CN114934864B - 车辆进气系统、车辆及车辆进气方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车辆进气系统、车辆及车辆进气方法。所述车辆进气系统包括：至少两个气体管路，所述气体管路包括进气口和出气口，各所述进气口处均设有阀门，各所述出气口均与发动机总成的进气机构相连接；至少两个传感器组，用于采集所述进气口处的气体参数信号；处理装置，所述处理装置与各所述传感器组均相连接，用于根据所述气体参数信号确定所述多个进气口的开度信号；至少两个执行器，与所述阀门及所述处理装置相连接，用于根据所述开度信号控制所述阀门的开度，调节进入所述气体管路的进气量。采用本方法能够使得该车辆的进气系统能够适应全天候、多工况等复杂环境，向发动机提供更加优良的空气，从而保障了发动机性能。

Description

车辆进气系统、车辆及车辆进气方法

技术领域

本申请涉及车辆进气领域，特别是涉及一种车辆进气系统、车辆及车辆进气方法。

背景技术

随着科学技术与生产力的发展，车辆进气领域也随之不断地发展。进气系统的主要功能是向发动机提供清洁、干燥、温度适当的空气进行燃烧以最大限度地降低发动机磨损并保持最佳的发动机性能。发动机所吸入空气的质量对于发动机的可靠性及燃油经济性都具有很重要的影响。

目前，现有国内外中重型卡车的进气系统普遍采用单一入口。具体有以下三种技术路线：以奔驰、沃尔沃为代表的侧后顶置高位取气；以曼为代表的侧后高位取气；以斯堪尼亚为代表的前部取气。

然而，以上三种技术路线各有优缺点：要么优先考虑可靠性(奔驰、沃尔沃技术路线有相对较好的雨水分离能力)；要么优先考虑低阻力(斯堪尼亚技术路线进气口为正压进气，且由于系统管路较短，可以保证较低的进气阻力)；要么综合考虑各项性能及成本(如曼等)。以上三种进气系统技术路线都无法适应车辆对全天候、多工况环境的需求。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够使得该车辆的进气系统能够适应全天候、多工况等复杂环境，向发动机提供更加优良的空气，从而能保障了发动机性能。的车辆进气系统、车辆及车辆进气方法。

第一方面，本申请提供了一种车辆进气系统，所述系统包括：

至少两个气体管路，所述气体管路包括进气口和出气口，各所述进气口处均设有阀门，各所述出气口均与发动机总成的进气机构相连接；

至少两个传感器组，所述传感器组一一对应设置于所述进气口处，用于采集所述进气口处的气体参数信号；

处理装置，所述处理装置与各所述传感器组均相连接，用于根据所述气体参数信号确定所述多个进气口的开度信号；

至少两个执行器，与所述气体管路及所述阀门一一对应设置，并与所述阀门及所述处理装置相连接，用于根据所述开度信号控制所述阀门的开度，调节进入所述气体管路的进气量。

在其中一个实施例中，所述处理装置包括：

矩阵模块，与各所述传感器组均相连接，用于根据所述传感器组的位置对所述气体参数信号进行位置编码，并根据所述位置编码生成矩阵单元；

处理模块，与所述矩阵模块相连接，用于根据所述矩阵单元计算得到各所述进气口的进气量；

转换模块，与所述处理模块及所述执行器相连接，用于根据各所述进气口的进气量转换为所述开度信号。

在其中一个实施例中，所述处理模块还用于：根据车辆所处的天气状况、车辆所处的工况、所述天气状况或所述工况对应的已知的气体参数信号及开度信号进行训练，以得到训练模型；

根据所述传感器采集的所述气体参数信号和所述训练模型得到各所述进气口的进气量。

在其中一个实施例中，所述车辆进气系统还包括：多个过滤器，所述过滤器位于各所述气体管路中。

在其中一个实施例中，所述过滤器与所述气体管路一一对应，并位于各所述气体管路中。

在其中一个实施例中，，各所述气体管路均设有多个所述过滤器，位于同一所述气体管路中的多个所述过滤间隔排布。

在其中一个实施例中，所述执行器一一对应设置于各所述气体管路上。

在其中一个实施例中，所述气体参数信号包括：灰尘浓度信号、有害气体浓度信号及空气湿度信号中的至少一种；所述传感器组包括灰尘浓度传感器、有害气体浓度传感器及空气湿度传感器中的至少一种。

第二方面，本申请还提供了一种车辆，所述车辆包括发动机总成和上述第一方面中任一项所述车辆进气系统；所述发动机总成包括进气机构；所述车辆进气系统中的各所述出气口均与所述发送机总成的所述进气机构相连接。

在其中一个实施例中，所述车辆还包括车身，不同所述进气管路的所述进气口位于所述车身的不同位置处。

第三方面，本申请还提供了一种车辆进气方法，所述车辆进气方法基于上述第一方面中任一项所述的车辆进气系统而执行，所述方法包括：

使用所述传感器组采集不同所述进气口处的气体参数信号；

所述处理装置根据所述气体参数信号确定各所述进气口的开度信号；

各所述执行器根据所述开度信号控制各所述阀门的开度，调节进入各所述气体管路的进气量。

在其中一个实施例中，所述根据所述气体参数信号确定所述多个进气口的开度信号，包括：根据所述传感器组的位置对所述气体参数信号进行位置编码，并根据所述位置编码生成矩阵单元；根据所述矩阵单元计算得到个所述进气口的进气量；根据所述进气口的进气量转换为所述开度信号。

在其中一个实施例中，所述根据所述气体参数信号确定所述多个进气口的开度信号包括：根据车辆所处的天气状况、车辆所处的工况、所述天气状况或所述工况对应的已知的气体参数信号及开度信号进行训练，以得到训练模型；根据所述传感器采集的所述气体参数信号和所述训练模型得到上述进气口的进气量。

上述车辆进气方法及系统通过至少两个传感器组采集该车辆进气口处的气体参数信号，并将上述气体参数信号处理成该进气口阀门的开度，并根据上述阀门的开度来调节该车辆气体管路的进气量，从而使得该车辆的进气系统能够适应全天候、多工况等复杂环境，向发动机提供更加优良的空气，从而保障了发动机性能。

附图说明

图1为一个实施例中的一种车辆进气系统的结构示意图；

图2为一个实施例中的一种车辆进气系统中的处理装置的结构示意图；

图3为一个实施例中的一种车辆进气系统的场景示意图；

图4为另一个实施例中的一种车辆进气方法的流程示意图；

图5为另一个实施例中的有又一种车辆进气方法中的步骤S402的流程示意图；

图6为另一个实施例中的又一种车辆进气方法中的步骤S402的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请公开了一种分布式智能商用车进气系统，其包括若干个进气口、若干个传感器组、若干个执行器、若干个过滤器以及处理装置。请参阅图1，图1 为一个实施例中的一种车辆进气系统的结构示意图，本申请实施例提供的车辆进气系统。上述车辆进气系统包括：

至少两个气体管路，上述气体管路包括进气口和出气口，各上述进气口处均设有阀门，各上述出气口均与发动机总成的进气机构相连接；

至少两个传感器组，上述传感器组一一对应设置于上述进气口处，用于采集上述进气口处的气体参数信号；

处理装置103，处理装置103与各上述传感器组均相连接，用于根据上述气体参数信号确定上述多个进气口的开度信号；

至少两个执行器，与上述气体管路及上述阀门一一对应设置，并与上述阀门及上述处理装置相连接，用于根据上述开度信号控制上述阀门的开度，调节进入上述气体管路的进气量。

需要说明的是，图1中以四个气体管路、四个进气口、四个执行器及四个阀门为例进行说明，四个气体管路分别记为第一气体管路1001、第二气体管路 1002、第三气体管路1003以及第四气体管路1004；四个进气口分别记为第一进气口1011、第二进气口1012、第三进气口1013以及第四进气口1014，四个传感器组分别记为第一传感器组1021、第二传感器组1022、第三传感器组1023 以及第四传感器组1024，四个执行器分别记为第一执行器1041、第二执行器 1042、第三执行器1043以及第四执行器1044；第一传感器组1021处设置第一进气口1011、第二传感器组1022处设置第二进气口1012、第三传感器组1023 处设置第三进气口1013以及第四传感器组1024设置第四进气口1014，第一执行器1041与上述第一进气口1011的阀门对应设置，第二执行器1042与第二进气口1012的阀门对应设置，第三执行器1043与第三进气口1013的阀门对应设置、以及第四执行器1044与第四进气口1014的阀门对应设置。当然，在其他实施例中，气体管路的数量、进气口的数量、执行器数量及阀门的数量并不以图1的数量为限，还可以根据实际需要设置为其他数量。

在一个实施例中，处理装置103还可以包括矩阵模块、处理模块以及转换模块。请参见图2，图2为一个实施例中的一种车辆进气系统中的处理装置103 的结构示意图，本申请实施例提供的处理装置103，可以应用于如图2所示的结构示意图中。从图2中可以看出，处理装置103可以包括：

矩阵模块1031，与各上述传感器组均相连接，用于根据传感器组102的位置对上述气体参数信号进行位置编码，并根据上述位置编码生成矩阵单元；

处理模块1032，与矩阵模块1031相连接，用于根据上述矩阵单元计算得到各上述进气口的进气量；

转换模块1033，与处理模块1032及上述执行器相连接，用于根据各上述进气口的进气量转换为上述开度信号。

在一个实施例中，处理模块1032还用于：根据车辆所处的天气状况、车辆所处的工况、上述天气状况或上述工况对应的已知的气体参数信号及开度信号进行训练，以得到训练模型(该训练模型可使用人工神经元网络算法)；根据上述传感器采集的上述气体参数信号和上述训练模型得到各上述进气口的进气量。

在一个实施例中，上述车辆进气系统还包括：多个过滤器(如图1所示，这里以四个过滤器为例进行说明，上述多个过滤器包括第一过滤器1051、第二过滤器1052、第三过滤器1053以及第四过滤器1054)，上述过滤器位于各上述气体管路中。

在一个实施例中，上述过滤器与上述气体管路一一对应(如图1所示，第一过滤器1051与第一气体管路1001对应，第二过滤器1052与第二气体管路1002 对应，第三过滤器1053与第三气体管路1003对应，第四过滤器1054与第四气体管路1004对应)，并位于各上述气体管路中。

在一个实施例中，各上述气体管路均设有多个上述过滤器，位于同一上述气体管路中的多个上述过滤间隔排布。

在一个实施例中，上述执行器一一对应设置于各上述气体管路上(如图1 所示，第一执行器1041与第一气体管路1001对应，第二执行器1042与第二气体管路1002对应，第三执行器1043与第三气体管路1003对应，第四执行器1044 与第四气体管路1004对应)。

在一个实施例中，上述气体参数信号包括：灰尘浓度信号、有害气体浓度信号及空气湿度信号中的至少一种；上述传感器组包括灰尘浓度传感器、有害气体浓度传感器及空气湿度传感器中的至少一种。上述灰尘浓度传感器采集灰尘浓度信号，上述有害气体浓度传感器采集上述有害气体浓度，上述空气湿度传感器采集上述空气湿度信号。

第一传感器组1021可以为相同的类型的传感器，也可以为不同类型的传感器，这里以传感器组1021为多个相同传感器为例进行说明，第一传感器组1021 可以为上述灰尘传感器、有害气体浓度传感器或者空气湿度传感器。同样地，第二传感器组1022、第三传感器1023以及第四传感器组1024与第一传感器组 1021遵循相同的规则。

可以理解地，上述车辆进气系统中的各进气口通过气体管路连接于各个执行器，各个执行器通过气体管路连接于各过滤器，各过滤器通过管路连接于发动机进气机构；各个传感器组通过信号线将传感器信号传入处理装置，处理装置通过信号线将控制信号传入执行器，以控制执行器的动作。

在一个实施例中，本申请还提供一种车辆，上述车辆包括发动机总成106 和图1和图2所示的车辆进气系统，上述发动机总成包括进气机构；上述车辆进气系统中的各上述出气口均与上述发送机总成的上述进气机构相连接。

图1和图2中的进气口根据实际情况可分布于整车上各个位置，具体请参阅图3，图3为一个实施例中的一种车辆进气系统的场景示意图，本申请实施例提供的车辆进气系统，可以应用于如图3所示的场景示意图中。图3所示的场景示意图包括车辆301，该车辆的左前方的第一传感器组1021，左后方的第二传感器组1022，右后方的第三传感器组1023以及右前方的第四传感器组1024，从图3的示例可以看出，第一传感器组1021采集进气口的灰尘浓度10mg/m³，第二传感器组1022采集进气口的硫化物浓度10mg/m³，第三传感器组1023采集进气口的大气湿度45％-50％，第四传感器组1024采集氮氧化物浓度78mg/m³。如图1、图2以及图3所示的车辆进气系统可以看出，该车辆进气系统提供了一种分布式(可分布于上述车辆的不同位置)车辆进气系统，该车辆进气系统通过至少两个传感器智能采集该车辆进气口处的气体参数信号，并将上述气体参数信号处理成该进气口阀门的开度，并根据上述阀门的开度来调节该车辆气体管路的进气量。这种创新性设计保证了车辆能适应全天候、多工况环境，解决了现有技术中车辆无法适应全天候、多工况环境的问题，也能在各种复杂工况下均能保证高可靠性及最佳的燃油经济性。

在一个实施例中，如图4所示，图4为另一个实施例中的一种车辆进气方法的的流程示意图，车辆进气方法基于如上述实施例中如图1至图2的车辆进气系统而执行，车辆进气方法包括以下步骤：

步骤S401，使用上述传感器组采集不同上述进气口处的气体参数信号。

具体地，各传感器组实时监测各进气口附近的气体参数信号，上述气体参数信号包括：灰尘浓度信号、有害气体浓度信号及空气湿度信号中的至少一种。第一传感器组1021以3个灰尘浓度传感器为例作为一组，第二传感器组1022 以3个硫化物浓度传感器为例作为一组，第三传感器1023以3个大气湿度传感器为例作为一组，第四传感器1024以3个氮氧化物浓度传感器为例作为一组。如图3所示，第一传感器组1021采集进气口的灰尘浓度，第二传感器组1022 采集进气口的硫化物浓度，第三传感器组1023采集进气口的大气湿度，第四传感器组1024采集氮氧化物浓度。

步骤S402，上述处理装置根据上述气体参数信号确定各上述进气口的开度信号。

在一个实施例中，如图5所示，图5为另一个实施例中的有又一种车辆进气方法中的步骤S402的流程示意图，以该方法应用于图4中的S402进行说明，包括以下步骤：

步骤S4021，根据上述传感器组的位置对上述气体参数信号进行位置编码，并根据上述位置编码生成矩阵单元。

具体地，上述处理单元根据上述传感器组的位置，并根据上述位置编码以及上述气体参数信号生成矩阵单元；

式中，D为一个N行R列的相关性矩阵，N＝(N₁，N₂，N₃...N_m)^T为传感器的种类编号的集合，R＝(R₁，R₂，R₃，...，R_n)^T为上述传感器的位置编号的集合，矩阵中的元素t_mn为位置编号R_n且上述传感器的种类R_m所测得上述气体参数的数据。

对第一传感器组1021采集的第一进气口1011的灰尘浓度，第二传感器组 1022采集的第二进气口1012的硫化物浓度，第三传感器组1023采集第三进气口的大气湿度，第四传感器组1024采集的第四进气口1014的氮氧化物浓度的数据生成矩阵单元，请参见表1，表1为一个实施中的矩阵单元。

表1，一个实施中的矩阵单元

在上述表1中，每个传感器组中的传感器对应一个种类编码(第一传感器组1021(A₁，A₂，A₃)，第二感器组1022(B₁，B₂，B₃)，第三感器组1023(C₁， C₂，C₃)，第四感器组1024(D₁，D₂，D₃))，且每个种类编码与位置编码一一对应(例如，种类编码为A₁，A₂，A₃与位置编码为a₁，a₂，a₃一一对应，种类编码为B₁，B₂，B₃与位置编码为b₁，b₂，b₃一一对应，种类编码为C₁，C₂，C₃与位置编码为c₁，c₂，c₃一一对应，种类编码为D₁，D₂，D₃与位置编码为d₁，d₂， d₃一一对应)，上述矩阵单元中的t_mn为种类编码和位置编码相对应的气体参数的数据。

步骤S4022，根据上述矩阵单元计算得到上述进气口的进气量。

参照表1中的数据，对第一传感器组1021采集到的数据进行求解平均值，同样地，对第二传感器组1022、第三传感器组1023以及第四传感器组1024采集到的数据进行求解平均值，并根据上述四组的平均值进行计算，得到上述传感器组对应的进气口的进气量。

步骤S4023，根据上述进气口的进气量转换为上述开度信号。

在计算得到上述对应的进气口的进气量之后，对上述进气量转换为上述进气口的阀门的开度信号。例如，若第一传感器组1021得到的进气量为1200g/s 时，根据映射关系(上述进气量和开度信号之间的对应关系，上述对应关系为一一对应关系)可以得到对应的开度信号为80％，并上述结果发送给第一执行器。同理，可以根据第二传感器组1022、第三传感器组1023以及第四传感器组1024的进气量以及上述映射关系得到该第二传感器组1022、第三传感器组1023 以及第四传感器组1024对应的开度信息，并将上述结果分别发送给第二执行器 1042、第三执行器1043以及第四执行器1044。

这种方法能够通过各进气口开度的优化组合保证车辆能够诸如阴雨天、由于施工的原因造成的局部多尘工况等全天候、多工况环境的工作需求。

在一个实施例中，如图6所示，图6为另一个实施例中的又一种车辆进方法中的步骤S402的流程示意图，以该方法应用于图4中的S402进行说明，包括以下步骤：

步骤S601，根据车辆所处的天气状况、车辆所处的工况、上述天气状况或上述工况对应的已知的气体参数信号及开度信号进行训练，以得到训练模型。

具体地，请参见表1中的数据，上述车辆进气方法可以根据表1中的数据以及大量的对应的数据进行模拟训练，得到一个训练模型，该训练模型是以上述气体参数信号为自变量，以上述进气口的进气量为因变量的函数关系。其中，上述训练模型可以采用人工神经元网络算法得到。

步骤S602，根据上述传感器采集的上述气体参数信号和上述训练模型得到上述进气口的进气量。

具体地，在得到上述训练模型之后，当上述传感器组采集气体参数信号后，将上述采集到的气体参数信号输入上述训练模型后，根据上述函数关系可以求得上述气体参数信号对应的进气口的进气量。

步骤203，各上述执行器根据上述开度信号控制各上述阀门的开度，调节进入各上述气体管路的进气量。

具体地，在计算得到的上述进气口的进气量，或者根据上述训练模型得到的上述进气口的进气量后，将上述进气口中进气量转化为该进气口的阀门的开度，第一执行器1041根据上述阀门的开度信号控制第一进气口1011的阀门的开度，调节进气第一气体管路1001的含有一定灰尘浓度的进气量，第二执行器 1042根据上述阀门的开度信号控制第二进气口1012的阀门的开度，调节进气第二气体管路1002的含有一定硫化物浓度的进气量；第三执行器1043根据上述阀门的开度信号控制第三进气口1013的阀门的开度，调节进气第三气体管路1003的含有一定大气湿度的进气量；第四执行器1044根据上述阀门的开度信号控制第四进气口1014的阀门的开度，调节进气第四气体管路1004的含有一定氮氧化物浓度的进气量。

上述车辆进气方法中，通过至少两个传感器组采集该车辆进气口处的气体参数信号，并将上述气体参数信号处理成该进气口阀门的开度，并根据上述阀门的开度来调节该车辆气体管路的进气量，从而使得该车辆的进气系统能够适应全天候、多工况等复杂环境，向发动机提供更加优良的空气，从而保障了发动机性能。

应该理解的是，虽然如上上述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上上述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种车辆进气系统，其特征在于，所述车辆进气系统包括：

至少两个气体管路，所述气体管路包括进气口和出气口，各所述进气口处均设有阀门，各所述出气口均与发动机总成的进气机构相连接；

至少两个传感器组，所述传感器组一一对应设置于所述进气口处，用于采集所述进气口处的气体参数信号；

矩阵模块，与各所述传感器组均相连接，用于根据所述传感器组的位置对所述气体参数信号进行位置编码，并根据所述位置编码生成矩阵单元；

处理模块，与所述矩阵模块相连接，用于根据所述矩阵单元计算得到各所述进气口的进气量；

转换模块，与所述处理模块相连接，用于根据各所述进气口的进气量转换得到开度信号；

至少两个执行器，与所述气体管路及所述阀门一一对应设置，并与所述阀门及所述转换模块相连接，用于根据所述开度信号控制所述阀门的开度，调节进入所述气体管路的进气量。

2.根据权利要求1所述的车辆进气系统，其特征在于，所述处理模块还用于：

根据车辆所处的天气状况、车辆所处的工况、所述天气状况或所述工况对应的已知的气体参数信号及开度信号进行训练，以得到训练模型；

根据所述传感器采集的所述气体参数信号和所述训练模型得到各所述进气口的进气量。

3.根据权利要求1所述的车辆进气系统，其特征在于，所述车辆进气系统还包括：

多个过滤器，所述过滤器位于各所述气体管路中。

4.根据权利要求3所述的车辆进气系统，其特征在于，所述过滤器与所述气体管路一一对应，并位于各所述气体管路中。

5.根据权利要求3所述的车辆进气系统，其特征在于，各所述气体管路均设有多个所述过滤器，位于同一所述气体管路中的多个所述过滤器间隔排布。

6.根据权利要求1所述的车辆进气系统，其特征在于，所述执行器一一对应设置于各所述气体管路上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的车辆进气系统，所述气体参数信号包括：灰尘浓度信号、有害气体浓度信号及空气湿度信号中的至少一种；所述传感器组包括灰尘浓度传感器、有害气体浓度传感器及空气湿度传感器中的至少一种。

8.一种车辆，所述车辆包括发动机总成和如权利要求1至7中任一项所述车辆进气系统；所述发动机总成包括进气机构；所述车辆进气系统中的各所述出气口均与所述发动机总成的所述进气机构相连接。

9.根据权利要求8所述的车辆，所述车辆还包括车身，不同所述进气机构的所述进气口位于所述车身的不同位置处。

10.一种车辆进气方法，其特征在于，所述车辆进气方法应用于如权利要求1至6中任一项所述的车辆进气系统而执行，所述方法包括：

使用所述至少两个传感器组采集各所述进气口处的气体参数信号；

根据所述至少两个传感器组的位置对所述气体参数信号进行位置编码，并根据所述位置编码生成矩阵单元；

根据所述矩阵单元计算得到各所述进气口的进气量；

根据各所述进气口的进气量转换得到开度信号；

各所述执行器根据所述开度信号控制各所述阀门的开度，调节进入各所述气体管路的进气量。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据车辆所处的天气状况、车辆所处的工况、所述天气状况或所述工况对应的已知的气体参数信号及开度信号进行训练，以得到训练模型；

根据所述传感器采集的所述气体参数信号和所述训练模型得到所述进气口的进气量。