CN109057946B - 一种车用气动增压装置的防喘振结构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种车用气动增压装置的防喘振结构，包括发动机、废气涡轮和增压器，所述增压器的进气端通过第一空气滤清器与大气相通，增压器的出气端与发动机的进气端相通，所述发动机的出气端与废气涡轮的进气端相通，所述废气涡轮与增压器传动配合：所述增压器的出气端依次通过中冷器、气动增压阀与发动机的进气端相通，所述中冷器与气动增压阀的进气端之间的管路与排气歧管的一端相通，所述排气歧管的另一端与防喘振阀的进气端相通，所述防喘振阀的控制端与气动增压控制器信号连接。本设计不仅能够智能判断增压器的喘振倾向，避免增压器发生喘振，而且实现了防喘振阀排出空气的再利用。

Description

一种车用气动增压装置的防喘振结构及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种气动增压装置的防喘振设备，尤其涉及一种车用气动增压装置的防喘振结构及其控制方法，具体适用于优化气动增压装置结构，避免增压器喘振。

背景技术

现有的整车气动增压装置通过将高压空气在特定工况下（如起步、急加速等）通过额外空气路径注入进气总管，与此同时关闭气动增压阀，防止注入的高压空气倒流至增压器侧，同时为增压器侧提供封闭压缩腔，帮助快速建立增压器侧空气压力,当监测到增压器侧进气压力达到需求水平时，及时释放气动增压阀，由气动增压切换至涡轮增压，解决了因废气涡轮响应迟滞带来的动力响应慢问题。

通过关闭气动增压阀切断增压器侧的进气通道，由额外空气路径为发动机补充足够进气量，从而增加发动机扭矩输出，同时废气能量的增加，进一步提高涡轮效率，当监测到增压器能够满足当前进气要求时，及时释放气动增压阀，由增压器正常供气。但气动增压阀的关闭使增压器侧形成封闭压缩腔，随着压比的增大、流量的减少和增压器转速的提高，增压器出现喘振的倾向加大，而此时如果提前释放气动增压阀又达不到气动增压的效果。

中国专利公告号为CN205677720U，公告日为2016年11月9日的实用新型专利公开了一种发动机用增压器防喘振阀，在防喘振阀的壳体内部设置有隔板，隔板将壳体的内部分成独立的上部空间和下部空间，在壳体的上部空间内，设置有抵靠于阀盖上的弹簧座，以及抵靠于弹簧座和隔板上的复位弹簧，隔板上开设有隔板通孔，气门穿过隔板通孔并且固定在弹簧座上，壳体上、下部分不相连通，当节气门前压力大于节气门后压力一定值的情况下，复位弹簧在压力差的作用下，带动气门上移，进行排气泄压；排气泄压时，要排出的气体不会壳体内部流入壳体的上部空间，进而通过取气管流入进气管。虽然该实用新型能够在一定程度上避免增压器喘振的发生，但其仍存在以下缺陷：

1、该实用新型适用于增压器的防喘振，并不能直接应用于气动增压装置的防喘振。

2、该实用新型采用弹簧结构来控制防喘振阀的开、闭，故喘振阀的开、闭受力是一定的，而喘振曲线是一个动态变化的曲线，故该结构仅能够避免部分喘振情况的发生。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不能适用气动增压装置防喘振的问题，提供了一种智能开启的车用气动增压装置的防喘振结构及其控制方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种车用气动增压装置的防喘振结构，包括发动机、废气涡轮和增压器，所述增压器的进气端通过第一空气滤清器与大气相通，增压器的出气端与发动机的进气端相通，所述发动机的出气端与废气涡轮的进气端相通，所述废气涡轮与增压器传动配合；

所述增压器的出气端依次通过中冷器、气动增压阀与发动机的进气端相通，所述中冷器与气动增压阀的进气端之间的管路与防喘振排气支管的一端相通，所述防喘振排气支管的另一端与防喘振阀的进气端相通，所述防喘振阀的控制端与气动增压控制器信号连接。

所述中冷器与气动增压阀的进气端之间的管路内设置有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与气动增压控制器信号连接；所述气动增压控制器与整车动力CAN总线信号连接。

所述气动增压阀的出气端处设置有空气喷嘴，所述空气喷嘴的进气端通过压力调节阀与压缩空气罐的出气端相通，所述压力调节阀的控制端与气动增压控制器信号连接。

所述第一空气滤清器的出气端还通过进气管与空压机的进气端相通，所述防喘振阀的出气端与进气管相通。

所述防喘振阀为电磁阀、电动球阀或电动蝶阀。

所述空压机的出气端通过第二空气滤清器与压缩空气罐的进气端相通。

所述发动机的出气端与发动机的进气端之间设置有废气再循环装置；所述废气涡轮的出气端设置有后处理装置。

一种车用气动增压装置的防喘振结构的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

第一步：喘振监控，当气动增压阀工作时，气动增压阀阀片阻断增压器侧进气，增压器与气动增压阀之间管路内的气压增大，导致增压器的背压迅速增加，气动增压控制器采集压力传感器的实时信号，同时通过整车动力CAN总线采集发动机的实时运行参数，得出实时增压器折合流量值和增压器压比值；

第二步：判定喘振倾向，气动增压控制器将实时增压器折合流量值和增压器压比值进行查表，分析增压器的实时运行点与喘振边界线距离，判定增压器是否有喘振倾向，当判定增压器有喘振倾向时进行下一步；当判定增压器没有喘振倾向时，气动增压控制器继续监测相关实时数据；

第三步：降压防喘振，当判定增压器有喘振倾向时，气动增压控制器控制防喘振阀开启，使气体通过防喘振排气支管排出，从而降低增压器压比，防止增压器发生喘振；气动增压控制器采集压力传感器的实时信号，判断增压器的工作状态，当压力传感器的压力信号降低到设定值时关闭防喘振阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种车用气动增压装置的防喘振结构中在中冷器和气动增压阀之间的管路上设置防喘振排气支管，并通过防喘振阀控制防喘振排气支管的排气，当气动增压控制器判定增压器具有喘振倾向时，控制防喘振阀排气，从而避免增压器发生喘振。因此，本设计能够智能判断增压器的喘振倾向，避免增压器发生喘振。

2、本发明一种车用气动增压装置的防喘振结构中防喘振阀的出气端与进气管相通，而进气管连通第一空气滤清器和空压机，通过防喘振阀排出的高压空气，并入到连通空压机的进气管，被空压机压缩利用，提高了压缩机效率。因此，本设计的防喘振阀的出气端并入空压机的进气管道，实现了防喘振阀排出空气的再利用。

3、本发明一种车用气动增压装置的防喘振结构的控制方法中气动增压控制器监测发动机运行工况数据，通过增压器折合流量和增压器压比判定增压器的实时运行点与喘振边界线距离，从而判定气动增压装置是否存在喘振倾向，通过控制防喘振阀的开闭来避免增压器的实时运行点越过喘振边界线，从而实现智能防喘振。因此本设计能够智能控制防喘振阀，避免增压器发生喘振。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是发动机-增压器联合运行曲线示意图。

图中：发动机1、废气涡轮2、增压器3、第一空气滤清器4、中冷器5、气动增压阀6、空气喷嘴61、压力调节阀62、防喘振阀7、防喘振排气支管71、空压机8、进气管81、第二空气滤清器82、压缩空气罐83、气动增压控制器9、压力传感器91、废气再循环装置10、后处理装置11。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1、图2，一种车用气动增压装置的防喘振结构，包括发动机1、废气涡轮2和增压器3，所述增压器3的进气端通过第一空气滤清器4与大气相通，增压器3的出气端与发动机1的进气端相通，所述发动机1的出气端与废气涡轮2的进气端相通，所述废气涡轮2与增压器3传动配合；

所述增压器3的出气端依次通过中冷器5、气动增压阀6与发动机1的进气端相通，所述中冷器5与气动增压阀6的进气端之间的管路与防喘振排气支管71的一端相通，所述防喘振排气支管71的另一端与防喘振阀7的进气端相通，所述防喘振阀7的控制端与气动增压控制器9信号连接。

所述中冷器5与气动增压阀6的进气端之间的管路内设置有压力传感器91，所述压力传感器91的信号输出端与气动增压控制器9信号连接；所述气动增压控制器9与整车动力CAN总线信号连接。

所述气动增压阀6的出气端处设置有空气喷嘴61，所述空气喷嘴61的进气端通过压力调节阀62与压缩空气罐83的出气端相通，所述压力调节阀62的控制端与气动增压控制器9信号连接。

所述第一空气滤清器4的出气端还通过进气管81与空压机8的进气端相通，所述防喘振阀7的出气端与进气管81相通。

所述防喘振阀7为电磁阀、电动球阀或电动蝶阀。

所述空压机8的出气端通过第二空气滤清器82与压缩空气罐83的进气端相通。

所述发动机1的出气端与发动机1的进气端之间设置有废气再循环装置10；所述废气涡轮2的出气端设置有后处理装置11。

一种车用气动增压装置的防喘振结构的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

第一步：喘振监控，当气动增压阀6工作时，气动增压阀6阀片阻断增压器3侧进气，增压器3与气动增压阀6之间管路内的气压增大，导致增压器3的背压迅速增加，气动增压控制器9采集压力传感器91的实时信号，同时通过整车动力CAN总线采集发动机的实时运行参数，得出实时增压器折合流量值和增压器压比值；

第二步：判定喘振倾向，气动增压控制器9将实时增压器折合流量值和增压器压比值进行查表，分析增压器3的实时运行点与喘振边界线距离，判定增压器3是否有喘振倾向，当判定增压器3有喘振倾向时进行下一步；当判定增压器3没有喘振倾向时，气动增压控制器9继续监测相关实时数据；

第三步：降压防喘振，当判定增压器3有喘振倾向时，气动增压控制器9控制防喘振阀7开启，使气体通过防喘振排气支管71排出，从而降低增压器压比，防止增压器3发生喘振；气动增压控制器9采集压力传感器91的实时信号，判断增压器3的工作状态，当压力传感器91的压力信号降低到设定值时关闭防喘振阀7。

本发明的原理说明如下：

由于本设计应用的车型不同导致其内部传感器的设置存在区别，故控制方法第一步中增压器折合流量和增压器压比能够通过计算、查表或数学模型的方式得到。

喘振倾向，参见图2，发动机-增压器联合运行曲线，通过本设计控制方法中得到的增压器折合流量和增压器压比，能够判断增压器3现有运行状态与喘振边界之间的关系，当增压器3现有运行状态在图中位置与喘振边界的距离小于设定值时，则判定此时的增压器3具有喘振倾向。

另外，由于发动机和增压器型号的不同其运行曲线存在区别，喘振边界也会发生变化，本设计喘振倾向的判定范围也会根据其不同的运行曲线发生变化。

对于机械式空压机8而言，通过防喘振阀7释放的压缩空气流向空压机8侧，被再次利用。对于离合式空压机8而言，通过防喘振阀7释放的压缩空气，在空压机8啮合状态下，流向空压机8侧；空压机8卸载状态下，直接通向大气。

实施例1：

一种车用气动增压装置的防喘振结构，包括发动机1、废气涡轮2和增压器3，所述增压器3的进气端通过第一空气滤清器4与大气相通，增压器3的出气端与发动机1的进气端相通，所述发动机1的出气端与废气涡轮2的进气端相通，所述废气涡轮2与增压器3传动配合；所述增压器3的出气端依次通过中冷器5、气动增压阀6与发动机1的进气端相通，所述中冷器5与气动增压阀6的进气端之间的管路与防喘振排气支管71的一端相通，所述防喘振排气支管71的另一端与防喘振阀7的进气端相通，所述防喘振阀7的控制端与气动增压控制器9信号连接；所述中冷器5与气动增压阀6的进气端之间的管路内设置有压力传感器91，所述压力传感器91的信号输出端与气动增压控制器9信号连接；所述气动增压控制器9与整车动力CAN总线信号连接；所述气动增压阀6的出气端处设置有空气喷嘴61，所述空气喷嘴61的进气端通过压力调节阀62与压缩空气罐83的出气端相通，所述压力调节阀62的控制端与气动增压控制器9信号连接。

一种车用气动增压装置的防喘振结构的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

第一步：喘振监控，当气动增压阀6工作时，气动增压阀6阀片阻断增压器3侧进气，增压器3与气动增压阀6之间管路内的气压增大，导致增压器3的背压迅速增加，气动增压控制器9采集压力传感器91的实时信号，同时通过整车动力CAN总线采集发动机的实时运行参数，得出实时增压器折合流量值和增压器压比值；

第二步：判定喘振倾向，气动增压控制器9将实时增压器折合流量值和增压器压比值进行查表，分析增压器3的实时运行点与喘振边界线距离，判定增压器3是否有喘振倾向，当判定增压器3有喘振倾向时进行下一步；当判定增压器3没有喘振倾向时，气动增压控制器9继续监测相关实时数据；

第三步：降压防喘振，当判定增压器3有喘振倾向时，气动增压控制器9控制防喘振阀7开启，使气体通过防喘振排气支管71排出，从而降低增压器压比，防止增压器3发生喘振；气动增压控制器9采集压力传感器91的实时信号，判断增压器3的工作状态，当压力传感器91的压力信号降低到设定值时关闭防喘振阀7。

实施例2：

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：

所述第一空气滤清器4的出气端还通过进气管81与空压机8的进气端相通，所述防喘振阀7的出气端与进气管81相通；所述防喘振阀7为电磁阀、电动球阀或电动蝶阀，所述空压机8的出气端通过第二空气滤清器82与压缩空气罐83的进气端相通。

实施例3：

实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：

所述发动机1的出气端与发动机1的进气端之间设置有废气再循环装置10；所述废气涡轮2的出气端设置有后处理装置11。

Claims (2)

1.一种车用气动增压装置的防喘振结构，包括发动机（1）、废气涡轮（2）和增压器（3），所述增压器（3）的进气端通过第一空气滤清器（4）与大气相通，增压器（3）的出气端与发动机（1）的进气端相通，所述发动机（1）的出气端与废气涡轮（2）的进气端相通，所述废气涡轮（2）与增压器（3）传动配合，其特征在于：

所述增压器（3）的出气端依次通过中冷器（5）、气动增压阀（6）与发动机（1）的进气端相通，所述中冷器（5）与气动增压阀（6）的进气端之间的管路与防喘振排气支管（71）的一端相通，所述防喘振排气支管（71）的另一端与防喘振阀（7）的进气端相通，所述防喘振阀（7）的控制端与气动增压控制器（9）信号连接；

所述中冷器（5）与气动增压阀（6）的进气端之间的管路内设置有压力传感器（91），所述压力传感器（91）的信号输出端与气动增压控制器（9）信号连接；所述气动增压控制器（9）与整车动力CAN 总线信号连接；

所述第一空气滤清器（4）的出气端还通过进气管（81）与空压机（8）的进气端相通，所述防喘振阀（7）的出气端与进气管（81）相通；所述空压机（8）的出气端通过第二空气滤清器（82）与压缩空气罐（83）的进气端相通；

所述防喘振阀（7）为电磁阀、电动球阀或电动蝶阀；所述气动增压阀（6）的出气端处设置有空气喷嘴（61），所述空气喷嘴（61）的进气端通过压力调节阀（62）与压缩空气罐（83）的出气端相通，所述压力调节阀（62）的控制端与气动增压控制器（9）信号连接；

基于车用气动增压装置的防喘振结构的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

第一步：喘振监控，当气动增压阀（6）工作时，气动增压阀（6）阀片阻断增压器（3）侧进气，增压器（3）与气动增压阀（6）之间管路内的气压增大，导致增压器（3）的背压迅速增加，气动增压控制器（9）采集压力传感器（91）的实时信号，同时通过整车动力CAN 总线采集发动机的实时运行参数，得出实时增压器折合流量值和增压器压比值；

第二步：判定喘振倾向，气动增压控制器（9）将实时增压器折合流量值和增压器压比值进行查表，分析增压器（3）的实时运行点与喘振边界线距离，判定增压器（3）是否有喘振倾向，当判定增压器（3）有喘振倾向时进行下一步；当判定增压器（3）没有喘振倾向时，气动增压控制器（9）继续监测相关实时数据；喘振倾向，通过得到的增压器折合流量值和增压器压比值，能够判断增压器（3）现有运行状态与喘振边界线之间的关系，当增压器（3）现有运行状态在图中位置与喘振边界线的距离小于设定值时，则判定此时的增压器（3）具有喘振倾向；

第三步：降压防喘振，当判定增压器（3）有喘振倾向时，气动增压控制器（9）控制防喘振阀（7）开启，使气体通过防喘振排气支管（71）排出，从而降低增压器压比，防止增压器（3）发生喘振；气动增压控制器（9）采集压力传感器（91）的实时信号，判断增压器（3）的工作状态，当压力传感器（91）的压力信号降低到设定值时关闭防喘振阀（7）。

2. 根据权利要求1 所述的一种车用气动增压装置的防喘振结构，其特征在于：

所述发动机（1）的出气端与发动机（1）的进气端之间设置有废气再循环装置（10）；所述废气涡轮（2）的出气端设置有后处理装置（11）。