阀片6、增压器涡轮机7、增压器压气机8；

所述发动机控制单元3与所述增压压力传感器4、所述平衡阀控制阀2连接；

所述平衡阀控制阀2的左方通道连通大气，右方通道为空气出口，与所述增压器平衡阀控制膜片阀5连接，下方通道为空气入口，与所述压缩空气罐1连接；

所述增压压力传感器4设置在节气门前的发动机进气管路上；所述增压器平衡阀控制膜片阀5与增压器平衡阀阀片6连接，通过所述平衡阀控制阀2的出口空气压力控制增压器平衡阀阀片6的开度，控制流经所述增压器涡轮7前不对称大、小流道的压力；所述增压器压气机8与所述增压器涡轮机7通过转轴连接。