CN111779567B - 一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***及控制方法 - Google Patents

一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***及控制方法；控制***包括平衡阀控制阀、发动机控制单元、增压器平衡阀控制膜片阀、平衡阀阀片、增压器涡轮机；控制方法：1、发动机控制单元采集实际增压压力和EGR率；2、与目标增压压力、EGR率比较，确定是否需要调整；3、确定平衡阀控制阀目标出口空气压力；4、确定占空比，进行出口空气压力调节；5、实际出口空气压力作用于增压平衡阀控制膜片阀；6、阀芯移动使平衡阀阀片开度变化，引起增压器涡轮机输出功、涡前压力变化；7、改变压气机对空气做功量、改变增压压力；8、改变发动机EGR率；本发明降低了中高转速下涡前压力及发动机排气损失，提升了发动机的经济性能与环保性能。

Description

一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***及控制方法
技术领域
本发明属于内燃机排气***技术领域，是一种内燃机排气控制***，涉及一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***及控制方法。
背景技术
为满足不断升级的排放法规的要求，内燃机的NOx排放需要不断降低。为满足这一要求，往往涡轮机入口前引废气入发动机进气总管，简称废气再循环(EGR)技术。这要求涡轮机入口前的气体压力较大，特别是在发动机低转速工况下，以便在EGR回路的两端建立起足够的压力差，保证足够的EGR流量。这要求采用较小的涡轮机，提升涡轮机涡前压力，在低转速下引入足够的EGR流量。但这使得中高转速下涡前压力过大，轻则引起发动机排气损失加大，燃油经济性变差；重则引起发动机排气端密封条件不足，排气泄漏，或涡轮增压器超速破坏，发动机不能正常工作。
为消弱发动机中高转速下涡前压力过大带来的不利影响，康明斯在1978年提出使用非对称式涡轮增压器，将涡轮机蜗壳内流道设计成大、小两个。实际使用中，只在小流道入口前布置EGR回路的入口，利用小流道通流能力小，涡前压力高，实现在低转速下向发动机进气总管引入足够的EGR流量。为防止中高转速下发动机排气段漏气和涡轮机超速，在涡轮机入口处布置废气旁通阀，打开废气旁通阀，降低涡轮机入口前的压力。这产生了放气带来的能量损失，不利于发动机燃油经济性能提升。
CN108087108发明专利，一种天然气发动机废气旁通式增压器控制***及其方法，参阅图1，此控制***能够在发动机部分负荷打开增压器旁通阀，降低增压压力，降低进气节流阻力损失，提高燃油经济性。该方法的缺点是通过废气旁通的方式，使增压压力满足发动机工作条件，但同时放掉了部分高温、高压气体，造成了能量的损失，降低了发动机的热效率。
关于非对称增压器中的平衡阀专利较少，且大都是结构上创新，鲜见关于控制***及控制方法的专利。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种发动机非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***及其方法，目的是：1、当增压压力远超目标增压压力时，避免了废气旁通的方式带来的能量损失；2、部分工况下，EGR阀全开仍不能满足NOX排放要求时，通过控制平衡阀开度可达到增加EGR，降低排放的目的。3、通过采用自主开发的平衡阀控制阀，可基于CAN通讯实现平衡阀开度的自由控制；且该控制阀具有保压功能，可降低压缩空气罐压缩空气的使用量。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：
一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***，包括压缩空气储气罐1、平衡阀控制阀2、发动机控制单元3、增压压力传感器4、增压器平衡阀控制膜片阀5、平衡阀阀片6、增压器涡轮机7、增压器压气机8；
所述发动机控制单元3与所述增压压力传感器4、所述平衡阀控制阀2连接；
所述平衡阀控制阀2的左方通道连通大气，右方通道为空气出口，与所述增压器平衡阀控制膜片阀5连接，下方通道为空气入口，与所述压缩空气罐1连接；
所述增压压力传感器4设置在节气门前的发动机进气管路上；所述增压器平衡阀控制膜片阀5与增压器平衡阀阀片6连接，通过所述平衡阀控制阀2的出口空气压力控制增压器平衡阀阀片6的开度，控制流经所述增压器涡轮7前不对称大、小流道的压力；所述增压器压气机8与所述增压器涡轮机7通过转轴连接。
技术方案中所述发动机控制单元3与所述增压压力传感器4、所述平衡阀控制阀2连接，用于基于所述增压压力传感器4采集的压力数据所来控制所述平衡阀控制阀2的输出压力，以实现对增压器平衡阀阀片6的开度控制。
技术方案中所述增压器涡轮7采用的是非对称式双流道结构，与平衡阀控制阀2配合使用，实现对平衡阀阀片6的开度的任意调节。
一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、发动机运行过程中，所述发动机控制单元3按预设采样频率采集实际增压压力和EGR率；
步骤2、所述发动机控制单元3基于所采集的实际增压压力、EGR率，并与目标增压压力、EGR率进行比较，确定是否需要进行调整；
步骤3、如不需要调整，则跳至步骤9；需要调整，则确定平衡阀控制阀的目标出口空气压力，传送至所述平衡阀控制阀2，执行步骤4；
步骤4、所述平衡阀控制阀2根据目标出口空气压力，确定占空比，进行出口空气压力的调节，调节完成后将实际出口空气压力反馈至所述发动机电控单元3中；
步骤5、调节完成后的平衡阀控制阀2的实际出口空气压力将作用于所述增压平衡阀控制膜片阀5，使增压平衡阀控制膜片阀5的阀芯移动；
步骤6、所述增压平衡阀控制膜片阀5阀芯的移动将使平衡阀阀片6的开度发生变化，引起所述增压器涡轮机7的输出功、涡前压力发生变化；
步骤7、所述增压器涡轮机7输出功的变化将改变压气机对空气的做功量，进一步改变增压压力；
步骤8、增压压力与所述涡轮增压器涡轮机7涡前压力的变化将改变发动机EGR率；
步骤9、结束。
步骤4中具体包括以下步骤：
1)将所述目标出口空气压力与所述实际出口空气压力进行比较，得到需求出口空气压力与实际出口空气压力之间的偏差；
2)基于所述需求出口空气压力确定需求电磁阀占空比的计算值1；
3)基于所述需求出口空气压力与实际出口空气压力之间的偏差，确定需求电磁阀占空比的计算值2；
4)将确定的计算值1和计算值2相加得到的和值作为所述需求电磁阀占空比。
所述计算值1通过开环控制控制方法得到，具体通过查平衡阀控制阀特性表得到；
所述平衡阀控制阀特性表，是在发动机开发过程中通过标定试验确定的最终控制特性表。
所述开环控制控制算法，具体内容：
在不同的平衡阀控制阀入口压力下，不同的三通电磁阀开度，得到不同出口空气压力，以此得到一个平衡阀控制阀特性表，实际运行时，三通电磁阀入口压力为一个恒定值，当给定一个需求出口空气压力时，通过查平衡阀控制阀特性表，得到一个三通电磁阀开度。
所述计算值2根据需求出口空气压力与实际出口空气压力之间的偏差，预设周期，通过PID(比例积分微分控制)闭环反馈控制的算法计算得到，通过PID闭环反馈控制的算法计算得到的计算值2也称作反馈控制值。
技术方案中所述预设周期为10ms。
步骤1中所述预设采样频率为50Hz。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1、避免了废气旁通的方式带来的能量损失；
2、部分工况下，EGR阀全开仍不能满足NOX排放要求时，通过减小平衡阀开度可达到增加EGR，降低排放的目的。
3、基于CAN通讯可以实现平衡阀开度的自由控制；4、降低压缩空气罐压缩空气的使用量，降低能耗。
综上，本发明可以避免采用废气旁通式增压器对排气能量的不充分利用；在保证发动机在低转速下的EGR率，降低NOx生成量的同时，降低中高转速下涡前压力及发动机排气损失，提升发动机的经济性能与环保性能。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为一种天然气发动机废气旁通式增压器控制***及其方法示意图；
图2为本发明所述一种发动机非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***示意图；
图3为平衡阀控制阀结构示意图；
图4为增加控制腔压力时平衡阀控制阀的结构示意图；
图5为控制腔压力稳定时平衡阀控制阀的结构示意图；
图6为本发明所述一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的控制方法流程图；
图中：1、压缩空气储气罐；2、平衡阀控制阀；3、发动机控制单元；4、增压压力传感器；5、增压器平衡阀控制膜片阀；6、平衡阀阀片；7、增压器涡轮机；8、增压器压气机；
2-2、比例电磁阀组件；2-3、芯组件；2-4、阀体；2-5、阀盖；2-6、微控制器；2-7、密封堵头；2-8、气体压力传感器；2-9、排气阀；2-10、放气塞；2-11、CAN通讯接插件；2-12、销钉；2-13、微控制器腔；2-14、密封圈；2-15、密封垫；
2-21、线圈；2-22、静衔铁；2-23、动衔铁；2-24、顶杆；2-25、回位弹簧；
2-28、密封圈；
2-31、阀芯；2-32、阀芯座；2-33、阀芯弹簧；
2-38、进气腔；2-39、排气腔；2-40、控制腔；
2-41、进气口；2-42、排气口；2-43、控制口；2-44、内腔；2-45、传感器口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
本发明提供一种发动机非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***，如图2所示。包括压缩空气储气罐1、平衡阀控制阀2、发动机控制单元3、增压压力传感器4、增压器平衡阀控制膜片阀5、平衡阀阀片6、增压器涡轮机7、增压器压气机8。
所述压缩空气储气罐1储有高压气体，用作动力源；所述平衡阀控制阀2为带控制阀式，具有减压稳压及压力检测功能的平衡阀控制阀，其中，所述平衡阀控制阀2的左方通道连通大气，右方通道为空气出口，与所述增压器平衡阀控制膜片阀5连接，下方通道为空气入口，与所述压缩空气罐1连接；
所述增压压力传感器4设置在节气门前的发动机进气管路上，用于测量经所述增压器压气机增压后的增压压力；所述增压器平衡阀控制膜片阀5与增压器平衡阀阀片6连接，用于通过所述平衡阀控制阀2的出口空气压力来控制增压器平衡阀阀片6的开度(常态下平衡阀阀片处于打开状态)，以控制流经所述增压器涡轮7前不对称大、小流道的压力。所述增压器压气机8与所述增压器涡轮机7通过转轴连接，涡轮机通过轴将功输送至压气机。
所述平衡阀控制阀2为完全自主开发，如图3所示。包括比例电磁阀组件2-2、阀芯组件2-3、阀体2-4、阀盖2-5、微控制器2-6、密封堵头2-7、气体压力传感器2-8、排气阀2-9、放气塞2-10、CAN通讯接插件2-11；
比例电磁阀组件：线圈2-21、静衔铁2-22、动衔铁2-23、顶杆2-24、回位弹簧2-25、密封圈2-28；
阀芯组件：阀芯2-31、阀芯座2-32、阀芯弹簧2-33；
微控制器2-6上有密封圈2-14；
阀体2-4上有进气口2-41、排气口2-42、控制口2-43、内腔2-44、传感器口2-45；
阀盖2-5上有：密封垫2-15；
另有销钉2-12、微控制器腔2-13；
其工作原理是：
发动机停机时，比例电磁阀组件2-2处于断电状态，动衔铁2-23在回位弹簧2-25的作用下远离静衔铁2-22，从而带动密封堵头2-7脱离阀芯2-31，阀芯弹簧2-33将阀芯压在阀芯座2-32上。此时，压缩空气被密封在进气腔2-38内，而控制腔2-40通过阀芯2-31的中孔与排气腔2-39相通，腔内压力接近于零，平衡阀阀片全开，大小流道之间完全联通，如图3。
发动机运行工况改变时，发动机控制单元根据实际运行工况计算出需要的平衡阀阀片开度目标值，并通过CAN通讯发送给本装置的微处理器2-6，微处理器2-6根据预先标定数据查找出该值对应的控制腔压力，再根据气体压力传感器2-8反馈的当前控制腔压力确定需要增加控制腔压力还是减小控制腔压力。
若需要减小平衡阀阀片开度，即增压控制腔压力，则微控制器2-6根据目标控制腔压力和当前控制腔压力之差，确定比例电磁阀组件2-2的PWM驱动信号的占空比，控制比例电磁阀静衔铁2-22对动衔铁2-23的产生一定的吸力，使动衔铁2-23通过顶杆2-24和密封堵头2-7将阀芯2-31顶开一定距离。此时，进气腔2-38和控制腔2-40连通，而控制腔2-40和排气腔2-39则被密封堵头2-7隔离，控制腔压力上升，如图4所示，平衡阀阀片开度开始减小。
当气体压力传感器2-8检测到控制腔压力达到目标值后，微控制器2-6减小比例电磁阀组件2-2的占空比到一定值，电磁力减小到一定值(小于阀芯弹簧力，但大于控制腔气体对密封堵头的压力)，阀芯2-31又被阀芯弹簧2-33压回阀芯座2-32上，而且该电磁力仍能够将密封堵头2-7顶在阀芯2-31上。此时，进气腔2-38、排气腔2-39、控制腔2-40彼此互相隔离，控制腔压力稳定，如图5所示，使平衡阀阀片维持在恒定开度。
若要增加平衡阀阀片开度，即减小控制腔压力，则微控制器2-6根据当前控制腔压力和目标控制腔压力差，减小比例电磁阀组件2-2的占空比到一定值，电磁力减小到一定值(小于控制腔气体对密封堵头的压力)，控制腔2-40的气体压力将密封堵头2-7推开，气体进入排气腔2-39，并推动排气阀2-9打开与外界相连，从而控制腔内压力降低，旁通阀开度减小。当控制腔压力达到目标值后，微控制器2-6再次提高比例电磁阀组件2-2的占空比到一定值(小于阀芯弹簧力，但大于控制腔气体对密封堵头的压力)，密封堵头2-7再次顶在阀芯2-31上，控制腔2-40与排气腔2-39隔离，控制腔压力使平衡阀阀片维持在相应的开度。
自主开发的平衡阀控制阀2具备的特点及优势包括：
1、通过比例电磁阀调节控制腔气体压力来调节平衡阀阀片开度，控制精确，成本低；
2、具有减压功能，在管路***中省去了加压阀，降低了***组件的成本；
3、具有保压功能，不用消耗大量压缩空气,有利于提高发动机燃油经济性；
4、控制腔压力闭环控制。当控制腔压力由于泄漏或者其他扰动而减小时，微控制器能够根据气体压力传感器检测到的当前的控制腔压力，实时的提高占空比而为控制腔增压，使控制腔压力永远稳定在一定值，提高了平衡阀阀片开度控制的准确性。
5、将平衡阀阀片开度与控制腔压力对应关系的标定数据和比例电磁阀驱动占空比计算转移到微控制器，不仅降低了发动机控制单元的工作量，而且提高了平衡阀阀片开关响应速度，从而提高了增压器响应速度。
6、微控制器具有CAN通讯功能，实时与发动机控制单元交换数据，保证了信号处理的快速性和实时性。CAN通讯具有高可靠性、完善的诊断保护功能和广泛的适用性等优点，提高了增压器平衡阀控制装置的可维护性和适用性。
所述发动机控制单元3与所述增压压力传感器4、所述平衡阀控制阀2连接，用于基于所述增压压力传感器4采集的压力数据所来控制所述平衡阀控制阀2的输出压力，以实现对增压器平衡阀阀片6的开度控制。
所述增压器涡轮7采用的是非对称式双流道结构，与平衡阀控制阀2配合使用，可以实现对平衡阀阀片6的开度的任意调节。基于一定的控制策略，调节涡轮增压器大、小两个流道前的压力，在能共提升发动机低转速下的EGR率的同时，避免发动机中高速下涡前压力过高带来的燃油经济性的恶化。
当所述增压压力传感器4测得增压压力超出当前负荷所需压力时，适当关闭增压器平衡阀阀片6，此时会使得所述增压器涡轮7前小流道压力上升、而大流道压力下降，所述增压器涡轮机7的做功能力下降，进而使增压器压气机8进气能力下降，则增压能力满足要求。
另外，当所述发动机控制单元3反馈发动机***EGR不足时(EGR阀全开，发动机***EGR率仍低于目标值)，适当关闭增压器平衡阀阀片6，此时会使得所述增压器涡轮7前小流道压力上升，EGR管路流量增加，增加***EGR率。
需要注意的是，在本***中，无论是对于解决增压压力超出还是EGR不足的问题，均是通过预先对发动机***各个工况的目标增压压力进行标定，在发动机控制单元或者微处器中预设目标增压压力控制表的方式解决。
一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、对发动机性能进行摸底，为避免增压压力超出以及部分工况EGR不足的问题，通过预先对发动机***各个工况的目标增压压力进行标定，在发动机控制单元3中预设目标增压压力控制表。
步骤2、发动机运行过程中，所述发动机控制单元3按预设采样频率(如50Hz)采集增压压力和EGR率，并分别与目标增压压力、EGR率进行对比判断是否需要对平衡阀进行调整，如需调整则计算出平衡阀控制阀出口压力的目标值，不需调整则结束控制流程；
步骤3、所述发动机控制单元3将平衡阀控制阀的出口压力的目标值传送至所述平衡阀控制阀2；
步骤4、所述平衡阀控制阀2根据出口压力的目标值设定占空比，对出口空气压力进行调节；
步骤5、所述平衡阀控制阀2判断出口空气压力是否达到设定目标，未达到则返回步骤4，
步骤6、所述平衡阀控制阀2将调节完成后的出口压力反馈给所述发动机控制单元3；
步骤7、调整后的平衡阀控制阀2出口压力推动所述增压器平衡阀控制膜片阀5运动；
步骤8、所述增压器平衡阀控制膜片阀5带动所述平衡阀阀片6运动，所述平衡阀阀片6开度发生变化，增压压力、EGR率发生变化；
步骤9、结束。
本实施例提供的非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的工作原理为：
来自于车辆制动用所述压缩空气储气罐1的高压空气经过管路，送至所述平衡阀控制阀2，通过对平衡阀控制阀上的占空比，来控制流经平衡阀控制阀进入到所述增压器平衡阀控制膜片阀5的空气压力的大小，并将空气压力值传递给发动机电控单元3，当作用于所述增压器平衡阀控制膜片阀5膜片上的压力大于其右侧弹簧的弹力时，所述增压器平衡阀控制膜片阀5的推杆被推动，推杆通过杠杆传动结构来关闭所述平衡阀阀片6，所述发动机控制单元3通过控制所述平衡阀控制阀2中平衡阀控制阀出口空气压力的大小，就可以实现对所述平衡阀阀片6开度的控制。
图2所示为本实施例提供的一种发动机非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***，***布置及其所包含的自主开发的平衡阀控制阀的结构以及功用前面已作说明。
来自于车辆刹车用压缩空气储气瓶1的高压空气经过管路后，送至平衡阀控制阀2，通过对平衡阀控制阀上的电磁阀的开度进行控制，来控制流经平衡阀控制阀进入到增压器平衡阀控制膜片阀5的空气压力的大小，当作用于增压器平衡阀控制膜片阀中的膜片上的压力大于其右侧弹簧的弹力时，增压器平衡阀控制膜片阀的推杆被推动，推杆通过一个杠杆结构来改变增压器平衡阀6的开度。发动机控制单元3通过设定平衡阀控制阀出口空气压力的大小，由平衡阀控制阀2完成调节，就可以实现对增压器平衡阀阀片开度的控制。发动机控制单元3基于所述增压压力传感器所采集的压力数据来控制所述平衡阀阀片6的开度，具体包括以下步骤：
步骤1、对发动机性能进行摸底，为避免增压压力超出以及部分工况EGR不足的问题，通过预先对发动机***各个工况的目标增压压力进行标定，在发动机控制单元3中预设目标增压压力控制表。
步骤2、发动机运行过程中，所述发动机控制单元3按预设采样频率(如50Hz)采集增压压力和EGR率，并分别与目标增压压力、EGR率进行对比判断是否需要对平衡阀进行调整，如需调整则计算出平衡阀控制阀出口压力的目标值，不需调整则结束控制流程；
步骤3、所述发动机控制单元3将平衡阀控制阀的出口压力的目标值传送至所述平衡阀控制阀2；
步骤4、所述平衡阀控制阀2根据出口压力的目标值设定占空比，对出口空气压力进行调节；
步骤5、所述平衡阀控制阀2判断出口空气压力是否达到设定目标，未达到则返回步骤4，
步骤6、所述平衡阀控制阀2将调节完成后的出口压力反馈给所述发动机控制单元3；
步骤7、调整后的平衡阀控制阀2出口压力推动所述增压器平衡阀控制膜片阀5运动；
步骤8、所述增压器平衡阀控制膜片阀5带动所述平衡阀阀片6运动，所述平衡阀阀片6开度发生变化，增压压力、EGR率发生变化；
步骤9、结束。
进一步地，步骤4可具体包括以下步骤：
1)将所述需求出口空气压力与所述实际出口空气压力进行比较，得到需求出口空气压力与实际出口空气压力之间的偏差。
2)基于所述需求出口空气压力确定需求电磁阀占空比的计算值1。
在该步骤中，计算值1可通过开环控制控制方法得到，具体通过查平衡阀控制阀特性表得到。平衡阀控制阀需求电磁阀占空比的控制，仅仅只是平衡阀控制阀进排气压力特性，在某个平衡阀控制阀入口压力下，通过给定不同的电磁阀占空比，得到不同的平衡阀控制阀出口空气压力值，与发动机运行工况无关，可以在平衡阀控制阀试验台上进行控制标定。平衡阀控制阀电磁阀的开环控制控制算法本质上为三通电磁阀的基本流通特性，在不同的平衡阀控制阀入口压力下，不同的三通电磁阀开度，得到不同出口空气压力，以此得到一个平衡阀控制阀特性表，实际运行时，三通电磁阀入口压力为一个恒定值，当给定一个需求出口空气压力时，通过查平衡阀控制阀特性表，得到一个三通电磁阀开度，此即为开环控制控制算法，使用此算法，可以使三通电磁阀的开度尽快开启到一个稳定值附近，有助于加快***响应。
3)基于所述需求出口空气压力与实际出口空气压力之间的偏差，确定需求电磁阀占空比的计算值2。
在该步骤中，计算值2可根据需求出口空气压力与实际出口空气压力之间的偏差，以预设周期例如10ms计算周期，通过PID闭环反馈控制的算法计算得到。通过PID闭环反馈控制的算法计算得到的计算值2也称作反馈控制值。本实施例中用于计算反馈控制值的闭环反馈控制算法为抗饱和PID控制算法，该PID控制算法根据需求出口空气压力与实际出口空气压力之间的差值，根据比例、积分、微分算法，得到一个闭环反馈控制值，闭环反馈控制算法有助于实际输出的出口空气压力的稳定。
4)将确定的计算值1和计算值2相加得到的和值作为所述需求电磁阀占空比。
即，本实施例中的需求电磁阀占空比通过开环控制控制和闭环反馈控制得到。
控制方法流程图，如图6。发动出厂前，会在所述发动机控制单元3中预设控制表，给出发动机在不同目标工作参数下(如转速、燃料消耗量输出功率等)所需的目标增压压力和EGR率。
所述控制流程包括：
根据发动机的当前运行工况确定是否需要对增压压力、EGR率进行控制，如果需要，则执行如下步骤：
步骤1、发动机运行过程中，所述发动机控制单元3按预设采样频率(如50Hz)采集增压压力和EGR率，并分别与目标增压压力、EGR率进行对比判断是否需要对平衡阀进行调整，如需调整则计算出平衡阀控制阀出口压力的目标值，不需调整则结束控制流程；
步骤2、所述发动机控制单元3将平衡阀控制阀的出口压力的目标值传送至所述平衡阀控制阀2；
步骤3、所述平衡阀控制阀2根据出口压力的目标值设定占空比，对出口空气压力进行调节；
步骤4、所述平衡阀控制阀2判断出口空气压力是否达到设定目标，未达到则返回步骤3，
步骤5、所述平衡阀控制阀2将调节完成后的出口压力反馈给所述发动机控制单元3；
步骤6、调整后的平衡阀控制阀2出口压力推动所述增压器平衡阀控制膜片阀5运动；
步骤7、所述增压器平衡阀控制膜片阀5带动所述平衡阀阀片6运动，所述平衡阀阀片6开度发生变化，增压压力、EGR率发生变化；
步骤8、结束。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***，其特征在于：
包括压缩空气储气罐(1)、平衡阀控制阀(2)、发动机控制单元(3)、增压压力传感器(4)、增压器平衡阀控制膜片阀(5)、平衡阀阀片(6)、增压器涡轮机(7)、增压器压气机(8)；
所述发动机控制单元(3)与所述增压压力传感器(4)、所述平衡阀控制阀(2)连接；
所述平衡阀控制阀(2)的左方通道连通大气，右方通道为空气出口，与所述增压器平衡阀控制膜片阀(5)连接，下方通道为空气入口，与所述压缩空气储气罐(1)连接；
所述增压压力传感器(4)设置在节气门前的发动机进气管路上；
所述增压器平衡阀控制膜片阀(5)与增压器平衡阀阀片(6)连接，通过所述平衡阀控制阀(2)的出口空气压力控制增压器平衡阀阀片(6)的开度，控制流经所述增压器涡轮机(7)前不对称大、小流道的压力；所述增压器压气机(8)与所述增压器涡轮机(7)通过转轴连接；
所述增压器涡轮机(7)采用的是非对称式双流道结构，并不再布置放气阀，所述平衡阀阀片(6)布置与所述增压器涡轮机(7)大、小两个流道之间，可控制所述平衡阀阀片(6)的开度来控制所述增压器涡轮机(7)大、小两个流道之间的串气量，所述增压器涡轮机(7)的涡前不再向大气排气，减小排气能量损失；与平衡阀控制阀(2)配合使用，实现对平衡阀阀片(6)的开度的任意调节；
所述平衡阀控制阀(2)能够对其空气出口的气压进行调节并控制，配合所述增压器平衡阀控制膜片阀(5)使用，可以实现对平衡阀阀片(6)的开度的任意调节；控制所述增压器涡轮机(7)大小两个流道间的串气量，实现对所述增压器涡轮机(7)大、小两个流道流量的控制。
2.根据权利要求1所述的非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***，其特征在于：
所述发动机控制单元(3)与所述增压压力传感器(4)、所述平衡阀控制阀(2)连接，用于基于所述增压压力传感器(4)采集的压力数据所来控制所述平衡阀控制阀(2)的输出压力，以实现对增压器平衡阀阀片(6)的开度控制。
3.一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、发动机运行过程中，所述发动机控制单元(3)按预设采样频率采集实际增压压力和EGR率；
步骤2、所述发动机控制单元(3)基于所采集的实际增压压力、EGR率，并与目标增压压力、EGR率进行比较，确定是否需要进行调整；
步骤3、如不需要调整，则跳至步骤9；需要调整，则确定平衡阀控制阀的目标出口空气压力，传送至所述平衡阀控制阀(2)，执行步骤4；
步骤4、所述平衡阀控制阀(2)根据目标出口空气压力，确定占空比，进行出口空气压力的调节，调节完成后将实际出口空气压力反馈至所述发动机控制单元(3)中；
步骤5、调节完成后的平衡阀控制阀(2)的实际出口空气压力将作用于所述增压器平衡阀控制膜片阀(5)，使增压器平衡阀控制膜片阀(5)的阀芯移动；
步骤6、所述增压器平衡阀控制膜片阀(5)阀芯的移动将使平衡阀阀片(6)的开度发生变化，引起所述增压器涡轮机(7)的输出功、涡前压力发生变化；
步骤7、所述增压器涡轮机(7)输出功的变化将改变压气机对空气的做功量，进一步改变增压压力；
步骤8、增压压力与所述涡轮增压器涡轮机(7)涡前压力的变化将改变发动机EGR率；
步骤9、结束。
4.根据权利要求3所述的一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的控制方法，其特征在于：
步骤4中具体包括以下步骤：
1)将所述目标出口空气压力与所述实际出口空气压力进行比较，得到需求出口空气压力与实际出口空气压力之间的偏差；
2)基于所述需求出口空气压力确定需求电磁阀占空比的计算值1；
3)基于所述需求出口空气压力与实际出口空气压力之间的偏差，确定需求电磁阀占空比的计算值2；
4)将确定的计算值1和计算值2相加得到的和值作为所述需求电磁阀占空比。
5.根据权利要求4所述的一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的控制方法，其特征在于：
所述计算值1通过开环控制方法得到，具体通过查平衡阀控制阀特性表得到；
所述平衡阀控制阀特性表，是在发动机开发过程中通过标定试验确定的最终控制特性表。
6.根据权利要求5所述的一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的控制方法，其特征在于：
所述开环控制算法，具体内容：
在不同的平衡阀控制阀入口压力下，不同的三通电磁阀开度，得到不同出口空气压力，以此得到一个平衡阀控制阀特性表，实际运行时，三通电磁阀入口压力为一个恒定值，当给定一个需求出口空气压力时，通过查平衡阀控制阀特性表，得到一个三通电磁阀开度。
7.根据权利要求6所述的一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的控制方法，其特征在于：
所述计算值2根据需求出口空气压力与实际出口空气压力之间的偏差，预设周期，通过PID闭环反馈控制的算法计算得到，通过PID闭环反馈控制的算法计算得到的计算值2也称作反馈控制值。
8.根据权利要求7所述的一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的控制方法，其特征在于：
所述预设周期为10ms。
9.根据权利要求8所述的一种非对称式涡轮增压器的平衡阀控制***的控制方法，其特征在于：
步骤1中所述预设采样频率为50Hz。
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