基于模型的发动机涡轮增压控制方法

摘要

本发明涉及一种基于模型的发动机涡轮增压控制方法，其特征在于：压气机能量计算模型，涡轮机能量计算模型，压气机与涡轮机能量平衡模型，弹簧连杆以及废气旁通阀流量模型，通过建立压气机与涡轮机能量平衡模型来得到增压压力与流过废气旁通阀的废气流量的关系，之后利用弹簧连杆以及废气旁通阀流量模型来对这个废气流量进行控制，从而控制涡轮的能量输出，最终控制增压压力；其使增压控制系统实现更快的系统响应，同时进一步节省台架标定时间，并且增加控制算法的可移植性。

主权项

1.基于模型的发动机涡轮增压控制方法，其特征在于：压气机能量计算模型，涡轮机能量计算模型，压气机与涡轮机能量平衡模型，弹簧连杆以及废气旁通阀流量模型，通过建立压气机与涡轮机能量平衡模型来得到增压压力与流过废气旁通阀的废气流量的关系，之后利用弹簧连杆以及废气旁通阀流量模型来对这个废气流量进行控制，从而控制涡轮的能量输出，最终控制增压压力；具体计算方法如下：(1)建立压气机能量模型压气机的功率可表示为：其中则其中P₁＝P_amb-ΔP_airfilier  (5)三P₂＝P_boost+ΔP_intarecoler  (6)式中，Q_k为压缩机的功率；q_mk为流过压缩机的空气质量流量；h_ad-k为绝热压缩功；η_ad-k为 绝热效率；C_p，air为空气比热容；T₁为压缩机进口温度；Pr_C为压缩机压比；K为空气绝热系数：P₁为压缩机入口压力；P₂为压缩机出口压力；P_amb为大气压力；为空气滤清器损失压力；ΔP_intercooler为中冷器损失压力；P_boost为增压压力；(2)建立涡轮机能量模型与压气机相似，涡轮机的功率可表示为：Q_T＝Q_mTH_Tη_T  (7)其中则其中式中，Q_T为涡轮机消耗功率；η_T为涡轮机效率；Pr_T为涡轮机膨胀比；K_exh为尾气绝热指数；H_T为绝热压缩功；C_p，exh为废气比热容；T₃为涡轮机进口温度；P₃为涡轮机入口压力；为涡轮机出口压力；q_mT为流过涡轮的废气质量流量；(3)建立压气机与涡轮机能量平衡模型在发动机稳态工况下，扣除机械损失，涡轮机的输出功率与压气机的消耗功率相等： Q_T＝Q_K  (11)根据式(3)，式(9)，式(11)得出q_m，WG＝q_mk+q_mfule-q_mT  (13)式中，q_m，WG为流过废气旁通阀的流量，q_m，fule为燃料流量；这样就建立了增压压力P₂与流过废气旁通阀废气量q_m，WG之间的关系，可以根据需求增压压力计算得到需求流过废气旁通阀的废气量；(4)建立弹簧连杆以及废气旁通阀流量模型弹簧连杆机构处的力平衡是由废气旁通阀两端压力P₃，，大气压力，控制压力，以及弹簧形变共同形成；弹簧形变即为连杆的移动，其决定了废气旁通阀开启程度从而决定其有效节流面积，根据气体流量公式，废气旁通阀的有效节流面积，P₃与P₄的压差直接决定了q_m，WG，因此，可以利用查表算法来描述与P₅之间的关系，即：P₅＝Tablel(q_m，WG，(P₃-P₄))+P_amb  (14)通过以上步骤后，建立起目标增压压力P₂与流过废气旁通阀废气量之间的关系以及流过废气旁通阀废气量q_m，WG与三通电磁阀出口端压力的关系，之后通过发动机控制单元发出PWM控制信号，控制三通电磁阀的开闭，进而控制其出出口端压力P₅，最终达到控制增压压力的目的。