CN115217692A - 进气歧管积水导出结构、方法及控制系统 - Google Patents

进气歧管积水导出结构、方法及控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种进气歧管积水导出结构、方法及控制系统，包括泄水装置和第一水位传感器，所述第一水位传感器设于进气歧管的稳压腔内，用于检测稳压腔内积水区域的水位，所述泄水装置在稳压腔内积水区域的水位大于或等于设定稳压腔水位时，将稳压腔内积水区域的积水导出稳压腔。本发明能降低发动机发生怠速不稳和启动异常的概率。

Description

进气歧管积水导出结构、方法及控制系统
技术领域
本发明属于发动机进气控制领域，具体涉及一种进气歧管积水导出结构、方法及控制系统。
背景技术
废气再循环(exhaust gas recycle，EGR)技术可有效降低发动机缸内燃烧温度，是降低NOx排放最有效的措施之一。无论是对于自吸气发动机还是增压发动机来说，一旦设计了EGR系统，出于确保废气流量和控制缸内温度等因素考虑，再循环的废气需要先经过冷却处理才能流入发动机进行燃烧，在冷却过程中，废气中蕴含的水汽将冷凝为液态水，而夹带液态水的废气在经过进气歧管时，极易停留在进气歧管的稳压腔内，造成稳压腔积水，若稳压腔内积水较多，当发动机启动时，这些积水很可能会被一次性地大量带入发动机缸内，造成发动机缸内失火，导致发动机启动失败或产生转速波动等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种进气歧管积水导出结构、方法及控制系统。
本发明提供的一种进气歧管积水导出结构，还包括泄水装置和第一水位传感器，所述第一水位传感器设于进气歧管的稳压腔内，用于检测稳压腔内积水区域的水位，所述泄水装置在稳压腔内积水区域的水位大于或等于设定稳压腔水位时，将稳压腔内积水区域的积水导出稳压腔。
可选地，还包括储液器，所述储液器设于进气歧管的外部，且与所述泄水装置连通，由所述稳压腔中导出的积水经所述泄水装置进入所述储液器。
可选地，还包括储液释放装置，所述储液释放装置连接所述储液器的出口和所述稳压腔的入口，用于将所述储液器内的积水导出，并随混合后的EGR气体和空气进入气缸。
可选地，还包括第二水位传感器，所述第二水位传感器设于所述储液器内，用于检测所述储液器内的水位，所述储液释放装置在所述储液器内的水位大于或等于最低储液水位时将所述储液器内的积水导出所述储液器。
可选地，当所述储液器位于稳压腔的上方时，所述泄水装置包括一水泵，当所述储液器位于所述稳压腔下方时，所述泄水装置包括一阀门。
可选地，当所述储液释放装置位于所述储液器上方时，所述储液释放装置包括一水泵，当所述储液释放装置位于所述储液器下方时，所述储液释放装置包括一阀门。
本发明还提供一种进气歧管积水导出方法，使用如上任一项所述的进气歧管积水导出结构，包括如下步骤：
检测发动机运行状况、及稳压腔内水位；
根据发动机运行状况和稳压腔内水位判断是否需要对稳压腔进行泄水操作；
若发动机处于停止工作状态且稳压腔内水位大于或等于设定稳压腔水位时，判断需要对稳压腔进行泄水操作，使泄水装置处于工作状态；
若发动机处于工作状态或当发动机处于停止工作状态且稳压腔内水位小于设定稳压腔水位时，判断不需要对稳压腔进行泄水操作，使泄水装置处于非工作状态。
可选地，进一步包括：
检测储液器内水位；
若储液器内水位大于或等于最高储液水位，判断需要告警，进行告警操作，以视觉或语音提示的方式传递告警讯息。
本发明还提供一种进气歧管积水导出控制系统，包括：
检测模块，用于检测发动机运行状况以及稳压腔内水位；
控制模块，由于根据发动机运行状况和稳压腔内水位，执行如上所述的进气歧管积水导出方法。
可选地，所述检测模块还用于检测储液器内水位，所述控制模块还在储液器内水位大于或等于最高储液水位时判断需要告警，控制告警模块进行告警操作。
综上所述，通过在稳压腔内水位达到设定稳压腔水位时将稳压腔内的积水导入储液器内，本发明能降低发动机发生怠速不稳和启动异常的概率；此外，本发明中将储液器内积水通过储液释放装置再导入进气歧管内，使积水能在发动机工作状态下进行再循环的设计，可减少驾驶员清理储液器的频率，并改善部分工况的发动机燃烧性能，降低缸内温度，降低震爆产生的几率，有利于发动机寿命，且可以进一步提高压缩比和燃油利用率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例中进气歧管与其附近部件的示意图。
图2为本发明实施例中自吸气发动机的进出气系统示意图。
图3为本发明实施例中增压发动机的进出气系统示意图。
附图标记说明
B-空气过滤器，C-节气门，D-气缸，E-催化器，F-EGR冷却器，G-EGR阀，J-EGR节流阀，K-中冷器，L-压气机，N-涡轮机，O-排气歧管；
1-进气歧管，11-分气道，12-稳压腔，2-储液器，3-储液释放装置，4-第一水位传感器，5-泄水装置，6-第二水位传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
如图1所示，本发明提供一种进气歧管积水导出结构，包括进气歧管1、储液器2和储液释放装置3(本实施例中为一水泵)，其中进气歧管1包括若干分气道11和稳压腔12，在发动机运行过程中，稳压腔12内会产生积水区域；基于此，稳压腔12内设有第一水位传感器4和泄水装置5(本实施例中为一设在稳压腔12壁上的泄水阀门)，第一水位传感器4的检测端伸入至稳压腔12内的积水区域在z轴方向上的最低点，泄水装置5设于稳压腔12内的积水区域在z轴方向上的最低点；储液器2设在稳压腔12下方，并与泄水装置5相连通，以使稳压腔12内的积水在泄水装置5打开时能在重力作用下流入储液器2中。
需要说明的是，泄水装置5的具体选用是本领域技术人员可以灵活设置的，例如，可将泄水装置5设于稳压腔12外部，此时泄水装置5包括一泄水阀门与分别连通稳压腔12和储液器2入口的管路，又或是将储液器2设于稳压腔12上方，并将泄水装置5设为包括泄水阀门和水泵的组合机构等。
承上述，在储液器2内还设有第二水位传感器6，以监控储液器2内的水位，将第二水位传感器6与对应的控制装置或告警装置结合使用，即可在储液器2内的水位达到一定高度时，提醒驾驶员对储液器2进行泄水操作；此外，为了减少驾驶员泄水操作的次数，并提高冷凝水的利用率，本实施例在储液器2的出口处还连通了一储液释放装置3，储液释放装置3的入口与储液器2连通，出口与稳压腔12的入口连通，并在自吸气发动机中如图2所示位于EGR阀G和节气门C的下游，在增压发动机中如图3所示位于节气门C的下游；如此，当储液释放装置3开启，储液器2内的积水将重新进入发动机进气管道中，随进气依次进入进气歧管1和发动机的气缸D内，最终在气缸D中被消耗掉。需要说明的是，储液释放装置3是本领域技术人员可根据储液器2与稳压腔12之间的相对位置选取的，若储液器2位于稳压腔12上方，储液器2内的积水能在重力作用下流向稳压腔12的入口，此时储液释放装置3就无需选用水泵，使用阀门即可；若储液器2位于稳压腔12下方，则储液释放装置3需包括水泵和阀门，以将储液器2内的积水泵向稳压腔12的入口。
在上述进气歧管1积水导出结构的基础上，本发明提供一种进气歧管1积水导出方法，包括如下步骤：
S1：检测发动机运行状况、稳压腔12内水位以及储液器2内水位，并在检测到发动机处于工作状态时进一步检测发动机的工作参数(例如转速、扭矩等)。
S2：根据发动机的运行状况和稳压腔12内的水位判断是否需要对稳压腔12进行泄水操作，若判断需要对稳压腔12进行泄水操作，进一步确认泄水量(可根据稳压腔12的形状和体积分布通过仿真实验或理论计算得到)，并将泄水量转化为泄水装置5的工作参数(例如泄水阀门开度和时间等，可通过仿真实验或理论计算得到)，依此使泄水装置5处于工作状态，若判断不需要对稳压腔12进行泄水操作，则使泄水装置5处于非工作状态。更为详细的描述是，当发动机处于停止工作状态且稳压腔12内的水位大于或等于设定稳压腔水位时，判断需要对稳压腔12进行泄水操作，并根据发动机的工作参数(例如转速)确定泄水装置5的工作参数，指挥泄水装置5依此工作参数工作；由于当发动机处于工作状态时，气流带入气缸内的冷凝水量一般不会过多，为防止泄水操作对稳压腔12内的气流流动情况产生影响，判断不需要对稳压腔12进行泄水操作，并使泄水装置5处于非工作状态；此外，当发动机处于停止工作状态且稳压腔12内的水位小于设定稳压腔水位时，同样判断不需要对稳压腔12进行泄水操作，使泄水装置5处于非工作状态。
S3：与S2步骤同步进行，当发动机处于工作状态时，判断储液器2内的水位是否大于或等于最低储液水位，若是，判断需要使储液器2内的积水再循环，并使储液释放装置3处于工作状态，根据发动机的工作参数(例如转速)确定储液释放装置3的工作参数(例如阀门开或水泵开度等，可通过仿真实验或理论计算得到优选值)，若否，判断不需要使储液器2内的积水再循环，使储液释放装置3处于非工作状态。
S4：与S2步骤同步进行，判断储液器2内水位是否大于或等于最高储液水位，若是，判断需要告警，并通过例如仪表盘提示灯亮起或语音提示等方式告警，使驾乘知晓当前需清理储液器2。
基于上述进气歧管积水导出方法，本发明还提供一种进气歧管积水导出控制系统，包括：
检测模块，用于检测发动机运行状况、稳压腔12内水位、储液器2内水位，以及发动机处于工作状态时的发动机的工作参数。
控制模块，由于根据发动机运行状况、稳压腔12内水位、储液器2内水位，以及发动机的工作参数，执行上述进气歧管积水导出方法，对是否需要使泄水装置5和储液释放装置3工作以及是否需要告警进行判定，并根据判定结果指挥泄水装置5和储液释放装置3进行工作或停止工作，根据判定结果和发动机的工作参数设定储液释放装置3工作时的工作参数。
告警模块，用于在控制模块判定需要告警时，以视觉提示或语音提示的方式传递告警讯息至人车交互界面。
综上所述，通过在稳压腔12内的水位达到设定稳压腔水位时将稳压腔12内的积水导入储液器2内，本发明能降低发动机发生怠速不稳和启动异常的概率；此外，本发明中将储液器2内的积水通过储液释放装置3再导入进气歧管1内，使积水能在发动机工作状态下进行再循环的设计，可减少驾驶员清理储液器2的频率，并改善部分工况的发动机燃烧性能，降低缸内温度，降低震爆产生的几率，有利于发动机寿命，且可以进一步提高压缩比和燃油利用率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种进气歧管积水导出结构，其特征在于，包括泄水装置和第一水位传感器，所述第一水位传感器设于进气歧管的稳压腔内，用于检测稳压腔内积水区域的水位，所述泄水装置在稳压腔内积水区域的水位大于或等于设定稳压腔水位时，将稳压腔内积水区域的积水导出稳压腔。
2.如权利要求1所述的进气歧管积水导出结构，其特征在于，还包括储液器，所述储液器设于进气歧管的外部，且与所述泄水装置连通，由所述稳压腔中导出的积水经所述泄水装置进入所述储液器。
3.如权利要求2所述的进气歧管积水导出结构，其特征在于，还包括储液释放装置，所述储液释放装置连接所述储液器的出口和所述稳压腔的入口，用于将所述储液器内的积水导出，并随混合后的EGR气体和空气进入气缸。
4.如权利要求3所述的进气歧管积水导出结构，其特征在于，还包括第二水位传感器，所述第二水位传感器设于所述储液器内，用于检测所述储液器内的水位，所述储液释放装置在所述储液器内的水位大于或等于最低储液水位时将所述储液器内的积水导出所述储液器。
5.如权利要求2所述的进气歧管积水导出结构，其特征在于，当所述储液器位于稳压腔的上方时，所述泄水装置包括一水泵，当所述储液器位于所述稳压腔下方时，所述泄水装置包括一阀门。
6.如权利要求3所述的进气歧管积水导出结构，其特征在于，当所述储液释放装置位于所述储液器上方时，所述储液释放装置包括一水泵，当所述储液释放装置位于所述储液器下方时，所述储液释放装置包括一阀门。
7.一种进气歧管积水导出方法，其特征在于，使用权利要求1-6中任一项所述的进气歧管积水导出结构，包括如下步骤：
检测发动机运行状况、及稳压腔内水位；
根据发动机运行状况和稳压腔内水位判断是否需要对稳压腔进行泄水操作；
若发动机处于停止工作状态且稳压腔内水位大于或等于设定稳压腔水位时，判断需要对稳压腔进行泄水操作，使泄水装置处于工作状态；
若发动机处于工作状态或当发动机处于停止工作状态且稳压腔内水位小于设定稳压腔水位时，判断不需要对稳压腔进行泄水操作，使泄水装置处于非工作状态。
8.如权利要求7所述的进气歧管积水导出方法，其特征在于，进一步包括：
检测储液器内水位；
若储液器内水位大于或等于最高储液水位，判断需要告警，进行告警操作，以视觉或语音提示的方式传递告警讯息。
9.一种进气歧管积水导出控制系统，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测发动机运行状况以及稳压腔内水位；
控制模块，由于根据发动机运行状况和稳压腔内水位，执行权利要求7所述的进气歧管积水导出方法。
10.如权利要求9所述的进气歧管积水导出控制系统，其特征在于，所述检测模块还用于检测储液器内水位，所述控制模块还在储液器内水位大于或等于最高储液水位时判断需要告警，控制告警模块进行告警操作。
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