CN106337728A - 一种改善发动机动力性的装置及控制策略 - Google Patents

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李志杰
田红霞
刘鑫
王波
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    • F02B37/168—Control of the pumps by bypassing charging air into the exhaust conduit
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Abstract

本发明涉及发动机技术领域，公开了一种改善发动机动力性的装置，包括压气机、涡轮机及连通管路，所述压气机的后的进气管路与所述涡轮机前的排气管路通过连通管路连接，所述连通管路上设有控制阀，所述控制阀与发动机的ECU相连。本发明能够降低喘振风险、降低排温、减小烟度，从而提高发动机的动力性，或者在较大涡轮机匹配条件下获取较大的低速扭矩。本发明还提供一种改善发动机动力性的控制策略。

Description

一种改善发动机动力性的装置及控制策略
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种改善发动机动力性的装置及控制策略。
背景技术
增压器是将空气在进入气缸前预先压缩，然后再进入气缸，以提高空气密度、增加进气量的装置。增压器主要由涡轮机和压气机等构成，涡轮机利用发动机排出的废气能量驱动同轴的压气机做功，压气机通过涡轮机带动对空气进行增压。
柴油机低速扭矩的大小往往受限于低速条件下进气量的多少，柴油机的工作环境从平原进入高原环境以后，相对于平原工作状态，由于外部压力的降低，发动机进气量减少，低速运行工况，尤其是接近外特性区域距离发动机喘振区更近，海拔高度高出一定限制，发动机会根据过量空气系数以及喘振风险或者排温风险减少喷油量，从而降低了发动机低速的最大扭矩。另外，在发动机增压器匹配过程中，针对平原特性为了获取较高的低速扭矩，需要匹配较小的涡轮，从而影响到中高转速的油耗。
现有技术存在如下缺点：EGR阀单向控制，不允许新鲜空气直接排入涡轮机前，或者没有连接涡轮机前与压气机后的通道及阀门，更没有为了让涡轮获取新鲜充量从而提升扭矩的控制策略；
高原条件下由于喘振、低速烟度、温度超限制的问题对柴油机进行油量限制，影响柴油机高原动力性；平原条件下为了获取较高低速扭矩采用小涡轮影响柴油机经济性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何降低喘振风险、降低排温、减小烟度，从而提高发动机的动力性；或者在较大涡轮机匹配条件下获取较大的低速扭矩。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种改善发动机动力性的装置，其包括压气机、涡轮机及连通管路，所述压气机与涡轮机同轴设置，所述压气机后的进气管路与所述涡轮机前的排气管路通过所述连通管路连接，所述连通管路上设有控制阀，所述控制阀与发动机的ECU相连。
其中，还包括气缸，所述压气机后的进气管路与所述气缸的进气管路连接，所述气缸的排气管路与所述涡轮机前的排气管路连接。
其中，还可以设有或不设有中冷器，当设有所述中冷器时，所述中冷器连接在所述压气机后的进气管路上，所述连通管路连接在所述中冷器之前或之后。
其中，所述控制阀为开度阀或通断阀。
本发明还提供一种改善发动机动力性的控制策略，所述控制策略设于发动机的ECU中，利用如上述技术方案所述的改善发动机动力性的装置，其中，所述控制阀与ECU相连，由发动机的ECU根据过量空气系数及发动机运行工况判断控制阀是否打开或增大还是减小开度，数量上的控制原则根据不同的提升动力性需求在发动机开发过程中预先写入。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种改善发动机动力性的装置，在现有发动机结构的基础上，采用压气机后的进气管路与涡轮机前的排气管路通过连通管路连接，所述连通管路上设有控制阀，所述控制阀与发动机的ECU相连；随着海拔高度的变化，通过控制控制阀的开度，增加发动机进气量，从而调节发动机受高原环境的影响程度，达到提升高原动力性的目的；或者与较大的涡轮机匹配相结合，达到同时实现低速大扭矩与中高速较低油耗的目的。
本发明提供的一种改善发动机动力性的控制策略，通过在ECU中加入该控制策略，根据过量空气系数灵活控制控制阀的开度，很好的解决了这一问题，提高了发动机在高原环境下的动力性及平原条件下中高速油耗与低速大扭矩的兼顾。
附图说明
图1为本发明一种改善发动机动力性的装置的连接关系示意图；
图2为本发明一种改善发动机动力性针对高原的控制策略的逻辑示意图；
图3为本发明一种改善发动机动力性针对平原的控制策略的逻辑示意图；
图中：1：压气机；2：涡轮机；3：中冷器；4：连通管路；5：控制阀；6：气缸。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”等指示的方位或位置关系为人为定义，根据进气的流向，气体先进入压气机的管路为压气机前的进气管路，气体后进入压气机的管路为压气机后的进气管路，同理，根据排气的流向，排气先进入涡轮机的管路为涡轮机前的排气管路，排气后进入涡轮机的管路为涡轮机后的排气管路，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，为本发明提供的改善发动机动力性的装置，包括压气机1、涡轮机2和连通管路4，所述压气机1与涡轮机2同轴设置，新鲜空气经压气机1压缩之后进入发动机，做功之后，发动机排出的废气进入涡轮机2，推动涡轮机2做功，剩余的废气排出涡轮机2，图中箭头所指方向为气体流动方向，所述压气机1后的进气管路与所述涡轮机2前的排气管路通过连通管路4连接，所述连通管路4上设有控制阀5，所述控制阀5与发动机的ECU(电子控制单元)相连，对于高原，随着海拔高度的变化或工况点的变化，通过控制控制阀5的开度，将新鲜气体直接引入涡轮机2，增加发动机进气量，从而降低了喘振风险、降低了排温、减小了烟度，达到了提升发动机动力性的目的。对于平原，通过与较大的涡轮机匹配相结合，达到同时实现低速大扭矩与中高速较低油耗的目的，提升柴油机经济性。
具体地，该装置还包括气缸6，所述压气机1后的进气管路与所述气缸6的进气管路连接，所述气缸6的排气管路与所述涡轮机2前的排气管路连接，连通管路4用于将进入气缸6前的部分新鲜空气直接引入涡轮机2，增加发动机进气量。
其中，为了增加进气量且降低排温，该装置还可以设有中冷器3，所述中冷器3设于所述压气机1后的进气管路上，所述连通管路4可以连接在所述中冷器3与气缸6之间的进气管路上，也可以连接在压气机1与中冷器3之间的进气管路上；当然，根据具体要求，也可以不设有中冷器3。
其中，所述控制阀5为开度阀或通断阀，也可以为无单向装置的EGR阀或者其他进排气连接阀，只要能够实现双向排气即可，例如也可以将进入涡轮机2的废气引入压气机1，提升发动机低负荷排气温度。
其中，所述气缸6设有多个缸，如图1中所示，设有六个缸，当然，也可以根据需要，设置四个、八个缸等。
如图2和图3所示，本发明还提供一种改善发动机动力性的控制策略，所述控制策略设于发动机的ECU中，利用上述所述的改善发动机动力性的装置，其中，所述控制阀与ECU相连，由发动机的ECU根据过量空气系数及发动机运行工况判断控制阀是否打开或增大还是减小开度，过量空气系数是燃烧1kg燃料实际供给的空气质量与理论上完全燃烧1kg燃料所需的空气质量之比，是通用的研究可燃混合气成分指标，常用符号λ表示，数量上的控制原则根据不同的提升动力性需求在发动机开发过程中预先写入。如图2所示，对于高原，由发动机的ECU判断是否需要进行限油，首先对控制阀开度进行检查，如果开度已经达到最大开度，则按照最大开度执行限油；如果没有达到最大开度，则对控制阀进行开度调节，调节完成后根据现有模块再进行一次是否限油判断，直到得出最终的限油结果为止，对限油策略实现闭环控制，从而提高了发动机在高原环境下的动力性；如图3所示，对于平原，通过对转速扭矩检测，并与开度map对照，实现平原条件下中高速油耗与低速大扭矩的兼顾。
由以上实施例可以看出，本发明能够降低喘振风险、降低排温、减小烟度，从而提高发动机的动力性；或者在较大涡轮机匹配条件下获取较大的低速扭矩。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种改善发动机动力性的装置，其特征在于，包括压气机、涡轮机及连通管路，所述压气机与涡轮机同轴设置，所述压气机后的进气管路与所述涡轮机前的排气管路通过所述连通管路连接，所述连通管路上设有控制阀，所述控制阀与发动机的ECU相连。
2.如权利要求1所述的改善发动机动力性的装置，其特征在于，还包括气缸，所述压气机后的进气管路与所述气缸的进气管路连接，所述气缸的排气管路与所述涡轮机前的排气管路连接。
3.如权利要求1所述的改善发动机动力性的装置，其特征在于，还设有或不设有中冷器，当设有所述中冷器时，所述中冷器连接在所述压气机后的进气管路上，所述连通管路连接在所述中冷器之前或之后。
4.如权利要求1所述的改善发动机动力性的装置，其特征在于，所述控制阀为开度阀或通断阀。
5.一种改善发动机动力性的控制策略，其特征在于，所述控制策略设于发动机的ECU中，利用如权利要求1-4任一项所述的改善发动机动力性的装置，其中，所述控制阀与ECU相连，由发动机的ECU根据过量空气系数及发动机运行工况判断控制阀是否打开或增大还是减小开度，数量上的控制原则根据不同的提升动力性需求在发动机开发过程中预先写入。
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