CN111287837A - 发动机及其进气系统、涡轮增压器控制方法及装置和车辆 - Google Patents

发动机及其进气系统、涡轮增压器控制方法及装置和车辆 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种发动机及其进气系统、涡轮增压器控制方法及装置和车辆,发动机进气系统包括具有压气机的涡轮增压器,连接在压气机的进气端的第一管路和连接在压气机的出气端的第二管路,压气机的机壳上开设有喷嘴,第一管路包括连接至压气机的进气口的可开闭的第一支路和连接至喷嘴以与压气机内部连通的第二支路。这样,空气从第一支路和第二支路均可以进入压气机,第一支路使空气从正常的压气机的进气口进入压气机内部,第二支路使空气从机壳的喷嘴进入压气机内部,当涡轮增压器转速较低时可以通过控制第一支路关闭使空气流经第二支路进入压气机内部,喷嘴结构能够使进入压气机内部的空气具有较高的流速,从而可以提高涡轮增压器的转速。

Description

发动机及其进气系统、涡轮增压器控制方法及装置和车辆
技术领域
本公开涉及发动机技术领域,具体地,涉及一种发动机进气系统、涡轮增压器控制方法、涡轮增压器控制装置、发动机和车辆。
背景技术
涡轮增压器在发动机上广泛应用,其主要通过提高发动机燃烧室的进气量来增加发动机的功率和扭矩,从而相应调整发动机的转速,因此,涡轮增压器的瞬态响应成为影响发动机瞬态响应的关键因素。
涡轮增压器包括压气机、涡轮机以及中间体(轴承箱),工作原理为利用发动机排出的废气能量来推动涡轮机内的涡轮旋转,涡轮与压气机内部的叶轮同轴连接,从而能够带动同轴的叶轮旋转,叶轮旋转并压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入发动机气缸。当发动机转速增大时,废气的排出速度和涡轮的转速也同步增加,叶轮就会压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,从而相应增加燃料量和调整发动机的转速,最终提高发动机的输出功率。但是当发动机的转速较低例如发动机处于怠速时,废气的排出量较少,相应增压器的转速不高,进而影响增压器的瞬态响应,达不到发动机瞬态加速时所需的转速。
发明内容
本公开的目的是提供一种发动机进气系统、涡轮增压器控制方法、涡轮增压器控制装置、发动机和车辆,以能够在发动机转速较低时有效提高涡轮增压器的转速。
为了实现上述目的,本公开提供一种发动机进气系统,包括具有压气机的涡轮增压器,连接在所述压气机的进气端的第一管路和连接在所述压气机的出气端的第二管路,所述压气机的机壳上开设有喷嘴,所述第一管路包括连接至所述压气机的进气口的可开闭的第一支路和连接至所述喷嘴以与所述压气机内部连通的第二支路。
可选地,所述压气机的内部具有叶轮,所述喷嘴朝向所述叶轮的叶片以能够推动所述叶轮转动。
可选地,所述喷嘴形成为从所述机壳的外壁贯穿至所述机壳的内壁的渐缩孔。
可选地,所述压气机的内部具有叶轮,所述喷嘴的轴线与所述叶轮的轴线的夹角大小为70°-80°。
可选地,所述第一支路上设置有用于控制其开闭的第一阀体。
可选地,所述第一支路的管径大于所述第二支路的管径。
根据本公开的第二个方面,提供一种涡轮增压器控制方法,所述控制方法使用根据以上所述的发动机进气系统,所述第二管路上设置有节气阀,所述控制方法包括:在发动机怠速工况,关闭所述第一支路,并将所述节气阀的开度调至最大。
根据本公开的第三个方面,提供一种涡轮增压器控制装置,所述控制装置应用于根据以上所述的发动机进气系统,所述第二管路上设置有节气阀,所述控制装置包括控制模块,所述控制模块用于在发动机处于怠速工况时控制所述第一支路关闭,以及控制所述节气阀的开度调至最大。
根据本公开的第四个方面,提供一种发动机,所述发动机包括根据以上所述的发动机进气系统。
根据本公开的第五个方面,提供一种车辆,所述车辆包括上述的发动机。
通过上述技术方案,空气从第一支路和第二支路均可以进入压气机,第一支路使空气从正常的压气机的进气口进入压气机内部,第二支路使空气从机壳的喷嘴进入压气机内部,当涡轮增压器转速较低时可以通过控制第一支路关闭使空气流经第二支路进入压气机内部,喷嘴结构能够使进入压气机内部的空气具有较高的流速,从而可以提高涡轮增压器的转速。
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发动机进气系统的管路布置图;
图2是本公开一种示例性实施方式提供的压气机的喷嘴的结构示意图。
附图标记说明
100 压气机 110 机壳
120 喷嘴 130 叶轮
210 第一管路 220 第二管路
211 第一支路 212 第二支路
213 主管路 300 第一阀体
400 节气阀 500 空滤器
600 中冷器 700 气缸
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”是指相应部件轮廓的内和外。此外,本公开实施例中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素,不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
参照图1,本公开提供一种发动机进气系统,包括具有压气机100的涡轮增压器,连接在压气机100的进气端的第一管路210和连接在压气机100的出气端的第二管路220。压气机100的进气端连接在第一管路210的末端,第一管路210的进口处还设置有空滤器500,以对来自空气管道的气体进行净化,保证发动机的使用寿命。第二管路220上还可以设置有中冷器600,中冷器600连接在压气机100的出气端和发动机的气缸700之间,以降低来自压气机100的压缩空气温度,提高进气压力,防止发动机产生爆震。发动机正常工作时,空气依次流经空滤器500、第一管路210、压气机100、中冷器600、第二管路220,最终进入到气缸700中,以提供给发动机燃烧所需的氧气。
其中,在本公开实施例中,如图1所示,压气机100的机壳110上可以开设有喷嘴120,第一管路210可以包括连接至压气机100的进气口的可开闭的第一支路211和连接至喷嘴120以与压气机100内部连通的第二支路212。具体地,第一管路210可以包括连接于空滤器500的主管路213和分别连接在主管路213上的第一支路211和第二支路212,主管路213、第一支路211和第二支路212可以通过三通管路相连接,第一支路211的末端连接至压气机100的进气口,第二支路212的末端连接至压气机100的喷嘴120。这样,从主管路213出来的空气从第一支路211和第二支路212均可以进入压气机100,第一支路211为发动机正常工作时空气进入压气机100内部的管路,第二支路212可以使空气从机壳110上的喷嘴120进入压气机100内部。当涡轮增压器转速较低例如发动机处于怠速工况时可以通过控制第一支路211关闭使空气流经第二支路212进入压气机100内部,喷嘴结构能够使进入压气机100内部的空气具有较高的流速,进而冲击压气机100内部的叶片,提高增压器怠速转速,从而在发动机瞬态加速时能够使涡轮增压器快速达到高转速,以快速建立增压压力。
进一步地,参照图2,压气机100的内部具有叶轮130,喷嘴120可以朝向叶轮130的叶片以能够推动叶轮130转动。以图2所示的图面方向为例,图面方向的左侧为前,图面方向的右侧为后,发动机正常工作时气流沿与叶轮130轴线平行的方向从前向后流动,喷嘴120可以布置在靠近叶轮130的前端面的位置,以使气流从喷嘴120进入后可以直接冲击叶轮120的叶片,及时推动叶轮120旋转,减少路径带来的流速损失。
更进一步地,如图2所示,喷嘴120可以形成为从机壳110的外壁贯穿至机壳110的内壁的渐缩孔。缩放结构的喷嘴120能够起到加速气流的作用,其中,喷嘴120可以设置在机壳110的壁厚较大的位置,从而使得气流具有足够的加速空间,充分保证对叶轮130的高速冲击,快速提高增涡轮压器的转速。需要说明的是,本公开对喷嘴120的数量不做具体限定,例如在发动机进气系统允许的前提下,根据发动机排量大小情况,喷嘴120可以为均匀设置在机壳110上的多个,以更快地提高涡轮增压器的转速。
此外,参照图2,喷嘴120的轴线与叶轮130的轴线可以形成有一定的夹角,即喷嘴120的轴线和叶轮130的轴线可以既不垂直也不平行。一方面气流进入压气机100内部后要沿着与叶轮130的轴线平行的方向流出,喷嘴120的轴线不与叶轮130的轴线垂直可以避免气流在90°方向上进行流向转变,减少气流的流动阻力;另一方面气流若是沿与叶轮130轴线平行的方向进入压气机100内部,则在很大程度上会顺着该方向直接流出,进而起不到对叶轮130的冲击作用,导致涡轮增压器的转速得不到改善。具体地,在本公开实施例中,该夹角的大小可以为70°-80°。
根据本公开提供的具体实施方式,参照图1,第一支路211上可以设置有用于控制其开闭的第一阀体300,第一阀体300例如可以为蝶形阀。
另外,在本公开实施例中,第一支路211作为发动机正常工作时空气流经的进气管路的一部分,其管径大于第二支路212的管径。即第二支路212可以看作是在原有的发动机进气系统上额外增设的辅助管路,以用于提高发动机怠速工况时的瞬态响应。其中,第二支路212可以为橡胶管,以方便在发动机系统中布置,节省占用空间。这样,当发动机正常工作时,一方面第一支路211的管径大于第二支路212的管径,气流大部分会通过第一支路211流入压气机100的内部,另一方面由于第二支路212末端连接有喷嘴120,气流流经该处时所受的阻力较大,也会致使气流流向阻力较小的第一支路211。因此,第二支路212的设置在能够保证发动机怠速时的瞬态响应的同时还不会对发动机的正常工作产生影响,简单方便,实用性较强。
本公开还提供一种发动机和配置有该发动机的车辆,其中,发动机包括以上所述的发动机进气系统。发动机和车辆具有上述的发动机进气系统的全部有益效果,此处不再赘述。
此外,本公开还提供一种涡轮增压器控制方法,该控制方法使用了以上所述的发动机进气系统。进一步地,参照图1,第二管路220上还可以设置有节气阀400,节气阀400可以连接于中冷器600和气缸700之间,以在发动机正常工作时根据其实际工作状态控制节气阀400的开度来调节进入气缸700的气体流量。其中,控制方法包括:在发动机处于怠速工况时,关闭第一支路211,并将节气阀400的开度调至最大。
具体地,上述控制方法的步骤可以包括:获取当前发动机的工况,若当前发动机处于非怠速工况,则控制第一支路211上的第一阀体300打开,并根据当前发动机的转速相应调节节气阀400的开度;若当前发动机处于怠速工况,则在发动机需要瞬态加速时控制第一支路211上的第一阀体300关闭,并将节气阀400的开度调至最大。其中,在发动机怠速工况时将节气阀400的开度调至最大可以充分保证第二管路220中存在有较高的负压,以使气流从第二支路212快速地进入压气机100内部。
本公开还提供一种涡轮增压器控制装置,该控制装置对应于上述的控制方法,其可以集成于车辆的整体控制系统,也可以为单独配置的控制器。其中,控制装置可以包括获取模块和控制模块,获取模块可以用于获取当前发动机的工况,控制模块用于在发动机处于怠速工况时控制第一支路211关闭,以及控制节气阀400的开度调至最大。
另外,上述的第一阀体300和节气阀400均可以为电子阀体,并通过电线与发动机的电路控制系统电连,最终可以通过车辆ECU进行控制。
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)

1.一种发动机进气系统,包括具有压气机(100)的涡轮增压器,连接在所述压气机(100)的进气端的第一管路(210)和连接在所述压气机(100)的出气端的第二管路(220),其特征在于,所述压气机(100)的机壳(110)上开设有喷嘴(120),所述第一管路(210)包括连接至所述压气机(100)的进气口的可开闭的第一支路(211)和连接至所述喷嘴(120)以与所述压气机(100)内部连通的第二支路(212)。
2.根据权利要求1所述的发动机进气系统,其特征在于,所述压气机(100)的内部具有叶轮(130),所述喷嘴(120)朝向所述叶轮(130)的叶片以能够推动所述叶轮(130)转动。
3.根据权利要求2所述的发动机进气系统,其特征在于,所述喷嘴(120)形成为从所述机壳(110)的外壁贯穿至所述机壳(110)的内壁的渐缩孔。
4.根据权利要求3所述的发动机进气系统,其特征在于,,所述喷嘴(120)的轴线与所述叶轮(130)的轴线的夹角大小为70°-80°。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的发动机进气系统,其特征在于,所述第一支路(211)上设置有用于控制其开闭的第一阀体(300)。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的发动机进气系统,其特征在于,所述第一支路(211)的管径大于所述第二支路(212)的管径。
7.一种涡轮增压器控制方法,其特征在于,所述控制方法使用根据权利要求1-6中任一项所述的发动机进气系统,所述第二管路(220)上设置有节气阀(400),所述控制方法包括:在发动机怠速工况,关闭所述第一支路(211),并将所述节气阀(400)的开度调至最大。
8.一种涡轮增压器控制装置,其特征在于,所述控制装置应用于根据权利要求1-6中任一项所述的发动机进气系统,所述第二管路(220)上设置有节气阀(400),所述控制装置包括控制模块,所述控制模块用于在发动机处于怠速工况时控制所述第一支路(211)关闭,以及控制所述节气阀(400)的开度调至最大。
9.一种发动机,其特征在于,所述发动机包括根据权利要求1-6中任一项所述的发动机进气系统。
10.一种车辆,其特征在于,所述车辆包括根据权利要求9所述的发动机。
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Application publication date: 20200616

Assignee: BEIQI FOTON MOTOR Co.,Ltd.

Assignor: Borgward Automotive (China) Co., Ltd.

Contract record no.: X2021990000451

Denomination of invention: Engine and its intake system, turbocharger control method and device, and vehicle

Granted publication date: 20210514

License type: Exclusive License

Record date: 20210728

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Granted publication date: 20210514

Termination date: 20211207

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