[发明专利]柴油机变海拔增压压力控制方法

说明书

一种柴油机变海拔增压压力控制方法，通过二级可调增压器控制器ECU，根据海拔高度、柴油机转速和负荷的变化，实时控制二级可调增压器高压级VGT叶片的开度和高、低压级两个涡轮调节阀的开度，对增压压力进行变海拔、变工况的优化控制，实现在0m～5500m海拔范围内，柴油机的各项性能指标始终与平原条件下的性能保持相同。本发明采用前馈控制和模糊PID控制相结合的方式，增压压力可根据海拔和柴油机工况变化实时调节，满足了稳态和瞬态两种工况下最佳动力性和燃油经济性的要求，达到了柴油机在海拔5500m标定点功率恢复到平原95％以上的目标，缓解了涡轮迟滞问题，减少了泵气损失功，同时避免了压气机喘振、涡轮超速及涡前排温过高等问题。

技术领域

本发明涉及柴油机技术领域，特别是涉及一种高原条件下柴油机变海拔增压压力控制方法。

背景技术

我国2000m以上的高原地区约占国土面积的37％，其中平均海拔高于4000m的青藏高原就占到国土面积的25％。柴油机在高原运行时，随着大气压力降低，进气量减少，造成动力性、经济性下降，排温升高。为了使柴油机在5500m海拔高度恢复功率达到平原功率的目标，增压器总压比在最大扭矩点至标定点区间内至少达到4.8以上，因此，为满足柴油机高海拔动力性要求，必须保证足够的增压压力。目前，废气涡轮增压器对柴油机高原功率具有一定的自动补偿能力，但却不能在全工况范围内实现最佳匹配，当海拔超过3000m，低速区动力性下降20％以上，易出现“超温、超速”；可变截面增压(VGT)具有提升柴油机低速动力性、防止涡轮超温、超速等优点；但增压压力只能根据柴油机工况变化调节，不能随海拔变化实时控制；同时，受增压器自身压比(3.5)和流量的限制，在高原条件下不能提供给柴油机足够的增压压力，高原功率恢复有限；在控制算法方面，该系统主要采用传统的PID控制，瞬态工况条件下，柴油机进排气系统具有严重的非线性特性，控制速率和控制精度较差。普通二级增压(TST)能够提供宽流量、高压比，极大地提高柴油机高海拔的动力性和经济性，但由于涡轮调节阀大多是机械式放气阀，只能针对单一海拔、单一工况进行匹配，高效率区流量范围较窄，低速涡轮迟滞问题严重，高速泵气功损失较大，不能够根据海拔和工况的变化实现准确控制，难以满足柴油机在变海拔、变工况具有最佳动力性和经济性的目的。

发明内容

针对现有高海拔增压系统存在的技术缺陷，本发明提出了一种柴油机变海拔增压压力控制方法，该系统的控制方法采用前馈控制和模糊PID控制相结合的方式，增压压力可根据海拔和柴油机工况变化实时调节，兼顾高压比、宽流量，满足了稳态和瞬态两种工况下最佳动力性和燃油经济性的要求，达到了柴油机在海拔5500m标定点功率恢复到平原95％以上的目标，缓解了涡轮迟滞问题，减少了泵气损失功，同时避免了压气机喘振、涡轮超速及涡前排温过高等问题。

如上构思，本发明的技术方案是：

一种柴油机变海拔增压压力控制方法，其特征在于：通过二级可调增压器控制单元ECU(23)，根据海拔高度、柴油机转速和负荷的变化，实时控制二级可调增压器高压级VGT叶片(8)的开度和高、低压级两个涡轮调节阀(7、16)的开度，对增压压力进行变海拔、变工况的优化控制，实现在0m～5500m海拔范围内，柴油机的各项性能指标始终与平原条件下的性能保持相同；为保证柴油机在海拔5500m各项性能指标与平原相比不变，海拔5500m增压压力应与0m海拔增压压力相同；具体不同海拔、不同工况条件下，二级可调增压器高压级VGT叶片(8)、高压级涡轮调节阀(7)、低压级涡轮调节阀(16)和压气机旁通阀(13)的控制策略是：

(1)在0m海拔

在0m海拔条件下，低压级涡轮调节阀(16)和压气机旁通阀(13)全开；在中低转速工况(＜1400r/min)，根据二级可调增压器控制单元ECU(23)中标定增压压力MAP，调节高压级VGT叶片(8)开度从30％调至100％；随着柴油机转速继续增大(≥1400r/min)，高压级VGT叶片(8)开度调至最大，为防止涡轮超速，限制增压压力，高压级涡轮调节阀(7)逐渐开启，在0～24％开度内进行调节；