可变喷嘴涡轮增压器电控系统的设计与匹配

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可变喷嘴涡轮增压器电控系统的设计与匹配/
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明"0李建秋"0王戈一’0欧阳明高"
北京"四川成都&"1清华大学汽车安全与节能国家重点实验室0###234’1燃汽涡轮研究院0"#*##(
摘要!为研究可变喷嘴涡轮增压对车用发动机性能的影响0针对国内研发的车用可变喷嘴涡轮增压器开发了电控系统5该电控系统采用67以进气歧管内的增压压力为控制2""%单片机为微控制器0879
目标0控制算法采用数字:;<控制5在发动机台架上进行了装有国内研发的可变喷嘴涡轮增压器电控系统的缸发动机的匹配和稳态试验0试验结果表明采用国产可变喷嘴涡轮增压器对发动机性能有较大的改善5
关键词!可变喷嘴涡轮增压器4电控系统4增压柴油机中图分类号!=’"124’1">3?’
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引言
发动机采用固定喷嘴涡轮增压器时0由于涡轮增压器不能控制调节0因此很难在高速和低速工况下都得到比较满意的结果4此外增压器的瞬态响应特性不好0因而发动机的动态特性也难以提高5为改进增压器人们采用了减小增压器转动惯量0加废气放气的性能0
阀0采用可变喷嘴涡轮增压器等改进措施5在各种改进方法中0采用可变喷嘴涡轮增压器的方法对增压器和
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内燃机性能的改善最明显A5
操纵环调节曲柄相连5电控系统采集发动机的油门开度E增压压力E进气温度和发动机转速等信号0根据发动机工作工况的不同0采用不同的控制策略驱动步进
3B
电机调节喷嘴环的开度到相应的最佳位置A5
车用可变喷嘴涡轮增压器采用离心式压气机和其工作原理如图"所示5可变喷嘴涡轮的径流式涡轮0
喷嘴环叶片通过机械连杆机构与操纵环相连0操纵环通过一个轴与涡轮壳外的曲柄相连0转动曲柄0带动操纵环旋转0从而使喷嘴环叶片绕各自的轴心同时旋转5改变喷嘴环叶片的角度0进而改变涡轮进口的流通截面面积5发动机低速时0减小喷嘴环开度0则涡轮进口截面面积减小0废气流出速度相应提高0增压器转速上升0压气机出口压力增大0从而使发动机进气量增加4发动机高速时0增大喷嘴环开度0涡轮进口截面积增加0废气流出速度减小0增压器转速减小0从而将增压压力控制在一定范围内0防止增压过量5在加速时0通过调节喷嘴环开度0也可以在短时间内提供足够的进
CB气量0改善其加速性能A5
在东风康明斯D=@发动机上采用国内厂家自行研制生产的可变喷嘴涡轮增压器0用步进电机作为电子控制系统的执行器0通过一个连杆与增压器涡轮的
修订日期!/收稿日期!’##’$#C$"’4’##’$#3$’’5万方数据　
作者简介!王恩华&男0硕士0主要研究方向为柴油机电子控制5"%hhi(0

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力为控制目标的闭环数字!其位置式控制算"#控制$法如下%
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*++*++3&’(!,-"/-#1,2*,20.*
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式中%*+为当前测量的增压压力和目标增压压力差值4*+,20为上一次测量的增压压力和目标增压压力差值4积分和微分!5"5#分别是!"#控制的比例5参数4&’为步进电机控制步数$
万　
方数据
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内搜索最佳值!其最佳目标需要综合考虑发动机的输出转矩"比油耗和排放#低速时以输出转矩的提高为高速时以降低比油耗为主#而排放应在整个转速范主#
围内都不超标的前提下尽可能低!
$电控可变喷嘴涡轮增压发动机试验
在完成系统参数标定后#对比了采用可变喷嘴涡轮增压器电控系统的发动机与原固定喷嘴涡轮增压器发动机的性能#图%图&和图’是康明斯%"(*发动
机的外特性试验结果!从图中可以看到#采用可变喷嘴涡轮增压器后#能明显提高低速的转矩"降低排放"提高燃油经济性!
从图%的转矩对比可知#采用可变喷嘴涡轮增压器的发动机与采用固定喷嘴的涡轮增压器的发动机相比#在低速时其转矩有了很大的提高#在转速为++,-./012时与原机相比转矩提高了3+4#这对发动机的起动和爬坡等需要大转矩的工况很有好处!从图&的烟度对比图中可以看到#由于原机在中高速时的烟度较低#采用电控可变喷嘴涡轮增压器对其改善不大#在低速工况下#与原机相比#烟度则有了比较大的降低#在转速为+355./012时与原机相比烟度降低了,36%4!
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万方数据　

可变喷嘴涡轮增压器电控系统的设计与匹配
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：
王恩华，周明，李建秋，王戈一，欧阳明高
王恩华,周明,李建秋,欧阳明高(清华大学,汽车安全与节能国家重点实验室,北京,100084，王戈一(燃汽涡轮研究院,四川,成都,610500内燃机学报
TRANSACTIONSOFCSICE2002,20(612次

参考文献(5条

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引证文献(12条
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