[发明专利]变海拔柴油机瞬态工况下双VGT二级可调增压系统VGT叶片路径优化方法

说明书

本发明提供一种变海拔柴油机瞬态工况下双VGT二级可调增压系统VGT叶片路径优化方法，二级可调增压系统包括串联的可变喷嘴截面高压级增压器(HVGT)和低压级增压器(LVGT)、电控单元(ECU)、增压系统控制器(TCU)和电控执行器，柴油机原机依次串联可变喷嘴截面高压级增压器以及低压级增压器，柴油机通过数据线连接电控单元，电控单元通过CAN总线连接增压系统控制器，增压系统控制器分别连接高压级增压器电控执行器，以及低压级增压器的电控执行器。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种变海拔柴油机瞬态工况下双VGT二级可调增压系统VGT叶片路径优化方法。

背景技术

为了使发动机在5500m海拔高度恢复功率达到平原功率90％的目标，压气机的压比在最大扭矩点至标定点区间内至少达到4.8以上。若采用单级增压方案，目前世界上没有任何一款压气机能够达到如此高的压比和流量范围要求，因此需要采用二级可调增压系统。

在高海拔下，柴油机瞬态过程是机械-热量-流动动态过程，喷油量的增加能够即时响应操作者的意图，但缸内新鲜空气增加到最终稳定值却要克服排气能量传递、涡轮增压器转动惯量以及进气管压力建立等多种惯性因素。提高增压器转速主要有两种方式，第一需要提高涡轮转矩，第二需要减小增压器转子的转动惯量。高压级涡轮采用小增压器就是为了提高涡轮转子的转动惯量，采用VGT形式就是为了提高高压级涡轮功。

然而，目前还未开展柴油机瞬态过程中二级增压系统控制参数(VGT叶片和涡轮旁通阀)路径规划方面的研究。本专利为提高变海拔柴油机瞬态工况的增压压力响应性，针对双VGT二级可调增压系统高、低压级VGT叶片在瞬态工况下的路径进行优化设计。

发明内容

针对现有二级增压系统存在的技术缺陷，本发明提供的一种变海拔柴油机瞬态工况下双VGT二级可调增压系统高、低压级VGT叶片路径优化方法能够根据海拔和发动机工况的变化调节HVGT和LVGT叶片开度，进一步提升变海拔柴油机瞬态工况增压压力的响应能力。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种变海拔柴油机瞬态工况下双VGT二级可调增压系统VGT叶片路径优化方法，其特征在于：二级可调增压系统包括串联的可变喷嘴截面高压级增压器(HVGT)和低压级增压器(LVGT)、电控单元(ECU)、增压系统控制器(TCU)和电控执行器，柴油机原机依次串联可变喷嘴截面高压级增压器以及低压级增压器，柴油机通过数据线连接电控单元，电控单元通过CAN总线连接增压系统控制器，增压系统控制器分别连接高压级增压器电控执行器，以及低压级增压器的电控执行器。

而且，电控单元(ECU)安装有有大气压力传感器及温度传感器。

而且，连接柴油机与高压级增压器之间的进气管安装有中冷器，并且在柴油机与中冷器之间的进气管上安装有增压压力传感器和温度传感器；高压级增压器(HVGT)与低压级增压器(LVGT)之间的进气管安装有中冷器，在该中冷器与高压级增压器之间的进气管上安装有增压压力传感器；在连接柴油机与高压级增压器之间的排气管上安装有涡前温度传感器、涡前压力传感器，在高压级增压器与低压级增压器之间的排气管上安装有涡中压力传感器；上述传感器分别通过数据线连接增压系统控制器(TCU)。

而且，步骤如下：

(1)柴油机电控单元(ECU)确定所在海拔、转速和油门开度信号；

(2)确定目标高、低压级增压器叶片开度和增压压力信号，输出至增压系统控制器(TCU)，增压系统控制器(TCU)结合接收的实际增压压力和目标值信号；

(3)增压系统控制器分别输出控制信号至电控执行器，实时控制高、低压级增压器叶片开度，选择高压级增压器与低压级增压器叶片的控制方案。

而且，恒载加速工况，制定的高压级增压器叶片开度三种控制方案如下：