基于海拔的两级增压系统开度修正方法及两级增压系统

技术领域

本发明属于增压器控制技术领域，具体涉及一种基于海拔的两级增压系统开度修正方法及两级增压系统。

背景技术

发动机在平原地区工作和在高原地区工作时的功率会发生很大的变化，发动机在在高原地区工作时功率会下降。根据地球大气物理学有关知识，我们知道，随着海拔的升高，大气压力和大气浓度都会随之降低，进气量也会相应的减少，从而造成柴油机动力不足。采用两级增压技术可以提高发动机升功率，在不改变发动机排量的前提下，就是要提高进气压力，吸入更多的空气以配合更多的燃油高效燃烧发出更大的功率。

然而，目前普通增压器两级增压技术不能在全工况范围内实现最佳匹配，并且随着海拔的升高容易出现增压器超速现象，从而限制了柴油机的性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提出了一种基于海拔的两级增压系统开度修正方法，包括以下步骤：

根据车辆所处位置的海拔预估所述两级增压系统中高压级增压器的开度预估值；

根据所述高压级增压器的开度预估值确定所述高压级增压器的设定转速值；

通过增压器转速传感器测量所述高压级增压器的实际转速值；

将所述高压级增压器的实际转速值和所述高压级增压器的额定转速值相比较，当所述高压级增压器的实际转速值小于或等于所述高压级增压器的额定转速值时，根据所述高压级增压器的实际转速值与所述高压级增压器的设定转速值之间的差值进行PID调节；

根据PID调节输出所述高压级增压器的开度修正值；

根据所述高压级增压器的开度修正值确定所述高压级增压器的开度。

进一步地，如上所述的基于海拔的两级增压系统开度修正方法，当所述高压级增压器的实际转速值大于所述高压级增压器的额定转速值时，通过增大所述高压级增压器的开度，使所述高压级增压器的实际转速值小于所述高压级增压器的额定转速值，再根据所述高压级增压器的实际转速值与所述高压级增压器的设定转速值之间的差值进行PID调节。

进一步地，如上所述的基于海拔的两级增压系统开度修正方法，所述高压级增压器为可变截面增压器或者为电控放气阀增压器。

本发明还提出了一种基于海拔的两级增压系统，其中括低压级增压器、级间冷却器、高压级增压器、中冷器和增压器转速传感器以及控制器，所述低压级增压器的低压级压气机、所述级间冷却器、所述高压级增压器的高压级压气机和所述中冷器沿气流方向依次顺序连接在发动机的进气管路上，所述高压级增压器的高压级涡轮机和所述低压级增压器的低压级涡轮机沿气流方向依次顺序连接在所述发动机的排气管路上，所述增压器转速传感器设于所述高压级涡轮机上，用于检测所述高压级增压器的转速，其中，所述高压级增压器的开度能够调节，所述控制器用于执行上述权利要求1-3中任一项所述的基于海拔的两级增压系统开度修正方法。

进一步地，如上所述的基于海拔的两级增压系统开度修正方法，所述高压级增压器为可变截面增压器或者为电控放气阀增压器。

进一步地，如上所述的基于海拔的两级增压系统开度修正方法，所述低压级增压器为机械式放气阀增压器。

通过使用本发明所述的基于海拔的两级增压系统开度修正方法及两级增压系统，能够基于海拔的变化根据高压级增压器的转速对高压级增压器的开度进行调节，从而控制发动机的进气量，使发动机能够在不同的海拔位置都能发挥最佳性能，同时防止增压器超速现象的产生。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的系统结构示意图；

图2为利用图1中实施例进行两级增压系统开度修正的流程图。

附图中各标记表示如下：

10：低压级增压器、11：低压级压气机、12：低压级涡轮机；

20：级间冷却器；

30：高压级增压器、31：高压级压气机、32：高压级涡轮机；

40：中冷器；

50：增压器转速传感器；

60：发动机。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1为本发明实施例的系统结构示意图。如图1所示，本实施例中的基于海拔的两级增压系统，包括低压级增压器10、级间冷却器20、高压级增压器30、中冷器40、增压器转速传感器50和控制器。低压级增压器10的低压级压气机11、级间冷却器20、高压级增压器30的高压级压气机31和中冷器40沿气流方向依次顺序连接在发动机60的进气管路上。高压级增压器30的高压级涡轮机32和低压级增压器10的低压级涡轮机12沿气流方向依次顺序连接在发动机60的排气管路上。增压器转速传感器50设于高压级涡轮机32上，用于检测高压级增压器30的转速，其中，高压级增压器30的开度能够调节。控制器用于执行对高压级增压器30的开度控制。

如图1所示，本实施例中的发动机60的左侧管路为进气管路，右侧管路为排气管路，管路上的箭头方向为气流运动方向。发动机工作时，气流依次流经低压级增压器10的低压级压气机11、级间冷却器20、高压级增压器30的高压级压气机31、中冷器40、发动机60、高压级增压器30的高压级涡轮机32和低压级增压器10的低压级涡轮机12。

本实施例中，低压级增压器10采用普通机械放气阀增压器，高压级增压器30采用开度可调的增压器，可根据需要选择可变截面增压器或者电控放气阀增压器，或者其他形式的可调开度的高压级增压器。当发动机在高原工作时，通过调节高压级增压器30的高压级涡轮机32的开度，从而控制发动机的进气量，使发动机能够在不同的海拔位置都能发挥最佳性能。

通过在高压级增压器30上安装增压器转速传感器50，实时测量高压级增压器30的实际转速值n，并与高压级增压器30的额定转速值n_max相比较，防止超速现象的产生。

当高压级增压器30的实际转速值n小于或等于额定转速值n_max时，利用高压级增压器30的实际转速值n与高压级增压器30的设定转速值之间的差值进行PID调节，输出基于高压级增压器30转速的高压级增压器30的开度修正值，从而调整高压级增压器30的开度，提高发动机60的进气量，使发动机60能够在不同的海拔位置都能发挥最佳性能。

PID调节是经典控制理论中控制系统的一种基本调节方式，是具有比例、积分和微分作用的一种线性调节规律。PID调节的作用是将给定值与被控变量的实际量测值的偏差。

同时，本实施例中的增压器转速传感器50可由增压器转速模型计算值替代，能够测量高压级增压器30的实际转速即可。

图2为利用图1中实施例进行两级增压系统开度修正的流程图。具体调节过程如下：

根据车辆所处位置的海拔预估两级增压系统中高压级增压器30的开度预估值。

根据实际操作经验，当车辆处于一定海拔高度时，为使发动机60达到最佳功率，两级增压系统中的高压级增压器30应保持一定的开度范围。因此，将此范围内的高压级增压器30的开度值中的一个数值作为高压级增压器30的开度预估值，通过调节高压级增压器30的高压级涡轮机32的开度，是发动机60达到一定的气体输出量。

根据高压级增压器30的开度预估值确定高压级增压器30的设定转速值。

当高压级增压器30的开度一定时，高压级增压器30的转速也应该处于一个定值。因此，可根据当前高压级增压器30的开度预估值，计算出此时高压级增压器30的设定转速值。

通过增压器转速传感器50测量高压级增压器30的实际转速值n。

增压器转速传感器50设于高压级增压器50的高压级涡轮机32上，当高压级增压器30处于上述开度预估值的情况下运转时，增压器转速传感器50能够测量在该开度下高压级增压器30的实际转速n。

将增压器转速传感器50测量的高压级增压器30的实际转速值n与高压级增压器30的额定转速值n_max相比较，确定是否需要进行PID调节。

当高压级增压器30的实际转速值n小于或等于高压级增压器30的额定转速n_max值时，根据高压级增压器30的实际转速值n与高压级增压器30的设定转速值之间的差值n_max进行PID调节。

当高压级增压器30的实际转速n值大于高压级增压器30的额定转速值n_max时，通过增大高压级增压器30的开度，降低高压级增压器30的实际转速值n。当高压级增压器30的实际转速值n降低至小于高压级增压器30的额定转速值n_max时，再根据高压级增压器30的实际转速值n与此时开度下的高压级增压器30的设定转速值之间的差值进行PID调节。

通过PID调节，输出基于高压级增压器30转速的高压级增压器30的开度修正值。

根据通过PID调节后得到的高压级增压器30的开度修正值确定高压级增压器30的开度，完成对两级增压系统的开度修正过程。

通过使用本发明所述的基于海拔的两级增压系统开度修正方法及两级增压系统，能够基于海拔的变化根据高压级增压器的转速对高压级增压器的开度进行调节，从而控制发动机的进气量，使发动机能够在不同的海拔位置都能发挥最佳性能，同时防止增压器超速现象的产生。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。