一种增压器保护方法、装置和整车控制器与流程
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种增压器保护方法、装置和整车控制器。
背景技术：
增压器是现有的增压柴油机的重要组成部分之一，所谓增压就是将空气在供入气缸之前预先压缩，以提高空气密度、增加进气量的一项技术。目的在于增加充气量、提高功率、改善经济性、改善排放。
当前市场的增压柴油机追求更高的升功率，导致在开发之初增压柴油机的压气机后的温度余量较小，通常情况下，增压柴油机的压气机后的温度是有温度限制的，一般情况是不能超过220℃，如果超出限制温度会导致增压器叶轮的疲劳强度急剧下降，造成叶轮在高速运转的情况下炸裂，对增压器、发动机造成严重的损坏。在高温、高原环境下会出现增压器的压气机后的温度上升，特别是对于静音箱发电机组等的应用情况，本身出于隔绝噪声的目的箱体是密闭处理的，箱内温度偏高，在高温的环境下更容易出现进气温度高的情况，进而导致增压器叶轮由于高温造成炸裂，带来巨大的经济损失和柴油机安全事故。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供一种增压器保护方法、装置和整车控制器，以检测增压器的压气机后温度，防止增压器叶轮因高温而炸裂。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种增压器保护方法，包括：
获取中冷器压差；
获取中冷器后压力；
获取增压器进气温度和进气压力；
基于所述中冷器压差和中冷器后压力计算得到中冷器前压力；
基于所述中冷器前压力与进气压力得到增压器增压比；
获取增压器的折合进气质量流量；
由所述增压器的效率特性数据中调取与所述增压器增压比和所述折合进气质量流量相匹配的增压器效率，所述效率特性数据中预存有与所述增压器增压比和折合进气质量流量相匹配的增压器效率；
将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入增压器等熵效率计算公式，计算得到压气机后温度。
优选的，上述增压器保护方法中，所述计算得到压气机后温度之后，还包括：
判断所述中冷后温度是否大于第一温度上限值；
当所述中冷后温度大于第一温度上限值时，判断所述中冷后温度是否大于第二温度上限值；
当所述中冷后温度大于第二温度上限值时，控制发动机进入扭矩限制模式；
当所述中冷后温度大于第一温度上限且小于第二温度上限时，控制告警器件输出告警信息。
优选的，上述增压器保护方法中，所述基于所述中冷器压差和中冷器后压力计算得到中冷器前压力，包括：
获取发动机转速和发动机负荷；
由预设修正数据中调取与所述发动机转速和发动机负荷相匹配的压力修正系数，所述预设修正数据中预存有与所述发动机转速和发动机负荷相匹配的压力修正系数；
基于所述压力修正系数对所述中冷器压差进行修正；
将修正后的中冷器压差和中冷器后压力之和作为中冷器前压力。
优选的，上述增压器保护方法中，将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入增压器等熵效率计算公式，计算得到压气机后温度，包括：
将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入公式
其中，所述ηcomp为增压器效率，to，in为增压器进气温度，prc为增压器增压比，所述γ为预设的比热比。
一种增压器保护装置，包括：
数据采集单元，用于获取中冷器压差，获取中冷器后压力，获取增压器进气温度和进气压力；
增压比计算单元，用于基于所述中冷器压差和中冷器后压力计算得到中冷器前压力，基于所述中冷器前压力与进气压力得到增压器增压比；
进气质量流量计算单元，用于获取增压器的折合进气质量流量；
效率计算单元，用于由所述增压器的效率特性数据中调取与所述增压器增压比和所述折合进气质量流量相匹配的增压器效率，所述效率特性数据中预存有与所述增压器增压比和折合进气质量流量相匹配的增压器效率；
压气机后温度计算单元，用于将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入增压器等熵效率计算公式，计算得到压气机后温度。
优选的，上述增压器保护装置中，还包括：
比较单元，用于判断所述中冷后温度是否大于第一温度上限值；当所述中冷后温度大于第一温度上限值时，判断所述中冷后温度是否大于第二温度上限值；当所述中冷后温度大于第二温度上限值时，控制发动机进入扭矩限制模式；当所述中冷后温度大于第一温度上限且小于第二温度上限时，控制告警器件输出告警信息。
优选的，上述增压器保护装置中，所述增压比计算单元在基于所述中冷器压差和中冷器后压力计算得到中冷器前压力时，具体用于：
获取发动机转速和发动机负荷；
由预设修正数据中调取与所述发动机转速和发动机负荷相匹配的压力修正系数，所述预设修正数据中预存有与所述发动机转速和发动机负荷相匹配的压力修正系数；
基于所述压力修正系数对所述中冷器压差进行修正；
将修正后的中冷器压差和中冷器后压力之和作为中冷器前压力。
优选的，上述增压器保护装置中，所述压气机后温度计算单元具体用于：
将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入公式
其中，所述ηcomp为增压器效率，to，in为增压器进气温度，prc为增压器增压比，所述γ为预设的比热比。
一种整车控制器，包括上述任意一项所述的增压器保护装置。
优选的，上述整车控制器中，所述增压器保护装置用于通过设置在增压器的入口处的温度传感器和压力传感器获取增压器进气温度和进气压力，通过设置在进气管路上的压力传感器获取中冷器后压力。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案，获取中冷器压差、中冷器后压力、增压器进气温度、进气压力和折合进气质量流量，基于所述中冷器压差和中冷器后压力计算得到中冷器前压力，再基于所述中冷器前压力与进气压力得到增压器增压比，由增压器的效率特性数据中调取与所述增压器增压比和所述折合进气质量流量相匹配的增压器效率，再将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入增压器等熵效率计算公式，计算得到压气机后温度，实现了发动机运行过程中压气机后温度的计算，并且，为保证增压器安全可靠的运行提供了数据支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种增压器保护方法的流程图；
图2为本申请另一实施例公开的一种增压器保护方法的流程图；
图3为本申请实施例公开的一种增压器保护装置的结构示意图；
图4为本申请实施例公开的一种发动机气路布示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了保证增压器能够安全有效的运行，本申请公开了一种增压器保护方法、装置和整车控制器，通过计算得到增压器的压气机后温度，以防止增压器叶轮由于温度过高而炸裂。
图1为本申请实施例公开的一种增压器保护方法的流程图，参见图1，该方法可以包括：
步骤s101：获取中冷器压差；
在本申请实施例公开的技术方案中，所述中冷器压差指的是中冷器进气压力和中冷器出气压力之间的差值，其是中冷器的已知参数，也就是说，每种型号的中冷器都匹配有一个中冷器差值，在需要使用所述中冷器差值时，直接调取即可；
步骤s102：获取中冷器后压力；
所述中冷器后压力，指的是中冷器流出的气体的压力，其可以由设置于中冷器下游的压力传感器采集得到，当然，由于所述中冷器的排气端与进气管路相连，所述中冷器后压力也可以由进气管路中设置的压力传感器采集得到，当然，中冷后温度也可以由进气管路中设置的温度传感器采集得到。
步骤s103：获取增压器进气温度和进气压力；
其中，所述步骤s102、s102、s103之间的执行顺序可以依据用户需求自行设定，甚至是三者可以并行执行；
本步骤中，所述增压器进气温度指的是气体在进入增压器之前的温度，所述进气压力指的是气体在进入增压器之前的压力，所述进气温度和进气压力用于表征环境温度和环境压力，可以直接由设置在所述增压器上游的压力传感器和温度传感器采集得到。
步骤s104：基于所述中冷器压差和中冷器后压力计算得到中冷器前压力；
所述中冷器前压力指的是，气体经过增压器后，流入中冷器时的压力，其实际指的是中冷器入口处的气体压力。在现有的发动机系统中，中冷器入口处缺乏传感器设备，无法直接检测到中冷器前压力，然而，可以通过现有的传感器检测到中冷器后压力，并且，由于所述中冷器压差是一个已知量，在本步骤中，可以基于所述冷器压差和中冷器后压力计算得到中冷器前压力，即，将所述冷器压差和中冷器后压力之和作为中冷器前压力。
步骤s105：基于所述中冷器前压力与进气压力得到增压器增压比；
对于增压器而言，所述增压比指的是增压器排气出口的压力与进气时进气口压力的比值。在上述方案中，所述中冷前压力能够表征所述增压器的排气口的压力，所述进气口压力为所述进气压力，因此，即可基于所述中冷器前压力与进气压力得到增压比，即，所述中冷器前压力与进气压力之比即为增压器的增压比；
步骤s106：获取增压器的折合进气质量流量；
根据质量守恒定律，中冷器前的质量流量等于中冷后的质量流量，而中冷后的质量流量mactual可以通过中冷后进气温度模型计算得到，再根据实时环境条件对所述中冷后的质量流量mactual进行修正，修正后的质量流量记为折合进气质量流量mcorrected。
其中，所述中冷后的质量流量mactual可以依据现有技术中的质量流量的计算方式计算得到，例如，可以通过：mactual＝vactual*ρactual计算得到，其中，vactual为流量，m3/s，ρactual为空气密度kg/m3。当然，在本申请实施例公开的技术方案中，所述中冷后的质量流量mactual还可以通过公式pv＝mactual*r*t反推得到，其中，所述p为中冷器后压力，所述t为中冷后温度，所述v为发动机体积流量，所述r为流体的体积常数，通常记为287，进一步的，所述发动机体积流量v可以通过公式
折合进气质量流量mcorrected可以基于公式
步骤s107：由所述增压器的效率特性数据中调取与所述增压器增压比和所述折合进气质量流量相匹配的增压器效率；
在本申请实施例公开的技术方案中，预存有效率特性数据，所述效率特性数据中预存有与所述增压器增压比和折合进气质量流量相匹配的增压器效率，在增压器增压比和折合进气质量流量已知的情况下，可以通过查表得到所述增压器增压比和折合进气质量流量对应的增压器效率。其中，所述效率特性数据可以为map图形式，所述map图可以采用多参数特性表达三个或者三个以上参数之间的关系，效率特性数据对应的map图可以记为第一map图，所述第一map中存储了一定增压比和折合进气质量流量下的增压器的增压器效率值；
步骤s108：将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入增压器等熵效率计算公式，计算得到压气机后温度；
所述等熵效率计算公式中可以通过增压器进气温度、增压器增压比和压气机后温度计算得到增压器效率，而当增压器进气温度、增压器增压比和增压器效率确定以后，也可以通过增压器等熵效率计算公式反推得到所述压气机后温度。
当应用上述方案对增压器的运行状况进行检测时，获取中冷器压差、中冷器后压力、增压器进气温度、进气压力和折合进气质量流量，将所述中冷器压差和中冷器后压力之和作为中冷器前压力，再将所述中冷器前压力与进气压力之比作为增压器增压比，由增压器的效率特性数据中调取与所述增压器增压比和所述折合进气质量流量相匹配的增压器效率，再将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入增压器等熵效率计算公式，计算得到压气机后温度，实现了发动机运行过程中压气机后温度的计算，并且，该方案无需对现有动力系统进行改进即可实现，为保证增压器安全可靠的运行提供了数据支持。
进一步的，为了防止压气机后温度过高而导致增压器叶轮炸裂，上述方案中，参见图2，在计算得到压气机后温度之后，还可以包括：
步骤s201：判断所述中冷后温度是否大于第一温度上限值；
步骤s202：当所述中冷后温度大于第一温度上限值时，判断所述中冷后温度是否大于第二温度上限值；
步骤s203：当所述中冷后温度大于第二温度上限值时，控制发动机进入扭矩限制模式；
步骤s204：当所述中冷后温度大于第一温度上限且小于第二温度上限时，控制告警器件输出告警信息。
即，上述方案中，将所述压气机后温度划分为三个范围，①、小于第一温度上限值，此时，不干预发动机运行，②、大于第一温度上限值且小于第二温度上限值，此时，仅输出告警信号对用户进行提醒即可，也不干预发动机运行，③、大于第二温度上限值，此时，增压器处于危险工况，需要控制发动机进入扭矩限制模式，以降低增压器的功率，从而降低压气机后温度。
进一步的，在本实施例给出的技术方案中，当发动机的发动机转速或发动机负荷发生变化时，同一中冷器的压差也会存在一些不同，为了保证计算结果的可靠性，本申请上述实施例公开的技术方案中还可以依据发动机转速和发动机负荷对中冷器的压差进行修正，例如，上述方案中，所述基于所述中冷器压差和中冷器后压力计算得到中冷器前压力，具体可以包括：
获取发动机转速和发动机负荷；由预设修正数据中调取与所述发动机转速和发动机负荷相匹配的压力修正系数，所述预设修正数据中预存有与所述发动机转速和发动机负荷相匹配的压力修正系数；基于所述压力修正系数对所述中冷器压差进行修正；将修正后的中冷器压差和中冷器后压力之和作为中冷器前压力。
上述方案中，在获取发动机转速和发动机负荷时，可以直接由整车控制器中调取得到，所述整车控制器中会记录有发动机转速和发动机负荷发。所述预设修正数据同样也可以以map图的形式体现，其可以记为第二map图，所述第二map图中存储了一定发动机转速和发动机负荷下中冷器压差的修正系数或中冷器压差，当存储的是修正系数时，直接依据该修正系数对标准状况下的中冷器压差进行修正即可得到当前发动机工况下的中冷器压差，当存储的直接是中冷器压差时，直接调取数据即可。
在本申请上述实施例公开的技术方案中，所述增压器等熵效率计算公式可以为：
其中，所述ηcomp为增压器效率，to，in为增压器进气温度，prc为增压器增压比，所述γ为预设的比热比。
即，上文中，将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入增压器等熵效率计算公式，计算得到压气机后温度，具体可以为：
将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入公式
对应于上述方法和装置，本申请还公开了一种增压器保护装置，本实施例中，所述增压器保护装置中的各个单元的具体工作内容，请参见上述方法实施例的内容，下面对本申请实施例提供的增压器保护装置进行描述。
图3为本申请实施例公开的一种增压器保护装置的结构示意图，参见图3，该装置可以包括：
数据采集单元100，其与上述方法中，步骤s101-s103相对应，用于获取中冷器压差，获取中冷器后压力，获取增压器进气温度和进气压力；
增压比计算单元200，其与上述方法中，步骤s104-s105相对应，用于基于所述中冷器压差和中冷器后压力计算得到中冷器前压力，基于所述中冷器前压力与进气压力得到增压器增压比；
进气质量流量计算单元300，其与上述方法中，步骤s106相对应，用于获取增压器的折合进气质量流量；
效率计算单元400，其与上述方法中，步骤s107相对应，用于由所述增压器的效率特性数据中调取与所述增压器增压比和所述折合进气质量流量相匹配的增压器效率，所述效率特性数据中预存有与所述增压器增压比和折合进气质量流量相匹配的增压器效率；
压气机后温度计算单元500，其与上述方法中，步骤s108相对应，用于将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入增压器等熵效率计算公式，计算得到压气机后温度。
与上述方法相对应，为了为增压器提供更好的保护，与上述方法相对应，上述装置中，还可以包括：
比较单元，用于判断所述中冷后温度是否大于第一温度上限值；当所述中冷后温度大于第一温度上限值时，判断所述中冷后温度是否大于第二温度上限值；当所述中冷后温度大于第二温度上限值时，控制发动机进入扭矩限制模式；当所述中冷后温度大于第一温度上限且小于第二温度上限时，控制告警器件输出告警信息。
与上述方法相对应，所述增压比计算单元在基于所述中冷器压差和中冷器后压力计算得到中冷器前压力时，具体用于：
获取发动机转速和发动机负荷；
由预设修正数据中调取与所述发动机转速和发动机负荷相匹配的压力修正系数，所述预设修正数据中预存有与所述发动机转速和发动机负荷相匹配的压力修正系数；
基于所述压力修正系数对所述中冷器压差进行修正；
将修正后的中冷器压差和中冷器后压力之和作为中冷器前压力。
与上述方法相对应，所述压气机后温度计算单元具体用于：
将所述增压器效率、增压器进气温度和增压器增压比代入公式
其中，所述ηcomp为增压器效率，to，in为增压器进气温度，prc为增压器增压比，所述γ为预设的比热比。
对应于上述装置，本申请还公开了一种整车控制器，其应用有本申请上述任意一项实施例所提供的增压器保护装置。
图4为本申请实施例公开的一种发动机气路布示意图，其中，1用于表示中冷器后压力传感器和温度传感器，2用于表示进气管，3用于表示发动机，4用于表示排气管，5用于表示增压器，6用于表示进气温度传感器和压力传感器，7用于表示中冷器。
所述增压器保护装置可以通过设置在增压器的入口处的温度传感器和压力传感器获取增压器进气温度和进气压力，通过设置在进气管路上的压力传感器获取中冷器后压力，通过设置在进气管路上的温度传感器获取中冷后温度。
为了描述的方便，描述以上系统时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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