CN102373993B - 利用气动机排气的气动-内燃混合动力二次空气喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气动-内燃混合动力技术，旨在提供一种利用气动机排气的气动-内燃混合动力二次空气喷射系统。该系统包括气动机、内燃机和高压气罐；高压气罐同时作为气动机的进气来源，也在气动机停运时作为备用二次空气源。内燃机排气管上设有一个用于检测排气管中氧浓度的氧传感器，电子控制单元ECU19根据内燃机工况和排气管中氧浓度，控制各管路上电磁阀的开闭时刻和开启幅度，以控制二次空气喷射工艺。本发明能够充分利用气动机排气作为二次空气源，回收了部分能量，为内燃机排气后处理提供氧气，同时利用高压气罐中的高压气作为备用二次空气源。能减少使用内燃机二次空气喷射系统中二次空气泵的使用频率，减少内燃机输出功率的消耗。

Description

利用气动机排气的气动-内燃混合动力二次空气喷射系统
技术领域
本发明涉及气动-内燃混合动力技术，特别涉及利用气动机排气的气动-内燃混合动力二次空气喷射系统。
背景技术
为了满足日益严格的汽车排放法规，需要在内燃发动机排气系统加装催化转化装置并进行二次空气喷射，以有效控制汽车尾气排放。
传统二次空气喷射系统主要有被动方式和主动方式两种：被动方式是借助于排气管中压力波动时管内外的压力差，在排气管内压力为负时，将空气吸入管中，被动方式虽然结构简单、不直接消耗发动机功率，但是无法控制空气量及时间，且空气量有限，基本上都已经被主动方式取代；主动方式是利用发动机驱动空气泵直接将压缩空气喷入排气管，虽然喷射量可控，但需要消耗一定的发动机功率。
气动-燃油混合动力发动机是将气动发动机和内燃发动机有效结合起来的新型混合动力系统，既能利用传统内燃发动机产生的废热，又能改善气动发动机能量密度低、续驶里程短，因此逐渐受到重视。
气动发动机在工作过程中，产生的尾气为压力高于大气压、较大流量的纯空气，若直接排放入大气，将浪费这部分能量。而内燃发动机在驱动空气泵进行二次空气喷射时，需要消耗一部分机械能。因此，在气动-内燃混合动力发动机中，利用气动发动机的排气对内燃发动机进行二次空气喷射，可以有效利用气动发动机排气能量，并减少内燃发动机的空气泵使用频率，甚至去除内燃发动机空气泵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服主动方式空气喷射阀消耗内燃机功率和被动方式无法控制空气喷射量的缺点，提供一种利用排气的气动-内燃混合动力发动机二次空气喷射系统。该系统以气动机排气作为二次空气源，利用高压气罐作为备用二次空气源的混合动力后处理系统。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：提供一种利用排气的气动-内燃混合动力发动机二次空气喷射系统，包括气动机和内燃机，内燃机排气门后的排气管经催化氧化转换器连接至大气；该系统中还包括一个高压气罐；高压气罐通过一路管路经调压机构B接至气动机进气门，气动机排气门后的排气管分成两个支管，两支管上分别设置电磁阀A和电磁阀B，其中电磁阀A连接至大气，电磁阀B接至内燃机排气门与催化氧化转换器之间的排气管上；高压气罐还通过另一路管路经调压机构A和电磁阀C接至内燃机排气门与催化氧化转换器之间的排气管上；内燃机排气门与催化氧化转换器之间的排气管上还设有一个用于检测排气管中氧浓度的氧传感器；氧传感器、电磁阀A、电磁阀B和电磁阀C分别通过信号线接至电子控制单元ECU。
作为一种改进，在内燃机的进气门之前还设有空滤器。
作为一种改进，所述高压气罐上设阀门，并通过快拆接头与两路管路实现连接。
本发明中，高压气罐是气动机的进气来源，也在气动机停运时作为备用二次空气源。高压气罐本身可以是替换使用的，由充气站实现高压空气充入。当然，也可是固定的高压气罐，只是需要在罐体上设置进气阀门用于充入高压空气。
需要说明的是，本发明中内燃机不仅限于汽油机、柴油机，还可以是天然气发动机等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明能够充分利用气动机排气作为二次空气源，回收了部分能量，为内燃机排气后处理提供氧气，同时利用高压气罐中的高压气作为备用二次空气源。因此，能减少使用内燃机二次空气喷射系统中二次空气泵的使用频率，减少内燃机输出功率的消耗。
附图说明
图1为气动-燃油混合动力发动机二次空气喷射系统结构图；
图2为内燃机和气动机同时工作时系统流程；
图3为气动机单独工作时系统流程；
图4为内燃机单独工作时系统流程。
附图标记为：
1/7/18.大气环境，2.空气滤清器，3.内燃机进气门，4.内燃机气缸，5.内燃机排气门，6.催化氧化转换器，8.气罐，9.气动机进气门，10气动机气缸，11.气动机排气门，12.电磁阀A，13.电磁阀B，14.电磁阀C，15.调压机构A，16.调压机构B，17.氧传感器，19.电子控制单元ECU；其余为管路。图1中黑色箭头代表气体流向。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式加以描述。
本发明的气动-燃油混合动力发动机二次空气喷射系统结构如图1所示。
气动机包括气动机气缸10和曲轴，气动机气缸10设气动机进气门9和气动机排气门11。高压气罐8通过调压机构B16与气动机进气门9相连；气动机排气门11出口分成两条支管，一条通过电磁阀A12和大气相连，另一条通过电磁阀B13连接至内燃机排气管。
内燃机包括内燃机气缸4和曲轴，内燃机气缸4设置有内燃机进气门3和内燃机排气门5。内燃机进气门3通过空气滤清器2和大气相连。内燃机排气门5后的排气管通过催化氧化转换器6和大气相连。高压气罐8依次通过调压机构A15和电磁阀C14与内燃机排气门5后的排气管相连。
内燃机排气门5与催化氧化转换器6之间的排气管上还设有一个用于检测排气管中氧浓度的氧传感器17；氧传感器17、电磁阀A12、电磁阀B13和电磁阀C14分别通过信号线接至电子控制单元ECU19。电子控制单元ECU19根据内燃机工况和排气管中氧浓度，控制电磁阀A12、电磁阀B13和电磁阀C14的开闭时刻和开启幅度。
空气经过空气滤清器2过滤后，经过内燃机进气门3进入内燃机气缸4做功，随后废气经过内燃机排气门5排出，进入催化氧化转换器6，随后排入大气。
高压气罐8经过调压机构B16调压，再经过气动机进气门9向气动机气缸10提供高压空气并做功，随后气动机气缸10排气经过气动机排气门11进入大气或者进入内燃机的排气管。
当内燃机和气动机同时工作时，气动机排出高速大流量纯空气，此时氧传感器17检测排气管中氧浓度，并将信号传递到电子控制单元ECU19中，电子控制单元ECU19根据内燃机工况和排气管中氧浓度控制电磁阀A12和电磁阀B13开度。气动机排气进入内燃机排气管，气动机排气和内燃机排气混合之后进入催化氧化转换器。其流程图如图2所示。
当气动机单独工作时，气动机排出纯空气，此时电子控制单元ECU19控制电磁阀A12完全打开，控制电磁阀B13完全关闭，气动机排气直接进入大气，减少排气背压。其流程图如图3所示。
当内燃机单独工作时，气动机不排气，此时氧传感器17检测排气管中氧浓度，并将信号传递到电子控制单元ECU19中，电子控制单元ECU19根据内燃机工况和排气管中氧浓度控制电磁阀C14开度，同时控制电磁阀B13完全关闭。高压气罐8通过调压机构A和电磁阀C14向内燃机排气管提供空气，这样，在气动机不工作的状态下也能进行二次空气喷射。其流程图如图4所示。

Claims (3)

1.利用气动机排气的气动-内燃混合动力二次空气喷射系统，包括气动机和内燃机，内燃机排气门后的排气管经催化氧化转换器连接至大气；其特征在于，该系统中还包括一个高压气罐；高压气罐通过一路管路经调压机构B接至气动机进气门，气动机排气门后的排气管分成两个支管，两支管上分别设置电磁阀A和电磁阀B，其中电磁阀A连接至大气，电磁阀B接至内燃机排气门与催化氧化转换器之间的排气管上；高压气罐还通过另一路管路经调压机构A和电磁阀C接至内燃机排气门与催化氧化转换器之间的排气管上；内燃机排气门与催化氧化转换器之间的排气管上还设有一个用于检测排气管中氧浓度的氧传感器；氧传感器、电磁阀A、电磁阀B和电磁阀C分别通过信号线接至电子控制单元ECU。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在内燃机的进气门之前还设有空滤器。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压气罐上设阀门，并通过快拆接头与两路管路实现连接。
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