CN109826729A - 一种发动机智能可变压缩比系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机智能可变压缩比系统及方法，包括储气罐、空气压缩机、发动机进气总管、电控压力阀、电控流量阀、电子控制单元和传感器，本发明通过空气压缩机将空气压缩后储存到储气罐中，并通过电控压力阀和电控流量阀控制压缩气体的气压和流量，从而智能地改变发动机不同工况下的压缩比。
Description
技术领域
本发明属于发动机进气控制技术领域，具体涉及一种发动机智能可变压缩比系统及方法。
背景技术
一般传统发动机的压缩比是不可变动的，因为燃烧室容积及气缸工作容积都是固定的参数，在设计中已经确定。为了使现代发动机能在各种变化的工况中发挥更好的效率，以改善发动机的运行性能。其中气门可变驱动技术早已实现，作为重要参数的压缩比也有人尝试由固定不变改为“随机应变”，但由于涉及压缩比必然要涉及到整个发动机结构的改变，牵一而动百，难度很大，长期没有进展。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种发动机智能可变压缩比系统及方法，以解决现有的进气控制系统进气压缩比固定导致汽车发动机的工作效率低下的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：提供一种发动机智能可变压缩比系统，包括空气压缩机，所述空气压缩机用于将外界空气进行压缩加压；
储气罐，所述储气罐的进气端与所述空气压缩机连接，所述储气罐的出气端与发动机进气总管连接；
发动机燃烧室，所述发动机燃烧室与所述发动机进气总管连通，所述发动机燃烧室的压缩比为8比1；
电控压力阀，所述电控压力阀设置在所述储气罐与所述进气总管之间以控制进气总管的进气压力；
电控流量阀，所述电控流量阀也设置在所述储气罐与所述进气总管之间以控制进气总管的进气流量；
传感器，所述传感器与所述电子控制单元电连接以将发动机的工作参数传输至所述电子控制单元中；
电子控制单元，所述电子控制单元与所述电控压力阀和电控流量阀电连接，所述电子控制单元通过所述传感器检测到的车况控制所述电控压力阀和电控流量阀打开和关闭的程度。
进一步的，所述储气罐连接有用于将外界空气过滤的空气滤清器。
进一步的，所述传感器包括发动机转速传感器、负荷传感器、车速传感器和水温传感器。
进一步的，所述储气罐连接有压力继电器，所述储气罐与所述进气总管之间还设置有安全阀。
进一步的，所述的电控流量阀连接有第一伺服电机，所述电控压力阀连接有第二伺服电机。
进一步的，所述电控压力阀的进气端和出气端设置分别设置有高压压力传感器和低压压力传感器。
进一步的，所述电控流量阀的出气端设置有进气流量传感器。
本发明提供了一种发动机智能可变压缩比方法，基于上述的一种发动机智能可变压缩比系统，包括以下步骤：
S1，空气滤清器将外界空气过滤后并通过空气压缩机压缩后将外界空气储存到储气罐中；
S2，发动机水温传感器检测发动机温度，高压压力传感器检测储气罐内的压缩气体的压力；
S3，电控压力阀开启使进入发动机进气总管的压缩气体压力大于标准大气压；
S4，发动机负荷传感器、发动机转速传感器和车速传感器检测发动机的工况，并通过电子控制单元控制电控压力阀改变进气压力，控制电控流量阀控制进气流量。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明设置有电控流量阀和电控压力阀，通过电子控制单元控制电控流量阀和电控压力阀的开关程度，从而实现对发动机的进气量和进气的压力大小控制，而发动机的燃烧室压缩比能够在8比1到18比1之间变化，即当发动机低转速低负荷运转时可降低压缩比；当发动机低速高负荷或中高速高负荷运转时可提供压缩比；当发动机高速低负荷运转时可降低压缩比，从而使得发动机能够在不同车况下将压缩比调整至最适状态。另外由于采用了压缩终了喷油方式，汽油爆燃有利于发动机做功，所以汽油可无需添加抗爆剂，可降低汽油生产成本，使热效率更高，燃烧更彻底，更环保。
附图说明
图1为本发明的示意图。
附图标记：
1-空气滤清器，2-空气压缩机，3-储气罐，310-压力继电器，320-安全阀， 4-电控压力阀，410-高压压力传感器，420-低压压力传感器，430-第一伺服电机， 5-电控流量阀，510-第二伺服电机，520-进气流量传感器，6-传感器，610-发动机转速传感器，620-发动机水温传感器，630-车速传感器，640-发动机负荷传感器，7-发动机进气总管，8-发动机燃烧室，9-电子控制单元。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式做具体的说明。
本发明提供了一种发动机智能可变压缩比系统，如图1所示，包括，
空气滤清器1、空气压缩机2、储气罐3、电控压力阀4、电控流量阀5、传感器6、发动机进气总管7、发动机燃烧室8和电子控制单元9，所述空气滤清器1与所述空气压缩机2的进气端连接，所述空气压缩机2的出气端与所述储气罐3连通，所述空气滤清器1将外界的空气吸入并过滤，随后空气压缩机2 将经过过滤的空气压缩为高压气体并输送到储气罐3中储存，储气罐3与发动机进气总管7的进气端连接，储气罐3能够通过发动机进气总管7将压缩空气输出至发动机燃烧室8内为发动机工作提供所需要的空气，发动机燃烧室8内的压缩比为8比1。电控压力阀4和电控流量阀5设置在储气罐3与发动机进气总管7之间，电子控制单元9与传感器6电连接，同时电子控制单元9也与电控压力阀4和电控流量阀5电连接，其中传感器6包括发动机转速传感器610、发动机水温传感器620、车速传感器630和发动机负荷传感器640，上述传感器能够检测发动机的工作状况，并且根据实际工况通过电子控制单元9控制电控压力阀4和电控流量阀5的开闭程度来改变发动机进气总管7内压缩气体的压力和流量，从而改变发动机燃烧室8内的压缩比。
优选地，在电控压力阀4的进气端和出气端分别设置有高压压力传感器410 和低压压力传感器420，其中高压压力传感器410能够检测储气罐3中的压缩气体是否处于高压状态，低压压力传感器420能够检测经过电控压力阀4减压后的压缩气体的压力是否达到目标值。
优选地，电控压力阀4连接有第一伺服电机430，电控流量阀5连接有第二伺服电机510，第一伺服电机430和第二伺服电机510都与电子控制单元9 电连接，电子控制单元9能够控制第一伺服电机430和第二伺服电机510转动，进而控制电控压力阀4和电控流量阀5的开闭程度。
优选地，电控流量阀5的出气端设置有进气流量传感器520，进气流量传感器520能够检测发动机进气总管7内的压缩空气的流量是否达到目标值。
优选地，储气罐3连接有压力继电器310，所述储气罐3与所述发动机进气总管7之间还设置有安全阀320，安全阀320能够在本发明出现异常时关闭储气罐3与发动机进气总管7之间的通路，防止意外发生。
本发明还提供了一种发动机智能可变压缩比方法，基于上述的发动机智能可变压缩比系统，包括以下步骤：
S1，空气滤清器将外界空气过滤后并通过空气压缩机压缩后将外界空气储存到储气罐中，此时储气罐中储存有经过滤并且被压缩的高压气体；
S2，发动机水温传感器检测发动机温度，高压压力传感器检测储气罐内的压缩气体的压力，当发动机水温传感器能够检测到发动机的水温较低时，电子控制单元能够判断出汽车为冷车状态启动发动机，；
S3，电控压力阀开启使进入发动机进气总管的压缩气体压力大于标准大气压；
S4，发动机负荷传感器、发动机转速传感器和车速传感器检测发动机的工况，并通过电子控制单元控制电控压力阀改变进气压力，控制电控流量阀控制进气流量。
本发明的工作原理：发动机水温传感器、发动机转速传感器、发动机负荷传感器和车速传感器检测发动机的工况(如冷车启动、热车启动或寒冷地带冷车启动等)，若判断为冷车状态启动发动机时，电控压力阀控制阀开启进而控制发动机进气总管的压力略高于标准大气压(发动机类似于自然吸气工作)预热，随着发动机负荷增加，电子控制单元采集电控流量阀和电控压力阀的开闭程度、低压压力传感器、发动机转速传感器、发动机负荷传感器、发动机水温传感器、车速传感器等信号，引入该发动机变压缩比状态下瞬时空气消耗量等计算，精确控制第一伺服电机和第二伺服电机转动相位，即精确控制进气压力与流量以满足不同工况下发动机所需的压缩比和空燃比，实现发动机进气增压及压缩比可变。
冷车启动及暖车或怠速时可适当降低压缩比，而发动机处在不同工况时，其压缩比可变范围从8:1至18:1(柴油机可更高)之间变化。停车时，电控压力阀和电控流量阀将关闭，保持储气罐空气压力待下次启动时有足够的进气压力。
当汽车高速行驶时随着发动机转速提高，本发明根据车速传感器和发动机负荷传感器信号、发动机水温传感器信号适时降低压缩比而降低油耗，当车辆起步或爬坡时需要有足够的输出功率时可快速提高压缩比(使发动机快速输出峰值功率)，实现优化发动机压缩比可变满足不同需求的工作状况。
同时在发动机工作过程中，因为采用压缩终了喷油，无需使用含抗暴添加剂的汽油，可降低了汽油的生产成本，使热效率更高，燃烧更彻底，更环保。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种发动机智能可变压缩比系统，其特征在于：包括，
空气压缩机，所述空气压缩机用于将外界空气进行压缩加压；
储气罐，所述储气罐的进气端与所述空气压缩机连接，所述储气罐的出气端与发动机进气总管连接；
发动机燃烧室，所述发动机燃烧室与所述发动机进气总管连通，所述发动机燃烧室的压缩比为8比1；
电控压力阀，所述电控压力阀设置在所述储气罐与所述进气总管之间以控制进气总管的进气压力；
电控流量阀，所述电控流量阀也设置在所述储气罐与所述进气总管之间以控制进气总管的进气流量；
传感器，所述传感器与所述电子控制单元电连接以将发动机的工作参数传输至所述电子控制单元中；
电子控制单元，所述电子控制单元与所述电控压力阀和电控流量阀电连接，所述电子控制单元通过所述传感器检测到的车况控制所述电控压力阀和电控流量阀打开和关闭的程度。
2.根据权利要求1所述的发动机智能可变压缩比系统，其特征在于：所述储气罐连接有用于将外界空气过滤的空气滤清器。
3.根据权利要求1所述的发动机智能可变压缩比系统，其特征在于：所述传感器包括发动机转速传感器、负荷传感器、车速传感器和水温传感器。
4.根据权利要求1所述的发动机智能可变压缩比系统，其特征在于：所述储气罐连接有压力继电器，所述储气罐与所述进气总管之间还设置有安全阀。
5.根据权利要求1所述的发动机智能可变压缩比系统，其特征在于：所述的电控流量阀连接有第一伺服电机，所述电控压力阀连接有第二伺服电机。
6.根据权利要求1所述的发动机智能可变压缩比系统，其特征在于：所述电控压力阀的进气端和出气端设置分别设置有高压压力传感器和低压压力传感器。
7.根据权利要求1所述的发动机智能可变压缩比系统，其特征在于：所述电控流量阀的出气端设置有进气流量传感器。
8.一种发动机智能可变压缩比方法，基于根据权利要求1-7任意一项所述的发动机智能可变压缩比系统，其特征在于：包括下列步骤：
S1，空气滤清器将外界空气过滤后并通过空气压缩机压缩后将外界空气储存到储气罐中；
S2，发动机水温传感器检测发动机温度，高压压力传感器检测储气罐内的压缩气体的压力；
S3，电控压力阀开启使进入发动机进气总管的压缩气体压力大于标准大气压；
S4，发动机负荷传感器、发动机转速传感器和车速传感器检测发动机的工况，并通过电子控制单元控制电控压力阀改变进气压力，控制电控流量阀控制进气流量。
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