CN204082306U - 一种发动机的瞬态补气增压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种发动机的瞬态补气增压系统，包括空气压缩机(1)、储气瓶组(6、7)、喷射器(11)、电子控制器(13)和电控阀(14)，其特征在于，所述的空气压缩机(1)的出气口与储气瓶组(6、7)的进气口连接，所述的储气瓶组(6、7)的出气口通过电控阀(14)与喷射器(11)连接，所述的电子控制器(13)与电控阀(14)的控制端电连接，所述的喷射器(11)安装在发动机进气管内的燃料混合器(10)的空气进气口处。本实用新型的发动机的瞬态补气增压系统能使进气压力迅速提升，不但改善涡轮增压的滞后影响，而且有效改善由于天然气燃烧速度慢所带来的加速性能差及瞬时响应性慢的问题。

Description

一种发动机的瞬态补气增压系统

技术领域

本实用新型涉及发动机增压技术领域，尤其是一种发动机瞬态补气增压系统。

背景技术

现代内燃机广泛地使用了废气涡轮增压器，利用内燃机排气能量驱动废气涡轮增压器实现内燃机增压，使发动机的热效率和机械效率提高，燃油消耗率下降，内燃机的经济性得到改善；同时，内燃机的单位功率的重量降低，使得比质量减轻，升功率增加；其次内燃机工作在较大的过量空气系数情况下，燃烧完全，排气污染得到改善。但受废气涡轮增压器本身增压滞后的影响，发动机瞬态响应性能差，在加速等变工况下，一方面动力性提升缓慢，另一方面燃烧效率降低，同时在这一工况下的排放性能恶化。目前，现有的技术包括复合式增压、气波增压、可调涡轮几何截面等方式，这些技术方案对改进废气涡轮增压滞后的影响有明显的效果。但在工艺制造上、成本及整个系统的改造上存在很大的困难。

在改善涡轮增压滞后的影响上，除上述技术改进方案上，还有其它技术解决方案，例如，国家知识产权局专利号201020218272.6一种发动机增压系统，在发动机的进气歧管前的进气管路中设置一个旁通管路，在旁通管路中安装有电子控制增压器的叶片，在发动机处于低速小负荷状态下进行辅助增压，以解决低速加速反应滞迟。其空气压力的来源自电子控制增压器，此种方案的缺点在于：在低速小负荷向高转速大负荷的加速过程中，此辅助增压的进气量不足，仍不能有效改善涡轮增压的滞后；国家知识产权局专利号201110119740.3一种内燃机的辅助增压系统，其辅助增压的压力来自于增压器压缩后的空气，在进气增压饱和、趋于过度增压的情况下，分流处一部分增压气体并再进行压缩，然后将其储存到一个单独的气罐中，在发动机起步或在加速等瞬态工况下，储气罐对发动机供气。此种方案的缺点在于：在连续加速或工况复杂条件下，增压器增压后的饱和余量不足，即进气增压饱和、趋于过度增压的时间短，向储气罐储存的压力和空气量满足不了发动机的供气需求，因此改善加速等瞬态工况受到很大的限制。天然气发动机的进气方式为缸外混合，其加速、减速由节气门进行量的调节，节气门本身具有节流特性，再加上由于天然气燃烧速度慢的燃料特点，在其加速性能及瞬时响应性能上这一缺陷更为明显。这一缺陷的显著特征表现在：天然气汽车在重载或满载情况下，在由小负荷向大负荷加速过程中，进气管内最高压力的建立迟缓，使加速时间变得过长。现有的技术通过增加发动机的排量和功率来改善其动力性，但在加速及瞬时响应性能上仍然不能与柴油发动机相比。

发明内容

本实用新型发明目的是克服现有技术中的不足，提供一种发动机的瞬态补气增压系统，特别是一种天然气发动机的瞬态补气增压系统，通过一个仅为本系统提供压缩空气气源的空气压缩机，把压缩空气先打入到储气瓶中，在发动机由小负荷向大负荷的加速过程中，储气瓶的压缩空气经减压、稳压后，喷射到燃气混合器前的进气管内，能使进气压力迅速提升，不但改善涡轮增压的滞后影响，而且有效改善由于天然气燃烧速度慢所带来的加速性能差及瞬时响应性慢的问题。

本实用新型解决技术问题，采取的具体技术方案是一种发动机的瞬态补气增压系统，包括空气压缩机、储气瓶组、喷射器、电子控制器和电控阀，其特征在于，

所述的空气压缩机的出气口与储气瓶组的进气口连接，

所述的储气瓶组的出气口通过电控阀与喷射器连接，

所述的电子控制器与电控阀的控制端电连接，

所述的喷射器安装在发动机进气管内的燃料混合器的空气进气口处。

更进一步地，所述的喷射器喷射方向与发动机进气管内气体流动的方向一致，喷射器的喷嘴与节气门旋转轴有一定偏移距离。

更进一步地，所述的储气瓶组包括两个串联在一起的第一储气瓶(6)和第二储气瓶。

更进一步地，还包括干燥器、单向阀、手动球阀、减压阀、压力表、储气瓶压力传感器、进气歧管压力传感器和手动电子开关，

所述的空气压缩机的进气口的气源为外部空气，其出气口与储气瓶的进气口之间还顺序连接有干燥器、单向阀、手动球阀，在所述的储气瓶的出气口与电控阀的进气口之间的管路上安装减压阀，减压阀与单向阀之间的管路上安装有压力表，

所述的电子控制器与储气瓶压力传感器、进气歧管压力传感器及发动机管理系统的转速信号线、节气门位置信号线连接，

所述控制器与电控阀的控制端之间串联有手动电子开关，该手动电子开关能够直接接通和断开电控阀。

更进一步地，所述的空气压缩机采用发动机直接驱动或电能驱动，空气压缩机与干燥器之间连接的管路上配置有用以降温的散热片。

更进一步地，

所述的电子控制器采集的信号包括进气歧管压力传感器的压力信号、储气瓶压力传感器的压力信号以及发动机管理系统的转速信号和节气门位置信号。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)由于采用了一个独立的空气压缩机，能充分利用汽车下坡、滑行的能量以及在高效率区域内将能量储存，在非高效效率区域内将能量释放；

2)在发动机由小负荷向大负荷的加速过程中，使进气压力迅速提升而又不超过原机最高的设定压力，增大了加速过程中的扭矩，使加速时间缩短，有效改善加速性能，显著提高了瞬时响应性能，克服了尤其是天然气发动燃烧速度慢和涡轮增压滞后的缺点；

3)在进气压力迅速提升和扭矩增加的同时，而过量空气系数基本保持不变，提高了在此工作区域内的燃烧效率和降低了排放污染，改善了综合经济性和排放性能；

4)在连续换挡加速等复杂路况下行驶时，能够持续不断的保持储气瓶的压力，满足供气需求，实用效果强；

5)此系统组成简单，成本低、安全可靠、易安装和实施。

附图说明

图1为一种发动机的瞬态补气增压系统的结构示意图

其中，1、空气压缩机，2、散热片，3、单向阀，4、干燥器，5、储气瓶压力传感器，6、第一储气瓶，7、第二储气瓶，8、进气歧管，9、节气门，10、燃料混合器，11、喷射器，12、中冷器，13、电子控制器，14、电控阀，15、手动电子开关，16、进气歧管压力传感器，17、压力表，18、减压阀，19手动球阀。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型的技术方案作进一步描述。

实施例1、空气压缩机1进口的气源为大气，出口通过管线与干燥器4的进口连接，干燥器4的出口的管路上串联连接单向阀3、手动球阀19，手动球阀19的出口与第一储气瓶6的进口连接，第一储气瓶6的出口与第二储气瓶7的进口连接，第二储气瓶7的出口与减压阀18的进口连接，减压阀18的出口与电控阀14的进口连接，在其中间管路上安装一个压力表17，电控阀14的出口与喷射器11的进口连接；

该系统还包括用于控制电控阀14和空气压缩机1的电子控制器13，电子控制器13与储气瓶压力传感器5、进气歧管压力传感器16及发动机管理系统的转速信号线、油门位置信号线通过导线连接；

该系统还包括一个手动电子开关15。

实施例2、喷射器11安装在燃气混合器10之前，并靠近燃料混合器10，其喷射方向与进气管内气体流动的方向一致；喷射器11的喷嘴与节气门旋转轴有一定偏移距离。

实施例3、储气瓶6、7上包括排污阀，储气瓶至少1个，2个以上储气瓶进出口的连接为串联，储气瓶的进口管路和出口管路各只有一个。

实施例4、空气压缩机1由发动机驱动，也可以是电能等其它形式的驱动，它可与电子控制器13通过导线连接，它仅为本系统提供压缩空气气源的动力；空气压缩机1在与干燥器4连接的管路上，配置用以降温的散热片2，以满足干燥器4的进口温度需要。

实施例5、电子控制器13至少有4个输入信号，包括检测进气歧管压力传感器16的压力信号、储气瓶压力传感器5的压力信号以及车辆管理系统上的转速信号、节气门位置信号，电子控制器13通过导线与上述信号线实现连接；电子控制器13最少有一个输出电路，通过导线与电控阀14连接，以控制电控阀14的开启或关闭；若空气压缩机1由电能驱动，电子控制器13通过导线与空气压缩机1连接，通过中间继电器控制空气压缩机的启、停状态。

实施例6、在控制器13与电控阀14之间的电路上，串联一个手动电子开关15，可以直接接通和断开电控阀的电路。

Claims (6)

1.一种发动机的瞬态补气增压系统，包括空气压缩机(1)、储气瓶组(6、7)、喷射器(11)、电子控制器(13)和电控阀(14)，其特征在于，

所述的空气压缩机(1)的出气口与储气瓶组(6、7)的进气口连接，

所述的储气瓶组(6、7)的出气口通过电控阀(14)与喷射器(11)连接，

所述的电子控制器(13)与电控阀(14)的控制端电连接，

所述的喷射器(11)安装在发动机进气管内的燃料混合器(10)的空气进气口处。

2.如权利要求1所述的一种发动机的瞬态补气增压系统，其特征在于，所述的喷射器(11)喷射方向与发动机进气管内气体流动的方向一致，喷射器(11)的喷嘴与节气门(9)旋转轴有一定偏移距离。

3.如权利要求1所述的一种发动机的瞬态补气增压系统，其特征在于，所述的储气瓶组(6、7)包括两个串联在一起的第一储气瓶(6)和第二储气瓶(7)。

4.如权利要求1-3任一一项所述的一种发动机的瞬态补气增压系统，其特征在于，还包括干燥器(4)、单向阀(3)、手动球阀(19)、减压阀(18)、压力表(17)、储气瓶压力传感器(5)、进气歧管压力传感器(16)和手动电子开关(15)，

所述的空气压缩机(1)的进气口的气源为外部空气，其出气口与储气瓶(6、7)的进气口之间还顺序连接有干燥器(4)、单向阀(3)、手动球阀(19)，在所述的储气瓶(6、7)的出气口与电控阀(14)的进气口之间的管路上安装减压阀(18)，减压阀(18)与单向阀(3)之间的管路上安装有压力表(17)，

所述的电子控制器(13)与储气瓶压力传感器(5)、进气歧管压力传感器(16)及发动机管理系统的转速信号线、节气门位置信号线连接，

所述控制器(13)与电控阀(14)的控制端之间串联有手动电子开关(15)，该手动电子开关(15)能够直接接通和断开电控阀(14)。

5.如权利要求4所述的一种发动机的瞬态补气增压系统，其特征在于，

所述的空气压缩机(1)采用发动机直接驱动或电能驱动，空气压缩机(1)与干燥器(4)之间连接的管路上配置有用以降温的散热片(2)。

6.如权利要求1所述的一种发动机的瞬态补气增压系统，其特征在于，

所述的电子控制器(13)采集的信号包括进气歧管压力传感器(16)的压力信号、储气瓶压力传感器(5)的压力信号以及发动机管理系统的转速信号和节气门位置信号。