CN108869012B - 一种发动机进排气装置及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机进排气装置及控制系统，包括进气组件和排气组件，进气组件包括进气旁通管路和设置在进气旁通管路上的进气旁通阀，进气旁通管路的一端与发动机的增压器的前空气管路连通，进气旁通管路的另一端与增压器的后空气管路连通；排气组件包括排气旁通管路和设置在排气旁通管路上的废气旁通阀，排气旁通管路的一端与增压器的前排气管路连通，排气旁通管路的另一端与增压器的后排气管路连通。上述发动机进排气装置及控制系统，通过对进气旁通阀和废气旁通阀的适时开启，避免了不必要的泵气损失，提高了发动机运行的经济性；同时避免了排气时增压器出现喘振的现象，进而能够体现很好的高原、高温、高寒环境的适应性。

Description

一种发动机进排气装置及控制系统

技术领域

本发明涉及发动机进排气技术领域，尤其涉及一种发动机进排气装置及控制系统。

背景技术

发动机的进气排气原理，一般为空气由增压前的空气管路(简称，前空气管路)进入增压器加压后通过增压后的空气管路(简称，后空气管路)进入发动机的进气管，并且进气管上一般设置有节气门；发动机产生的废气，经增压器的前排气管路进入增压器，由增压器的后排气管路排出。

对于发动机而言，发动机的进气量和进气压力控制非常重要，当进气压力超出发动机需求增压压力，就会造成发动机超扭，损害发动机的使用寿命，此种现象称为发动机的过增压现象；当流体机械及其管道中介质的周期性震荡，对于发动机及其相关部件来说，主要体现在增压器上，导致增压器的增压压力控制不稳，加速增压器的损坏，此现象称之为喘振。

目前为了实现发动机进气压力的调节，以避免发动机过增压现象，采取的主要措施是通过调节节气门的开度来实现。但调节节气门的开度时，当节气门的开度变小或未保持全开的状态必然会导致一定程度的泵气损失，从而降低了发动机运行的经济性，并且排气时增压器容易出现喘振的现象。

综上所述，如何解决发动机的进气压力调节时，容易导致发动机运行的经济性下降和增压器容易出现喘振的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机进排气装置及控制系统，以提高发动机运行的经济性，同时避免增压器出现喘振的现象。

为了实现上述目的，本发明提供了一种发动机进排气装置，包括进气组件和排气组件，

所述进气组件包括进气旁通管路和设置在所述进气旁通管路上的进气旁通阀，所述进气旁通管路的一端与发动机的增压器的前空气管路连通，所述进气旁通管路的另一端与所述增压器的后空气管路连通；

所述排气组件包括排气旁通管路和设置在所述排气旁通管路上的废气旁通阀，所述排气旁通管路的一端与所述增压器的前排气管路连通，所述排气旁通管路的另一端与所述增压器的后排气管路连通。

优选地，所述废气旁通阀为机械式阀体，所述机械式阀体通过具有正压的气管上的调节阀的开度调节实现阀芯位置的调节。

优选地，所述气管与所述发动机的进气管连通。

优选地，所述进气管上的节气门、所述进气旁通阀、所述调节阀均为电磁阀。

优选地，所述后空气管路上还设置有中冷器。

优选地，所述前空气管路的进气端还连接有空气滤清器。

相比于背景技术介绍内容，上述发动机进排气装置，包括进气组件和排气组件，进气组件包括进气旁通管路和设置在进气旁通管路上的进气旁通阀，进气旁通管路的一端与发动机的增压器的前空气管路连通，进气旁通管路的另一端与增压器的后空气管路连通；排气组件包括排气旁通管路和设置在排气旁通管路上的废气旁通阀，排气旁通管路的一端与增压器的前排气管路连通，排气旁通管路的另一端与增压器的后排气管路连通。上述发动机进排气装置，通过设置进气旁通阀，使得当进气管的进气量高出发动机需求的进气量时，通过开启进气旁通阀即可实现进气量的减小；同时通过设置废气旁通阀，当进气管的进气压力大于发动机需求的进气压力时，还可以开启废气旁通阀使多余的废气不经过增压器而直接排走泄压，无论是对于进气量还是进气压力的调剂均无需调节节气门，进而能够使得节气门的开度始终保持较大或全开的状态，从而使得泵气量始终保持在稳定的状态，避免了不必要的泵气损失，提高了发动机运行的经济性；此外，通过对进气旁通阀和废气旁通阀的适时开启，提高了发动机的进气量的调整范围，能够使得增压器的增压压力更加稳定，避免了排气时增压器出现喘振的现象，进而能够体现很好的高原、高温、高寒环境的适应性。

另外，本发明还提供了一种发动机进排气控制系统，该控制系统用于对上述任一方案所描述的发动机进排气装置进行控制，包括用于控制所述节气门、所述进气旁通阀和所述废气旁通阀的开度的控制器；当所述发动机处于燃气切断模式时，所述控制器控制所述节气门和所述进气旁通阀开启至对应的预设开度；当所述发动机处于油门踏板模式时：若所述进气管的压力大于所述发动机需求的进气压力时，所述控制器控制所述废气旁通阀开启。

该发动机进排气控制系统包含了上述发动机进排气装置的核心思想，由于上述发动机进排气装置具有上述技术效果，包含有上述发动机进排气装置的核心思想的控制系统也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

优选地，若所述废气旁通阀开启的情况下，所述进气管的压力仍大于所述发动机需求的进气压力时，所述控制器再控制所述进气旁通阀开启。

优选地，当所述进气管的压力低于基本增压压力时，所述控制器控制所述废气旁通阀和所述进气旁通阀关闭；

当所述进气管的压力高出基本增压压力至预设值时，所述控制器控制所述废气旁通阀开启，所述控制器判断所述节气门是否达到最大开度，若否，则开启所述进气旁通阀，若是，则无需开启进气旁通阀；

当所述节气门达到最大开度后，所述进气管的进气量不能满足所述发动机的进气需求时，所述控制器控制所述进气旁通阀关闭。

优选地，当关闭所述进气旁通阀后仍不能满足所述发动机的进气需求时，所述控制器控制所述废气旁通阀的开度减小。

附图说明

图1为本发明实施例提供的发动机进排气装置的原理结构示意图。

上图1中，

进气旁通管路1、进气旁通阀2、发动机3、增压器4、前空气管路5、后空气管路6、排气旁通管路7、废气旁通阀8、前排气管路9、后排气管路10、气管11、调节阀12、进气管13、节气门14、中冷器15、空气滤清器16、控制器17。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种发动机进排气装置及控制系统，以提高发动机运行的经济性，同时避免增压器出现喘振的现象。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供的一种发动机进排气装置，包括进气组件和排气组件，进气组件包括进气旁通管路1和设置在进气旁通管路1上的进气旁通阀2，进气旁通管路1的一端与发动机3的增压器4的前空气管路5连通，进气旁通管路1的另一端与增压器4的后空气管路6连通；排气组件包括排气旁通管路7和设置在排气旁通管路7上的废气旁通阀8，排气旁通管路7的一端与增压器4的前排气管路9连通，排气旁通管路7的另一端与增压器4的后排气管路10连通。

上述发动机进排气装置，通过设置进气旁通阀，使得当进气管的进气量高出发动机需求的进气量时，通过开启进气旁通阀即可实现进气量的减小；同时通过设置废气旁通阀，当进气管的进气压力大于发动机需求的进气压力时，还可以开启废气旁通阀使多余的废气不经过增压器而直接排走泄压，无论是对于进气量还是进气压力的调剂均无需调节节气门，进而能够使得节气门的开度始终保持较大或全开的状态，从而使得泵气量始终保持在稳定的状态，避免了不必要的泵气损失，提高了发动机运行的经济性；此外，通过对进气旁通阀和废气旁通阀的适时开启，提高了发动机的进气量的调整范围，能够使得增压器的增压压力更加稳定，避免了排气时增压器出现喘振的现象，进而能够体现很好的高原、高温、高寒环境的适应性。

在一些具体的实施方案中，上述废气旁通阀8为机械式阀体，因为对应排气管路上的部件对温度的要求较高，发动机排气的温度很高，若采用电控阀，需要采用耐高温材料，成本较高，因此，本申请采用机械式阀体8，通过具有正压的气管11上的调节阀12的开度调节实现阀芯位置的调节。该机械式阀体通过对阀体内的气室充气即可实现阀芯的位置的调节，在不充气时可以通过弹簧机构回弹。

在一些更具体的实施方案中，上述气管11可以选择与发动机的进气管13连通。当然可以理解的是，上述气管与发动机的进气管连通的方式仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以是单独的气源供应，只要能够实现常温气源的供应即可，只不过额外布置气源会增加成本。

进一步的实施方案中，上述进气管13上的节气门14、进气旁通阀2、调节阀12均为电磁阀。当然可以理解的是，上述均选择电磁阀来实现过电动控制的方式仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以是采用气动阀的布置方式，只不过对应的控制方式为气动控制而已。

这里需要说明的是，一般来说，对应后空气管路6上还设置有中冷器15。

为了保证进入发动机内部的空气的质量，对应前空气管路5的进气端还连接有空气滤清器16。

另外，本发明还提供了一种发动机进排气控制系统，该控制系统用于对上述任一方案所描述的发动机进排气装置进行控制，该控制系统主要包括用于控制发动机3的进气管13上的节气门14、进气旁通阀2和废气旁通阀8的开度的控制器17；

当发动机3处于燃气切断模式时，控制器17控制节气门14和进气旁通阀2开启至对应的预设开度；进而能够防止增压器出现喘振现象。

当发动机3处于油门踏板模式时：若进气管13的压力大于发动机3需求的进气压力时，控制器17控制废气旁通阀8开启，这样能够将废气及时的排出，并且能够降低进气管内的压力。

倘若废气旁通阀8开启的情况下，进气管13的压力仍大于发动机3需求的进气压力时，控制器17再控制进气旁通阀2开启。由于前空气管路始终处于标准大气压状态或负压状态，因此进气旁通阀开启时进气管内的压力会降低。

很显然，上述发动机进排气控制系统，通过控制器17能够实现对进气旁通阀和废气旁通阀的适时开启来调节进气管的压力，使其满足发动机的进气需求。同样能够使得节气门的开度始终保持较大或全开的状态，从而使得泵气量始终保持在稳定的状态，避免了不必要的泵气损失，提高了发动机运行的经济性；此外，通过对进气旁通阀和废气旁通阀的适时开启，能够使得增压器的增压压力更加稳定，避免了排气时增压器出现喘振的现象。

此外，本领域技术人员都应该能够知晓的是，在发动机运行过程中尽量的保持进气门处于较大的开度或者全开，有利于降低节气门泵气损失。因此，当进气管13的压力低于基本增压压力(这里需要说明的是，基本增压压力是指增压器处于全部放气状态时，进气管所能达到的最大压力)时，控制器17控制废气旁通阀8处于关闭状态，且当负荷较低时，控制进气旁通阀2也处于关闭状态，随着发动机转速负荷提高，节气门开度变大，进气量增加，废气量增加，增压压力会逐渐增大；当进气管13的压力高出基本增压压力至预设值时，控制器17控制废气旁通阀8开启，增压能力降低，节气门可以进一步开大；此时控制器17判断节气门14是否达到最大开度，若否，则开启进气旁通阀2，若是，则无需开启进气旁通阀2。在实际运行过程中，当节气门14达到最大开度后，进气管13的进气量不能满足发动机3的进气需求时，控制器17控制进气旁通阀2关闭。另外，当关闭进气旁通阀2后仍不能满足发动机的进气需求时，控制器17控制废气旁通阀8的开度减小。从而使得增压压力升高以满足进气量需求。在这个过程中，节气门开度一直可以维持在最大设定值，最大程度的降低了节气门的泵气损失，提高了发动机的经济性。

以上对本发明所提供的发动机进排气装置及控制系统进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，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，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种发动机进排气装置，包括进气组件、排气组件和控制器(17)，其特征在于，

所述进气组件包括进气旁通管路(1)和设置在所述进气旁通管路(1)上的进气旁通阀(2)，所述进气旁通管路(1)的一端与发动机(3)的增压器(4)的前空气管路(5)连通，所述进气旁通管路(1)的另一端与所述增压器(4)的后空气管路(6)连通；

所述排气组件包括排气旁通管路(7)和设置在所述排气旁通管路(7)上的废气旁通阀(8)，所述排气旁通管路(7)的一端与所述增压器(4)的前排气管路(9)连通，所述排气旁通管路(7)的另一端与所述增压器(4)的后排气管路(10)连通；

所述废气旁通阀(8)为机械式阀体，所述机械式阀体(8)通过具有正压的气管(11)上的调节阀(12)的开度调节实现阀芯位置的调节，继而通过对所述机械式阀体内的气室充气即可实现阀芯的位置的调节，在不充气时可以通过弹簧机构回弹；所述气管(11)与所述发动机的进气管(13)连通；

所述控制器用于控制所述发动机(3)的进气管(13)上的节气门(14)、所述进气旁通阀(2)和所述废气旁通阀(8)的开度；

当所述发动机(3)处于燃气切断模式时，所述控制器(17)控制所述节气门(14)和所述进气旁通阀(2)开启至对应的预设开度；

当所述发动机(3)处于油门踏板模式时：若所述进气管(13)的压力大于所述发动机(3)需求的进气压力时，所述控制器(17)控制所述废气旁通阀(8)开启。

2.如权利要求1所述的发动机进排气装置，其特征在于，所述进气管(13)上的节气门(14)、所述进气旁通阀(2)、所述调节阀(12)均为电磁阀。

3.如权利要求1或2所述的发动机进排气装置，其特征在于，所述后空气管路(6)上还设置有中冷器(15)。

4.如权利要求3所述的发动机进排气装置，其特征在于，所述前空气管路(5)的进气端还连接有空气滤清器(16)。

5.一种发动机进排气控制系统，其特征在于，所述控制系统用于对如权利要求1-4中任一项所述的发动机进排气装置进行控制。

6.如权利要求5所述的发动机进排气控制系统，其特征在于，若所述废气旁通阀(8)开启的情况下，所述进气管(13)的压力仍大于所述发动机(3)需求的进气压力时，所述控制器(17)再控制所述进气旁通阀(2)开启。

7.如权利要求6所述的发动机进排气控制系统，其特征在于，

当所述进气管(13)的压力低于基本增压压力时，所述控制器(17)控制所述废气旁通阀(8)和所述进气旁通阀(2)关闭；

当所述进气管(13)的压力高出基本增压压力至预设值时，所述控制器(17)控制所述废气旁通阀(8)开启，所述控制器(17)判断所述节气门(14)是否达到最大开度，若否，则开启所述进气旁通阀(2)，若是，则无需开启进气旁通阀(2)；

当所述节气门(14)达到最大开度后，所述进气管(13)的进气量不能满足所述发动机(3)的进气需求时，所述控制器(17)控制所述进气旁通阀(2)关闭。

8.如权利要求7所述的发动机进排气控制系统，其特征在于，

当关闭所述进气旁通阀(2)后仍不能满足所述发动机的进气需求时，所述控制器(17)控制所述废气旁通阀(8)的开度减小。