CN102889156A - 一种增压发动机智能化双路进气装置 - Google Patents
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Abstract
一种增压发动机智能化双路进气装置，有一旁通管道（4）的一端与所述中冷器（2）的进气管道（5）相连通，另一端与所述中冷器（2）的出气管道（13）相连通，旁通管道（4）上设置有旁通电控阀门（3），旁通电控阀门（3）的控制端与ECU电子控制单元（6）的输出端相连接，有一SCR温度传感器（7）与ECU电子控制单元（6）的输入端相连接，并设置在SCR排气后处理装置（9）的排气口上。经中冷器（2）和旁通管道（4）向发动机送气。提高发动机进气动态响应，在低负荷运行时，提高发动机的排气温度，达到硫酸盐的分解温度，避免由于SCR排气后处理装置（9）失效而产生的OBD报警及发动机限扭问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种增压发动机的进气装置，具体来说，涉及一种采用了SCR排气后处理装置的增压发动机智能化双路进气装置。
背景技术
随着市场对柴油机动力性经济性的需求，涡轮增压技术成为柴油机普遍采用的技术。涡轮增压器可以增加进气压力，增加进气量，提高发动机动力性，发动机升功率和比油耗都有很大改善。随之而来的进气中冷技术进一步增强了涡轮增压器的作用，降低增压后气体温度，提高进气充量。然而增压发动机的动态响应性一直为人们所诟病，特别是现在城市工况中使用的公交车、邮政车、城市专用车等，由于红绿灯及堵车等原因，使驾驶员对车辆的动态响应性能要求越来越高。另外，在寒冷的天气，发动机启动暖机过程缓慢，造成发动机暖机经济性和排放性较差，快速暖机技术也受到人们的重视。因此，如何提高增压发动机的动态性能和冷启动性能成为热点课题。
另一方面，随着排放法规越来越严格，后处理系统成为发动机不可缺少的一部分。对于即将全面实行的国四方案，国内大型车用增压柴油机厂家普遍采用SCR的后处理方式降低NOx排放的技术路线。国内柴油品质较欧美等发达国家低，含硫量较高，达到20ppm，对于增加了SCR排气后处理装置的柴油发动机，缸内燃烧产生硫酸盐随尾气排出，经过后处理催化器时，部分依附在催化剂的涂层上，造成排气中含有大量的硫酸盐，这些硫酸盐很快就覆盖了催化剂的涂层，从而使后处理系统对NOx的转化效率急剧下降，使NOx排放超过国家OBD法规对NOx的限值，进而引起发动机限扭，严重影响驾驶。一般情况下，当催化器的温度高于280℃时，硫酸盐会产生分解并随尾气排出，不会影响催化器的转化效率。但是，通过市场用户现场采集数据发现，车辆在城区道路工况下，发动机长期处于一种瞬态工况，红绿灯很多且路况不好，发动机长期运行在中低速区，加上负载偏低，发动机排气温度不高，经过排气管到达后处理催化器时，排气温度很低，催化器处的排气温度不高于240℃。因此提高排气温度解决硫中毒问题势在必行。
中国专利公开号：CN 202108580U，公开日：2012年1月11日，实用新型名称：《涡轮增压器余气回收储气瞬间补气装置》，包括废气涡轮增压器、发动机以及与发动机和废气涡轮增压器相连接的中冷系统，所述中冷系统与废气涡轮增压器的连接管路上通过另一支管连接储气罐的进气端；储气罐的出气端连接发动机与中冷系统之间的管路。不使用其他动力源，直接利用涡轮增压器多余气量储存，储气罐出气端的管路上加装有电磁阀，电磁阀由电控单元ECU采集油门踏板信号后控制其的开户或关闭。增设储气罐为了在柴油发动机急加速过程中，能够通过电磁阀的瞬间打开后瞬间补气，解决柴油机急加速过程的排放问题。但由于涡轮增压器输出的高温压缩空气进入储气罐后会逐渐冷却，导致瞬间补入发动机的气体温度较低，难以解决发动机暖机以及提高冷启动性能的问题，特别是在柴油发动机普遍采用SCR 排气后处理装置后，由于瞬间补气的气体温度较低，电磁阀的开闭与发动机的排气温度变化并无关联，易造成SCR 排气后处理装置中催化剂的硫中毒问题。该实用新型无法监测SCR 排气后处理装置排气的温度变化，也无法提高发动机的进气温度，进而无法同时解决发动机冷启动性能差、暖机速度慢、发动机动态响应速度低和SCR 排气后处理装置易失效的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有增压发动机动态响应速度低，冷启动性能差、暖机速度慢和SCR 排气后处理装置易失效的缺陷和不足，提出一种进气阻力小，动态响应速度高，冷启动性能好，暖机速度快且可保证SCR 排气后处理装置高效运行的增压发动机智能化双路进气装置。
为实现本发明的目的，本发明的技术解决方案是：一种增压发动机智能化双路进气装置，发动机体的废气排气管路上连通有增压器，增压器的压缩空气出口经中冷器与发动机体进气管相连通，增压器的废气出口与SCR排气后处理装置相连通，有一旁通管道的一端与所述中冷器的进气管道相连通，另一端与所述中冷器的出气管道相连通，所述的旁通管道上设置有旁通电控阀门，所述旁通电控阀门的控制端与ECU 电子控制单元的输出端相连接，有一SCR温度传感器与所述ECU 电子控制单元的输入端相连接，所述的SCR温度传感器设置在SCR排气后处理装置的排气口上。
所述的旁通电控阀门为比例阀或伺服阀。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
1.本发明提供了一种新型的增压发动机智能双路进气系统，在车辆启动或加速过程旁通中冷器，快速进气，提高发动机进气动态响应；在低负荷运行时，提高发动机的排气温度，达到硫酸盐的分解温度，避免由于SCR排气后处理装置失效而产生的OBD报警及发动机限扭问题。在发动机冷启动过程中，通过提高进气温度，增加缸内燃烧温度，帮助发动机快速暖机。
2.增压气体旁通后减少了进气阻力，加快了发动机加速过程中的进气，改善了增压发动机的进气动态响应特性，从而改善了车辆启动和加速过程中的动态特性。发动机在各工况运行时的适应性能提高。
3.在不牺牲发动机经济性的前提下，解决了发动机在中小负荷运行中排温过低造成的SCR硫中毒问题，提高了SCR排气后处理装置运行的可靠性。在发动机处于热机过程中，提高缸内燃烧温度，加快发动机暖机过程。
4.本发明的一种增压发动机智能化双路进气装置不仅适于装有SCR 排气后处理装置的增压柴油发动机，也适于安装有SCR 排气后处理装置的增压汽油发动机。
附图说明
图1是本发明经中冷器2送气时的工作原理图。
图2是本发明同时经中冷器2和旁通管道4送气时的工作原理图。
图中：散热器1，中冷器2，旁通电控阀门3，旁通管道4，进气管道5，ECU 电子控制单元6，SCR温度传感器7，排气管8，SCR排气后处理装置9，增压器10，冷却水道11，发动机体12。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
参见图1，图2，本发明的一种增压发动机智能化双路进气装置，发动机体12的废气排气管路上连通有增压器10，增压器10的压缩空气出口经中冷器2与发动机体12进气管相连通，增压器10的废气出口与SCR 排气后处理装置9相连通，有一旁通管道4的一端与所述中冷器2的进气管道5相连通，另一端与所述中冷器2的出气管道13相连通，所述的旁通管道4上设置有旁通电控阀门3，所述旁通电控阀门3的控制端与ECU 电子控制单元6的输出端相连接，有一SCR温度传感器7与所述ECU 电子控制单元6的输入端相连接，所述的SCR温度传感器7设置在SCR排气后处理装置9的排气口上。
本发明是在增压器10之后增加一路旁通管道4与中冷器2并联，并在旁通进气管道4中增加一个旁通电控阀门3。在一定条件下，开启旁通电控阀门3，增压气体部分中冷，可以改善发动机进气系统响应性；可以提高发动机排温，防止SCR9发生硫中毒现象；可以加快发动机暖机。
车辆在启动或加速过程中，发动机需要迅速向缸内喷入大量燃油，这使进气系统在短时间内需要提供大量进气，而在增压器10和中冷器2的影响下，气量不可能迅速达到要求，而是有一段时间的迟滞现象，为了避免这种工况下发动机出现大量黑烟，发动机ECU6自动限制喷油量，使车辆启动和加速缓慢。使用本发明的双路进气系统，可以在各过程中打开旁通管道4的旁通电控阀门3，由于中冷器2对气流的阻力较大，部分增压后气体通过旁通管道4进入气缸，实现双路进气。这种方式能够减小进气阻力，短时间内将大量气体送入发动机体12的气缸，改善发动机的进气系统动态响应性能。
在小负荷或者瞬态工况，发动机排气到达SCR排气后处理装置9中的温度过低，高含硫燃料产生的硫酸盐容易吸附在SCR 排气后处理装置9中的催化剂表面，不易分解，使SCR排气后处理装置9的转化效率大大降低。本发明可以通过SCR温度传感器7监测SCR排气后处理装置9中的排气温度，通过开启旁通管道4上的旁通电控阀门3，提高进气温度，从而提高排温，使硫酸盐即时分解，保证催化剂的活性。试验表明，使用双路进气，虽然由于进气温度提高，进气量稍有减少，但是由于增压柴油机在小负荷下的空燃比高达30-40，对油耗几乎没有太大影响；虽然由于缸内温度升高而造成排气管8的NOx排放稍有增加，但可以由本发明通过提高排气温度所营造出适于SCR排气后处理装置9运行的高效稳定的转化效率来弥补。
在寒冷的天气，发动机在暖机过程中摩擦较大，对发动机效率降低，经济性能较差，排放性能也受到影响。本发明通过旁通管道4，提高部分增压气体的温度，使进入缸内气体的平均温度增加，因此提高了发动机缸内燃烧的温度，使经散热器1散热后的发动机冷却水经冷却水道11和发动机体12后，发动机体12的温度可以迅速提高，以便于加快发动机暖机。
图1中，所述的旁通电控阀门3关闭即截止，由增压器10输出的增压气体经进气管道5，全部流经中冷器2，再由管道送入发动机体12内的各气缸中。此状态适于发动机中、高负荷运行时。
图2中，所述的旁通电控阀门3开启即导通，由增压器10输出的增压气体经进气管道5，分别流经中冷器2和旁通管道4，再由管道送入发动机体12内的各气缸中。此状态适于发动机冷启动、瞬时加速或发动机低负荷运行、排气温度过低时。所述的旁通电控阀门3可以采用电控的开关阀，由于气体流经中冷器2时的阻力大于旁通管道4，为了调节旁通管道4中气体的流量，最好是所述的旁通电控阀门3为比例阀或伺服阀。
本发明的一种增压发动机智能化双路进气装置及进气方法不仅适于装有SCR 排气后处理装置9的增压柴油机，也可适于安装有SCR 排气后处理装置9的增压汽油机。
Claims (2)
1.一种增压发动机智能化双路进气装置，发动机体（12）的废气排气管路上连通有增压器（10），增压器（10）的压缩空气出口经中冷器（2）与发动机体（12）进气管相连通，增压器（10）的废气出口与SCR 排气后处理装置（9）相连通，其特征在于：有一旁通管道（4）一端与所述中冷器（2）的进气管道（5）相连通，另一端与所述中冷器（2）的出气管道（13）相连通，所述的旁通管道（4）上设置有旁通电控阀门（3），所述旁通电控阀门（3）的控制端与ECU 电子控制单元（6）的输出端相连接，有一SCR温度传感器（7）与所述ECU 电子控制单元（6）的输入端相连接，所述的SCR温度传感器（7）设置在SCR 排气后处理装置（9）的排气口上。
2.根据权利要求1所述的一种增压发动机智能化双路进气装置，其特征在于：所述的旁通电控阀门（3）为比例阀或伺服阀。
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