CN114352401B - 一种涡轮增压发动机性能调节系统及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆技术领域，具体公开了一种涡轮增压发动机性能调节系统及调节方法，该涡轮增压发动机性能调节系统包括发动机、涡轮增压器、中冷器、储气装置、第一控制阀、第二控制阀、空压泵、第三控制阀和第四控制阀。第二控制阀用于控制储气装置与第一控制阀的第一输入口连通或断开，第一控制阀用于控制第一输入口选择性与压前管路、压后管路及涡轮机的进气口连通，空压泵通过第三控制阀可从大气、或者涡前或涡后管路取气，第四控制阀控制空压泵给储气装置，或者排空或提供给气动制动装置供气，从而，通过四个控制阀可实现多种不同的控制组合，能够适应不同的工况需求，以增强对涡轮增压系统的优化能力，进而提升发动机的动力性与燃油经济性。

Description

一种涡轮增压发动机性能调节系统及调节方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种涡轮增压发动机性能调节系统及调节方法。

背景技术

涡轮增压技术是内燃机领域被广泛应用的成熟技术，是一种利用发动机排气能量提高进气压力从而提高发动机功率密度的技术手段。在往复式活塞内燃机领域，实现该技术的硬件设备通常分为涡轮机和压气机两个部分，通过刚性轴相连。空气与燃料在缸内混合燃烧膨胀做功之后，变成废气在排气冲程被上行活塞压出排气道，经过发动机排气歧管被接入到涡轮机入口，带动涡轮机叶片旋转，从而通过连接轴带动压气机端的离心式叶片转动，提高发动机进气压力。

该技术不仅可以提高发动机的功率密度，且被良好设计的涡轮增压系统还可提升发动机的燃油经济性。但该技术在发动机上的独立应用仍存在以下优化方向。

其一是空转加速时，使用涡轮增压系统的发动机通常存在“涡轮迟滞”现象。

其二是在设计阶段基于最大扭矩转速匹配增压器的发动机，在以高于最大扭矩转速的转速高负荷工况运行时，增压器流量、压比(膨胀比)之比例标识的运行点并非处于最高效区域，导致外特性靠近功率点的燃油经济性或降低。

其三是对于满足更严格排放法规要求而采用废气再循环(EGR)技术的发动机而言，涡前压力与进气压力需要良好的设计以满足废气进入进气管道的条件(此处针对高压EGR技术而言)，对一些工况而言存在固有性困难。

现有技术中，通常通过空气增压机构控制涡轮增压器的运转速度，调节发动机的进气压力和排气压力，提高发动机的制动性能，以实现对涡轮增压系统的优化，具体地，空气增压机构通过进气孔往涡轮机内的涡轮叶片上喷射空气，或者空气增压机构通过注气孔往压缩机内的压缩叶轮上喷射空气。但是由于车辆的运行工况复杂多变，这种优化方式具有局限性。比如车辆的运行工况可分为起动工况，高速加速工况、定速巡航工况和制动工况等。起动工况又可分为动力模式、经济模式和低排放模式；定速巡航工况又可分为经济定速巡航模式和低排放定速巡航模式，对于不同的工况，单纯地向涡轮叶片上或压缩叶轮上喷射空气并不适用,并且有的还会起到反面效果。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种涡轮增压发动机性能调节系统及调节方法，能够进一步优化涡轮增压系统，且能够适应不同的工况。

一方面，本发明提供一种涡轮增压发动机性能调节系统，该涡轮增压发动机性能调节系统包括：

发动机；

涡轮增压器，包括涡轮机和与所述涡轮机连接的压气机，所述涡轮机的进气口通过涡前管路连接所述发动机的排气歧管，所述涡轮机的排气口通过涡后管路连接尾气后处理系统，所述压气机的进气口连接压前管路，所述压气机的排气口通过压后管路连接所述发动机的进气歧管；

中冷器，设置于所述压后管路；

储气装置、第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀具有第一输入口、a口、b口和c口，所述a口通过第一管路连通所述涡轮机的进气口，所述b口通过第二管路连通所述压前管路，所述c口通过第三管路连通所述压后管路；所述第二控制阀用于控制所述储气装置与所述第一输入口连通或断开，所述第一控制阀用于控制所述第一输入口与所述a口、所述b口和所述c口择一连通；

空压泵、第三控制阀和第四控制阀，所述第三控制阀具有输出口、e口和d口,所述第四控制阀具有第二输入口、f口和g口,所述e口通过取气管路连通所述涡前管路或所述涡后管路，所述d口连通大气，所述输出口与所述空压泵的输入端连接，所述空压泵的输出端与所述第二输入口连接，所述f口连通所述储气装置，所述g口连通大气或给气动制动装置供气，所述第三控制阀用于控制所述输出口与所述e口和所述d口择一连通，所述第四控制阀用于控制所述第二输入口与所述f口和所述g口择一连通。

作为涡轮增压发动机性能调节系统的优选技术方案，所述涡轮增压发动机性能调节系统还包括EGR管路和设置于所述EGR管路的EGR阀，所述EGR管路连通所述取气管路和所述压后管路。

另一方面，本发明提供一种涡轮增压发动机性能调节方法，通过任一上述方案中所述的涡轮增压发动机性能调节系统实施，所述涡轮增压发动机性能调节方法包括：

获取车辆的运行工况；

当车辆的运行工况为起动工况时，所述车辆处于所述起动工况时，所述发动机的转速由0开始增加；

判断所述涡轮增压器是否由所述发动机同步驱动起动；

若所述涡轮增压器未由所述发动机同步驱动起动；

获取所述储气装置内的二氧化碳浓度的实际浓度n；

判断所述实际浓度n和预设浓度n₁的大小；

若n＜n₁；

则打开所述第二控制阀，且所述第一控制阀连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置向所述压后管路提供高压气体。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，若n≥n₁；则关闭所述第二控制阀。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，若所述涡轮增压器由所述发动机同步驱动起动；

则打开所述第二控制阀，且所述第一控制阀连通所述a口和所述第一输入口，由所述储气装置向所述涡轮机的进气口提供高压气体。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，涡轮增压发动机性能调节方法还包括位于确定车辆的运行工况为起动工况和判断所述涡轮增压器是否由所述发动机同步驱动起动之间的：

所述第三控制阀连通所述d口和所述输出口；

所述第四控制阀连通所述第二输入口和所述g口，且所述g口连通大气。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，当车辆的运行工况为低速加速工况时，车辆处于低速加速工况时，车辆的车速小于第一设定速度，车辆的加速度大于第一设定加速度；

获取驾驶员的操作指令，所述驾驶员的操作指令包括低速动力模式指令、低速经济模式指令和低速低排放模式指令，所述低速动力模式指令下所述车辆的加速度上限阈值、所述低速经济模式指令下所述车辆的加速度上限阈值和所述低速低排放模式指令下所述车辆的加速度上限阈值依次减小，且所述低速动力模式指令下所述车辆的燃油消耗率上限阈值、所述低速低排放模式指令下所述车辆的燃油消耗率上限阈值和所述低速经济模式指令下所述车辆的燃油消耗率上限阈值依次减小；

若驾驶员的操作指令为低速动力模式指令；

则所述涡轮增压器的废气旁通阀开启，所述第三控制阀连通所述d口和所述输出口，所述第四控制阀连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀，且所述第一控制阀连通所述b口和所述第一输入口，由所述储气装置向所述压前管路提供高压气体。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，若驾驶员的操作指令为低速经济模式指令；

则所述涡轮增压器的废气旁通阀开启，所述第三控制阀连通所述d口和所述输出口，所述第四控制阀连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀，且所述第一控制阀连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置向所述压后管路提供高压气体。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，若驾驶员的操作指令为低排放模式指令；

则所述涡轮增压器的废气旁通阀关闭，所述第三控制阀连通所述e口和所述输出口，所述第四控制阀连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀，且所述第一控制阀连通所述b口和所述第一输入口，由所述储气装置向所述压前管路提供高压气体。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，当车辆的运行工况为高速加速工况时，车辆处于高速加速工况时，车辆的车速大于第二设定速度，车辆的加速度大于第二设定加速度；

获取车辆的输出扭矩；

若所述输出扭矩为一固定值；

则所述第三控制阀连通所述e口和所述输出口，所述第四控制阀连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀，且所述第一控制阀连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置向所述压后管路提供高压气体。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，若所述输出扭矩为一变化值，且所述输出扭矩在持续增加；

则所述第三控制阀连通所述d口和所述输出口，所述第四控制阀连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀，且所述第一控制阀连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置向所述压后管路提供高压气体。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，当车辆的运行工况为定速巡航工况时，车辆的车速为一大于0的恒定值，且车辆的加速度等于0；

依据实际燃油消耗率判断所述车辆的巡航模式，所述巡航模式包括巡航经济模式和巡航低排放模式，所述巡航经济模式下所述车辆的实际燃油消耗率大于所述巡航低排放模式下所述车辆的实际燃油消耗率；

若所述车辆的巡航模式为巡航经济模式；

则所述第三控制阀连通所述d口和所述输出口，所述第四控制阀连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀，且所述第一控制阀连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置向所述压后管路提供高压气体。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，若所述车辆的巡航模式为巡航低排放模式；

则所述第三控制阀连通所述e口和所述输出口，所述第四控制阀连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀，且所述第一控制阀连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置向所述压后管路提供高压气体。

作为涡轮增压发动机性能调节方法的优选技术方案，当车辆的运行工况为制动工况时，制动工况时，车辆的车速大于0，且制动踏板被踩下；

所述第三控制阀连通所述e口和所述输出口，所述第四控制阀连通所述第二输入口和所述g口，且所述g口为气动制动装置供气；打开所述第二控制阀，且所述第一控制阀连通所述a口和所述第一输入口，由所述储气装置向所述涡轮机的进气口提供高压气体。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种涡轮增压发动机性能调节系统及调节方法，该涡轮增压发动机性能调节系统包括发动机、涡轮增压器、中冷器、储气装置、第一控制阀、第二控制阀、空压泵、第三控制阀和第四控制阀。涡轮增压器包括涡轮机和与涡轮机连接的压气机，涡轮机的进气口通过涡前管路连接发动机的排气歧管，涡轮机的排气口通过涡后管路连接尾气后处理系统，压气机的进气口连接压前管路，压前管路连通外界大气，压气机的排气口通过压后管路连接发动机的进气歧管，第二控制阀用于控制储气装置与第一控制阀的第一输入口连通或断开，第一控制阀用于控制第一输入口选择性与压前管路、压后管路和涡轮机的进气口连通，空压泵通过第三控制阀可从大气、或者涡前管路与涡后管路中的一个取气，第四控制阀用于控制空压泵将压缩后的气体提供给储气装置，或者排空或提供给气动制动装置，从而，通过上述四个控制阀可实现多种不同的控制组合，能够适应不同的工况需求，以增强对涡轮增压系统的优化能力，进而提升发动机的动力性与燃油经济性。

附图说明

图1为本发明实施例中涡轮增压发动机性能调节系统的结构示意图一；

图2为本发明实施例中涡轮增压发动机性能调节系统的结构示意图二；

图3为本发明实施例中涡轮增压发动机性能调节系统的结构示意图三。

图中：

1、发动机；2、涡轮增压器；201、涡轮机；202、压气机；3、中冷器；4、储气装置；5、第一控制阀；6、第二控制阀；7、空压泵；8、第三控制阀；9、第四控制阀；10、废气冷却器；11、排气歧管；12、进气歧管；13、涡前管路；14、涡后管路；15、压前管路；16、压后管路；17、取气管路；18、第一管路；19、第二管路；20、第三管路；21、EGR管路；22、EGR阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

现有技术中，通常通过空气增压机构控制涡轮增压器的运转速度，调节发动机的进气压力和排气压力，提高发动机的制动性能，以实现对涡轮增压系统的优化，具体地，空气增压机构通过进气孔往涡轮机内的涡轮叶片上喷射空气，或者空气增压机构通过注气孔往压缩机内的压缩叶轮上喷射空气。但是由于车辆的运行工况复杂多变，这种优化方式具有局限性。比如车辆的运行工况可分为起动工况，高速加速工况、定速巡航工况和制动工况等。起动工况又可分为动力模式、经济模式和低排放模式；定速巡航工况又可分为经济定速巡航模式和低排放定速巡航模式，对于不同的工况，单纯地向涡轮叶片上或压缩叶轮上喷射空气并不适用并且有的还会起到反面效果。

对此，本实施例提供一种涡轮增压发动机性能调节系统，能够实现对涡轮增压系统的优化，且可适应车辆的不同工况。

具体地，如图1至图3所示，该涡轮增压发动机性能调节系统包括发动机1、涡轮增压器2、中冷器3、储气装置4、第一控制阀5、第二控制阀6、空压泵7、第三控制阀8和第四控制阀9。

其中发动机1可以为直列发动机、V型发动机或者W型发动机。

涡轮增压器2包括涡轮机201和与涡轮机201连接的压气机202，本实施例中，涡轮机201的进气口通过涡前管路13连接发动机1的排气歧管11，涡轮机201的排气口通过涡后管路14连接尾气后处理系统，压气机202的进气口连接压前管路15，压前管路15连通外界大气，压气机202的排气口通过压后管路16连接发动机1的进气歧管12，涡轮机201可在发动机1排出的废气的驱动下带动压气机202转动，以将新鲜空气压入发动机1。

中冷器3设置于压后管路16，以对进入发动机1的新鲜空气调温。

第一控制阀5具有第一输入口、a口、b口和c口，a口通过第一管路18连通涡轮机201的进气口，b口通过第二管路19连通压前管路15，c口通过第三管路20连通压后管路16；第一控制阀5用于控制第一输入口与a口、b口和c口择一连通；本实施例中，第一控制阀5可以为三位四通电磁阀。

第二控制阀6用于控制储气装置4与第一输入口连通或断开，第二控制阀6可以为两位两通电磁阀。

第三控制阀8具有输出口、e口和d口,e口通过取气管路17连通涡前管路13或涡后管路14，d口连通大气，输出口与空压泵7的输入端连接。其中，图1和图2中示出了e口通过取气管路17连通涡后管路14，图3中示出了e口通过取气管路17连通涡前管路13，第三控制阀8可以为两位三通电磁阀，第三控制阀8用于控制输出口与e口和d口择一连通。需要注意的是，e口通过取气管路17连通可连通于涡前管路13的任意位置处，并且在其他的实施例中，e口还可通过气管路连通排气歧管11。

第四控制阀9具有第二输入口、f口和g口,空压泵7的输出端与第二输入口连接，f口连通储气装置4，g口连通大气或给气动制动装置供气，其中，气动制动装置可以为压缩-释放制动的发动机1制动机构。第四控制阀9可以为两位三通电磁阀，第四控制阀9用于控制第二输入口与f口和g口择一连通。

本实施例提供的涡轮增压发动机性能调节系统，当第二控制阀6打开后，可通过第一控制阀5控制储气装置4中的高压气体提供给涡轮机201的进气口、压前管路15或压后管路16，并且通过第三控制阀8可控制空压泵7从涡前管路13或大气中汲取气体，并通过第四控制阀9，控制空压泵7将气体释放至大气，或提供给气动制动装置，或提供给储气装置4。从而，通过上述四个控制阀可实现多种不同的控制组合，能够适应不同的工况需求，以增强对涡轮增压系统的优化能力，进而提升发动机1的动力性与燃油经济性。

可选地，如图2和图3所示，涡轮增压发动机性能调节系统还包括EGR管路21和设置于EGR管路21的EGR阀22，EGR管路21连通取气管路17和压后管路16。

可选地，涡轮增压发动机性能调节系统还包括设置于储气装置4的入口处的止回阀。可通过止回阀防止流出储气装置4的气体倒流。

可选地，涡轮增压发动机性能调节系统还包括设置于储气装置4的出口处限压阀。通过设置限压阀，防止涡轮增压器2超速。

可选地，涡轮增压发动机性能调节系统还包括设置于g口处的单向阀。通过设置单向阀，可防止空压泵7压缩后的气体倒流。

可选地，涡轮增压发动机性能调节系统还包括设置于空压泵7的输入端的第一空气滤清器。通过设置第一空气滤清器，可对空气进行过滤。

可选地，涡轮增压发动机性能调节系统还包括设置于压前管路15的第二空气滤清器。通过设置第二空气滤清器，可对进入压气机202的空气进行过滤。

可选地，涡轮增压发动机性能调节系统还包括设置于取气管路17的废气冷却器10。通过废气冷却器10降低流经取气管路17的废气的温度，以保证燃烧效率。

可选地，涡轮增压发动机性能调节系统还包括安装于储气装置4中的二氧化碳浓度传感器，二氧化碳浓度传感器用于检测储气装置4中的二氧化碳浓度。

本实施例还提供一种涡轮增压发动机性能调节方法，该涡轮增压发动机性能调节方法可通过上述涡轮增压发动机性能调节系统实施。该涡轮增压发动机性能调节方法包括以下步骤。

S1000：获取车辆的运行工况。

本实施例中，车辆的运行工况分为起动工况、低速加速工况、高速加速工况、定速巡航工况和制动工况。

其中，车辆处于起动工况时，发动机1的转速由0开始增加，可通过速度传感器检测发动机1的实际转速是否由0开始增加,以判断车辆是否处于起动工况。起动工况下，涡轮增压器2可由发动机1同步驱动起动，亦可发动机1单独起动。

车辆处于低速加速工况时，车辆的车速小于第一设定速度，车辆的加速度大于第一设定加速度；其中，第一设定速度可第一设定加速度可根据实际需要进行设置。加速度可通过车辆上的加速度传感器检测。从而，可根据车辆的实际车速以及实际加速度以判断车辆是否位于低速加速工况。

低速加速工况下具体分为三种加速指令进行控制，三种加速度指令由驾驶员自主选择，例如，可以在车辆的操控面板上设置三个控制按钮，三个控制按钮分别对应三种加速度指令，整车控制器依据驾驶员的所选择的控制按钮对涡轮增压发动机性能调节系统进行相应控制。具体地，三种加速度指令分别为低速动力指令、低速经济指令和低速低排放指令。其中，低速动力模式指令下车辆的加速度上限阈值、低速经济模式指令下车辆的加速度上限阈值和低速低排放模式指令下车辆的加速度上限阈值依次减小，且低速动力模式指令下车辆的燃油消耗率上限阈值、低速低排放模式指令下车辆的燃油消耗率上限阈值和低速经济模式指令下车辆的燃油消耗率上限阈值依次减小。

车辆处于高速加速工况时，车辆的车速大于第二设定速度，车辆的加速度大于第二设定加速度；其中，第二设定速度和第二设定加速度可根据实际需要进行设置。从而，可根据车辆的实际车速以及实际加速度以判断车辆是否位于高速加速工况。

车辆处于高速加速工况时，车辆可保持输出功率恒定，亦可逐渐变大。具体地，可通过扭矩传感器检测车辆的输出扭矩，若输出扭矩恒定，则表明车辆的输出功率恒定，若输出扭矩逐渐变大，则表明车辆的输出扭矩逐渐变大。

车辆处于定速巡航工况下时，车辆的车速为一大于0的恒定值，且车辆的加速度等于0。从而，可根据车辆的实际车速以及实际加速度以判断是否处于定速巡航工况。

车辆处于定速巡航工况时具有两种巡航模式，分别为巡航经济模式和巡航低排放模式。其中，巡航经济模式下车辆的实际燃油消耗率大于巡航低排放模式下车辆的实际燃油消耗率，从而可通过实际燃油消耗率判断车辆在定速巡航工况时的具体巡航模式。

车辆处于制动工况时，车辆的车速大于0，且制动踏板被踩下。从而可通过制动踏板的位置以及车辆的实际车速判断车辆是否处于制动工况。

以下，分别对车辆处于以上各种工况下的控制策略进行详细说明。

一、起动工况控制策略

S2000：确定车辆的运行工况为起动工况。

S2001：第三控制阀8连通d口和输出口；第四控制阀9连通第二输入口和g口，且g口连通大气。

S2010：判断涡轮增压器2是否由发动机1同步驱动起动。

若涡轮增压器2未由发动机1同步驱动起动，则执行S2020。若涡轮增压器2由发动机1同步驱动起动，则执行S2060。

其中，当涡轮增压器2未由发动机1同步驱动起动时，涡轮增压器2配备的防喘振阀在起动时会保持开通，从而可根据防喘振阀是否开通判断涡轮增压器2是否由发动机1同步驱动起动。

S2020：获取储气装置4内的二氧化碳浓度的实际浓度n。

可以理解的是，储气装置4中的气体参与燃油燃烧时，二氧化碳的浓度将会直接影响燃烧效果，若二氧化碳的浓度过高将会导致燃烧不充分。

S2030：判断实际浓度n和预设浓度n₁的大小；

若n＜n₁；则执行S2040；若n≥n₁；则执行S2050。

本实施例中，预设浓度n₁的值示例性地给出了为10％，在其他的实施例中，预设浓度n₁的值亦可根据需要进行设置。

S2040：打开第二控制阀6，且第一控制阀5连通c口和第一输入口，由储气装置4向压后管路16提供高压气体。

此时可比自然吸气方式更快的建立缸内压力实现成功点火，进而可缩短起动时间。

S2050：关闭第二控制阀6。

此时发动机1的起动过程和常规发动机1起动一致。

S2060：打开第二控制阀6，且第一控制阀5连通a口和第一输入口，由储气装置4向涡轮机201的进气口提供高压气体。

储气装置4向涡轮机201的进气口提供高压气体，可直接驱动涡轮机201转动，进而可辅助涡轮增压器2更快的起动，且可降低对起动电机输出扭矩的需求。可选地，高压气体可以一定的入射角度被喷入涡轮机201的进气口，入射角度的具体数值以进入涡轮机201的高压气体对涡轮的驱动效率最高时最优。

二、低速加速工况控制策略

S3000：确定车辆的运行工况为低速加速工况。

S3010：获取驾驶员的操作指令。

其中，驾驶员的操作指令包括低速动力模式指令、低速经济模式指令和低速低排放模式指令。

若驾驶员的操作指令为低速动力模式指令，则执行S3020；若驾驶员的操作指令为低速经济模式指令，则执行S3030；若驾驶员的操作指令为低排放模式指令，则执行S3040。

S3020：涡轮增压器2的废气旁通阀开启，第三控制阀8连通d口和输出口，第四控制阀9连通第二输入口和f口，打开第二控制阀6，且第一控制阀5连通b口和第一输入口，由储气装置4向压前管路15提供高压气体。

此时，空压泵7的气源全来自大气并供给储气装置4，储气装置4向压前管路15提供高压气体，可以在更短的时间内提升发动机1的转速与扭矩，提升发动机1的增压响应性。

S3030：涡轮增压器2的废气旁通阀开启，第三控制阀8连通d口和输出口，第四控制阀9连通第二输入口和f口，打开第二控制阀6，且第一控制阀5连通c口和第一输入口，由储气装置4向压后管路16提供高压气体。

此时空压泵7的气源全来自大气并供给储气装置4，储气装置4向压后管路16提供高压气体，发动机1达到扭矩点转速所消耗的燃料量降低，并且燃油经济性得到提升。

S3040：涡轮增压器2的废气旁通阀关闭，第三控制阀8连通e口和输出口，第四控制阀9连通第二输入口和f口，打开第二控制阀6，且第一控制阀5连通b口和第一输入口，由储气装置4向压前管路15提供高压气体。

此时空压泵7的气源全来自发动机1排出的废气并供给储气装置4，EGR的响应性得到提升，发动机1低速加速工况下的排放降低。

三、高速加速工况控制策略

S4000：确定车辆的运行工况为高速加速工况。

S4010：获取车辆的输出扭矩。

S4020：若输出扭矩为一固定值，则执行S4030；若输出扭矩为一变化值，且输出扭矩在持续增加，则执行S4040。

S4030：第三控制阀8连通e口和输出口，第四控制阀9连通第二输入口和f口，打开第二控制阀6，且第一控制阀5连通c口和第一输入口，由储气装置4向压后管路16提供高压气体。

当发动机1保持输出扭矩恒定时，随着转速的提高，需求的扭矩将逐渐减小，此时空压泵7的气源全来自废气并供给储气装置4，储气装置4向压后管路16提供高压气体，可在维持空燃比基本不升高的情况下，同步提高发动机1的进气压力和EGR率。对于采用扩散燃烧方式的发动机1而言，此过程还可在提高燃油经济性的同时降低排放，而对于采用预混燃烧方式的发动机1而言，此过程还可在保持燃油经济性不明显降低的情况下，降低发动机1排放。

S4040：第三控制阀8连通d口和输出口，第四控制阀9连通第二输入口和f口，打开第二控制阀6，且第一控制阀5连通c口和第一输入口，由储气装置4向压后管路16提供高压气体。

此时空压泵7的气源全来自大气并供给储气装置4，储气装置4向压后管路16提供高压气体，可在发动机1动力性提升的同时提升燃料经济性。

四、定速巡航工况控制策略

S5000：确定车辆的运行工况为定速巡航工况。

S5010：依据实际燃油消耗率判断车辆的巡航模式；

若车辆的巡航模式为巡航经济模式，则执行S5020；车辆的巡航模式为巡航低排放模式，则执行S5030。

S5020：第三控制阀8连通d口和输出口，第四控制阀9连通第二输入口和f口，打开第二控制阀6，且第一控制阀5连通c口和第一输入口，由储气装置4向压后管路16提供高压气体。

此时空压泵7的气源全来自大气并供给储气装置4，储气装置4向压后管路16提供高压气体，可使发动机1的空燃比提高，燃烧优化空间增加，泵气损失减小，发动机1热效率提高。

S5030：若第三控制阀8连通e口和输出口，第四控制阀9连通第二输入口和f口，打开第二控制阀6，且第一控制阀5连通c口和第一输入口，由储气装置4向压后管路16提供高压气体。

此时空压泵7的气源全来自废气并供给储气装置4，可有效降低发动机1排放。

五、制动工况控制策略

S6000：确定车辆的运行工况为制动工况。

S6010：第三控制阀8连通e口和输出口，第四控制阀9连通第二输入口和g口，且g口为气动制动装置供气；打开第二控制阀6，且第一控制阀5连通a口和第一输入口，由储气装置4向涡轮机201的进气口提供高压气体。

此时空压泵7以排气作为气源，并且空压泵7将废气压缩通过g口供给气动制动装置，同时通过储气装置4向涡轮机201的进气口提供高压气体以提高涡轮增压器2转速，提高进气压力从而提高发动机1气缸内进气量，使得活塞对气体所做负功增加，同时，空压泵7压缩废气消耗的功来自发动机1曲轴输出，两部分叠加，以提升发动机1制动功率。

本实施例提供的通过该涡轮增压发动机性能调节系统和涡轮增压发动机性能调节方法具有以下有益效果：

1)、通过该涡轮增压发动机性能调节系统和涡轮增压发动机性能调节方法可快速建立高压的压缩气体，气体组分与空气不同，并且压缩气体接入压前管路15、压后管路16和涡轮机201的进气口时，由于接入位置的不同，对涡轮增压系统效率的提升效果也不同，由于发动机1的动力响应性与燃油经济性的提升需要同时实现增压效果的提升和缸内燃烧的优化，故需要根据气体组分确定压缩气体的接入位置；或者通过将空气、废气采用不同装置进行存储，在接入所需位置时进行相应的支路选择。

2)、通过该涡轮增压发动机性能调节系统和涡轮增压发动机性能调节方法可以在EGR率不足的工况提升EGR响应性和EGR率，也可以为无外部EGR的发动机提供另一种中小EGR率的外部EGR选择性替代方案。

3)、在该涡轮增压发动机性能调节系统和涡轮增压发动机性能调节方法中，发动机1的排气歧管11通过取气管路17与空压泵7相连，而非直接与储气装置4直接相连，可避免废气从缸内排出直接接入高压容器会造成制动功率的下降，而与空压泵7入口相连，在加速气装置4内高压建立的同时进一步提升了制动功率。

4)、在该涡轮增压发动机性能调节系统和涡轮增压发动机性能调节方法中，缩短了制动后再加速过程的增压响应时间。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种涡轮增压发动机性能调节系统，其特征在于，包括：

发动机(1)；

涡轮增压器(2)，包括涡轮机(201)和与所述涡轮机(201)连接的压气机(202)，所述涡轮机(201)的进气口通过涡前管路(13)连接所述发动机(1)的排气歧管(11)，所述涡轮机(201)的排气口通过涡后管路(14)连接尾气后处理系统，所述压气机(202)的进气口连接压前管路(15)，所述压气机(202)的排气口通过压后管路(16)连接所述发动机(1)的进气歧管(12)；

中冷器(3)，设置于所述压后管路(16)；

储气装置(4)、第一控制阀(5)和第二控制阀(6)，所述第一控制阀(5)具有第一输入口、a口、b口和c口，所述a口通过第一管路(18)连通所述涡轮机(201)的进气口，所述b口通过第二管路(19)连通所述压前管路(15)，所述c口通过第三管路(20)连通所述压后管路(16)；所述第二控制阀(6)用于控制所述储气装置(4)与所述第一输入口连通或断开，所述第一控制阀(5)用于控制所述第一输入口与所述a口、所述b口和所述c口择一连通；

空压泵(7)、第三控制阀(8)和第四控制阀(9)，所述第三控制阀(8)具有输出口、e口和d口,所述第四控制阀(9)具有第二输入口、f口和g口,所述e口通过取气管路(17)连通所述涡前管路(13)或所述涡后管路(14)，所述d口连通大气，所述输出口与所述空压泵(7)的输入端连接，所述空压泵(7)的输出端与所述第二输入口连接，所述f口连通所述储气装置(4)，所述g口连通大气或给气动制动装置供气，所述第三控制阀(8)用于控制所述输出口与所述e口和所述d口择一连通，所述第四控制阀(9)用于控制所述第二输入口与所述f口和所述g口择一连通。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机性能调节系统，其特征在于，所述涡轮增压发动机性能调节系统还包括EGR管路(21)和设置于所述EGR管路(21)的EGR阀(22)，所述EGR管路(21)连通所述取气管路(17)和所述压后管路(16)。

3.一种涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，通过权利要求1或2所述的涡轮增压发动机性能调节系统实施，所述涡轮增压发动机性能调节方法包括：

获取车辆的运行工况；

当车辆的运行工况为起动工况时，所述车辆处于所述起动工况时，所述发动机(1)的转速由0开始增加；

判断所述涡轮增压器(2)是否由所述发动机(1)同步驱动起动；

若所述涡轮增压器(2)未由所述发动机(1)同步驱动起动；

获取所述储气装置(4)内的二氧化碳浓度的实际浓度n；

判断所述实际浓度n和预设浓度n₁的大小；

若n＜n₁；

则打开所述第二控制阀(6)，且所述第一控制阀(5)连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置(4)向所述压后管路(16)提供高压气体。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，若n≥n₁；则关闭所述第二控制阀(6)。

5.根据权利要求3所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，若所述涡轮增压器(2)由所述发动机(1)同步驱动起动；

则打开所述第二控制阀(6)，且所述第一控制阀(5)连通所述a口和所述第一输入口，由所述储气装置(4)向所述涡轮机(201)的进气口提供高压气体。

6.根据权利要求3-5任一项所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，涡轮增压发动机性能调节方法还包括位于确定车辆的运行工况为起动工况和判断所述涡轮增压器(2)是否由所述发动机(1)同步驱动起动之间的：

所述第三控制阀(8)连通所述d口和所述输出口；

所述第四控制阀(9)连通所述第二输入口和所述g口，且所述g口连通大气。

7.根据权利要求3所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，当车辆的运行工况为低速加速工况时，车辆的车速小于第一设定速度，车辆的加速度大于第一设定加速度；

获取驾驶员的操作指令，所述驾驶员的操作指令包括低速动力模式指令、低速经济模式指令和低速低排放模式指令，所述低速动力模式指令下所述车辆的加速度上限阈值、所述低速经济模式指令下所述车辆的加速度上限阈值和所述低速低排放模式指令下所述车辆的加速度上限阈值依次减小，且所述低速动力模式指令下所述车辆的燃油消耗率上限阈值、所述低速低排放模式指令下所述车辆的燃油消耗率上限阈值和所述低速经济模式指令下所述车辆的燃油消耗率上限阈值依次减小；

若驾驶员的操作指令为低速动力模式指令；

则所述涡轮增压器(2)的废气旁通阀开启，所述第三控制阀(8)连通所述d口和所述输出口，所述第四控制阀(9)连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀(6)，且所述第一控制阀(5)连通所述b口和所述第一输入口，由所述储气装置(4)向所述压前管路(15)提供高压气体。

8.根据权利要求7所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，若驾驶员的操作指令为低速经济模式指令；

则所述涡轮增压器(2)的废气旁通阀开启，所述第三控制阀(8)连通所述d口和所述输出口，所述第四控制阀(9)连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀(6)，且所述第一控制阀(5)连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置(4)向所述压后管路(16)提供高压气体。

9.根据权利要求7所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，若驾驶员的操作指令为低排放模式指令；

则所述涡轮增压器(2)的废气旁通阀关闭，所述第三控制阀(8)连通所述e口和所述输出口，所述第四控制阀(9)连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀(6)，且所述第一控制阀(5)连通所述b口和所述第一输入口，由所述储气装置(4)向所述压前管路(15)提供高压气体。

10.根据权利要求3所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，当车辆的运行工况为高速加速工况时，车辆的车速大于第二设定速度，车辆的加速度大于第二设定加速度；

获取车辆的输出扭矩；

若所述输出扭矩为一固定值；

则所述第三控制阀(8)连通所述e口和所述输出口，所述第四控制阀(9)连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀(6)，且所述第一控制阀(5)连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置(4)向所述压后管路(16)提供高压气体。

11.根据权利要求10所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，若所述输出扭矩为一变化值，且所述输出扭矩在持续增加；

则所述第三控制阀(8)连通所述d口和所述输出口，所述第四控制阀(9)连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀(6)，且所述第一控制阀(5)连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置(4)向所述压后管路(16)提供高压气体。

12.根据权利要求3所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，当车辆的运行工况为定速巡航工况时，车辆的车速为一大于0的恒定值，且车辆的加速度等于0；

依据实际燃油消耗率判断所述车辆的巡航模式，所述巡航模式包括巡航经济模式和巡航低排放模式，所述巡航经济模式下所述车辆的实际燃油消耗率大于所述巡航低排放模式下所述车辆的实际燃油消耗率；

若所述车辆的巡航模式为巡航经济模式；

则所述第三控制阀(8)连通所述d口和所述输出口，所述第四控制阀(9)连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀(6)，且所述第一控制阀(5)连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置(4)向所述压后管路(16)提供高压气体。

13.根据权利要求12所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，若所述车辆的巡航模式为巡航低排放模式；

则所述第三控制阀(8)连通所述e口和所述输出口，所述第四控制阀(9)连通所述第二输入口和所述f口，打开所述第二控制阀(6)，且所述第一控制阀(5)连通所述c口和所述第一输入口，由所述储气装置(4)向所述压后管路(16)提供高压气体。

14.根据权利要求3所述的涡轮增压发动机性能调节方法，其特征在于，当车辆的运行工况为制动工况时，车辆的车速大于0，且制动踏板被踩下；

所述第三控制阀(8)连通所述e口和所述输出口，所述第四控制阀(9)连通所述第二输入口和所述g口，且所述g口为气动制动装置供气；打开所述第二控制阀(6)，且所述第一控制阀(5)连通所述a口和所述第一输入口，由所述储气装置(4)向所述涡轮机(201)的进气口提供高压气体。

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