CN112682165B - 一种气动增压系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种气动增压系统及方法，涉及汽车控制技术领域，包括发动机体、废气涡轮、气动增压阀和增压器，所述增压器的进气端与大气相通，所述增压器的出气端经过所述气动增压阀与发动机体的进气端相通，所述发动机体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配合传动，气动增压系统还包含防喘振单向阀，所述防喘振单向阀通过管道跨设连通于所述气动增压阀的两端，所述防喘振单向阀的流通方向从气动增压阀的进气端指向气动增压阀的出气端。本申请的气动增压系统及方法，能够快速平稳的完成气动增压，并且防止增压器发生喘振。

Description

一种气动增压系统及方法

技术领域

本申请涉及汽车控制技术领域，特别涉及一种气动增压系统及方法。

背景技术

现有汽车的气动增压系统，在特定工况下(如起步、急加速等)，需要关闭气动增压阀切断增压器侧的进气通道，并立即开启气动增压装置的喷嘴，使储气罐内的高压空气注入发动机进气歧管，由额外的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。关闭的气动增压阀防止注入的高压空气倒流至增压器侧，同时在中冷器侧管道也提供封闭压缩腔环境，帮助快速建立增压器侧气压压力。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，由气动增压恢复至涡轮增压，由增压器正常供气。

但是，现有汽车的气动增压系统，气动增压不够平稳，从气动增压阀关闭至喷嘴开启具有一定的时间间隙，此时发动机无进气，且增压器出气端突然阻断，增压器可能出现喘振现象；从喷嘴开启到气动增压阀开启的过程中，增压器与气动增压阀之间的管道形成封闭压缩腔，随增压器压比的增大、流量的减少和增压器转速的提高，增压器同样可能出现喘振现象，怎样使得气动增压系统能够快速平稳的完成气动增压使本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种气动增压系统及方法，能够快速平稳的完成气动增压，并且防止增压器发生喘振。

本申请提供了一种气动增压系统，包括发动机体、废气涡轮、气动增压阀和增压器，所述增压器的进气端与大气相通，所述增压器的出气端经过所述气动增压阀与发动机体的进气端相通，所述发动机体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配合传动；所述气动增压系统还包含防喘振单向阀，所述防喘振单向阀通过管道跨设连通于所述气动增压阀的两端，所述防喘振单向阀的流通方向从气动增压阀的进气端指向气动增压阀的出气端。

一些实施例中，所述增压器与所述气动增压阀之间还设置中冷器，所述中冷器与所述气动增压阀的进气端之间设置第二压力传感器，所述气动增压阀的出气端与所述发动机体的进气端之间设置第三压力传感器；

所述气动增压系统还包含电子控制中心，所述电子控制中心分别与第二压力传感器、第三压力传感器和气动增压阀相连。

一些实施例中，所述气动增压系统包含空气压缩支路，所述空气压缩支路包含空压机、第二空滤器和压缩空气罐，所述发动机体驱动所述空压机，所述空压机通过管道依次连接所述第二空滤器和压缩空气罐，所述压缩空气罐通过管道连接于所述发动机体的进气端。

一些实施例中，所述压缩空气罐连通至所述发动机体进气端的管道设置喷气式电磁阀和第一压力传感器，所述喷气式电磁阀和第一压力传感器均与所述电子控制中心相连。

一些实施例中，所述气动增压系统还包含第一空滤器，所述增压器的进气端通过所述第一空滤器与大气相通。

一些实施例中，所述第一空滤器的出气端还通过管道与空压机的进气端相通。

一些实施例中，所述防喘振单向阀为电动单向阀或电动节流阀。

一些实施例中，所述发动机体的出气端与发动机体的进气端之间设置由EGR中冷器和EGR阀组成的废气再循环装置，所述废气涡轮的出气端设置有后处理装置。

本申请还公开了一种基于上述气动增压系统的气动增压方法，包含以下步骤：

S1：关闭气动增压阀，所述增压器出气端的高压空气通过所述防喘振单向阀流通至所述发动机体的进气端；

S2：额外的空气路径为发动机体进气端补充进气，所述发动机体进气端的气压压力跨越式增大，并保持不变；所述增压器出气端至气动增压阀的气压压力呈线性增大；

S3：当增压器出气端至气动增压阀的气压压力等于发动机体进气端的气压压力时，开启气动增压阀。

一些实施例中，所述增压器与所述气动增压阀之间还设置中冷器，所述中冷器与所述气动增压阀的进气端之间设置第二压力传感器；

所述气动增压阀的出气端与所述发动机体的进气端之间设置第三压力传感器；

所述气动增压系统还包含电子控制中心，所述电子控制中心分别与第二压力传感器、第三压力传感器和气动增压阀相连；

所述气动增压系统包含空气压缩支路，所述空气压缩支路包含依次通过管道连接的空压机、第二空滤器和压缩空气罐，所述压缩空气罐通过管道连接于所述发动机体的进气端；

在步骤S2中，空气压缩支路开启，所述压缩空气罐向所述发动机体的进气端输送高压空气；同时，第二压力传感器和第三压力传感器实时监测气动增压阀两端的压力，并反馈至电子控制中心；

在步骤S3中，第二压力传感器和第三压力传感器监测到的气动增压阀两端的压力相等时，所述电子控制中心控制气动增压阀开启。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种气动增压系统及方法，在传统的气动增压系统中增加了防喘振单向阀，防喘振单向阀通过管道跨设连通于气动增压阀的两端；在气动增压阀关闭至喷嘴开启的短暂瞬间，增压器出气端与发动机体进气端从大流量(通过气动增压阀)变为小流量(通过防喘振单向阀通)，不会出现增压器出气端突然阻断从而造成增压器流量急剧减小，防止增压器发生喘振，并且增强了气动增压的平顺性。

当额外的空气路径向发动机体进气端补气时，初始一段反应时间，气动增压阀的进气端压力仍然大于气动增压阀的出气端压力，此时防喘振单向阀能够对发动机体进气端的压力进行补充，使得气动增压的过程更加快速高效；当额外的空气路径向发动机体进气过了初始一段反应时间，防喘振单向阀通隔阻了发动机体进气端与气动增压阀进气端，直至增压器出气端至气动增压阀的气压压力等于发动机体进气端的气压压力，气动增压阀开启，完成整个气动增压的过程更加快速平稳，同时还防止了增压器发生喘振。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的防喘振气动增压系统的示意图。

附图标记：1、发动机体；2、空压机；3、第二空滤器；4、压缩空气罐；5、第一压力传感器；8、第二压力传感器；10、第三压力传感器；7、防喘振单向阀；9、电子控制中心；11、喷气式电磁阀；12、气动增压阀；13、中冷器；14、增压器；15、第一空滤器；16、EGR中冷器；17、EGR阀；18、废气涡轮；19、后处理装置；100、空气压缩支路。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请公开了一种气动增压系统的实施例，包括发动机体1、废气涡轮18、气动增压阀12和增压器14，增压器14的进气端与大气相通，增压器14的出气端经过气动增压阀12与发动机体1的进气端相通，发动机体1的出气端与废气涡轮18的进气端相通，废气涡轮18与增压器14配合传动。

气动增压系统还包含防喘振单向阀7，防喘振单向阀7通过管道跨设连通于气动增压阀12的两端(气动增压阀12的进气端和出气端)，防喘振单向阀7的流通方向从气动增压阀12的进气端指向气动增压阀12的出气端，即在气动增压阀12的进气端气压大于气动增压阀12的出气端的气压时，防喘振单向阀7处于工作状态。

进一步地，增压器14与气动增压阀12之间还设置中冷器13，中冷器13与气动增压阀12的进气端之间设置第二压力传感器8，气动增压阀12的出气端与发动机体1的进气端之间设置第三压力传感器10。第二压力传感器8和第三压力传感器10分别用于监测气动增压阀12两端的气压压力。气动增压系统还包含电子控制中心9，电子控制中心9分别与第二压力传感器8、第三压力传感器10和气动增压阀12相连。电子控制中心9接收第二压力传感器8和第三压力传感器10的监测数据，并在气动增压阀12的气压压力相等时，控制气动增压阀12开启，实现气动增压至涡轮增压的完美过渡。

具体地，中冷器13是增压器14的配套件，其作用在于降低增压器14出气端的高温空气的温度，以降低发动机体1的热负荷，提高进气量，进而增加发动机体1的功率。

在一个实施例中，气动增压系统包含空气压缩支路100，空气压缩支路100包含空压机2、第二空滤器3和压缩空气罐4。空压机2与发动机体1通过履带联动，发动机体1驱动空压机2，空压机2通过管道依次连接第二空滤器3和压缩空气罐4，压缩空气罐4通过管道连接于发动机体1的进气端。空压机2将外界空气压缩成高压空气，并通过第二空滤器3过滤之后，储存在压缩空气罐4中；之后向发动机体1的进气端输送。

进一步地，压缩空气罐4连通至发动机体1进气端的管道设置喷气式电磁阀11和第一压力传感器5，且喷气式电磁阀11更靠近发动机体1进气端。喷气式电磁阀11用于控制空气压缩支路100是否向发动机体1输送高压空气。第一压力传感器5用于监测空气压缩支路100输送给发动机体1的高压空气的气压压力。喷气式电磁阀11和第一压力传感器5均与电子控制中心9相连。电子控制中心9控制喷气式电磁阀11的开启和关闭，当气动增压阀12开启时，喷气式电磁阀11关闭；当喷气式电磁阀11开启时，气动增压阀12关闭。值得注意的是，在电子控制中心9控制气动增压阀12关闭，至电子控制中心9控制气动增压阀12开启的过程，存在一定的时间差。

优选地，气动增压系统还包含第一空滤器15，增压器14的进气端通过第一空滤器15与大气相通；第一空滤器15起着净化空气的效果，提前去除空气中的粉尘等不燃物。

进一步地，第一空滤器15的出气端还通过管道与空压机2的进气端相通；第一空滤器15在过滤空气之后，还为空压机2提供外部空气输入。

具体地，防喘振单向阀7可以是电动单向阀，也可以是电动节流阀，两者所起的作用相同，均是连通气动增压阀12的两端。

优选地，发动机体1的出气端与发动机体1的进气端之间设置由EGR(Exhaust GasRe-circulation，废气再循环)中冷器16和EGR阀17组成的废气再循环装置，废气涡轮18的出气端设置有后处理装置19，后处理装置19对废气进行处理之后，再进行排放。

本申请还公开了一种基于上述气动增压系统的气动增压方法，包含以下步骤：

S1：关闭气动增压阀12，开始“憋气”(即增压过程)；此时，气动增压阀12进气端的压力高于气动增压阀12进气端的压力；增压器14出气端的高压空气无法通过气动增压阀12流通至发动机体1的进气端，增压器14出气端的高压空气只能通过防喘振单向阀7流通至发动机体1的进气端。

S2：额外的空气路径为发动机体1进气端补充进气，发动机体1进气端的气压压力跨越式增大，并保持不变；增压器14出气端至气动增压阀12的气压压力呈线性增大。

具体地，从关闭气动增压阀12到额外的空气路径为发动机体1进气端补充进气，由于信号反映需要时间，故存在一定的时间间隔。

S3：增压器14出气端至气动增压阀12的气压压力逐步增大，当增压器14出气端至气动增压阀12的气压压力等于发动机体1进气端的气压压力时，开启气动增压阀12；完成气动增压过程。

进一步地，增压器14与气动增压阀12之间还设置中冷器13，中冷器13与气动增压阀12的进气端之间设置第二压力传感器8。气动增压阀12的出气端与发动机体1的进气端之间设置第三压力传感器10。气动增压系统还包含电子控制中心9，电子控制中心9分别与第二压力传感器8、第三压力传感器10和气动增压阀12相连。

气动增压系统包含空气压缩支路100，空气压缩支路100包含依次通过管道连接的空压机2、第二空滤器3和压缩空气罐4，压缩空气罐4通过管道连接于发动机体1的进气端。

在步骤S2中，空气压缩支路100开启，压缩空气罐4向发动机体1的进气端输送高压空气；同时，第二压力传感器8和第三压力传感器10实时监测气动增压阀12两端的压力，并反馈至电子控制中心9。

在步骤S3中，第二压力传感器8和第三压力传感器10监测到的气动增压阀12两端的压力相等时，电子控制中心9控制气动增压阀12开启。

进一步地，压缩空气罐4连通至发动机体1进气端的管道设置喷气式电磁阀11和第一压力传感器5，喷气式电磁阀11和第一压力传感器5均与电子控制中心9相连。

在步骤S2中，电子控制中心9控制喷气式电磁阀11开启。

在步骤S3中，当第二压力传感器8和第三压力传感器10监测到的气动增压阀12两端的压力相等时，电子控制中心9控制喷气式电磁阀11关闭。

本申请的气动增压系统及方法，在传统的气动增压系统中增加了防喘振单向阀7，防喘振单向阀7通过管道跨设连通于气动增压阀12的两端，且流通方向从气动增压阀12的进气端指向出气端；在气动增压阀12关闭至空气压缩支路100向发动机体1进气端输送高压空气的时间间隔内，增压器14出气端与发动机体1进气端从大流量(通过气动增压阀12)变为小流量(通过防喘振单向阀7)，不会出现增压器14出气端突然阻断从而造成增压器14流量(喘振现象的关键因素)急剧减小，防止了增压器14发生喘振；防喘振单向阀7在该时间间隔内，能够为发动机体1进气端的气压进行一定的补充，使得气动增压的过程更加平顺，缩短了气动增压的时间。

经过短暂的时间间隔之后，当空气压缩支路100开始向发动机体1进气端补气，在初始一段反应时间，气动增压阀12的进气端压力仍然大于气动增压阀12的出气端压力，此时防喘振单向阀7仍然能够对发动机体1进气端的压力进行补充，使得气动增压的过程更加快速高效。过了初始一段反应时间后，防喘振单向阀7起着隔阻发动机体1进气端流向气动增压阀12进气端的作用(发动机体1进气端的气压压力高于气动增压阀12进气端的气压压力)，直至增压器14出气端至气动增压阀12的气压压力等于发动机体1进气端的气压压力，气动增压阀12开启，完成了整个气动增压的过程，整个气动增压更加快速平稳，同时还防止了增压器14发生喘振。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，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过程、方法、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过程、方法、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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气动增压系统，包括发动机体(1)、废气涡轮(18)、气动增压阀(12)和增压器(14)，所述增压器(14)的进气端与大气相通，所述增压器(14)的出气端经过所述气动增压阀(12)与发动机体(1)的进气端相通，所述发动机体(1)的出气端与废气涡轮(18)的进气端相通，所述废气涡轮(18)与增压器(14)配合传动，其特征在于：

所述气动增压系统还包含防喘振单向阀(7)，所述防喘振单向阀(7)通过管道跨设连通于所述气动增压阀(12)的两端，所述防喘振单向阀(7)的流通方向从气动增压阀(12)的进气端指向气动增压阀(12)的出气端；

所述气动增压系统还包含输出高压气体的空气压缩支路(100)，所述空气压缩支路(100)连通至发动机体(1)的进气端；当气动增压阀(12)关闭时，空气压缩支路(100)向发动机体(1)进气端输送高压气体，在高压气体输送至气动增压阀(12)出气端前，防喘振单向阀(7)对发动机体(1)进气端的压力进行补充；当高压气体输送至气动增压阀(12)出气端后，防喘振单向阀(7)隔阻气动增压阀(12)进气端和出气端。

2.如权利要求1所述的一种气动增压系统，其特征在于：所述增压器(14)与所述气动增压阀(12)之间还设置中冷器(13)，所述中冷器(13)与所述气动增压阀(12)的进气端之间设置第二压力传感器(8)，所述气动增压阀(12)的出气端与所述发动机体(1)的进气端之间设置第三压力传感器(10)；

所述气动增压系统还包含电子控制中心(9)，所述电子控制中心(9)分别与第二压力传感器(8)、第三压力传感器(10)和气动增压阀(12)相连。

3.如权利要求2所述的一种气动增压系统，其特征在于：所述空气压缩支路(100)包含空压机(2)、第二空滤器(3)和压缩空气罐(4)，所述发动机体(1)驱动所述空压机(2)，所述空压机(2)通过管道依次连接所述第二空滤器(3)和压缩空气罐(4)，所述压缩空气罐(4)通过管道连接于所述发动机体(1)的进气端。

4.如权利要求3所述的一种气动增压系统，其特征在于：所述压缩空气罐(4)连通至所述发动机体(1)进气端的管道设置喷气式电磁阀(11)和第一压力传感器(5)，所述喷气式电磁阀(11)和第一压力传感器(5)均与所述电子控制中心(9)相连。

5.如权利要求1所述的一种气动增压系统，其特征在于：所述气动增压系统还包含第一空滤器(15)，所述增压器(14)的进气端通过所述第一空滤器(15)与大气相通。

6.如权利要求5所述的一种气动增压系统，其特征在于：所述第一空滤器(15)的出气端还通过管道与空压机(2)的进气端相通。

7.如权利要求1所述的一种气动增压系统，其特征在于：所述防喘振单向阀(7)为电动单向阀或电动节流阀。

8.如权利要求1所述的一种气动增压系统，其特征在于：所述发动机体(1)的出气端与发动机体(1)的进气端之间设置由EGR中冷器(16)和EGR阀(17)组成的废气再循环装置，所述废气涡轮(18)的出气端设置有后处理装置(19)。

9.一种基于权利要求1所述气动增压系统的气动增压方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1：关闭气动增压阀(12)，所述增压器(14)出气端的高压空气通过所述防喘振单向阀(7)流通至所述发动机体(1)的进气端；

S2：空气压缩支路(100)为发动机体(1)进气端补充进气，在高压气体输送至气动增压阀(12)出气端前，防喘振单向阀(7)对发动机体(1)进气端的压力进行补充；当高压气体输送至气动增压阀(12)出气端后，所述发动机体(1)进气端的气压压力跨越式增大，并保持不变，气动增压阀(12)出气端压力大于其进气端压力，防喘振单向阀(7)隔阻气动增压阀(12)进气端和出气端；所述增压器(14)出气端至气动增压阀(12)的气压压力呈线性增大；

S3：当增压器(14)出气端至气动增压阀(12)的气压压力等于发动机体(1)进气端的气压压力时，开启气动增压阀(12)。

10.如权利要求9所述气动增压系统的气动增压方法，其特征在于：所述增压器(14)与所述气动增压阀(12)之间还设置中冷器(13)，所述中冷器(13)与所述气动增压阀(12)的进气端之间设置第二压力传感器(8)；

所述气动增压阀(12)的出气端与所述发动机体(1)的进气端之间设置第三压力传感器(10)；

所述气动增压系统还包含电子控制中心(9)，所述电子控制中心(9)分别与第二压力传感器(8)、第三压力传感器(10)和气动增压阀(12)相连；

所述气动增压系统包含空气压缩支路(100)，所述空气压缩支路(100)包含依次通过管道连接的空压机(2)、第二空滤器(3)和压缩空气罐(4)，所述压缩空气罐(4)通过管道连接于所述发动机体(1)的进气端；

在步骤S2中，空气压缩支路(100)开启，所述压缩空气罐(4)向所述发动机体(1)的进气端输送高压空气；同时，第二压力传感器(8)和第三压力传感器(10)实时监测气动增压阀(12)两端的压力，并反馈至电子控制中心(9)；

在步骤S3中，第二压力传感器(8)和第三压力传感器(10)监测到的气动增压阀(12)两端的压力相等时，所述电子控制中心(9)控制气动增压阀(12)开启。

Images