[发明专利]基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法

说明书

本发明公开了一种内燃机技术领域的基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法，包括以下步骤：第一，在涡轮入口前布置两个排气支管，在一个排气支管上布置一个旁通阀，在另外一个排气支管上布置一个旁通阀和一个中冷器；第二，在柴油机后排气总管上布置一个排温传感器，排温采集采用排温动态响应特性计算公式；第三，根据排温传感器实时检测判断是否超过增压器涡前温度限定值，若超过，则打开与中冷器在同一排气支管上的旁通阀，同时关闭另外一个排气支管上的旁通阀，并通过调整涡轮增压器旁通阀开度，使发动机在不同海拔下功率得到有效的恢复。本发明能够在高海拔条件下，破除增压器高温的限制，增加柴油机喷油量，提升其动力。

技术领域

本发明涉及一种内燃机技术领域的增压调控方法，特别是一种涡轮前带有可以降低排气温度装置的基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法。

背景技术

高原环境条件对柴油机各子系统和整机性能都有较大影响。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％。这是因为大气压力降低，进入气缸内的空气量减小，压缩终点气缸内混合气压力和温度降低，使得喷入缸内的燃油不能及时着火，造成燃烧滞后，等容度下降，燃烧放热率重心后移，导致柴油机功率下降，燃油消耗率上升，排气温度增加，排放性能恶化。

尤其是在高海拔地区，进气压力及密度更低，柴油机燃烧进一步恶化，排温更高，较高的柴油机排温导致涡轮增压器的热负荷加大，给增压器的运行带来了危害。传统的方法通过限制柴油机喷油量进而降低排气温度，但同时会降低柴油机的功率，进一步限制了变海拔柴油机功率的恢复，因此，如何解决变海拔增压柴油机排温过高是目前制约其功率恢复的难点之一。

发明内容

本发明针对上述技术的不足，提出了一种基于实时状态诊断的变海拔增压系统自适应控制方法，能够在高海拔条件下，破除增压器高温的限制，增加柴油机喷油量，提升其动力。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括以下步骤：第一，在涡轮增压器的涡轮入口前，布置两个排气支管，两个排气支管的入口均与柴油机后排气总管相连接，两个排气支管的出口均与涡轮前排气总管相连接，在一个排气支管上布置一个旁通阀，在另外一个排气支管上布置一个旁通阀和一个中冷器；第二，在两个排气支管入口前的柴油机后排气总管上布置一个排温传感器，排温传感器通过数据采集装置与柴油机控制装置相连接，涡轮前排气温度的采集采用排温动态响应特性计算公式；第三，根据排温传感器实时检测判断是否超过增压器涡轮前温度限定值，若超过，则打开与中冷器在同一排气支管上的旁通阀，同时关闭另外一个排气支管上的旁通阀；若不超过，则关闭与中冷器在同一排气支管上的旁通阀，同时打开另外一个排气支管上的旁通阀；第四，通过调整涡轮增压器旁通阀开度，使发动机在不同海拔下功率得到有效的恢复。

进一步地，在本发明中，排温动态响应特性计算公式为：

式中：m为温度传感器的质量，单位kg；c为温度传感器的比热容，单位J/(kg·K)；T₁为温度传感器的温度，单位K；T₀为环境介质的温度,单位K；α为温度传感器与介质热交换系数；A为温度传感器的表面积，单位mm²；ε为海拔修正系数，其主要影响温度传感器与介质热交换系数。

在本发明中，柴油机的两个排气支上均有一个排气旁通阀，旁通阀均由阀门控制装置控制其开关，一个旁通阀后与排气中冷器相连，能够对高温气体进行冷却，由涡轮前温度传感器对对涡轮前排温处进行实时检测，针对海拔对温度传感器的影响，提出了排温动态响应特性计算公式，响应时间考虑了海拔高度的影响因素，描述温度传感器的动态特性时，忽略温度传感器内部的温度分布及热传导。根据能量平衡方程，可以得到当周围环境温度发生变化时，温度传感器的热平衡方程，即排温动态响应特性计算公式。用K表示变海拔温度传感器的热响应时间：