CN106555669B - 涡轮增压发动机系统及其进气调节方法 - Google Patents

Abstract

一种涡轮增压发动机系统及其进气调节方法，能在低速低负荷运转时确保充足的进气量，并且在高速高负荷运转时避免过量的进气。涡轮增压发动机系统具有进气调节装置，进气调节装置包括进气调节构件、进气调节总管、进气调节分岔管、尾气收集释放管以及新鲜空气进入管，在进气调节总管上设置有第一开闭阀和第二开闭阀，在进气调节分岔管上设置有第三开闭阀和第四开闭阀，在新鲜空气进入管的中途设置有单向阀，通过各阀门的开闭，利用进入进气调节构件的上方部位和下方部位的气体间的压力差，使可动件上行或下行，以补充新鲜空气或EGR气体，或是将多余的进气排出。

Description

涡轮增压发动机系统及其进气调节方法

技术领域

本发明涉及一种发动机系统，更具体来说涉及涡轮增压发动机系统及其进气调节方法。

背景技术

现有的涡轮增压发动机在低速低负荷运转时，由于涡轮转速低，增压效果有限，因此，发动机的进气量不充足，另外，在加速时存在进气迟滞现象，使得低速工况下燃油的燃烧不充分，油耗高，排放差。如果单纯通过增大节气门开度来提高发动机的进气量的话，则发动机的油耗会随着进气量的增加而增大，进而会使得车辆的油耗问题更趋严重。

另一方面，现有的涡轮增压发动机在高速高负荷运转时，由于涡轮转速极高，进气量也相对偏多，这时容易引起发动机爆震以及尾气排放温度过高，因此，容易损坏发动机，进而影响发动机的性能。

因此，如何能使涡轮增压发动机在低速低负荷运转时确保充足的进气量，并且在高速高负荷运转时避免过量的进气便成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种涡轮增压发动机系统，该涡轮增压发动机能在低速低负荷运转时确保充足的进气量，并且在高速高负荷运转时避免过量的进气。

本发明的另一目的在于提供一种涡轮增压发动机系统的进气调节方法，能够在发动机低速低负荷时对发动机的进气进行补充，而在发动机高速高负荷时将过量的发动机的进气排出。

为了实现第一目的，本发明的第一方面的第一技术方案提供一种涡轮增压发动机系统，包括进气口、涡轮增压器、中冷器、电子节气门、内燃机以及尾气管，其特征在于，上述涡轮增压发动机系统具有用于对进入上述涡轮增压发动机系统的进气的进气量进行调节的进气调节装置，上述进气调节装置包括：进气调节构件，上述进气调节构件具有能在最大上行位置与最大下行位置间往复运动的可动件；进气调节总管，上述进气调节总管的一端连接到上述电子节气门与上述内燃机间的进气歧管上，另一端连接到上述进气调节构件；进气调节分岔管，上述进气调节分岔管从上述进气调节总管的中途分岔形成，另一端连接到上述进气调节构件的一个侧壁的位于比上述可动件的上述最大下行位置稍靠上行方向的位置处；尾气收集释放管，上述尾气收集释放管从上述进气调节分岔管的中途分岔形成，另一端连接到上述尾气管上；以及新鲜空气进入管，上述新鲜空气进入管的一端与空气滤清器连接，另一端连接到上述进气调节构件的与上述一个侧壁相同侧或相对侧的侧壁上的位于比上述最大上行位置更靠上行方向的位置处，在上述进气调节总管的靠上述涡轮增压发动机系统的上述进气歧管一端侧的位置处设置有第一开闭阀，并且在上述进气调节总管的靠上述进气调节构件一端侧的位置处设置有第二开闭阀，在上述进气调节分岔管的靠上述尾气管的一端侧的位置处设置有第三开闭阀，并且在上述进气调节分岔管的比上述尾气收集释放管所分岔的位置更靠上述进气调节总管一侧的位置处设置有第四开闭阀，在上述新鲜空气进入管的中途设置有单向阀，该单向阀仅允许新鲜空气从上述空气滤清器流入上述进气调节装置的上述进气调节构件，上述进气调节总管设置到上述进气调节构件的设置位置位于上述新鲜空气进入管设置到上述进气调节构件的设置位置的上方，上述尾气收集释放管设置到上述进气调节构件的设置位置位于上述新鲜空气进入管设置到上述进气调节构件的设置位置的下方。

根据如上所述构成，由于上述涡轮增压发动机系统具有用于对进入上述涡轮增压发动机系统的进气的进气量进行调节的进气调节装置，上述进气调节装置包括进气调节构件、进气调节总管、进气调节分岔管、尾气收集释放管以及新鲜空气进入管，因此，该涡轮增压发动机能在低速低负荷运转时，能使新鲜空气或是作为EGR气体的尾气进入涡轮增压发动机系统的进气歧管，以补充和确保充足的进气量，并且在高速高负荷运转时将过量的进气经由进气调节构件排出到尾气管，以避免过量的进气积聚在电子节气门下游侧的进气歧管中。

本发明的第一方面的第二技术方案的涡轮增压发动机系统是在本发明的第一方面的第一技术方案的涡轮增压发动机系统的基础上，其特征是，位于上述最大上行位置的上述可动件与上述进气调节构件的顶面间分开规定距离，位于上述最大下行位置的上述可动件与上述进气调节构件的底面间分开规定距离，并且在上述可动件位于上述最大下行位置时，上述进气调节构件的上方部位的气体能够经由尾气收集释放管流出。

通过如上所述构成，在向涡轮增压发动机系统的进气歧管补充新鲜空气时，尾气进入上述进气调节构件的下方部位，并利用排气背压推力和负压抽吸力将进入上述进气调节构件的上方部位新鲜空气压入到涡轮增压发动机系统的进气歧管中，在向涡轮增压发动机系统的进气歧管补充EGR气体时，新鲜空气进入上述进气调节构件的上方部位，并利用新鲜空气的向下推力和负压的抽吸力，将EGR气体压入到涡轮增压发动机系统的进气歧管中，另一方面，在将过量的进气从涡轮增压发动机系统的进气歧管排出时，利用正压的强劲推力，将多余的进气排出到尾气管中，进而排出到车辆外部。

本发明的第一方面的第三技术方案的涡轮增压发动机系统是在本发明的第一方面的第一技术方案的涡轮增压发动机系统的基础上，其特征是，在上述进气调节总管的比上述进气调节分岔管所分岔的位置更靠上述涡轮增压发动机系统的上述进气歧管一侧的位置处设置有气体流量计，上述气体流量计用于对流入上述进气歧管的气体的流量、或是从上述进气歧管流出的气体的流量进行检测。

根据如上所述构成，利用气体流量计对进入进气歧管P的尾气的流量进行检测，并计算出进气歧管中的EGR率，并根据EGR率的大小调节第一开闭阀的开度。

本发明的第一方面的第四技术方案的涡轮增压发动机系统是在本发明的第一方面的第一技术方案的涡轮增压发动机系统的基础上，其特征是，上述进气调节构件的相对的两个内侧壁上设置有滑动槽，上述可动件的两端嵌在上述滑动槽中，在上述滑动槽的与上述最大上行位置和上述最大下行位置相对应的位置处设置有止挡件，以使上述可动件沿着上述滑动槽在上述最大上行位置与上述最大下行位置间滑动。

本发明的第一方面的第五技术方案的涡轮增压发动机系统是在本发明的第一方面的第一技术方案的涡轮增压发动机系统的基础上，其特征是，上述进气调节构件是活塞缸，上述可动件是活塞件。

本发明的第一方面的第六技术方案的涡轮增压发动机系统是在本发明的第一方面的第一技术方案的涡轮增压发动机系统的基础上，其特征是，上述进气调节装置的上述进气调节构件还具有用于对上述可动件进行可动地支承的可动支承件。

本发明的第一方面的第七技术方案的涡轮增压发动机系统是在本发明的第一方面的第六技术方案的涡轮增压发动机系统的基础上，其特征是，上述可动支承件是可伸缩连杆装置，其具有第一杆和第二杆，上述第二杆设置在上述进气调节构件的内底壁上，上述第一杆的一端与上述可动件连接，另一端内嵌在上述第二杆中，在上述第二杆中具有滑动卡槽，上述第一杆能在上述第二杆的上述滑动卡槽中上下滑动，当上述可动件下行至上述最大下行位置时，上述第一杆正好完全没入上述第二杆内部，当上述第一杆完全从上述第二杆内部伸出时，上述可动件位于上述最大上行位置。

本发明的第一方面的第八技术方案的涡轮增压发动机系统是在本发明的第一方面的第六技术方案的涡轮增压发动机系统的基础上，其特征是，上述可动支承件是弹簧，当上述弹簧被最大程度拉伸时，与上述弹簧的一端相连的上述可动件处于上述最大上行位置，当上述弹簧被最大程度压缩时，与上述弹簧的一端相连的上述可动件处于上述最大下行位置。

本发明的第二方面的第一技术方案提供一种本发明的第一方面的任一技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法，其特征是，包括：对上述涡轮增压发动机系统的转速及负荷进行判断的转速负荷判断步骤；以及对上述第一开闭阀、上述第二开闭阀、上述第三开闭阀，上述第四开闭阀以及上述单向阀的开闭进行控制的阀门开闭控制步骤。

本发明的第二方面的第二技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法是在本发明的第二方面的第一技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法的基础上，其特征是，在上述阀门开闭控制步骤中，

当在上述转速负荷判断步骤中判断为低速低负荷时，包括：

对是否满足上述可动件的上行条件进行判断的步骤，

控制上述第一开闭阀、上述第二开闭阀、上述第三开闭阀，上述第四开闭阀以及上述单向阀的开闭，使可动件沿上行方向移动，以将经由上述新鲜空气进入管进入上述进气调节构件的上方部位的新鲜空气补充到上述涡轮增压发动机系统的上述进气歧管的新鲜空气补充步骤，

对是否满足上述可动件的下行条件进行判断的步骤，以及

控制上述第一开闭阀、上述第二开闭阀、上述第三开闭阀，上述第四开闭阀以及上述单向阀的开闭，使可动件沿下行方向移动，以将从上述尾气管经由上述尾气收集释放管进入上述进气调节构件的下方部位的尾气作为EGR气体补充到上述涡轮增压发动机系统的上述进气歧管的EGR气体补充步骤；

当在上述转速负荷判断步骤中判断为高速高负荷时，包括：

控制上述第一开闭阀、上述第二开闭阀、上述第三开闭阀，上述第四开闭阀以及上述单向阀的开闭，使可动件沿下行方向移动，以将上述涡轮增压发动机系统的上述进气歧管中过量的进气经由上述进气调节装置的上述进气调节构件排出到上述尾气管的多余进气排出步骤。

根据如上所述构成，由于当在上述转速负荷判断步骤中判断为低速低负荷时包括新鲜空气补充步骤和EGR气体补充步骤，在上述转速负荷判断步骤中判断为高速高负荷时包括多余进气排出步骤，因此，能够在发动机低速低负荷时对发动机的进气进行补充(新鲜空气或EGR气体)，而在发动机高速高负荷时将过量的发动机的进气排出。

本发明的第二方面的第三技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法是在本发明的第二方面的第二技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法的基础上，其特征是，在上述新鲜空气补充步骤中，将上述单向阀打开，在经过向上述进气调节构件的上方部分充新鲜空气的时间后，打开上述第一开闭阀、上述第二开闭阀、上述第三开闭阀，关闭上述第四开闭阀。

本发明的第二方面的第四技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法是在本发明的第二方面的第二技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法的基础上，其特征是，在上述EGR气体补充步骤中，将上述第二开闭阀、上述第三开闭阀和上述单向阀关闭，打开上述第一开闭阀和上述第四开闭阀。

本发明的第二方面的第五技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法是在本发明的第二方面的第二技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法的基础上，其特征是，在上述多余进气排出步骤中，打开上述第一开闭阀和上述第二开闭阀，关闭上述第三开闭阀、上述第四开闭阀和上述单向阀，并且在经过上述可动件从上述最大上行位置移动到上述最大下行位置的时间后，将上述第三开闭阀打开。

本发明的第二方面的第六技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法是在本发明的第二方面的第二技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法的基础上，其特征是，在上述新鲜空气补充步骤后，进行根据扭矩管理评估，增大或减小上述第一开闭阀的开度的步骤。

本发明的第二方面的第七技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法是在本发明的第二方面的第二技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法的基础上，其特征是，在上述EGR气体补充步骤后，进行根据EGR率评估，增大或减小上述第一开闭阀的开度的步骤。

本发明的第二方面的第八技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法是在本发明的第二方面的第二技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法的基础上，其特征是，在上述多余进气排出步骤后，进行根据对爆震、尾气排放温度过高的判断，增大或减小上述第一开闭阀的开度的步骤。

本发明的第二方面的第九技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法是在本发明的第二方面的第二技术方案至第八技术方案中的任一技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法的基础上，其特征是，满足上述可动件的上行条件和满足上述可动件的下行条件包括：

当响应加速请求时，使上述可动件上行，当加速请求结束后，使上述可动件下行；

当响应扭矩增大请求或是发动机处于坡行回家模式时，使上述可动件反复上行、下行。

本发明的第二方面的第十技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法是在本发明的第二方面的第九技术方案的涡轮增压发动机系统的进气调节方法的基础上，其特征是，上行与下行间的时间间隔为0.2ms。

附图说明

图1是示意表示本发明的涡轮增压发动机系统的示意图。

图2是示意表示上述涡轮增压发动机系统在低速低负荷时活塞件朝上行方向移动时的气体流动状态的示意图，其示出了将在空气滤清器中过滤后的新鲜空气经由进气调节装置对涡轮增压发动机系统的进气进行补充的情况。

图3是示意表示上述涡轮增压发动机系统在低速低负荷时活塞件朝下行方向移动时的气体流动状态的示意图，其示出了将涡轮增压发动机系统的一部分尾气经由进气调节装置对涡轮增压发动机系统的进气进行补充的情况。

图4是示意表示上述涡轮增压发动机系统在高速高负荷时将过量进气排出的气体流动状态的示意图，其示出了将过量的进气经由进气调节装置排出到发动机系统的尾气管的情况。

图5是对本发明的涡轮增压发动机系统的进气调节方法进行说明的流程图。

图6(a)和图6(b)是示意表示上述涡轮增压发动机系统所具有的进气调节装置的进气调节构件的实施例1的结构图。

图7是示意表示上述涡轮增压发动机系统所具有的进气调节装置的进气调节构件的实施例2的结构图。

图8是示意表示上述涡轮增压发动机系统所具有的进气调节装置的进气调节构件的实施例3的结构图。

图9(a)至图9(e)是示意表示上述涡轮增压发动机系统所具有的进气调节装置的进气调节构件的实施例1的变形例的结构图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的涡轮增压发动机系统及其进气调节方法进行说明。

(涡轮增压发动机系统)

参照图1至图4，对本发明的涡轮增压发动机系统100进行详细说明。其中，图1是示意表示本发明的涡轮增压发动机系统100的示意图。

如图1所示，本发明的涡轮增压发动机系统100包括进气口110、涡轮增压器120、中冷器130、电子节气门140、内燃机150以及尾气管160等。

一定量的空气从进气口110进入涡轮增压器120，并在通过涡轮增压器120进行增压后，进入中冷器130进行冷却，接着通过电子节气门140控制而进入内燃机150。

当涡轮增压发动机系统100在低速低负荷运转时，由于涡轮转速低，增压效果有限，因此，进入发动机系统的进气容易出现不足的情况，这时在电子节气门140的下游侧处于负压的状态。

另一方面，当涡轮增压发动机系统100在高速高负荷运转时，由于涡轮转速高，增压效果很大，因此，进入发动机系统的进气容易出现过量的情况，这时在电子节气门140的下游侧处于正压的状态。

上述涡轮增压发动机系统100具有进气调节装置200，该进气调节装置200能够对进入发动机系统的进气的进气量进行调节。

上述进气调节装置200包括进气调节构件210、进气调节总管220、进气调节分岔管230、尾气收集释放管240以及新鲜空气进入管250。

上述进气调节构件210例如是活塞缸，其具有能沿上行方向和下行方向往复运动的可动件211和用于对上述可动件211进行可动地支承的可动支承件212。

上述可动件211例如是活塞件，但本发明不局限于此，只要能够根据进气调节构件210的上方和下方的压力差，而在进气调节构件210(活塞缸)的最大上行位置与最大下行位置之间运动即可。

在可动件211位于最大上行位置时，可动件211与进气调节构件210的顶面间有一规定距离，而在可动件211位于最大下行位置时，可动件211与进气调节构件210的底面间有另一规定距离。

进气调节总管220的一端连接到电子节气门140与内燃机150间的进气歧管P上，另一端连接到进气调节构件210的顶面。在进气调节总管220的靠涡轮增压发动机系统100的进气歧管P一端侧的位置处设置有第一开闭阀221，此外，在进气调节总管220的靠进气调节构件210一端侧的位置处设置有第二开闭阀222。另外，在进气调节总管220的比进气调节分岔管230所分岔的位置更靠涡轮增压发动机系统100的进气歧管P一侧的任意位置处设置有气体流量计223，该气体流量计223用于对流入涡轮增压发动机系统100的进气歧管P的气体的流量、或是从涡轮增压发动机系统100的进气歧管P流出的气体的流量进行检测。

进气调节分岔管230从进气调节总管220的中途分岔形成，另一端连接到上述进气调节构件210的一侧壁的位于比可动件211的最大下行位置稍靠上行方向的位置处。这样，在可动件211位于最大下行位置时，位于进气调节构件210的上方部位的气体(新鲜空气或发动机进气)会流入进气调节分岔管230。

尾气收集释放管240从进气调节分岔管230的中途分岔形成，另一端连接到尾气管160上。

另外，在进气调节分岔管230的靠尾气管160的一端侧的位置处设置有第三开闭阀231，并且在进气调节分岔管230的比尾气收集释放管240所分岔的位置更靠进气调节总管220一侧的位置处设置有第四开闭阀232。

新鲜空气进入管250的一端与空气滤清器300连接，另一端连接到上述进气调节构件210的侧壁的位于比最大上行位置更靠上行方向的位置处。经过空气滤清器300过滤后的新鲜空气储存在上述进气调节构件210的上部位置。

在新鲜空气进入管250的中途设置有单向阀251，该单向阀251仅允许新鲜空气从空气滤清器300流入进气调节装置200的进气调节构件210，而不允许新鲜空气从进气调节装置200的进气调节构件210流出。

下面，对在进气压力调节时第一开闭阀221、第二开闭阀222、第三开闭阀231、第四开闭阀232以及单向阀251的开闭状态，以及此时气体的流动状态进行说明。图2是示意表示上述涡轮增压发动机系统100在低速低负荷时可动件211朝上行方向移动时的气体流动状态的示意图，其示出了将在空气滤清器300中过滤后的新鲜空气经由进气调节装置200对涡轮增压发动机系统100的进气进行补充的情况，图3是示意表示上述涡轮增压发动机系统100在低速低负荷时可动件211朝下行方向移动时的气体流动状态的示意图，其示出了将涡轮增压发动机系统100的一部分尾气经由进气调节装置200对涡轮增压发动机系统100的进气进行补充的情况，图4是示意表示上述涡轮增压发动机系统100在高速高负荷时将过量进气排出的气体流动状态的示意图，其示出了将过量的进气经由进气调节装置排出到发动机系统的尾气管的情况。

首先，对涡轮增压发动机系统100的转速及负荷进行判断。

当涡轮增压发动机系统100以低速低负荷运转时，当满足可动件211的上行条件时，将单向阀251打开，新鲜空气从空气滤清器300流入进气调节构件210的上方部分，此时，由于第一开闭阀221、第二开闭阀222、第三开闭阀231及第四开闭阀232关闭，因此，进入进气调节构件210的上方部位的新鲜空气朝向下行方向推压进气调节构件210的可动件211，进而带动可动支承件212朝下行方向移动，直至可动件211到达最大下行位置。

在经过一定时间T1(向进气调节构件210的上方部分充新鲜空气的时间)后，第一开闭阀221、第二开闭阀222、第三开闭阀231，仍保持第四开闭阀232关闭。此时，如图2的虚线箭头所示，利用负压，将进气调节构件210的上方部位的新鲜空气抽吸到涡轮增压发动机系统100的进气歧管P。同时，尾气管160中的尾气经由进气调节分岔管230的一部分和尾气收集释放管240进入上述进气调节构件210的下方部位。随着进气调节构件210的上方部位的新鲜空气的压力减少和下方部位的尾气的压力增加，利用位于进气调节构件210的下方部位的尾气压力与位于上方部位的新鲜空气压力间的压力差(排气背压推力和负压抽吸力，此时尾气压力大于新鲜空气压力)，朝向上行方向推压进气调节构件210的可动件211，进而带动可动支承件212朝上行方向移动，从而将位于上方部位的新鲜空气经由进气调节总管220压入涡轮增压发动机系统100的进气歧管P，以对处于对发动机的进气进行补充。

当满足可动件211的下行条件时，关闭第二开闭阀222和第三开闭阀231，并且打开第四开闭阀232，新鲜空气便会继续进入进气调节构件210的上方部位，而另一方面，由于涡轮增压发动机系统100在低速低负荷运转时，电子节气门140的下游侧的进气歧管P处于负压的状态，因此，利用负压，将进气调节构件210的下方部位残留的尾气抽吸到涡轮增压发动机系统100的进气歧管P，以实现EGR(废气再循环)作用，从而能够降低缸内燃烧温度，明显降低NOx的产生。此时，随着进气调节构件210的上方部位的新鲜空气的压力增加和下方部位的尾气的压力减少，利用位于进气调节构件210的上方部位的新鲜空气压力与位于下方部位的尾气压力间的压力差(新鲜空气进入压力和负压抽吸力，此时新鲜空气压力大于尾气压力)，朝向下行方向推压进气调节构件210的可动件211，进而带动可动支承件212朝下行方向移动，直至可动件211到达最大下行位置。

在此，所谓的“满足可动件211的上行条件”和“满足可动件211的下行条件”例如具有如下三种情况：(1)当响应加速请求(例如，加速踏板开度变化大于2％)时，使可动件211上行(满足可动件211的上行条件)，当加速请求结束后，使可动件211下行(满足可动件211的下行条件)；(2)当响应扭矩增大请求(例如车内空调打开、音箱娱乐设备)时，或是(3)当发动机处于坡行回家模式时，由于涡轮增压发动机系统100对于进气量的增大需求持续存在，因此，在使可动件211上行一定时间后，使可动件211下行，上行与下行间的间隔(进气调节构件210的上方部位充入新鲜空气的时间，即上述一定时间)例如为0.2ms左右。

另外，此处提及的“坡行回家模式”是指车辆进入发动机故障模式下的一种应急运行状态。更具体来说，当发动机进行自我诊断时，会根据诊断出故障的严重程度给出不同的指令。假如出现严重故障，发动机便进入失效保护模式，即仍能维持发动机以低功率的方式带故障运行，此时，发动机的转速将受到限制。

另一方面，当涡轮增压发动机系统100以高速高负荷运转时，打开第一开闭阀221、第二开闭阀222，关闭第三开闭阀231、第四开闭阀232和单向阀251，这时由于电子节气门140的下游侧的进气歧管P处于正压的状态，因此，过量的进气会经由进气调节总管220进入进气调节构件210的上方部位，并利用正压的强劲推力，朝向下行方向推压进气调节构件210的可动件211，进而带动可动支承件212朝下行方向移动，直至可动件211到达最大下行位置。当可动件211到达最大下行位置时，打开第三开闭阀231，使进入进气调节构件210的上方部位的发动机进气经由尾气收集释放管240和进气调节分岔管230的一部分流入尾气管160，并随着发动机尾气一起排出。

当涡轮增压发动机系统100在高速高负荷运转时，进气歧管P中的正压的压力高于尾气管160中的排气背压，这样，能将过量的发动机的进气排出，使空燃比增大，由此降低高速行驶时发生爆震及尾气排放温度过高的可能性。

接着，参照图5，对本发明的涡轮增压发动机系统100的进气调节方法进行说明。其中，图5是对本发明的涡轮增压发动机系统100的进气调节方法进行说明的流程图。

如图5所示，当车辆启动(步骤S100)时，车辆进入怠速状态(步骤S200)。随后，对涡轮增压发动机系统100的转速及负荷进行判断(步骤S300)。

当在步骤S300中判断为低速低负荷时，对是否满足可动件211的上行条件进行判断(步骤S410)。当判断为满足可动件211的上行条件(步骤S410中判断为“是”)时，将单向阀251打开，此时，新鲜空气从空气滤清器300流入进气调节构件210的上方部分，并且在经过一定时间T1(向进气调节构件210的上方部分充新鲜空气的时间)后，打开第一开闭阀221、第二开闭阀222、第三开闭阀231，仍保持第四开闭阀232关闭(步骤S420)。

接着，根据扭矩管理评估，增大或减小第一开闭阀221的开度(步骤S430)。

然后，对是否满足可动件211的下行条件进行判断(步骤S440)。当判断为满足可动件211的下行条件(步骤S440中判断为“是”)时，将第二开闭阀222、第三开闭阀231和单向阀251关闭，将第四开闭阀232打开，并保持第一开闭阀221打开(步骤S450)。

接着，根据EGR率评估，增大或减小第一开闭阀221的开度(步骤S460)。

随后进行车辆是否处于停机状态的车辆停机判断(步骤S600)。

另外，当步骤S410中判断为不满足可动件211的上行条件(步骤S410中判断为“否”)时，或是当步骤S440中判断为不满足可动件211的下行条件(步骤S440中判断为“否”)时，也同样地进行车辆停机判断(步骤S600)。

另一方面，当在步骤S300中判断为高速高负荷时，将第一开闭阀221和第二开闭阀222打开，将第三开闭阀231、第四开闭阀232和单向阀251关闭，并且在经过另一规定时间T2(可动件211从最大上行位置移动到最大下行位置的时间)后，将第三开闭阀231打开(步骤S510)。

接着，根据对爆震、尾气排放温度过高的判断，增大或减小第一开闭阀221的开度(步骤S520)。

随后进行车辆是否处于停机状态的车辆停机判断(步骤S600)。

如果ECU没有收到停机指令(在步骤S600中判断为“否”)时，返回步骤S300，对涡轮增压发动机系统100的转速及负荷进行判断。反之，如果ECU收到停机指令(在步骤S600中判断为“是”)时，结束整个流程(步骤S700)。

接着，对上述流程图中的步骤S430、步骤S460进行更详细的说明。

在步骤S430中，首先，根据燃烧扭矩计算和轴扭矩计算，来计算出当前扭矩比率，其中，当前扭矩比率是当前发动机的状态。接着，根据基于发动机状态变化(例如发动机加减速、车内空调、电器等设备的工作状态的变化等)而计算出的要求扭矩比率，计算出当前扭矩比率与要求扭矩比率间的比。并且，结合当前节气门开度及燃油喷射脉宽等条件，在当前扭矩比率小于要求扭矩比率时，增加第一开闭阀221的开度，使更多的新鲜空气进入进气歧管P，在当前扭矩比率大于要求扭矩比率时，减小第一开闭阀221的开度，减少进入进气歧管P的新鲜空气。

另外，在步骤S460中，利用气体流量计223对进入进气歧管P的尾气的流量进行检测，并计算出进气歧管中的EGR率，当EGR率小于13％时，增大第一开闭阀221的开度，使更多的尾气进入进气歧管P，当EGR率大于等于13％时，减小第一开闭阀221的开度，减少进入进气歧管P的尾气。

接着，参照图6(a)、图6(b)、图7、图8，对在上述涡轮增压发动机系统100所具有的进气调节装置200的进气调节构件210中，如何判断可动件211处于最大上行位置和最大下行位置的不同实施例进行说明。图6(a)和图6(b)是示意表示上述涡轮增压发动机系统100所具有的进气调节装置200的进气调节构件210的实施例1的结构图。图7是示意表示上述涡轮增压发动机系统100所具有的进气调节装置200的进气调节构件210的实施例2的结构图。图8是示意表示上述涡轮增压发动机系统100所具有的进气调节装置200的进气调节构件210的实施例3的结构图。

在实施例1中，如图6(a)所示，可动支承件212例如是可伸缩连杆装置，其具有第一杆X1和第二杆X2，第二杆X2设置在进气调节构件210的内底壁上，第一杆X1的一端与可动件211连接，另一端内嵌在第二杆X2中。在第二杆X2中具有滑动卡槽(未图示)，第一杆X1能在第二杆X2的滑动卡槽中上下滑动。当可动件211下行至最大下行位置时，如图6(b)所示，第一杆X1正好完全没入第二杆X2内部。另外，第二杆X2的设计高度能满足使高压气体绕过活塞件进入尾气收集释放管240。当第一杆X1基本完全从第二杆X2内部伸出时，如图6(a)所示，可动件211位于最大上行位置。

在实施例2中，如图7所示，可动支承件212例如是弹簧。当上述弹簧被最大程度拉伸时，与弹簧的一端相连的可动件211处于最大上行位置。另一方面，当上述弹簧被最大程度压缩时，与弹簧的一端相连的可动件211处于最大下行位置。

在实施例3中，如图8所示，也可以不具有可动支承件212，而在进气调节构件210的相对的两个内侧壁上分别设置滑动槽(未图示)，可动件211的两端嵌在上述滑动槽中。同时，在滑动槽的与最大上行位置和最大下行位置相对应的位置处设置止挡件B1、B2，由此，能够根据进气调节构件210的上方部位的气体与下方部位的气体间的压力差，使可动件211在最大上行位置与最大下行位置间移动。

接着，参照图9(a)至图9(e)对设置到进气调节构件210的进气调节总管220、尾气收集释放管240及新鲜空气进入管250的不同设置位置进行说明。

更具体来说，只要进气调节总管220设置到进气调节构件210的设置位置TP1位于新鲜空气进入管250设置到进气调节构件210的设置位置TP2的上方，尾气收集释放管240设置到进气调节构件210的设置位置TP3位于新鲜空气进入管250设置到进气调节构件210的设置位置TP2的下方这样的设置条件即可。

也就是说，设置位置TP1既可以如图9(a)至图9(c)所示设置在进气调节构件210的顶面上，也可以如图9(d)和图9(e)所示设置在进气调节构件210的侧壁上。

另外，当设置位置TP1设置在进气调节构件210的侧壁上时，既可以如图9(d)所示设置在与设置位置TP2相对侧的侧壁上，也可以如图9(e)所示设置在与设置位置TP2相同侧的侧壁上。除此之外，设置位置TP3既可以如图9(a)至图9(d)所示设置在与设置位置TP2相对侧的侧壁上，也可以如图9(e)所示设置在与设置位置TP2相同侧的侧壁上。

此外，上述图9(a)至图9(e)所示的设置位置仅为例示，还可以包括满足上述设置条件的其它变形。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的方面上来说，本发明不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的本总体发明概念的精神或范围的前提下作出各种修改。

Claims (18)

1.一种涡轮增压发动机系统(100)，包括进气口(110)、涡轮增压器(120)、中冷器(130)、电子节气门(140)、内燃机(150)以及尾气管(160)，其特征在于，

所述涡轮增压发动机系统(100)具有用于对进入所述涡轮增压发动机系统(100)的进气的进气量进行调节的进气调节装置(200)，

所述进气调节装置(200)包括：

进气调节构件(210)，所述进气调节构件(210)具有能在最大上行位置与最大下行位置间往复运动的可动件(211)；

进气调节总管(220)，所述进气调节总管(220)的一端连接到所述电子节气门(140)与所述内燃机(150)间的进气歧管(P)上，另一端连接到所述进气调节构件(210)；

进气调节分岔管(230)，所述进气调节分岔管(230)从所述进气调节总管(220)的中途分岔形成，另一端连接到所述进气调节构件(210)的一个侧壁的位于比所述可动件(211)的所述最大下行位置稍靠上行方向的位置处；

尾气收集释放管(240)，所述尾气收集释放管(240)从所述进气调节分岔管(230)的中途分岔形成，另一端连接到所述尾气管(160)上；以及

新鲜空气进入管(250)，所述新鲜空气进入管(250)的一端与空气滤清器(300)连接，另一端连接到所述进气调节构件(210)的与所述一个侧壁相同侧或相对侧的侧壁上的位于比所述最大上行位置更靠上行方向的位置处，

在所述进气调节总管(220)的靠所述涡轮增压发动机系统(100)的所述进气歧管(P)一端侧的位置处设置有第一开闭阀(221)，并且在所述进气调节总管(220)的靠所述进气调节构件(210)一端侧的位置处设置有第二开闭阀(222)，

在所述进气调节分岔管(230)的靠所述尾气管(160)的一端侧的位置处设置有第三开闭阀(231)，并且在所述进气调节分岔管(230)的比所述尾气收集释放管(240)所分岔的位置更靠所述进气调节总管(220)一侧的位置处设置有第四开闭阀(232)，

在所述新鲜空气进入管(250)的中途设置有单向阀(251)，该单向阀(251)仅允许新鲜空气从所述空气滤清器(300)流入所述进气调节装置(200)的所述进气调节构件(210)，

所述进气调节总管(220)设置到所述进气调节构件(210)的设置位置(TP1)位于所述新鲜空气进入管(250)设置到所述进气调节构件(210)的设置位置(TP2)的上方，所述尾气收集释放管(240)设置到所述进气调节构件(210)的设置位置(TP3)位于所述新鲜空气进入管(250)设置到所述进气调节构件(210)的设置位置(TP2)的下方。

2.如权利要求1所述的涡轮增压发动机系统(100)，其特征在于，

位于所述最大上行位置的所述可动件(211)与所述进气调节构件(210)的顶面间分开规定距离，

位于所述最大下行位置的所述可动件(211)与所述进气调节构件(210)的底面间分开规定距离，并且在所述可动件(211)位于所述最大下行位置时，所述进气调节构件(210)的上方部位的气体能够经由尾气收集释放管(240)流出。

3.如权利要求1所述的涡轮增压发动机系统(100)，其特征在于，

在所述进气调节总管(220)的比所述进气调节分岔管(230)所分岔的位置更靠所述涡轮增压发动机系统(100)的所述进气歧管(P)一侧的位置处设置有气体流量计(223)，所述气体流量计(223)用于对流入所述进气歧管(P)的气体的流量、或是从所述进气歧管(P)流出的气体的流量进行检测。

4.如权利要求1所述的涡轮增压发动机系统(100)，其特征在于，

所述进气调节构件(210)的相对的两个内侧壁上设置有滑动槽，

所述可动件(211)的两端嵌在所述滑动槽中，

在所述滑动槽的与所述最大上行位置和所述最大下行位置相对应的位置处设置有止挡件(B1、B2)，以使所述可动件(211)沿着所述滑动槽在所述最大上行位置与所述最大下行位置间滑动。

5.如权利要求1所述的涡轮增压发动机系统(100)，其特征在于，

所述进气调节构件(210)是活塞缸，

所述可动件(211)是活塞件。

6.如权利要求1所述的涡轮增压发动机系统(100)，其特征在于，

所述进气调节装置(200)的所述进气调节构件(210)还具有用于对所述可动件(211)进行可动地支承的可动支承件(212)。

7.如权利要求6所述的涡轮增压发动机系统(100)，其特征在于，

所述可动支承件(212)是可伸缩连杆装置，其具有第一杆(X1)和第二杆(X2)，

所述第二杆(X2)设置在所述进气调节构件(210)的内底壁上，

所述第一杆(X1)的一端与所述可动件(211)连接，另一端内嵌在所述第二杆(X2)中，

在所述第二杆(X2)中具有滑动卡槽，所述第一杆(X1)能在所述第二杆(X2)的所述滑动卡槽中上下滑动，

当所述可动件(211)下行至所述最大下行位置时，所述第一杆(X1)正好完全没入所述第二杆(X2)内部，

当所述第一杆(X1)完全从所述第二杆(X2)内部伸出时，所述可动件(211)位于所述最大上行位置。

8.如权利要求6所述的涡轮增压发动机系统(100)，其特征在于，

所述可动支承件(212)是弹簧，

当所述弹簧被最大程度拉伸时，与所述弹簧的一端相连的所述可动件(211)处于所述最大上行位置，

当上述弹簧被最大程度压缩时，与所述弹簧的一端相连的所述可动件(211)处于所述最大下行位置。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的涡轮增压发动机系统(100)的进气调节方法，其特征在于，包括：

对所述涡轮增压发动机系统(100)的转速及负荷进行判断的转速负荷判断步骤；以及

对所述第一开闭阀(221)、所述第二开闭阀(222)、所述第三开闭阀(231)，所述第四开闭阀(232)以及所述单向阀(251)的开闭进行控制的阀门开闭控制步骤。

10.如权利要求9所述的涡轮增压发动机系统(100)的进气调节方法，其特征在于，

在所述阀门开闭控制步骤中，

当在所述转速负荷判断步骤中判断为低速低负荷时，包括：

对是否满足所述可动件(211)的上行条件进行判断的步骤，

控制所述第一开闭阀(221)、所述第二开闭阀(222)、所述第三开闭阀(231)，所述第四开闭阀(232)以及所述单向阀(251)的开闭，使可动件(211)沿上行方向移动，以将经由所述新鲜空气进入管(250)进入所述进气调节构件(210)的上方部位的新鲜空气补充到所述涡轮增压发动机系统(100)的所述进气歧管(P)的新鲜空气补充步骤，

对是否满足所述可动件(211)的下行条件进行判断的步骤，以及

控制所述第一开闭阀(221)、所述第二开闭阀(222)、所述第三开闭阀(231)，所述第四开闭阀(232)以及所述单向阀(251)的开闭，使可动件(211)沿下行方向移动，以将从所述尾气管(160)经由所述尾气收集释放管(240)进入所述进气调节构件(210)的下方部位的尾气作为EGR气体补充到所述涡轮增压发动机系统(100)的所述进气歧管(P)的EGR气体补充步骤；

当在所述转速负荷判断步骤中判断为高速高负荷时，包括：

控制所述第一开闭阀(221)、所述第二开闭阀(222)、所述第三开闭阀(231)，所述第四开闭阀(232)以及所述单向阀(251)的开闭，使可动件(211)沿下行方向移动，以将所述涡轮增压发动机系统(100)的所述进气歧管(P)中过量的进气经由所述进气调节装置(200)的所述进气调节构件(210)排出到所述尾气管(160)的多余进气排出步骤。

11.如权利要求10所述的涡轮增压发动机系统(100)的进气调节方法，其特征在于，

在所述新鲜空气补充步骤中，将所述单向阀(251)打开，在经过向所述进气调节构件(210)的上方部分充新鲜空气的时间后，打开所述第一开闭阀(221)、所述第二开闭阀(222)、所述第三开闭阀(231)，关闭所述第四开闭阀(232)。

12.如权利要求10所述的涡轮增压发动机系统(100)的进气调节方法，其特征在于，

在所述EGR气体补充步骤中，将所述第二开闭阀(222)、所述第三开闭阀(231)和所述单向阀(251)关闭，打开所述第一开闭阀(221)和所述第四开闭阀(232)。

13.如权利要求10所述的涡轮增压发动机系统(100)的进气调节方法，其特征在于，

在所述多余进气排出步骤中，打开所述第一开闭阀(221)和所述第二开闭阀(222)，关闭所述第三开闭阀(231)、所述第四开闭阀(232)和所述单向阀(251)，并且在经过所述可动件(211)从所述最大上行位置移动到所述最大下行位置的时间后，将所述第三开闭阀(231)打开。

14.如权利要求10所述的涡轮增压发动机系统(100)的进气调节方法，其特征在于，

在所述新鲜空气补充步骤后，进行根据扭矩管理评估，增大或减小所述第一开闭阀(221)的开度的步骤。

15.如权利要求10所述的涡轮增压发动机系统(100)的进气调节方法，其特征在于，

在所述EGR气体补充步骤后，进行根据EGR率评估，增大或减小所述第一开闭阀(221)的开度的步骤。

16.如权利要求10所述的涡轮增压发动机系统(100)的进气调节方法，其特征在于，

在所述多余进气排出步骤后，进行根据对爆震、尾气排放温度过高的判断，增大或减小所述第一开闭阀(221)的开度的步骤。

17.如权利要求10至16中任一项所述的涡轮增压发动机系统(100)的进气调节方法，其特征在于，

满足所述可动件(211)的上行条件和满足所述可动件(211)的下行条件包括：

当响应加速请求时，使所述可动件(211)上行，当加速请求结束后，使所述可动件(211)下行；

当响应扭矩增大请求或是发动机处于坡行回家模式时，使所述可动件(211)反复上行、下行。

18.如权利要求17所述的涡轮增压发动机系统(100)的进气调节方法，其特征在于，

上行与下行间的时间间隔为0.2ms。