一种进气增压系统和进气控制方法与流程

1.本技术涉及发动机进气控制的技术领域，尤其涉及一种进气增压系统和进气控制方法。


背景技术：

2.发动机进气增压是为压缩更多的空气与燃油进行更充分的混合燃烧，以提高发动机的动力和燃油经济性。目前的增压方式主要为机械涡轮增压和排气涡轮增压，机械涡轮增压是通过与发动机连接的机械装置驱动，增压转速与发动机转速成线性正比，由于机械涡轮增压与发动机转速同步，当发动机低速时，机械涡轮增压增压效果较弱，而达不到较大的增压效果，且机械涡轮增压为一种多余的负载，影响油耗；排气涡轮增压采用的是利用发动机的排气驱动涡轮进行增压，增压的动力源来自发动机的排气进行驱动，增压过程需要时间，增压存在一定的滞后性，不能达到快速增压的效果。在机械涡轮增压和排气涡轮增压组合的双涡轮增压中，在发动机转速较高时，只需排气涡轮增压就可以达到增压需求，增压输出过大，造成涡轮增压器出现超速的问题，导致不能对涡轮增压器的转速进行精准控制。
3.因此，如何实现对涡轮增压器转速的精准控制，是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.鉴于上述技术问题，本发明的一种进气增压系统和进气控制方法，可以实现对涡轮增压器转速的精准控制。
5.本发明实施例提供了以下方案：
6.第一方面，本发明实施例提供了一种进气增压系统，安装于涡轮增压器上，所述进气增压系统包括：
7.储气罐，用于储存压缩气体；
8.增压阀，所述增压阀安装于所述储气罐和所述涡轮增压器之间的管路上；
9.控制器，所述控制器与所述增压阀电连接，用于在所述涡轮增压器的转速异常时控制所述增压阀开启，以输出所述压缩气体使所述涡轮增压器的转速达到正常。
10.在一种可选的实施例中，所述进气增压系统还包括：
11.增压器，所述增压器的启停控制端与所述控制器电连接，所述增压器的出气口与所述储气罐的进气口连通，用于将常压气体压缩成所述压缩气体，并储存于所述储气罐内。
12.在一种可选的实施例中，所述进气增压系统还包括：
13.单向阀，安装于所述增压器的出气口上，所述增压器输出的所述压缩气体经所述单向阀流通至所述储气罐。
14.在一种可选的实施例中，所述进气增压系统还包括：
15.压力传感器，所述压力传感器与所述控制器电连接，所述压力传感器安装于所述储气罐上，用于监测所述储气罐内所述压缩气体的当前气压；
16.所述控制器，用于根据所述当前气压，控制所述增压器启动或停止工作。
17.在一种可选的实施例中，所述进气增压系统还包括：
18.涡轮阀，所述涡轮阀与所述控制器电连接，所述涡轮阀安装于所述涡轮增压器的进气管上；
19.所述控制器，用于在所述涡轮增压器的转速正常时控制所述涡轮阀开启以及控制所述增压阀关闭，使常压气体输送至所述涡轮增压器；
20.所述控制器，还用于在所述涡轮增压器的转速异常时经控制所述涡轮阀关闭以及控制所述增压阀开启，使所述压缩气体输送至所述涡轮增压器。
21.第二方面，本发明实施例还提供了一种进气控制方法，应用于进气控制系统中，所述进气控制系统包括储气罐、增压阀以及涡轮增压器，所述储气罐中存储有压缩气体，所述增压阀安装于所述储气罐和所述涡轮增压器之间的管路上，所述方法包括：
22.获取所述涡轮增压器的当前转速；
23.根据所述当前转速判断所述涡轮增压器是否出现转速异常；
24.若是，控制所述增压阀开启，以输出所述压缩气体使所述涡轮增压器的转速达到正常。
25.在一种可选的实施例中，所述进气控制系统还包括增压器，所述增压器的出气口与所述储气罐的进气口连通，所述获取所述涡轮增压器的当前转速之前，还包括：
26.获取所述储气罐的当前气压；
27.判断所述当前气压是否达到第一目标气压；
28.若否，则控制所述增压器将常压气体压缩成所述压缩气体，并储存于所述储气罐内，直至所述储气罐内气压达到所述第一目标气压。
29.在一种可选的实施例中，所述判断所述当前气压是否达到第一目标气压之后，还包括：
30.获取发动机的当前工况；
31.判断所述当前工况是否为倒拖工况；
32.若是，则控制所述倒拖工况输出的电能驱动所述增压器，以使所述增压器将常压气体压缩成所述压缩气体，并存储于所述储气罐内，直至达到第二目标气压。
33.在一种可选的实施例中，所述根据所述当前转速判断所述涡轮增压器是否出现转速异常，包括：
34.获取当前发动机转速；
35.基于发送机转速以及涡轮增压器转速之间的和预设对应表，获取与所述当前发动机转速对应的所述涡轮增压器的目标转速；
36.比较所述当前转速以及所述目标转速，确定所述涡轮增压器是否出现转速异常。
37.在一种可选的实施例中，所述控制所述增压阀开启，以输出所述压缩气体使所述涡轮增压器的转速达到正常，包括：
38.获取当前所述涡轮增压器的目标转速区间，其中，所述目标转速区间为所述涡轮增压器在当前工况下对应的正常转速区间；
39.若所述当前转速小于所述目标转速区间，则控制所述增压阀开启，输出第一预设压力的所述压缩气体，推动所述涡轮增压器加速转动至所述目标转速区间内；
40.若所述当前转速大于所述目标转速区间，且所述涡轮增压器的外部气压小于标准
大气压，则控制所述增压阀开启，输出第二预设压力的所述压缩气体，抑制所述涡轮增压器减速转动至所述目标转速区间内。
41.本发明提供的一种进气增压系统、进气控制方法和装置与现有技术相比，具有以下优点：
42.本发明通过储气罐、增压阀和控制器组成进气增压系统，在涡轮增压器的转速过低时，控制器控制开启增压阀输出储气罐内的压缩气体至涡轮增压器，以推动涡轮增压器提高转速，降低涡轮增压器的迟滞性；在高原低车速(如高原爬坡)的车况下，涡轮增压器的转速过高时，同样通过控制器控制开启增压阀输出储气罐内的压缩气体至涡轮增压器，保持涡轮增压器的进气高于外界气压的压力(例如达到平原压力范围内)，以抑制涡轮增压器出现超速，获得类似于平原环境的驾驶工况和动力性。能够在涡轮增压器的转速异常时，控制转速达到正常，以实现对涡轮增压器转速的精准控制。
附图说明
43.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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说明书的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明实施例提供的进气增压系统的结构示意图；
45.图2为本发明实施例提供的进气增压方法的流程图；
46.图3为本发明实施例提供的控制器控制增压器的工作逻辑图；
47.图4为本发明实施例提供的控制器控制增压阀的工作逻辑图。
48.附图标记说明，1-储气罐、2-增压阀、3-增压器、4-单向阀、5-压力传感器、6-进气管、7-发动机、8-涡轮增压器、9-涡轮阀、10-空气过滤器、11-中冷器、12-节气门、13-进气歧管。
具体实施方式
49.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、完整的描述，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，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
50.现有的发动机进气系统包括依进气气流设置的空气过滤器10、涡轮增压器8、中冷器11、节气门12和进气歧管13，各部件经进气管6连通，空气经进气系统进入发动机7与燃油混合燃烧，再经发动机7的排气歧管排出，排气过程中通过排气势能推动涡轮增压器8转动，涡轮增压器8转动过程中对发动机7的进气进行增压，该种增压方式导致增压存在滞后性。此外，在高原路况时，由于空气稀薄，增压过程中进入涡轮增压器8的气压较小，会引起涡轮增压器8出现超速。进而导致涡轮增压器8的转速不能进行精准控制，下面将结合实施例具体阐述如何采用本发明的进气增压系统和进气增压方法实现涡轮增压器8转速的精准控制。
51.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种进气增压系统的结构示意图，安装于
涡轮增压器8上，所述进气增压系统包括：
52.储气罐1，用于储存压缩气体；增压阀2，所述增压阀2安装于所述储气罐1和所述涡轮增压器8之间的管路上；控制器，所述控制器与所述增压阀2电连接，用于在所述涡轮增压器8的转速异常时控制所述增压阀2开启，以输出所述压缩气体使所述涡轮增压器8的转速达到正常。
53.具体的，储气罐1可以为一高压钢瓶，通过空压机将常压的空气压缩预充至储气罐1内，以储存压缩气体，预充的气压可以为0.7mpa，储气罐经管路与车辆的涡轮增压器8连接，管路可以为金属管或高压塑胶气管。增压阀2可以为一电动常闭阀，通过控制器控制执行开闭动作，当涡轮增压器8的转速异常时，控制器控制增压阀2打开；当涡轮增压器8的转速正常时，控制器控制增压阀2关闭。增压阀2也可以为一流量阀，通过控制器根据转速异常时的转速计算出涡轮增压器8所需的增压流量，将增压阀2开启至对应的开度，以释放增压流量的压缩气体，并根据异常转速的变化，实时调整增压阀2的开度与转速异常时的转速值适配。其中，控制器可以为一单片机组成的控制盒，当然，也可以是发动机管理系统(ems，engine management system)，通过发动机管理系统监测涡轮增压器8是否出现转速异常，以协同对增压阀2对应实时控制。
54.在一种具体的实施方式中，进气增压系统还包括：
55.增压器3，增压器3的启停控制端与控制器电连接，增压器3的出气口与储气罐1的进气口连通，用于将常压气体压缩成压缩气体，并储存于储气罐1内。
56.具体的，增压器3为电动增压器，通过控制器控制启停，启停控制可以通过一继电器控制增压器3的电源断开和闭合实现，因此，启停控制端可以为继电器的线圈控制端。当然，增压器也可以为手动增压器，能够将常压空气压缩成压缩气体储存于储气罐1内即可。
57.在一种具体的实施方式中，进气增压系统还包括：
58.单向阀4，安装于增压器3的出气口上，增压器3输出的压缩气体经单向阀4流通至储气罐1。
59.具体的，增压器将空气压缩存储至储气罐1后，单向阀4可以避免储气罐1内的压缩气体出现回流。
60.在一种具体的实施方式中，进气增压系统还包括：
61.压力传感器5，压力传感器5与控制器电连接，压力传感器5安装于储气罐1上，用于监测储气罐1内压缩气体的当前气压；控制器，用于根据当前气压，控制增压器启动或停止工作。
62.具体的，压力传感器5将采集的模拟量信号输出至控制器，控制器将模拟量信号转换为数字量信号，以判断储气罐1内当前气压的气压值，当前气压达到预设的目标气压时，控制增压器器停止工作；当前气压小于目标气压时，控制增压器器启动工作。
63.在具体实施时，由于进气管6与储气罐1均与涡轮增压器8连通，该连通结构形成了三通气路结构，增压阀2开启将储气罐1内压缩气体输出至涡轮增压器8时，压缩气体可能会窜流至空气过滤器10方向的进气管6内，造成资源浪费。
64.在一种具体的实施方式中，进气增压系统还包括：
65.涡轮阀9，涡轮阀9与控制器电连接，涡轮阀9安装于涡轮增压器8的进气管6上；控制器，用于在涡轮增压器8的转速正常时控制涡轮阀9开启以及控制增压阀2关闭，使常压气
体输送至涡轮增压器8；控制器，还用于在涡轮增压器8的转速异常时经控制涡轮阀9关闭以及控制增压阀2开启，使压缩气体输送至涡轮增压器8。
66.具体的，涡轮阀9可以为一流量阀，涡轮增压器8转速正常时，控制器控制涡轮阀9开启进行正常增压；转速异常时，控制器控制涡轮阀9关闭，同时增压阀2开启，将压缩气体输送至涡轮增压器8，保持涡轮增压器8转速正常。由于涡轮阀9为关闭状态，因此，压缩气体不会产生分流，能够更集中输出至涡轮增压器8。可以理解，车辆在小油门突然急加速过程中，需要有较快的扭矩响应时，可以通过关闭涡轮阀9和打开增压阀2，在较短时间内将增压储气罐1内的增压空气引入涡轮增压器8入口，以在涡轮增压器8还没有开始增压前，发动机7的节气门12后便形成了一定增压压力，发动机7可以快速达到较强劲的动力输出。此外，增压阀2也可以为三通阀，在控制压缩气体输出至涡轮增压器8的同时，关闭经空气过滤器10进入涡轮增压器8的空气。
67.需要说明的是，设置涡轮阀9和增压阀2，经控制器对应分开控制，需要输出压缩气体至涡轮增压器8时，可以关闭涡轮阀9，调节增压阀2的开度适配涡轮增压器8的异常转速，控制调节更灵活，进气控制系统的适用性更好。
68.基于与进气控制系统同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种进气控制方法，应用于进气控制系统中，进气控制系统包括储气罐、增压阀以及涡轮增压器，储气罐中存储有压缩气体，增压阀安装于储气罐和涡轮增压器之间的管路上，请参阅图2，所述方法包括：
69.s21、获取所述涡轮增压器的当前转速。
70.具体的，当前转速可以基于测速传感器直接测量获取，测速传感器安装于涡轮增压器上，测速传感器为编码器或激光测速仪；当然，当前转速也可以通过发动机转速与涡轮增压器转速的对应关系间接计算获得。
71.在一种具体的实施方式中，进气控制系统还包括增压器，增压器的出气口与储气罐的进气口连通，获取涡轮增压器的当前转速之前，还包括：
72.获取储气罐的当前气压；判断当前气压是否达到第一目标气压；若否，则控制增压器将常压气体压缩成压缩气体，并储存于储气罐内，直至储气罐内气压达到第一目标气压。
73.具体的，请参阅图3，发动机启动后，即判断储气罐内的当前气压是否达到第一目标气压，未达到时，增压器启动工作，将常压气体压缩成压缩气体存储至储气罐内进行备用。
74.在一种具体的实施方式中，判断当前气压是否达到第一目标气压之后，还包括：
75.获取发动机的当前工况；判断当前工况是否为倒拖工况；若是，则控制倒拖工况输出的电能驱动增压器，以使增压器将常压气体压缩成压缩气体，并存储于储气罐内，直至达到第二目标气压。
76.具体的，第一目标气压设置依据是储气罐内气压能够覆盖所有工况动力性要求；第二目标气压的设置依据是储气罐最大承受压力和安全系数的乘积，安全系数可以设定为0.9，第二目标气压也可以设定为增压器能够达到的最大增压压力。请继续参阅图3，储气罐内当前压力大于第一目标气压时，进一步判断是否达到第二目标气压，若达到，则增压器停止工作；若未达到，在发动机为倒拖工况时，利用倒拖工况输出的电能驱动增压器继续工作，使储气罐内的压力更大，便于下次直接使用。其中，倒拖工况为发动机不通过燃油做功，
由外部动力带动发动机运转，例如在车辆下坡滑行过程中，利用车辆的惯性带动发动机运行。储气罐内存储压缩气体，并获取涡轮增压器的当前转速后进入步骤s22。
77.s22、根据所述当前转速判断所述涡轮增压器是否出现转速异常。
78.具体的，涡轮增压器是否出现转速异常可以将当前转速和目标转速进行比对，若差异过大，则确定出现转速异常，目标转速为涡轮增压器在当前工况下对应的正常转速值。
79.在一种具体的实施方式中，根据当前转速判断涡轮增压器是否出现转速异常，包括：
80.获取当前发动机转速；基于发送机转速以及涡轮增压器转速之间的和预设对应表，获取与当前发动机转速对应的涡轮增压器的目标转速；比较当前转速以及目标转速，确定涡轮增压器是否出现转速异常。
81.具体的，由于涡轮增压器是通过发动机的排气势能驱动转动的，发动机转速与涡轮增压器转速之间存在对应关系，因此，可以通过当前发动机转速与目标转速的差异确定涡轮增压器是否出现转速异常。通过该种方式确定可以不增加其他测速传感器，能够基于车辆的发动机管理系统即可确定涡轮增压器的转速异常情况。确定涡轮增压器是否出现转速异常后进入步骤s23。
82.s23、若是，控制所述增压阀开启，以输出所述压缩气体使所述涡轮增压器的转速达到正常。
83.具体的，请参阅图4，正如上述分析涡轮增压器转速异常可能是增压迟滞，说明存在增压需求，则关闭涡轮阀，并开启增压阀输出压缩气体，输出压缩气体后，压缩气体具有较高的气流，可以推动涡轮增压器加速转动，使转速达到正常。循环判断涡轮增压器是否能满足增压需求，即涡轮增压器是否达到转速正常，仍然为转速异常时，持续保持输出压缩气体。无增压需求时，控制涡轮阀开启，增压阀关闭。
84.在一种具体的实施方式中，控制增压阀开启，以输出压缩气体使涡轮增压器的转速达到正常，包括：
85.获取当前涡轮增压器的目标转速区间，其中，目标转速区间为涡轮增压器在当前工况下对应的正常转速区间；若当前转速小于目标转速区间，则控制增压阀开启，输出第一预设压力的压缩气体，推动涡轮增压器加速转动至目标转速区间内；若当前转速大于目标转速区间，且涡轮增压器的外部气压小于标准大气压，则控制增压阀开启，输出第二预设压力的压缩气体，抑制涡轮增压器减速转动至目标转速区间内。
86.具体的，当前转速小于目标转速区间，说明涡轮增压器的当前转速过低，需要加速转动，输出第一预设压力的压缩气体即可推动涡轮增压器加速转动至目标转速区间内；当前转速大于目标转速区间，说明涡轮增压器的当前转速过高，出现了超速，输出第二预设压力的压缩气体即可抑制涡轮增压器减速转动至目标转速区间内。第一预设压力和第二预设压力可以根据技术人员的经验确定，也可以通过试验标定测试确定，能够使涡轮增压器转动至目标转速区间内即可。
87.本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
88.1.通过储气罐、增压阀和控制器组成进气增压系统，在涡轮增压器的转速过低时，控制器控制开启增压阀输出储气罐内的压缩气体至涡轮增压器，以推动涡轮增压器提高转速，降低涡轮增压器的迟滞性；在高原低车速(如高原爬坡)的车况下，涡轮增压器的转速过
高时，同样通过控制器控制开启增压阀输出储气罐内的压缩气体至涡轮增压器，保持涡轮增压器的进气高于外界气压的压力(例如达到平原压力范围内)，以抑制涡轮增压器出现超速，获得类似于平原环境的驾驶工况和动力性。能够在涡轮增压器的转速异常时，控制转速达到正常，以实现对涡轮增压器转速的精准控制。
89.2.本发明的实施例方案具有储能功能，例如在车辆下坡滑行过程中，发动机在倒拖工况下的发电可以用于增压器工作，使储气罐内的压力更大，以下次直接使用。
90.3.本发明控制灵活，增压器与发动机能够进行解耦，在高原低车速(如高原爬坡)下也可以使增压器大负荷工作，以获得较大的增压压力。
91.由于本实施例所介绍的电子设备为实施本技术实施例中信息处理的方法所采用的电子设备，故而基于本技术实施例中所介绍的信息处理的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本技术实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本技术实施例中信息处理的方法所采用的电子设备，都属于本技术所欲保护的范围。