廢氣旁通式增壓器高精度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種廢氣旁通式增壓器高精度控制系統(tǒng)，其特征在于：廢氣旁通式增壓器上方固定連接有真空調(diào)節(jié)器，真空調(diào)節(jié)器前端的前端端口與壓氣機(jī)的進(jìn)氣管路連接，真空調(diào)節(jié)器后端的增壓壓力端口與壓氣機(jī)輸出端連接，真空膜片閥腔內(nèi)由真空膜片將真空膜片閥分隔為上腔室和下腔室，真空調(diào)節(jié)器上端的旁通閥出口壓力端口與真空膜片閥的上腔室端連接，下腔室內(nèi)有彈簧，真空膜片通過彈簧與連桿一端連接，連桿另一端連接廢氣旁通閥，真空膜片閥的上腔室的端口處有壓力溫度傳感器，壓力溫度傳感器與傳感器處理模塊連接，傳感器處理模塊通過數(shù)據(jù)線與控制模塊連接，控制模塊再與真空調(diào)節(jié)器上的電控接插件的硬件驅(qū)動(dòng)模塊連接。其響應(yīng)快，精度高，可移植性強(qiáng)，易于標(biāo)定，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；并能避免增壓壓力過高和增壓器超速運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的安全。
【專利說明】廢氣旁通式增壓器高精度控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種廢氣旁通式增壓器高精度控制系統(tǒng)，適用于汽油機(jī)廢氣旁通式增壓器控制。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)是靠燃料在氣缸內(nèi)燃燒做功來產(chǎn)生功率的，由于輸入的燃料量受到吸入氣缸內(nèi)空氣量的限制，因此發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率也會受到限制，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能已處于最佳狀態(tài)，再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進(jìn)入氣缸來增加燃料量，從而提高燃燒做功能力。在目前的技術(shù)條件下，廢氣旁通式增壓器是一種能使發(fā)動(dòng)機(jī)在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機(jī)械裝置，它主要包括壓氣機(jī)，渦輪機(jī)，軸承，真空調(diào)節(jié)器，真空膜片閥和廢氣旁通閥。
[0003]為了使發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)獲得較高的扭矩儲備，同時(shí)要求發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)扭矩響應(yīng)較快，從而必須使發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速下的最大扭矩工況點(diǎn)匹配在壓氣機(jī)的高效率區(qū)域。但是由于汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍較寬，這將使發(fā)動(dòng)機(jī)在高速大負(fù)荷時(shí)渦輪的轉(zhuǎn)速增加較快，使增壓壓力過高并可能出現(xiàn)增壓器超速，對發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生危害；而增壓壓力較低時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)不到較好的動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性。因此如何實(shí)現(xiàn)對增壓壓力的快速高精度控制成為廢氣旁通式增壓器控制系統(tǒng)的重點(diǎn)。
[0004]傳統(tǒng)的廢氣旁通式增壓器控制系統(tǒng)主要基于PID控制器，通過實(shí)際增壓壓力與期望增壓壓力的差值計(jì)算廢氣電磁閥占空比，特點(diǎn)是控制復(fù)雜，目標(biāo)增壓壓力變化較快時(shí)無法及時(shí)響應(yīng)，標(biāo)定困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種廢氣旁通式增壓器高精度控制系統(tǒng)，其通過壓力傳感器特性數(shù)據(jù)、廢氣旁通式增壓器特性數(shù)據(jù)以及實(shí)際增壓壓力與期望增壓壓力的差值計(jì)算廢氣電磁閥占空比，其響應(yīng)快，精度高，可移植性強(qiáng)，易于標(biāo)定，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；并能避免增壓壓力過高和增壓器超速運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的安全。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:廢氣旁通式增壓器高精度控制系統(tǒng)，其特征在于:廢氣旁通式增壓器右端渦輪機(jī)右方開有排氣口，排氣口上有廢氣旁通閥，廢氣旁通式增壓器左端為壓氣機(jī)，渦輪機(jī)與壓氣機(jī)上加裝有壓力溫度傳感器，廢氣旁通式增壓器上方固定連接有真空調(diào)節(jié)器，真空調(diào)節(jié)器前端的前端端口與壓氣機(jī)的進(jìn)氣管路連接，真空調(diào)節(jié)器后端的增壓壓力端口與壓氣機(jī)輸出端連接，真空膜片閥腔內(nèi)由真空膜片將真空膜片閥分隔為上腔室和下腔室，真空調(diào)節(jié)器上端的旁通閥出口壓力端口與真空膜片閥的上腔室端連接，下腔室內(nèi)有彈簧，真空膜片通過彈簧與連桿一端連接，連桿另一端連接廢氣旁通閥，真空膜片閥的上腔室的端口處有壓力溫度傳感器，壓力溫度傳感器與傳感器處理模塊連接，傳感器處理模塊通過數(shù)據(jù)線與控制模塊連接，控制模塊再與真空調(diào)節(jié)器上的電控接插件的硬件驅(qū)動(dòng)模塊連接。[0007]本實(shí)用新型的積極效果是其通過壓力傳感器特性數(shù)據(jù)、廢氣旁通式增壓器特性數(shù)據(jù)以及實(shí)際增壓壓力與期望增壓壓力的差值計(jì)算廢氣電磁閥占空比，特點(diǎn)是響應(yīng)快，精度高，可移植性強(qiáng)，易于標(biāo)定，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；并能避免增壓壓力過高和增壓器超速運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖2為本實(shí)用新型的真空調(diào)節(jié)器局部圖。
[0010]圖3為本實(shí)用新型的工作狀態(tài)框圖。
[0011]圖4為本實(shí)用新型的控制模塊關(guān)系框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:如圖1、2、3所示，廢氣旁通式增壓器高精度控制系統(tǒng)，其特征在于:廢氣旁通式增壓器I右端渦輪機(jī)2右方開有排氣口 4，排氣口 4上有廢氣旁通閥3，廢氣旁通式增壓器I左端為壓氣機(jī)5，渦輪機(jī)2與壓氣機(jī)5上加裝有壓力溫度傳感器，廢氣旁通式增壓器I上方固定連接有真空調(diào)節(jié)器6，真空調(diào)節(jié)器6前端的前端端口 7與壓氣機(jī)5的進(jìn)氣管路連接，真空調(diào)節(jié)器6后端的增壓壓力端口 8與壓氣機(jī)5輸出端連接，真空膜片閥10腔內(nèi)由真空膜片12將真空膜片閥10分隔為上腔室11和下腔室13，真空調(diào)節(jié)器6上端的旁通閥出口壓力端口 9與真空膜片閥10的上腔室11端連接，下腔室13內(nèi)有彈簧14，真空膜片12通過彈簧14與連桿15 —端連接，連桿15另一端連接廢氣旁通閥3，真空膜片閥10的上腔室11的端口處有壓力溫度傳感器，壓力溫度傳感器與傳感器處理模塊連接，傳感器處理模塊通過數(shù)據(jù)線與控制模塊連接，控制模塊再與真空調(diào)節(jié)器6上的電控接插件16的硬件驅(qū)動(dòng)模塊連接。
[0013]如圖4所示，在廢氣旁通式增壓器的壓氣機(jī)和渦輪機(jī)前后加裝壓力溫度傳感器，在真空調(diào)節(jié)器的上腔室端口出加裝壓力溫度傳感器，用以記錄不同工況下的壓力、溫度值。
[0014]首先，由傳感器處理模塊可知，根據(jù)環(huán)境壓力傳感器的電壓值和特性值可計(jì)算得到環(huán)境壓力；根據(jù)增壓壓力傳感器的電壓值和特性值，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，海拔高度可計(jì)算得到實(shí)際增壓壓力。
[0015]傳感器處理模塊包括環(huán)境壓力傳感器處理和增壓壓力傳感器處理，用于輸出環(huán)境壓力和實(shí)際增壓壓力，兩者將作為控制模塊的主要輸入。環(huán)境壓力傳感器處理模塊根據(jù)環(huán)境壓力傳感器的特性值，將傳感器的電壓值轉(zhuǎn)換為壓力值，為了保證信號的穩(wěn)定性，需將壓力值經(jīng)過濾波器后輸出得到最終的環(huán)境壓力。一旦該傳感器出現(xiàn)故障，該模塊能給出一個(gè)特定值代替計(jì)算值輸出，用以保證故障模式下的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。增壓壓力傳感器處理模塊包括起動(dòng)時(shí)增壓壓力傳感器的處理和起動(dòng)后增壓壓力傳感器的處理。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，根據(jù)增壓壓力傳感器的特性值，將傳感器的電壓值轉(zhuǎn)換為增壓壓力值直接輸出；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)成功后，計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)傳感器的平均電壓值，再根據(jù)增壓壓力傳感器的特性值得到增壓壓力平均值，為了保證信號的穩(wěn)定性，需將壓力平均值經(jīng)過濾波器后輸出得到增壓壓力，該壓力值還需要發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和海拔高度對其進(jìn)行修正，用以適應(yīng)不同環(huán)境需求。一旦該傳感器出現(xiàn)故障，該模塊能給出一個(gè)特定值代替計(jì)算值輸出，用以保證故障模式下的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。[0016]控制模塊包括前饋控制，反饋控制和廢氣旁通閥占空比計(jì)算，前饋控制可將增壓壓力控制在期望增壓壓力附近，反饋控制可實(shí)現(xiàn)對增壓壓力的快速高精度響應(yīng)，廢氣旁通閥占空比計(jì)算輸出的是廢氣旁通閥占空比信號，用于硬件驅(qū)動(dòng)模塊。前饋控制基于廢氣旁通式增壓器的特性及氣體性質(zhì)開發(fā)，設(shè)定渦輪機(jī)所做的功等于壓氣機(jī)所做的功。它包括壓氣機(jī)模型和渦輪機(jī)模型。壓氣機(jī)模型通過壓氣機(jī)的空氣質(zhì)量流量和壓氣機(jī)前/后壓力、溫度計(jì)算壓氣機(jī)所做的功(在設(shè)計(jì)過程中認(rèn)為氣體各個(gè)成分組成保持恒定)。渦輪機(jī)模型根據(jù)壓氣機(jī)所做的功和渦輪機(jī)前/后壓力、溫度計(jì)算得到期望的流經(jīng)渦輪機(jī)的流量，再通過該流量和廢氣流量計(jì)算得到期望的廢氣旁通閥出口壓力。反饋控制基于實(shí)際增壓壓力和期望增壓壓力的差值，通過PID控制器計(jì)算得到PID修正因子，對前饋控制的輸出值進(jìn)行修正。廢氣旁通閥占空比計(jì)算模型主要根據(jù)期望增壓壓力與經(jīng)PID修正后的期望廢氣旁通閥出口壓力計(jì)算得到廢氣旁通閥的占空比，輸出給硬件驅(qū)動(dòng)模塊。
[0017]最后，硬件驅(qū)動(dòng)模塊接收控制模塊輸出的廢氣旁通閥占空比信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，再通過電控接插件將電信號輸入到真空調(diào)節(jié)器，真空調(diào)節(jié)器根據(jù)占空比的大小控制廢氣旁通閥出口壓力，該壓力的大小將決定真空膜片閥內(nèi)的彈簧升程，從而可控制廢氣旁通閥的開啟角度，最終實(shí)現(xiàn)了對實(shí)際增壓壓力的控制。
【權(quán)利要求】
1.廢氣旁通式增壓器高精度控制系統(tǒng)，其特征在于:廢氣旁通式增壓器右端渦輪機(jī)右方開有排氣口，排氣口上有廢氣旁通閥，廢氣旁通式增壓器左端為壓氣機(jī)，渦輪機(jī)與壓氣機(jī)上加裝有壓力溫度傳感器，廢氣旁通式增壓器上方固定連接有真空調(diào)節(jié)器，真空調(diào)節(jié)器前端的前端端口與壓氣機(jī)的進(jìn)氣管路連接，真空調(diào)節(jié)器后端的增壓壓力端口與壓氣機(jī)輸出端連接，真空膜片閥腔內(nèi)由真空膜片將真空膜片閥分隔為上腔室和下腔室，真空調(diào)節(jié)器上端的旁通閥出口壓力端口與真空膜片閥的上腔室端連接，下腔室內(nèi)有彈簧，真空膜片通過彈簧與連桿一端連接，連桿另一端連接廢氣旁通閥，真空膜片閥的上腔室的端口處有壓力溫度傳感器，壓力溫度傳感器與傳感器處理模塊連接，傳感器處理模塊通過數(shù)據(jù)線與控制模塊連接，控制模塊再與真空調(diào)節(jié)器上的電控接插件的硬件驅(qū)動(dòng)模塊連接。
【文檔編號】F02B37/12GK203717114SQ201420041218
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】龍立, 孫鵬遠(yuǎn), 李家玲 申請人:中國第一汽車股份有限公司