CN111894772A - 一种发动机增压进气系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种发动机增压进气系统及其控制方法，涉及汽车发动机增压技术领域。在本系统中，当储气罐内的压力达到第一压力预设值时，空压机与储气罐断开，并与蓄压器连通，将卸荷时需要排入至大气中的压缩空气储存至蓄压器内，当蓄压器内的压力达到第二压力预设值或储气罐内的压力小于第三压力预设值时，空压机与蓄压器断开，并与储气罐连通，当发动机的进气压力小于第四压力预设值时，蓄压器与增压器连通。本申请提供的发动机增压进气系统，通过蓄压器大大提高了能量利用率，经增压器二次增压后可有效增加进气量，解决涡轮迟滞问题，改善发动机低速、加速响应性，解决了相关技术中增压进气系统能量利用率低且需额外消耗发动机能量的问题。

Description

一种发动机增压进气系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及汽车发动机增压技术领域，特别涉及一种发动机增压进气系统及其控制方法。

背景技术

目前，废气涡轮增压系统能够有效提升发动机的强化程度，是车用发动机领域内常用的一种增压技术，利用发动机的废气能量来驱动涡轮增压器，涡轮增压器可以压缩空气进气气缸，来实现提高充量密度、增加进气量，提升功率、改善燃油经济性、排放特性等目的，具有提高发动机能源使用效率、增加发动机功率和扭矩的优点。

在相关技术中，发动机普遍采用废气涡轮增压技术，但是，由于废气涡轮增压器自身工作特性影响，会存在如下涡轮迟滞问题：1、处于低速时，由于发动机排气能量低，涡轮增压器转速低，增压程度低，加上排气能量的变化到进气压力建立需要一定时间，造成发动机动力不足，同时，增压器的压端增压压力低，会造成增压器压端的漏油问题；2、处于加速时，排气能量的变化到进气压力建立需要一定时间，加速响应特性差。

中国授权专利CN201535195U公开了一种汽车发动机废气涡轮增压辅助装置，其包括涡轮增压器，涡轮增压器一端连接排气管，另一端连接进气歧管，特点为：进气总管上设有支管，其上连接有储气装置，储气装置的输出端上安装有阀门装置，进气总管上还安装有压力传感器、温度传感器，通过电子控制单元的控制，可以通过储气筒适量对发动机进气来进行必要的辅助增压，从而使发动机的工况迅速满足汽车突变工况的需要，以改善涡轮迟滞问题，改善发动机加速响应性。

但是，上述增压辅助装置依然存在一些问题，首先，通过储气筒的压缩空气实现对发动机的辅助增压，而储气筒压缩空气来自于空压机打气、供气，然而空压机的负荷率一般不大于25％，因此75％以上时间处于卸荷工况，额外功耗损失大，能量利用率低，同时还减少了发动机的输出功率；其次，储气筒的压缩空气进入增压器后确实对发动机进气管路提升了进气量，然而充量密度依然相对较低，导致能量利用率低；最后，通过储气筒的压缩空气实现对发动机辅助增压，而储气筒的压缩空气原本供制动系统用气，这样会最终影响到制动系统用气。

发明内容

本申请实施例提供一种发动机增压进气系统及其控制方法，以解决相关技术中增压进气系统能量利用率低且需额外消耗发动机能量的问题。

第一方面，提供了一种发动机增压进气系统，其包括空气滤清器以及分别与所述空气滤清器相连的增压器和储气罐，所述增压器的下游管路上设有发动机，所述空气滤清器和储气罐之间设有增压并联管路，其特征在于，所述增压并联管路包括：

第一增压支路，其上设有空压机，所述空压机用于接收经所述空气滤清器过滤的空气并对该空气进行压缩后输入至所述储气罐；

第二增压支路，其上设有蓄压器，所述蓄压器的一端与所述空压机相连，另一端与所述增压器相连；其中，

当所述储气罐内的压力达到第一压力预设值时，所述空压机与储气罐断开，并与所述蓄压器连通，将卸荷时需要排入至大气中的压缩空气储存至所述蓄压器内，当所述蓄压器内的压力达到第二压力预设值或所述储气罐内的压力小于第三压力预设值时，所述空压机与蓄压器断开，并与所述储气罐连通，当所述发动机的进气压力小于第四压力预设值时，所述蓄压器与增压器连通。

一些实施例中，所述发动机增压进气系统还包括转向控制阀，所述转向控制阀设于所述第一增压支路和第二增压支路位于所述空压机下游的相交处，所述转向控制阀用于控制所述空压机分别与所述储气罐和蓄压器的连通。

一些实施例中，所述增压器和空气滤清器之间的管路上设有第一调节阀，所述第一调节阀的两端分别与所述第一增压支路和第二增压支路远离所述转向控制阀的一端相连，所述第一调节阀为单向阀。

一些实施例中，所述转向控制阀和蓄压器之间的管路上设有第二调节阀，所述第二调节阀为单向阀。

一些实施例中，所述第二增压支路上设有第三调节阀，所述第三调节阀为旁通阀并用于控制所述蓄压器与增压器的连通。

一些实施例中，所述发动机增压进气系统包括第一传感器、第二传感器和第三传感器，所述第一传感器与储气罐相连并用于监测所述储气罐内的压力值，所述第二传感器与蓄压器相连并用于监测所述蓄压器内的压力值，所述第三传感器与发动机相连并用于监测所述发动机的进气压力值。

一些实施例中，所述发动机增压进气系统包括控制单元，所述控制单元分别与所述第一传感器、第二传感器和第三传感器相连，并用于分别根据所述第一传感器、第二传感器和第三传感器的监测情况控制所述转向控制阀及对应管路的开闭。

一些实施例中，所述控制单元为整车控制器VCU。

一些实施例中，所述第一压力预设值的取值范围为1000～1050KPa，所述第二压力预设值的取值范围为200～400KPa，所述第三压力预设值的取值范围为650～700KPa。

第二方面，提供了一种发动机增压进气系统的控制方法，其步骤包括：

检测储气罐和蓄压器内的压力；

当所述储气罐内的压力达到第一压力预设值时，将空压机与所述储气罐断开，并与所述蓄压器连通；

当所述蓄压器内的压力达到第二压力预设值或所述储气罐内的压力小于第三压力预设值时，将所述空压机与蓄压器断开，并与所述储气罐连通；

当发动机的进气压力小于第四压力预设值时，将所述蓄压器与增压器连通。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种发动机增压进气系统，其增设设有蓄压器的第二增压支路，当储气罐达到设定压力需卸荷时，压缩空气进入蓄压器，通过蓄压器收集原卸荷时排掉大气中的压缩空气，减少能量浪费和能量消耗，有效提升了能量利用率；另外，利用蓄压器回收的增压空气经过对应管路后经过增压器，实现增压器增压进气，经增压器二次增压后供给发动机，可有效提高充量密度和增加进气量，解决涡轮迟滞问题，有效改善了发动机低速、加速响应性；最后，利用蓄压器回收的增压空气经过对应管路后经过增压器，提高增压器压气机端的压力，从而改善了低速时增压压力低导致的漏油问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的发动机增压进气系统的示意图。

图中：10-空气滤清器，11-储气罐，12-空压机，13-蓄压器，20-转向控制阀，21-第一传感器，22-第二传感器，23-第三传感器，24-第一调节阀，25-第二调节阀，26-第三调节阀，3-增压器，4-发动机，5-控制单元，6-干燥器，7-中冷器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种发动机增压进气系统，其能解决相关技术中增压进气系统能量利用率低且需额外消耗发动机能量的问题。

参见图1所示，本发动机增压进气系统包括空气滤清器10以及分别与空气滤清器10相连的增压器3和储气罐11，增压器3的下游管路上设有发动机4，空气滤清器10和储气罐11之间设有增压并联管路，其中，增压并联管路具体包括第一增压支路和第二增压支路，第一增压支路上设有空压机12，空压机12用于接收经空气滤清器10过滤的空气并对该空气进行压缩后输入至储气罐11，第二增压支路上设有蓄压器13，蓄压器13的一端与空压机12相连，另一端与增压器3相连。其中，当储气罐11内的压力达到第一压力预设值时，空压机12与储气罐11断开，并与蓄压器13连通，将卸荷时需要排入至大气中的压缩空气储存至蓄压器13内，当蓄压器13内的压力达到第二压力预设值或储气罐11内的压力小于第三压力预设值时，空压机12与蓄压器13断开，并与储气罐11连通，当发动机4的进气压力小于第四压力预设值时，蓄压器13与增压器3连通，此时，发动机4一般处于低速或加速工况，通过使蓄压器13内的空气进入增压器3，然后经过增压器3二次增压后进入发动机4内参与燃烧，实现了增压器3增压进气，提高了充气量密度，增加了进气量，改善了发动机4的低速、加速响应性。

进一步的，发动机增压进气系统还包括转向控制阀20，转向控制阀20设于第一增压支路和第二增压支路位于空压机12下游的相交处，转向控制阀20用于控制空压机12分别与储气罐11和蓄压器13的连通。

进一步的，在发动机4低速、加速工况时，当发动机4的进气压力小于第四压力预设值时，蓄压器13与增压器3连通，此时，蓄压器13中的空气进入增压器3，经增压器3二次增压后，蓄压器13内的空气进入增压器3，然后经过增压器3二次增压后进入发动机4内参与燃烧，实现了增压器3增压进气。在这一过程中，为了防止蓄压器13内的高压空气回流到连接空气滤清器10的管路内，因此在增压器3和空气滤清器10之间的管路上设有第一调节阀24，第一调节阀24的两端分别与第一增压支路和第二增压支路远离转向控制阀20的一端相连，第一调节阀24为单向阀。

进一步对，当储气罐11内的压力达到第一压力预设值时，空压机12与储气罐11断开，并与蓄压器13连通，将卸荷时需要排入至大气中的压缩空气储存至蓄压器13内。在这一过程中，为了防止高压空气从蓄压器13倒流入下游连接空压机12的管路中，因此在转向控制阀20和蓄压器13之间的管路上设有第二调节阀25，第二调节阀25为单向阀。

进一步的，第二增压支路上还设有第三调节阀26，其设于蓄压器13与增压器3之间，第三调节阀26为旁通阀并用于控制蓄压器13与增压器3的连通。

进一步的，发动机增压进气系统包括第一传感器21、第二传感器22和第三传感器23，第一传感器21与储气罐11相连并用于监测储气罐11内的压力值，第二传感器22与蓄压器13相连并用于监测蓄压器13内的压力值，第三传感器23与发动机4相连并用于监测发动机4的进气压力值。

进一步的，发动机增压进气系统包括控制单元5，控制单元5分别与第一传感器21、第二传感器22和第三传感器23相连，并用于分别根据第一传感器21、第二传感器22和第三传感器23的监测情况控制转向控制阀20及对应管路的开闭。

进一步的，控制单元5为整车控制器VCU(Vehicle Controller Unit)。

进一步的，第一压力预设值的取值范围为1000～1050KPa，第二压力预设值的取值范围为200～400KPa，第三压力预设值的取值范围为650～700KPa。

本发动机增压进气系统的工作原理为：

在工作时，空压机12接收空气滤清器10过滤的空气，并依次经过转向控制阀20和干燥器6后打气到储气罐11，当储气罐11内的压力达到第一压力预设值时，第一传感器21将电信号反馈给控制单元5，控制单元5发出电信号控制转向控制阀20以将空压机12与储气罐11之间的管路断开，并与蓄压器13连通，开始向蓄压器13供气，使卸荷时排入大气的压缩空气储存到蓄压器13内，在这一过程中，第二调节阀25保证卸荷时的压缩空气储存到蓄压器13内，不会从蓄压器13倒流入下游连接空压机12的管路中，实现回收空压机12卸荷时的能耗。

当发动机4的进气压力达到第四压力预设值时，空气经空气滤清器10通过第一调节阀24后进入增压器3，再经过中冷器7后，进入发动机4内参与燃烧，此时，第三调节阀26为关闭状态，不消耗蓄压器13的能量。

在发动机4处于低速、加速工况时，且发动机4的进气压力小于第四压力预设值时，第三传感器23将电信号反馈给控制单元5，控制单元5发出电信号打开第三调节阀26，蓄压器13中的高压空气经第三调节阀26后进入增压器3，经增压器3二次增压后，经过中冷器7冷却，随后进入发动机4内参与燃烧，在这一过程中第一调节阀24可以有效地防止蓄压器13内的高压空气回流至连接空气滤清器10的管路内，从而实现增压器3增压进气，提高充气量密度，增加进气量，改善了发动机4低速、加速响应性，提高了能量利用率。另外，利用蓄压器13回收的增压空气经过对应管路后经过增压器3，提高增压器3压气机端的压力，从而改善了低速时增压压力低导致的漏油问题。

当储气罐11压力小于第三压力预设值或蓄压器13的压力达到第二压力预设值时，控制单元5发出电信号控制转向控制阀20将空压机12与蓄压器13断开，并与储气罐11连通，打开干燥器6的通道，又开始向储气罐11供气，从而在不影响储气罐11正常用气的情况下，利用空压机12卸荷时的能量实现增压器3增压进气，提高了能量利用率。

本发明还提供了一种发动机增压进气系统的控制方法，其步骤包括首先分别检测储气罐11和蓄压器13内的压力，当储气罐11内的压力达到第一压力预设值时，将空压机12与储气罐11断开，并与蓄压器13连通，开始向蓄压器13供气，使卸荷时排入大气的压缩空气储存到蓄压器13内；当蓄压器13内的压力达到第二压力预设值或储气罐11内的压力小于第三压力预设值时，将空压机12与蓄压器13断开，并与储气罐11连通，又开始向储气罐11供气，从而在不影响储气罐11正常用气的情况下，利用空压机12卸荷时的能量实现增压器3增压进气；当发动机4处于低速、高速工况时的进气压力小于第四压力预设值时，第三调节阀26开启，使蓄压器13与增压器3连通，蓄压器13中的高压空气经第三调节阀26后进入增压器3，经增压器3二次增压后，经过中冷器7冷却，随后进入发动机4内参与燃烧，在这一过程中第一调节阀24可以有效地防止蓄压器13内的高压空气回流至连接空气滤清器10的管路内，从而实现增压器3增压进气；当发动机4的进气压力达到第四压力预设值时，空气经空气滤清器10通过第一调节阀24后进入增压器3，再经过中冷器7后，进入发动机4内参与燃烧，此时，第三调节阀26为关闭状态，不消耗蓄压器13的能量。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种发动机增压进气系统，其包括空气滤清器(10)以及分别与所述空气滤清器(10)相连的增压器(3)和储气罐(11)，所述增压器(3)的下游管路上设有发动机(4)，所述空气滤清器(10)和储气罐(11)之间设有增压并联管路，其特征在于，所述增压并联管路包括：

第一增压支路，其上设有空压机(12)，所述空压机(12)用于接收经所述空气滤清器(10)过滤的空气并对该空气进行压缩后输入至所述储气罐(11)；

第二增压支路，其上设有蓄压器(13)，所述蓄压器(13)的一端与所述空压机(12)相连，另一端与所述增压器(3)相连；其中，

当所述储气罐(11)内的压力达到第一压力预设值时，所述空压机(12)与储气罐(11)断开，并与所述蓄压器(13)连通，将卸荷时需要排入至大气中的压缩空气储存至所述蓄压器(13)内，当所述蓄压器(13)内的压力达到第二压力预设值或所述储气罐(11)内的压力小于第三压力预设值时，所述空压机(12)与蓄压器(13)断开，并与所述储气罐(11)连通，当所述发动机(4)的进气压力小于第四压力预设值时，所述蓄压器(13)与增压器(3)连通。

2.如权利要求1所述的一种发动机增压进气系统，其特征在于：所述发动机增压进气系统还包括转向控制阀(20)，所述转向控制阀(20)设于所述第一增压支路和第二增压支路位于所述空压机(12)下游的相交处，所述转向控制阀(20)用于控制所述空压机(12)分别与所述储气罐(11)和蓄压器(13)的连通。

3.如权利要求2所述的一种发动机增压进气系统，其特征在于：所述增压器(3)和空气滤清器(10)之间的管路上设有第一调节阀(24)，所述第一调节阀(24)的两端分别与所述第一增压支路和第二增压支路远离所述转向控制阀(20)的一端相连，所述第一调节阀(24)为单向阀。

4.如权利要求2所述的一种发动机增压进气系统，其特征在于：所述转向控制阀(20)和蓄压器(13)之间的管路上设有第二调节阀(25)，所述第二调节阀(25)为单向阀。

5.如权利要求1所述的一种发动机增压进气系统，其特征在于：所述第二增压支路上设有第三调节阀(26)，所述第三调节阀(26)为旁通阀并用于控制所述蓄压器(13)与增压器(3)的连通。

6.如权利要求2所述的一种发动机增压进气系统，其特征在于：所述发动机增压进气系统包括第一传感器(21)、第二传感器(22)和第三传感器(23)，所述第一传感器(21)与储气罐(11)相连并用于监测所述储气罐(11)内的压力值，所述第二传感器(22)与蓄压器(13)相连并用于监测所述蓄压器(13)内的压力值，所述第三传感器(23)与发动机(4)相连并用于监测所述发动机(4)的进气压力值。

7.如权利要求6所述的一种发动机增压进气系统，其特征在于：所述发动机增压进气系统包括控制单元(5)，所述控制单元(5)分别与所述第一传感器(21)、第二传感器(22)和第三传感器(23)相连，并用于分别根据所述第一传感器(21)、第二传感器(22)和第三传感器(23)的监测情况控制所述转向控制阀(20)及对应管路的开闭。

8.如权利要求7所述的一种发动机增压进气系统，其特征在于：所述控制单元(5)为整车控制器VCU。

9.如权利要求1所述的一种发动机增压进气系统，其特征在于：所述第一压力预设值的取值范围为1000～1050KPa，所述第二压力预设值的取值范围为200～400KPa，所述第三压力预设值的取值范围为650～700KPa。

10.一种如权利要求1所述的发动机增压进气系统的控制方法，其特征在于，其步骤包括：

检测储气罐(11)和蓄压器(13)内的压力；

当所述储气罐(11)内的压力达到第一压力预设值时，将空压机(12)与所述储气罐(11)断开，并与所述蓄压器(13)连通；

当所述蓄压器(13)内的压力达到第二压力预设值或所述储气罐(11)内的压力小于第三压力预设值时，将所述空压机(12)与蓄压器(13)断开，并与所述储气罐(11)连通；

当发动机(4)的进气压力小于第四压力预设值时，将所述蓄压器(13)与增压器(3)连通。

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