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Turbocompresor VGT – Aprenda sobre el desarrollo de rápido crecimiento en 3 minutos
Este artículo presenta brevemente el desarrollo del sistema de control del turbocompresor VGT en el país y en el extranjero.
Situación General del Desarrollo de Sistemas de Control de Turbocompresores de Geometría Variable (VGT) en el Extranjero
Los países extranjeros siempre han estado a la vanguardia en la investigación e innovación de los sistemas de control de turbocompresores VGT (turbocompresores de geometría variable). Estados Unidos, Alemania y Japón han desarrollado una variedad de sistemas de control de turbocompresores de tobera variable típicos y prácticos.
Honeywell ha desarrollado un VGT sistema de turbocompresor en el siglo pasado, que se compone principalmente de actuadores de álabes de tobera, válvulas PCM, bombas de vacío, unidades de control, sensores y varios instrumentos. El actuador de álabes de tobera adopta un actuador de presión negativa de tipo diafragma, y el actuador se alimenta a través de una bomba de vacío instalada en el extremo trasero del generador. Se instala una válvula PCM entre el actuador y la bomba de vacío para controlar la presión negativa del actuador.
La unidad de control envía una señal de control a la válvula PCM de acuerdo con la señal del sensor del motor y ajusta la presión negativa generada por la bomba de vacío cambiando la relación de tiempo de apertura y cierre de la válvula PCM, controlando así el ángulo de las paletas de la boquilla. El sistema de control toma la presión de sobrealimentación como parámetro objetivo de control.
Para mejorar la estabilidad y suavidad del sistema en condiciones de no estado estacionario, se utiliza un algoritmo de control PI de alimentación directa: la velocidad y la carga del motor se determinan en condiciones de estado estacionario. La relación de carga de apertura de la tobera se utiliza como alimentación directa y se añade al algoritmo de control PI para realizar el control de la válvula PCM.
El GM estadounidense también ha desarrollado un sistema de turbocompresor VGT para motores de gasolina. El sistema consta de un actuador, un regulador de presión electrónico (EPR), un regulador de vacío electrónico (EVR), una unidad de control electrónica y sensores.
La diferencia entre el actuador de presión tipo diafragma de sistema y el actuador tipo diafragma anterior es que la cámara de aire del actuador está dividida en dos partes por el diafragma, y el diafragma se ve afectado simultáneamente por el colector de admisión y el amplificador del colector de admisión de aire antes del compresor después de la válvula de mariposa.
La diferencia de presión entre las dos cámaras de aire del colector de admisión comprimido empuja el diafragma para accionar las palas del anillo de boquillas para que giren, a fin de asegurar que el actuador neumático pueda superar eficazmente la resistencia de la varilla de tracción de la boquilla en diversas condiciones de funcionamiento.
Además, la presión en las dos cámaras de aire es controlada por EPR y EVR, respectivamente. La estrategia de control es crear primero un mapa de estado de trabajo estable de control de presión de sobrealimentación y almacenarlo en el ECM, comparar la presión de sobrealimentación actual con la presión de sobrealimentación objetivo en el ECM, y el paquete de control electrónico ajusta la señal de control según la diferencia para que el controlador de ejecución actúe para realizar el control óptimo de la alta presión de sobrealimentación.
Además, la empresa japonesa Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. también aplicó control difuso a un motor diésel de seis cilindros equipado con una VNT turbo, utilizando un motor paso a paso para accionar el actuador, y se lograron buenos resultados de control.
Estado de la Investigación del Sistema de Control del Turbocompresor VNT Doméstico
La investigación nacional sobre turbocompresores VNT está ligeramente por detrás de los países extranjeros, y hay pocas unidades dedicadas a esta investigación. Entre ellas, la Universidad de Tsinghua, el Instituto de Tecnología de Beijing, la Universidad de Tongji y otras universidades han realizado algunos trabajos en el sistema de control VGT.
En 1995, Wang Junqiu del Instituto de Tecnología de Beijing y otros desarrollaron un sistema de control VGT. El sistema consta de la unidad de control electrónico ECU, actuador de apertura de la sección de turbina (motor de par), sensor y el motor diésel J6110Z objeto de control, entre otros.
El sistema acepta señales como la velocidad del motor, la presión de sobrealimentación en el extremo del compresor y el desplazamiento del actuador de la paleta de la tobera en el extremo de la turbina. Mediante un cierto algoritmo, la señal de control se emite al actuador de la paleta de la tobera para cambiar el ángulo de rotación de las paletas del anillo de la tobera, controlando así la apertura de la tobera de la turbina.
En 2000, Ma Zhaochen del Instituto de Tecnología de Beijing y otros diseñaron un sistema de control de arranque mecánico para el VGT acoplado al motor diésel de seis cilindros J6110Z. La posición de la paleta del anillo de la boquilla del sobrealimentador es controlada por una varilla oscilante, que adopta el principio de la palanca.
Los dos extremos de la varilla del balancín son el anillo de tobera y el resorte, respectivamente. El equilibrio de la diferencia de presión a través del diafragma del actuador impulsa las paletas del anillo de tobera para que giren. El punto de diseño del turbocompresor se selecciona en el punto de calibración, momento en el cual la tensión del resorte se equilibra con la presión de salida del compresor que actúa sobre el diafragma.
El Laboratorio Estatal Clave de Seguridad y Conservación de Energía de Automóviles de la Universidad de Tsinghua ha desarrollado el sistema de control del turbocompresor VGT en el motor TDI de Volkswagen, que se caracteriza por utilizar un motor paso a paso como actuador, y comprobar el mapa MAP a través de las dos señales del sensor de velocidad del motor y del sensor de posición del acelerador. , obtener la presión de sobrealimentación objetivo y realizar el control PID.
En estado estable, se adopta el control PID con el cambio de la apertura de la tobera de la variable para lograr un buen control de la presión de sobrealimentación objetivo. En la condición transitoria, el método de control de los parámetros PID es diferente del estado estable y se adopta la introducción de la función de predicción para mejorar la velocidad de respuesta del sistema en la condición transitoria, y la prueba se lleva a cabo en el sistema de software y hardware desarrollado.
Epílogo
La tecnología de turbocompresor de gases de escape de tobera variable tiene un margen más amplio que los turbocompresores de gases de escape tradicionales en términos de ahorro de energía y reducción de emisiones de los motores de combustión interna. Es la dirección de desarrollo actual de la tecnología de sobrealimentación.
Su investigación y desarrollo son de gran importancia para promover la mejora de la industria de turbocompresores China VGT. Después de décadas de acumulación técnica en el extranjero, el turbocompresor de toberas variables está muy por delante de China en términos de tecnología general y tecnología de control, mientras que la investigación sobre turbocompresores de toberas variables en mi país solo se encuentra en la etapa de investigación teórica.
