[发明专利]二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法

说明书

本发明提供一种二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法，在变海拔变膨胀比条件下，根据排气可用能量大小，以二级增压器耗功最小为原则，分配高、低压级涡轮膨胀比和焓降比，实现排气可用能量效能利用最大化。推导了变海拔变膨胀比下高、低压级涡轮膨胀比和涡轮焓降分配比例，从而确保缸内空燃比最佳。根据变海拔膨胀比和涡轮焓降比分配比例，确定双VGT二级可调增压系统高、低压级涡轮流通面积比。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法。

背景技术

我国是一个高原大国，拥有世界上面积最大的高原地域。青藏高原是世界上最具代表性的高原，平均海拔超过4000m，总面积达240万km2，约占国土面积的1/4。车辆在高原公路(如青藏线、川藏线和滇藏线等)行驶时，具有海拔高、落差大、坡陡、长坡多、工况复杂的特点，进气充量减少致使柴油机燃烧恶化，功率、燃油消耗率、热负荷等各项技术性能劣化明显。据统计，海拔每升高1000m柴油机动力性下降4.0％～13.0％、经济性下降2.7％～12.9％，涡前排温和缸盖温度升高7％～10％。二级可调增压系统具有高压比、宽流量的特点，能够提高柴油机高海拔下的增压压力。特别地，双VGT二级可调增压系统由高、低压级VGT串联组成，能够根据海拔和工况的变化，有效利用排气能量和进行涡轮膨胀比的分配，实时控制增压压力和进气流量，提高不同海拔下柴油机的进气密度，确保缸内空燃比最佳，实现海拔5500m柴油机功率与0m海拔相比不降低的目标。如何根据柴油机海拔和工况的变化，以排气可用能量利用率最大为目标，确定变海拔高、低压级涡轮膨胀比分配比例是目前需要解决的重点，因此，本专利提出了二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法。

发明内容

针对现有变海拔变膨胀比排气可用能量效能利用问题。本发明提出了一种二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法。根据变海拔膨胀比和涡轮焓降比分配比例，确定双VGT二级可调增压系统高、低压级涡轮流通面积比。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种二级可调增压系统变膨胀比排气能量分配控制方法，其特征在于：在变海拔变膨胀比条件下，根据排气可用能量大小，以二级增压器耗功最小为原则，分配高、低压级涡轮膨胀比和焓降比，实现排气可用能量效能利用最大化，

高压级涡前排气可用能E_T为高、低压级涡轮可利用能量：

E_T＝m_TΔh_(5-7)adT (1-1)

其中m_T为排气质量流量，kg；Δh_(5-7)adT为排气在二级涡轮中的等熵焓降；

排气可用能量等于高、低压级涡前排气可用能量和：

E_T＝E_HT+E_LT (1-3)

E_HT＝m_TΔh_(5-6)adT (1-4)

E_LT＝m_TΔh_(6-7)adT (1-5)

其中1kg排气的焓降与高、低压级涡轮焓降关系式为：

Δh_(5-7)adT＝Δh_(5-6)adT+Δh_(6-7)adT (1-6)

式中，h_(5-6)adT和Δh_(6-7)adT分别为高、低压级涡轮的等熵焓降，