CN111120160A - 涡轮增压系统、涡轮增压方法以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种涡轮增压系统、涡轮增压方法以及车辆,其中涡轮增压系统包括进气系统、气刹制动系统、涡轮增压器及控制器;进气系统的出气端与涡轮增压器的涡轮端连接;气刹制动系统包括空压机、储气部及制动执行部,空压机的进气端与进气系统的出气端连接,空压机的出气端与储气部的进气端连接;储气部的出气端一路与制动执行部选择性连通,另一路与涡轮增压器的涡轮端选择性连通;控制器用于在车辆的速度低于预设速度时控制储气部中的空气导向涡轮增压器的涡轮端。这样,当发动机处于低速工况时,储气部内储存的高压气体能够导向涡轮增压器,以对涡轮增压,使涡轮增压器在发动机转速较慢时仍能获得较高的转速,改善低速增压性能。
Description
技术领域
本公开涉及带有涡轮增压器的发动机技术领域,具体地,涉及一种涡轮增压系统、涡轮增压方法以及车辆。
背景技术
为提高车辆的动力性及经济性,部分车型采用增压系统来辅助提高发动机进气的压力,以加大发动机进气量、提高发动机燃烧效率、改善车辆动力性及燃油经济性。
相关技术中常见的增压系统包括废气涡轮增压系统、机械增压系统,混合增压系统等。其中废气涡轮增压系统主要利用发动机工作时排出的废气进入到增压器的涡轮端,经涡轮端增压后回到发动机,从而能够不断地提高发动机的进气压力,在保证动力的同时,提高车辆的燃油经济性。然而涡轮增压器需要利用发动机排出的废气进行增压,当车辆起步时,由于发动机的转速较低,发动机排气系统产生的背压不足以高效地驱动增压器涡轮进行增压,导致进气系统处于非增压状态,无法迅速为车辆提供足够动力使车辆快速起步。
发明内容
本公开的第一个目的是提供一种涡轮增压系统,以解决涡轮增压器在发动机转速过低时增压效果较差的问题。
本公开的第二个目的是提供一种涡轮增压方法,该方法能够通过本公开提供的涡轮增压系统实现。
本公开的第三个目的是提供一种车辆,该车辆包括本公开提供的涡轮增压系统。
为了实现上述目的,本公开提供一种涡轮增压系统,包括:进气系统、气刹制动系统、涡轮增压器以及控制器;所述进气系统的出气端与所述涡轮增压器的涡轮端连接;所述气刹制动系统包括:空压机、储气部以及制动执行部,所述空压机的进气端与所述进气系统的出气端连接,所述空压机的出气端与所述储气部的进气端连接;所述储气部的出气端一路与所述制动执行部选择性连通,另一路与所述涡轮增压器的涡轮端选择性连通;所述控制器用于在车辆的速度低于预设车速时控制所述储气部中的空气导向所述涡轮增压器的涡轮端。
可选地,所述涡轮增压系统还包括用于检测轮端转速的转速传感器,所述控制器与所述转速传感器电连接,以在轮端的转速低于预设转速时控制所述储气部中的空气导向所述涡轮增压器的涡轮端。
可选地,所述储气部与所述涡轮增压器的涡轮端之间设置有能够被所述控制器控制开启或关闭的单向阀。
可选地,所述涡轮增压器的涡轮端设置有流量检测装置,所述控制器与所述流量检测装置电连接,以在流入所述涡轮增压器的涡轮端的气体的流量低于预设流量时控制所述储气部中的空气导向所述涡轮增压器的涡轮端。
可选地,所述流量检测装置为空气流量计。
可选地,所述储气部内设置有压力传感器,所述控制器与所述压力传感器电连接,以在所述储气部内的压力大于预设压力且所述车辆的速度低于预设车速时控制所述储气部中的空气导向所述涡轮端。
可选地,所述涡轮增压系统还包括发动机本体,所述涡轮增压器的增压端与所述发动机本体的进气端连接,所述发动机本体的排气端与所述涡轮增压器的涡轮端连接,所述涡轮增压器的增压端与所述发动机本体的进气端之间设置有中冷器。
根据本公开第二个方面,还提供一种涡轮增压方法,包括:将进气系统分别连接到气刹制动系统和涡轮增压器的涡轮端,其中,所述气刹制动系统包括:空压机、储气部以及制动执行部,所述空压机的进气端与所述进气系统的出气端连接,所述空压机的出气端与所述储气部的进气端连接;将所述储气部的出气端一路与所述制动执行部选择性连通,另一路与所述涡轮增压器的涡轮端选择性连通;在车辆的速度低于预设车速时控制所述储气部中的空气导向所述涡轮增压器的涡轮端。
可选地,所述涡轮增压方法还包括:获取车辆轮端的转速;获取流入所述涡轮增压器的涡轮端的气体的流量;获取所述储气部内的压力;所述在车辆的速度低于预设速度时控制所述储气部中的空气导向所述涡轮增压器的涡轮端的步骤包括:在所述轮端的转速低于预设转速、流入所述涡轮增压器的涡轮端的气体的流量低于预设流量且所述储气部内的压力大于预设压力时,控制所述储气部中的空气导向所述涡轮增压器的涡轮端。
根据本公开第三个方面,还提供一种车辆,该车辆包括上述的涡轮增压系统。
通过上述技术方案,刹车制动系统的储气部的出气端一路与制动执行部选择性连通,另一路与涡轮增压器的涡轮端选择性连通,从而当发动机处于低速工况时,储气部内储存的高压气体能够向增压器的涡轮端输送,为增压器的涡轮进行进气增压,使得增压器即使在发动机转速较慢时仍然能够获得较高的转速,改善低速增压的性能。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本公开,但并不构成对本公开的限制。在附图中:
图1是本公开一种示例性实施方式提供的涡轮增压系统的结构示意图;
图2是本公开一种示例性实施方式提供的涡轮增压方法的流程图;
图3是本公开一种示例性实施方式提供的另一种涡轮增压方法的流程图。
附图标记说明
1 进气系统 2 气刹制动系统
21 空压机 22 储气部
23 制动执行部 3 发动机本体
4 涡轮增压器 5 控制器
6 转速传感器 7 单向阀
8 流量检测装置 9 压力传感器
10 中冷器
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开,并不用于限制本公开。
在本公开中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“内”、“外”是针对零部件的本身轮廓而言的。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同标记代表相同或相似的要素。
如图1所示,本公开提供了一种涡轮增压系统,该系统包括进气系统1、气刹制动系统2、涡轮增压器4以及控制器5。其中进气系统1的出气端与涡轮增压器4的涡轮端连接,空气经进气系统1中的滤清器过滤后通过涡轮增压器4而进入发动机本体3的燃烧室中。涡轮增压器4的增压端与发动机本体3的进气端连接,发动机本体3的排气端与涡轮增压器4的涡轮端连接,这样燃烧后的废气即能够经发动机本体3的排气端排出到涡轮增压器4的涡轮端,废气能量推动涡轮旋转,由此驱动与涡轮同轴的压气机实现增压。
气刹制动系统2包括空压机21、储气部22以及制动执行部23。其中空压机21的进气端与进气系统1的出气端连接,空压机21的出气端与储气部22的进气端连接,储气部22的出气端一路与制动执行部23选择性连通。发动机本体3工作时驱动空压机21将清洁空气输送到储气部22中储存起来,当需要进行制动时,储气部22中的压缩空气被输送到制动执行部23中并驱动制动器进行制动操作。
储气部22的另一路则与涡轮增压器4的涡轮端选择性连通,使得储气部22中的高压气体还能够被输送到涡轮增压器中4。当车辆的速度低于预设速度时,控制器5能够将储气部22中的空气导向所述涡轮增压器4的涡轮端。控制器5可以为ECU(车辆电子控制系统),这样整车仅使用一套控制器即可完成对车辆多个系统的控制操作,或者也可以单独设置专用于本公开的涡轮增压系统的控制器。
通过上述技术方案,当发动机本体3处于低速工况,例如车辆刚起步时,由于发动机本体3排气产生的背压不足以高效地驱动涡轮增压器4的涡轮进气增压,储气部22内储存的高压气体能够向涡轮增压器4的涡轮端输送,以为涡轮提供足够的驱动力,使涡轮增压器4即使在发动机本体3转速较慢时仍然能够获得较高的转速,有效改善涡轮增压器4低速时的增压性能。
在本公开中,预设车速是指在该速度下,发动机本体3具有足够的转速以使得从发动机本体3中排出的废气能够满足对涡轮增压器4增压的要求,而无需额外从外部,例如气刹制动系统2的储气部22中进行补充供给。
作为一种检测车辆转速的方式,本公开的涡轮增压系统还包括转速传感器6,转速传感器6可以设置于轮端,即以轮端的转速作为车辆的速度。控制器5与转速传感器6电连接,转速传感器6将检测到的轮端的转速传递给控制器5,控制器5根据轮端的转速决定是否将储气部22中的高压气体导入到涡轮增压器4的涡轮端,当轮端的转速低于预设转速时,控制器5控制储气部22中的空气导向所述涡轮增压器4的涡轮端。轮端的预设转速对应车辆的预设车速,即发动机本体3具有足够的转速以使得从发动机本体3中排出的废气能够满足对涡轮增压器4进行增压的要求时轮端所具有的转速。
本公开中的电连接既可以是通过传输线缆的接触式连接,也可以是通过传输信号的非接触式连接,该两种方式均属于本领域技术人员实现传感器与控制器连接时所采用的常规技术手段,本公开对此不再赘述。
在本公开中,为实现对储气部22中的高压气体向涡轮增压器4的选择性连通,如图1所示,储气部22与涡轮增压器4的涡轮端之间可以设置有能够被控制器5控制开启或关闭的单向阀7。另外本公开中还可以设置多个单向阀,例如设置在储气部22与制动执行部23之间,以实现储气部22与制动执行部23选择性连通,或者设置在进气系统1与气刹制动系统2之间等。
根据本公开的一种实施方式,涡轮增压器4的涡轮端可以设置有流量检测装置8。控制器5与所述流量检测装置8电连接,以在流入涡轮增压器4的涡轮端的气体的流量低于预设流量时控制储气部22中的空气导向涡轮增压器4的涡轮端。流量控制器8设于涡轮端以检测流入到涡轮增压器4内的气体的流量,该气体包括从发动机本体3排气端排出的废气以及从储气部22导出的高压空气。本公开中的流量检测装置8可以为空气流量计或者温压传感器。
当车辆刚启动时只有从发动机本体3排气端排出的废气,如果废气的流量低于预设流量时,则说明发动机本体3排出的废气不足以为涡轮增压器4增压,需要从储气部22中导出高压空气,流量检测装置8继续检测废气和高压空气的总和的流量,如果仍小于预设流量,则持续从储气部22导出高压空气。预设流量对应车辆的预设车速,即发动机本体3具有足够的转速以使得从发动机本体3中排出的废气能够满足对涡轮增压器4进行增压的要求时进入涡轮增压器4中的气体的流量。
由于采用储气部22中的高压空气辅助推动涡轮高速旋转属于对涡轮增压器4在低速时增压效果的改善,而保证储气部22存储有足够的供致动执行部23使用的高压空气则关乎行车安全,因此,需要首先保证储气部22内的高压空气足够致动执行部23使用,有剩余的高压空气才考虑为涡轮进行增压。作为一种检测储气部22中高压气体剩余量的方式,储气部22内可以设置压力传感器9,控制器5与压力传感器9电连接,以在储气部22内的压力大于预设压力且车辆的速度低于预设车速时控制储气部22中的空气导向所述涡轮端。预设压力是指储气部22内的高压气体仅能够维持制动执行部23制动功能所需的高压气体剩余量时的压力值,小于该预设压力时储气部22不再向涡轮增压器4输送。
涡轮增压器4的增压端与发动机本体3的进气端之间设置有中冷器10,用于为从涡轮增压器4的增压端排出的高温气体降温,使进入到发动机本体3中的气体的温度维持在最佳温度的范围内。
本公开还提供了一种涡轮增压方法,该方法可采用上述的涡轮增压系统实现。具体的,如图2所示,该方法包括:步骤101,将进气系统1分别连接到气刹制动系统2和涡轮增压器4的涡轮端;步骤102,将储气部22的出气端一路与制动执行部23选择性连通,另一路与涡轮增压器4的涡轮端选择性连通;以及步骤104,在车辆的速度低于预设车速度时控制储气部22中的空气导向涡轮增压器4的涡轮端。其中气刹制动系统2包括空压机21、储气部22以及制动执行部23,空压机21的进气端与进气系统1的出气端连接,空压机21的出气端与储气部22的进气端连接。
进一步地,如图3所示,该方法还包括步骤103,获取车辆轮端的转速、流入涡轮增压器4的涡轮端的气体的流量以及储气部22内的压力。转速、流量以及压力可以分别由前述的转速传感器6、流量检测装置8以及压力传感器9测量。基于该步骤103,则步骤104在车辆的速度低于预设车速时控制储气部22中的空气导向涡轮增压器4的涡轮端具体为步骤1041,在轮端的转速低于预设转速、流入涡轮增压器4的涡轮端的气体的流量低于预设流量且储气部22内的压力大于预设压力时,控制储气部22中的空气导向涡轮增压器4的涡轮端。
下面结合图1至图3示例性地介绍根据本公开提供的一种可以完整实施的涡轮增压系统的增压过程。车辆起步后。转速传感器6获取车辆轮端的转速,流量检测装置8获取流入涡轮增压器4的涡轮端的气体的流量,压力传感器获取储气部22内的压力值。由于车辆刚起步,车辆尚处于加速状态,转速传感器6获取的轮端的转速小于预设转速,此时如果流量检测装置8获取的流量小于预设流量,且压力传感器9获取的储气部22内的压力值大于预设压力,则流量传感器8和压力传感器9将信号传递给控制器5,控制器5开启单向阀7,储气部22中的高压气体导入到涡轮增压器4以为涡轮增压。随着车辆的不断加速,当转速传感器6获取的轮端的转速大于或等于预设转速时,即表明利用储气部22中的高压气体进行增加的过程完成,转速传感器6将信号传递给控制器5,控制器5关闭单向阀7。
本公开还提供了一种车辆,该车辆包括上述的涡轮增压系统。该车辆具有上述涡轮增压系统的所有有益效果,在此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式,但是,本公开并不限于上述实施方式中的具体细节,在本公开的技术构思范围内,可以对本公开的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本公开的思想,其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种涡轮增压系统,其特征在于,包括:进气系统(1)、气刹制动系统(2)、涡轮增压器(4)以及控制器(5);
所述进气系统(1)的出气端与所述涡轮增压器(4)的涡轮端连接;
所述气刹制动系统(2)包括:空压机(21)、储气部(22)以及制动执行部(23),所述空压机(21)的进气端与所述进气系统(1)的出气端连接,所述空压机(21)的出气端与所述储气部(22)的进气端连接;所述储气部(22)的出气端一路与所述制动执行部(23)选择性连通,另一路与所述涡轮增压器(4)的涡轮端选择性连通;
所述控制器(5)用于在车辆的速度低于预设车速时控制所述储气部(22)中的空气导向所述涡轮增压器(4)的涡轮端。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压系统,其特征在于,还包括用于检测轮端转速的转速传感器(6),所述控制器(5)与所述转速传感器(6)电连接,以在轮端的转速低于预设转速时控制所述储气部(22)中的空气导向所述涡轮增压器(4)的涡轮端。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压系统,其特征在于,所述储气部(22)与所述涡轮增压器(4)的涡轮端之间设置有能够被所述控制器(5)控制开启或关闭的单向阀(7)。
4.根据权利要求1所述的涡轮增压系统,其特征在于,所述涡轮增压器(4)的涡轮端设置有流量检测装置(8),所述控制器(5)与所述流量检测装置(8)电连接,以在流入所述涡轮增压器(4)的涡轮端的气体的流量低于预设流量时控制所述储气部(22)中的空气导向所述涡轮增压器(4)的涡轮端。
5.根据权利要求4所述的涡轮增压系统,其特征在于,所述流量检测装置(8)为空气流量计。
6.根据权利要求1所述的涡轮增压系统,其特征在于,所述储气部(22)内设置有压力传感器(9),所述控制器(5)与所述压力传感器(9)电连接,以在所述储气部(22)内的压力大于预设压力且所述车辆的速度低于预设车速时控制所述储气部(22)中的空气导向所述涡轮端。
7.根据权利要求1所述的涡轮增压系统,其特征在于,还包括发动机本体(3),所述涡轮增压器(4)的增压端与所述发动机本体(3)的进气端连接,所述发动机本体(3)的排气端与所述涡轮增压器(4)的涡轮端连接,所述涡轮增压器(4)的增压端与所述发动机本体(3)的进气端之间设置有中冷器(10)。
8.一种涡轮增压方法,其特征在于,包括:
将进气系统分别连接到气刹制动系统和涡轮增压器的涡轮端,其中,所述气刹制动系统包括:空压机、储气部以及制动执行部,所述空压机的进气端与所述进气系统的出气端连接,所述空压机的出气端与所述储气部的进气端连接;
将所述储气部的出气端一路与所述制动执行部选择性连通,另一路与所述涡轮增压器的涡轮端选择性连通;
在车辆的速度低于预设车速时控制所述储气部中的空气导向所述涡轮增压器的涡轮端。
9.根据权利要求8所述的涡轮增压方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取车辆轮端的转速;
获取流入所述涡轮增压器的涡轮端的气体的流量;
获取所述储气部内的压力;
所述在车辆的速度低于预设车速时控制所述储气部中的空气导向所述涡轮增压器的涡轮端的步骤包括:
在所述轮端的转速低于预设转速、流入所述涡轮增压器的涡轮端的气体的流量低于预设流量且所述储气部内的压力大于预设压力时,控制所述储气部中的空气导向所述涡轮增压器的涡轮端。
10.一种车辆,其特征在于,包括根据权利要求1-7中任一项所述的涡轮增压系统。
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