气体发动机、气体发动机的控制方法及装置、气体发动机系统与流程

本申请涉及气体机增压器技术领域，具体而言，涉及一种气体发动机、气体发动机的控制方法及装置、气体发动机系统。

背景技术：

由于大功率气体机增压器的工作特性中的喘振区较窄，增压器在适应的环境温度范围相对较小，低温环境下容易发生喘振，进而限值了发动机的应用。

相关技术中主要采用进气旁通的方法和废气旁通的方法来解决大功率气体机低温环境喘振问题。其中，进气旁通的方法是将增压后的气体旁通到增压前，从而起到降低增压后的压力的目的，但是，进气旁通的方法设备布局的布置复杂，且需要损失较多的能量。而废气旁通是将增压器涡轮前的气体旁通到涡轮后，降低涡轮的废气能量，从而起到降低增压能力的目的，但是，由于旁通的为高温废气，会降低旁通阀的使用寿命，废气旁通的方法对设备部件的可靠性要求高。

此外，相关技术中还出现了通过增大压缩机再循环阀的开度，并将再循环阀开度与排气废气门位置以及电动马达的功率输出进行协调，来解决踩加速器踏板和松加速器踏板喘振的方法，具体地，在喘振区域之外操作压缩机的同时，随着驾驶员的扭矩需求增大或减小而提供目标增压压力，但该方法主要用于改善配置有电动马达的增压发动机系统中的喘振控制，适用范围较窄。

针对相关技术中降低大功率气体机低温环境的喘振现象时，对设备的复杂度和性能要求高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请提供一种气体发动机、气体发动机的控制方法及装置、气体发动机系统，以解决相关技术中降低大功率气体机低温环境的喘振现象时，对设备的复杂度和性能要求高的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种气体发动机。该气体发动机包括：空滤；增压器，与空滤的一端连接；中冷器，与增压器的远离空滤的一端连接；调节阀，设置在空滤和增压器之间的管路上；电子节气门，设置在与中冷器的气体出口连接的管路上；第一压力传感器，设置在电子节气门和中冷器之间的管路上；第二压力传感器，设置在与中冷器的气体出口连接的管路上，且位于电子节气门的下游。

根据本申请的另一个方面，提供了一种气体发动机的控制方法。该方法包括：获取当前的第一压力，第一压力为电子节气门和中冷器之间的管路中的气体的压力；获取当前的第二压力，第二压力为预定管路中电子节气门的下游的气体的压力，预定管路为与中冷器的气体出口连接的管路；对当前的第一压力和当前的第二压力进行比较，得到目标比较结果；判断目标比较结果是否大于预设值，其中，预设值用于表征增压器产生喘振现象时第一压力和第二压力的比较结果；在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度。

可选地，在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度包括：基于目标比较结果和第二压力确定目标开度，其中，目标开度大于调节阀的当前开度；将调节阀的开度从当前开度调整至目标开度。

可选地，对当前的第一压力和当前的第二压力进行比较，得到目标比较结果包括：计算第一压力和第二压力之间的比值，并将比值作为目标比较结果；判断目标比较结果是否大于预设值包括：判断目标比较结果是否大于喘振压比，其中，喘振压比用于表征增压器产生喘振现象时的第一压力和第二压力的比值。

可选地，在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度之后，该方法还包括：在进气的过程中，判断目标比较结果是否小于预设值；在目标比较结果小于预设值的情况下，停止对调节阀的开度的调整。

根据本申请的另一方面，提供了一种气体发动机系统。该系统包括：上述的气体发动机；控制器，分别与气体发动机中的第一压力传感器、第二压力传感器以及调节阀通信连接，控制器用于执行上述任一种气体发动机的控制方法。

可选地，控制器为ecu。

根据本申请的另一方面，提供了一种气体发动机的控制装置。该装置包括：第一获取单元，用于获取当前的第一压力，第一压力为电子节气门和中冷器之间的管路中的气体的压力；第二获取单元，用于获取当前的第二压力，第二压力为预定管路中电子节气门的下游的气体的压力，预定管路为与中冷器的气体出口连接的管路；比较单元，用于对当前的第一压力和当前的第二压力进行比较，得到目标比较结果；第一判断单元，用于判断目标比较结果是否大于预设值，其中，预设值用于表征增压器产生喘振现象时第一压力和第二压力的比较结果；调整单元，用于在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行一种气体发动机的控制方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子装置，包含处理器和存储器；存储器中存储有计算机可读指令，处理器用于运行计算机可读指令，其中，计算机可读指令运行时执行一种气体发动机的控制方法。

通过本申请，采用以下步骤：获取当前的第一压力，第一压力为电子节气门和中冷器之间的管路中的气体的压力；获取当前的第二压力，第二压力为预定管路中电子节气门的下游的气体的压力，预定管路为与中冷器的气体出口连接的管路；对当前的第一压力和当前的第二压力进行比较，得到目标比较结果；判断目标比较结果是否大于预设值，其中，预设值用于表征增压器产生喘振现象时第一压力和第二压力的比较结果；在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度，解决了相关技术中降低大功率气体机低温环境的喘振现象时，对设备的复杂度和性能要求高的问题。通过调整调节阀的开度，从而调节电子节气门前后的压差，进而达到了采用简单的设备即可降低大功率气体机低温环境的喘振现象的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的气体发动机的示意图；

图2是根据本申请实施例提供的气体发动机的控制方法的流程图；

图3是根据本申请实施例提供的气体发动机的控制方法的中气体发动机的工作特性示意图；

图4是根据本申请实施例提供的气体发动机系统的示意图；以及

图5是根据本申请实施例提供的气体发动机的控制装置的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

气体机：能够燃烧天然气、沼气、工业废气等可燃气体，产生动能的系统，属于发动机的一种。

喘振：增压器的压气机进气流量小到一定数值，压气机出现不稳定流动状态，在叶片背部产生气流分离，气流撞击在叶片腹部，在进气口出现喘振声，严重时会出现气体倒灌。

根据本申请的实施例，提供了一种气体发动机。

图1是根据本申请实施例的气体发动机的示意图。如图1所示，该气体发动机包括：

空滤1。

增压器2，与空滤1的一端连接。

中冷器3，与增压器2的远离空滤1的一端连接。

调节阀4，设置在空滤1和增压器2之间的管路上。

电子节气门5，设置在与中冷器3的气体出口连接的管路上。

第一压力传感器6，设置在电子节气门5和中冷器3之间的管路上。

第二压力传感器7，设置在与中冷器3的气体出口连接的管路上，且位于电子节气门5的下游。

需要说明的是，由于大功率气体发动机的增压器不能适应较大范围环境温度，在低温环境容易喘振。本申请实施例的气体发动机中，在空滤1与增压器2的进气口增加调节阀4，具体地，调节阀4可以为蝶形阀，通过控制调节阀4的开度来调整进气负压，从而调整气了体发动机低温环境下的增压器2的运行点，有效避免了喘振的产生。

图2是根据本申请实施例的气体发动机的控制方法的流程图。如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤s201，获取当前的第一压力，第一压力为电子节气门和中冷器之间的管路中的气体的压力。

具体地，可以通过设置在电子节气门和中冷器之间的管路上第一压力传感器来获取当前的第一压力。

步骤s202，获取当前的第二压力，第二压力为预定管路中电子节气门的下游的气体的压力，预定管路为与中冷器的气体出口连接的管路。

具体地，可以通过设置在与中冷器的气体出口连接的管路上，且位于电子节气门的下游的第二压力传感器来获取当前的第二压力。

步骤s203，对当前的第一压力和当前的第二压力进行比较，得到目标比较结果。

步骤s204，判断目标比较结果是否大于预设值，其中，预设值用于表征增压器产生喘振现象时第一压力和第二压力的比较结果。

具体地，本申请实施例将当前的第一压力和当前的第二压力的比较结果与增压器产生喘振现象时第一压力和第二压力的比较结果进行比较，判断增压器的工作点是否处于工作特性图的喘振区域，从而判断增压器当前是否存在发生喘振的可能。

目标比较结果可以为当前的第一压力和当前的第二压力的比值，可选地，在本申请实施例提供的气体发动机的控制方法中，对当前的第一压力和当前的第二压力进行比较，得到目标比较结果包括：计算第一压力和第二压力之间的比值，并将比值作为目标比较结果；判断目标比较结果是否大于预设值包括：判断目标比较结果是否大于喘振压比，其中，喘振压比用于表征增压器产生喘振现象时的第一压力和第二压力的比值。

步骤s205，在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度。

例如，目标比较结果为当前的第一压力和当前的第二压力的比值，如图3所示，由于低温影响，增压器运行点由a运行至b，运行点已经超过喘振线进入喘振区，此时判断出当前的第一压力和当前的第二压力的比值大于喘振压比，增压器存在产生喘振的可能。

本申请实施例通过增大调节阀的开度，增大进气负压pδ，从而增加了增压前的第一压力p2，p2＝p大气+pδ，而增压后压力p1不变，增压器压比πv＝p1/p2，从而减小了压比πv，达到控制喘振的效果。

本申请实施例提供的气体发动机的控制方法，通过获取当前的第一压力，第一压力为电子节气门和中冷器之间的管路中的气体的压力；获取当前的第二压力，第二压力为预定管路中电子节气门的下游的气体的压力，预定管路为与中冷器的气体出口连接的管路；对当前的第一压力和当前的第二压力进行比较，得到目标比较结果；判断目标比较结果是否大于预设值，其中，预设值用于表征增压器产生喘振现象时第一压力和第二压力的比较结果；在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度，解决了相关技术中降低大功率气体机低温环境的喘振现象时，对设备的复杂度和性能要求高的问题。通过调整调节阀的开度，从而调节电子节气门前后的压差，进而达到了采用简单的设备即可降低大功率气体机低温环境的喘振现象的效果。

可选地，在本申请实施例提供的气体发动机的控制方法中，在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度包括：基于目标比较结果和第二压力确定目标开度，其中，目标开度大于调节阀的当前开度；将调节阀的开度从当前开度调整至目标开度。

具体地，根据电子节气阀前后的气压比较结果以及电子节气阀后部的气压查询预设map表，查询得到调节阀的目标开度，并将调节阀的开度从当前开度调整至目标开度，从而增加了增压前的压力，达到控制喘振的效果。

可选地，在本申请实施例提供的气体发动机的控制方法中，在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度之后，该方法还包括：在进气的过程中，判断目标比较结果是否小于预设值；在目标比较结果小于预设值的情况下，停止对调节阀的开度的调整。

需要说明的是，在进气的过程中，不断对目标比较结果和预设值进行比较，若目标比较结果小于预设值，说明增压器的当前工作点已脱离喘振区域，达到了控制喘振的效果。

此外，将本申请实施例的气体发动机的控制方法的效果与进气旁通的方式的对比：进气旁通的原理是旁通中冷后节气门前的气体，也即经过增压后电子节气门前气体回流至混合器前，从而降低了增压后的压力，但是该过程中由于旁通掉增压后的气体，造成了增压能量浪费，降低了发动机效率。而本申请通过调节阀增大进气负压，也即增加了增压前压力，从而减小了压比，在达到控制喘振的效果的同时不存在能量浪费问题。

将本申请实施例的气体发动机的控制方法的效果与废气旁通的方式的对比：废气旁通是通过旁通增压器涡轮机前的废气，也即降低废气能量，降低增压能力，从而减小增压前压力，降低了增压前压比，由于废气旁通由于旁通的废气，温度非常高，通常在600℃以上，对旁通阀的可靠性要求非常高，而实际应用中旁通阀的寿命较短，该系统故障率较高。而本申请通过布置空滤和增压器前的调节阀达到降低压比的效果，不存在高温可靠性问题，该系统运行可靠。

综上所述，本申请实施例在空滤与增压器的进气口增加调节阀，通过控制调节阀的开度来调整进气负压，从而调整气了体发动机低温环境下的增压器的运行点，不存在能量浪费问题，该系统运行可靠，有效避免了喘振的产生。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图4是根据本申请实施例的气体发动机系统的示意图。如图4所示，该系统包括：

上述的气体发动机41。

控制器42，分别与气体发动机41中的第一压力传感器、第二压力传感器以及调节阀通信连接，控制器用于执行上述任一种气体发动机的控制方法。

可选地，在本申请实施例提供的气体发动机系统中，控制器42为ecu。

具体地，气体发动机41中的第一压力传感器、第二压力传感器实时监测进气压力p1、p2，并将p1、p2发送给ecu，ecu计算获得电子节气门前后压差p，若压差p大于喘振压差p0，ecu则发送指令给步进电机，调整调节阀的开度，不断监测进气压力p1、p2，并计算压差，当调节阀调整后得到的压差p1小于喘振设定压差p0时，则说明完成调节阀的控制，得到了喘振控制的效果。

本申请实施例还提供了一种气体发动机的控制装置，需要说明的是，本申请实施例的气体发动机的控制装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于气体发动机的控制方法。以下对本申请实施例提供的气体发动机的控制装置进行介绍。

图5是根据本申请实施例的气体发动机的控制装置的示意图。如图5所示，该装置包括：第一获取单元10、第二获取单元20、比较单元30、第一判断单元40以及调整单元50。

具体地，第一获取单元10，用于获取当前的第一压力，第一压力为电子节气门和中冷器之间的管路中的气体的压力。

第二获取单元20，用于获取当前的第二压力，第二压力为预定管路中电子节气门的下游的气体的压力，预定管路为与中冷器的气体出口连接的管路。

比较单元30，用于对当前的第一压力和当前的第二压力进行比较，得到目标比较结果。

第一判断单元40，用于判断目标比较结果是否大于预设值，其中，预设值用于表征增压器产生喘振现象时第一压力和第二压力的比较结果。

调整单元50，用于在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度。

本申请实施例提供的气体发动机的控制装置，通过第一获取单元10，用于获取当前的第一压力，第一压力为电子节气门和中冷器之间的管路中的气体的压力；第二获取单元20，用于获取当前的第二压力，第二压力为预定管路中电子节气门的下游的气体的压力，预定管路为与中冷器的气体出口连接的管路；比较单元30，用于对当前的第一压力和当前的第二压力进行比较，得到目标比较结果；第一判断单元40，用于判断目标比较结果是否大于预设值，其中，预设值用于表征增压器产生喘振现象时第一压力和第二压力的比较结果；调整单元50，用于在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度，解决了相关技术中降低大功率气体机低温环境的喘振现象时，对设备的复杂度和性能要求高的问题，通过调整调节阀的开度，从而调节电子节气门前后的压差，进而达到了采用简单的设备即可降低大功率气体机低温环境的喘振现象的效果。

可选地，在本申请实施例提供的气体发动机的控制装置中，调整单元50包括：确定模块，用于基于目标比较结果和第二压力确定目标开度，其中，目标开度大于调节阀的当前开度；调整模块，用于将调节阀的开度从当前开度调整至目标开度。

可选地，在本申请实施例提供的气体发动机的控制装置中，比较单元30包括：计算模块，用于计算第一压力和第二压力之间的比值，并将比值作为目标比较结果；判断模块，用于判断目标比较结果是否大于预设值包括：判断目标比较结果是否大于喘振压比，其中，喘振压比用于表征增压器产生喘振现象时的第一压力和第二压力的比值。

可选地，在本申请实施例提供的气体发动机的控制装置中，该装置还包括：第二判断单元，用于在目标比较结果大于预设值的情况下，调整调节阀的开度之后，在进气的过程中，判断目标比较结果是否小于预设值；控制单元，用于在目标比较结果小于预设值的情况下，停止对调节阀的开度的调整。

所述气体发动机的控制装置包括处理器和存储器，上述第一获取单元10、第二获取单元20、比较单元30、第一判断单元40以及调整单元50等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决相关技术中降低大功率气体机低温环境的喘振现象时，对设备的复杂度和性能要求高的问题。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。

本申请实施例还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行一种气体发动机的控制方法。

本申请实施例还提供了一种电子装置，包含处理器和存储器；存储器中存储有计算机可读指令，处理器用于运行计算机可读指令，其中，计算机可读指令运行时执行一种气体发动机的控制方法。本文中的电子装置可以是服务器、pc、pad、手机等。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。