CN215109238U - 一种发动机进气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机进气系统，包括供气机构、送风机构、增压机构和稳压机构，送风机构的两端分别与供气机构和稳压机构连通，增压机构的两端分别与供气机构和稳压机构连通；稳压机构的输出端与发动机的进气端连通，稳压机构配设有第一压力传感器，第一压力传感器连接有控制器，控制器分别与送风机构和增压机构连接，控制器用于对发动机的压力设定值与第一压力传感器进行比较，并分别控制送风机构和增压机构运行从而动态调节发动机进气端的气压。本实用新型可实现对发动机进气压力的动态可调，从而将发动机进气压力调节至发动机试验所需的海拔高度对应的气压，满足发动机的测试需求，而且该发动机进气系统控制精度高，响应速度快。

Description

一种发动机进气系统

技术领域

本实用新型属于发动机测试技术领域，具体涉及一种发动机进气系统。

背景技术

目前，发动机进行性能试验中越来越多采有发动机进气调节系统，即控制发动机进气系统在标准条件下进气，包括控制进气压力、进气温度和进气湿度，使进气压力、进气温度和进气湿度在一个标准条件下，作用是保证在标准条件下，衡量及公平评定发动机的经济性及排放等性能，以确定发动机是否达到排放等性能的标准要求指标，是否可以发放生产许可证。为了加强监管，促使汽车及发动机生产企业采用更先进的技术和工艺，大幅降低NO_x和PM排放，国六排放法规对整车道路排放提出了严格的要求。为了确保国六排放法规的顺利贯彻实施，各研究机构、汽车及相关发动机生产制造企业开始投入更多的人力、物力、财力，采用更先进的技术，以便真正降低车辆的实际道路排放。目前已经有了关于发动机排放等性能试验的标准，也有公司制定了更严苛的标准。标准中主要要求无论试验当地大气压力、温度、湿度处于何种状态，需要控制进气压力在一个固定的值或有一定的变化设定范围。进气压力对发动机性能影响很大，在同等条件下，发动机进气压力的大小与发动机进气量成正比，所以对压力的控制尤为重要。

要满足国六法规的实施条件，需要对发动机的进气压力进行精准调控，以前主要采用下面几种方案，一种是采用修正大气条件的方案，此方案不对进气条件进行控制，仅对试验结果进行修正，主要是经验公式修正，这种方法无法真正知道在标准进气条件下的实测结果，可能造成很大的偏差，是一种权宜方案，只能进行一般性的试验；另一种是到要求的海拔地点进行试验，此方案涉及发动机运输、人员差旅以及试验设备的保障，其受各方面的影响较大，而且成本高，效率低；还有一种试验方式就是采用风机加节流阀的方案控制发动机的进气压力，这种方案由于压力控制精度差，控制时间长，所以使用受到限制。

实用新型内容

为了满足国六法规的实施条件以及响应国七排放标准，本实用新型目的在于提供一种发动机进气系统，采用动态调节发动机的进气压力，其响应速度快，控制精度高。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种发动机进气系统，包括供气机构、送风机构、增压机构和稳压机构，所述送风机构的两端分别与供气机构和稳压机构连通，所述增压机构的两端分别与供气机构和稳压机构连通；所述稳压机构的输出端与发动机的进气端连通，稳压机构配设有第一压力传感器，所述第一压力传感器连接有控制器，所述控制器分别与所述送风机构和增压机构连接，控制器用于对发动机的压力设定值与第一压力传感器进行比较，并分别控制送风机构和增压机构运行从而动态调节发动机进气端的气压。

作为本实用新型的一种可选方案，所述供气机构的输出端设有第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述控制器连接，所述控制器基于第二压力传感器的压力值，并对发动机的压力设定值与第一压力传感器进行比较，当压力设定值大于第一压力传感器的压力值，控制器控制增压机构启动和送风机构关闭；当压力设定值小于第一压力传感器的压力值，控制器控制送风机构启动和增压机构关闭。

作为本实用新型的一种可选方案，所述供气机构根据发动机的压力设定值动态调节其输出端的气压，使第二压力传感器的压力值高于发动机的压力设定值2Kpa-4Kpa。

作为本实用新型的一种可选方案，所述稳压机构包括稳压箱，所述稳压箱的输入端分别与增压机构和送风机构连通，稳压箱的输出端设有输气管，所述输气管与发动机的进气端连通；所述送风机构与稳压箱连通。

作为本实用新型的一种可选方案，所述输气管上设置所述第一压力传感器，输气管上还设有流量计和第一调节阀，所述流量计和第一调节阀均与所述控制器连接；所述第一调节阀为文丘里阀；所述稳压箱内设有第三压力传感器和第一温湿度传感器，所述第三压力传感器和第一温湿度传感器均与所述控制器连接；

作为本实用新型的一种可选方案，所述稳压机构还包括稳压罐，所述稳压罐分别与所述增压机构和送风机构连通，稳压罐与稳压箱之间连接有稳压管路，所述稳压管路上设有第二调节阀；所述稳压箱的输入端设有第三调节阀；所述稳压罐内设有第四压力传感器和第二温湿度传感器，稳压罐设有泄压阀，稳压罐连接有泄压管路，所述泄压管路的端部与所述供气机构的输入端连通，泄压管路上设有负压机和第四调节阀，所述负压机和第四调节阀均与所述控制器连接；当稳压罐内的气压高于发动机的压力设定值2Kpa-4Kpa时，所述控制器控制第四调节阀开启进行泄压；当稳压罐内的气压高于发动机的压力设定值4Kpa时，所述控制器控制第四调节阀和负压机开启进行泄压；所述稳压罐内设有压力缓冲器，稳压罐设有吸音材料层。

作为本实用新型的一种可选方案，所述供气机构包括空调机组，所述空调机组用于输出满足发动机测试温度、湿度和气压的空气，空调机组的输出端设有供气管路，所述供气管路的一端分别与所述稳压箱和稳压罐连通。

作为本实用新型的一种可选方案，所述增压机构包括增压管路，所述增压管路的一端与所述空调机组的输出端连通，增压管路的另一端与所述供气管路连通，增压管路上设有增压机和第五调节阀，所述增压机和第五调节阀均与所述控制器连接。

作为本实用新型的一种可选方案，所述送风机构包括送风管路，所述送风管路的一端与所述空调机组的输出端连通，送风管路的另一端与所述供气管路连通，送风管路上设有送风机和第六调节阀，所述送风机和第六调节阀均与所述控制器连接。当发动机的压力设定值大于第一压力传感器的压力值，控制器控制增压机和第五调节阀开启，并控制送风机和第六调节阀关闭；当发动机的压力设定值小于第一压力传感器的压力值，控制器控制送风机和第六调节阀开启，并控制增压机和第五调节阀关闭。

作为本实用新型的一种可选方案，所述发动机的排气端设有输出管，所述输出管上设有第五压力传感器和第七调节阀，所述第五压力传感器与所述控制器连接，输出管的端部设有冷却器和排气罐，所述排气罐设有排气管路，所述排气管路上设有排气风机。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种发动机进气系统，通过控制器对发动机的压力设定值与第一压力传感器进行比较，并分别控制送风机构和增压机构运行从而动态调节发动机进气端的气压。本实用新型的发动机进气系统可以模拟发动机进行压力试验，创造标准的进气压力条件，可实现对发动机进气压力的动态可调，从而将发动机进气压力调节至发动机试验所需的海拔高度对应的气压，满足发动机的测试需求，而且该发动机进气系统控制精度高，响应速度快。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式测试过程中压力变化图；

图3是本实用新型具体实施方式测试过程中温湿度和压力变化图；

图中：1-发动机；2-第一压力传感器；3-稳压箱；4-输气管；5-流量计；6- 第一调节阀；7-稳压罐；8-稳压管路；9-第二调节阀；10-第三调节阀；11-泄压阀；12-泄压管路；13-负压机；14-第四调节阀；15-空调机组；16-供气管路；17- 增压管路；18-增压机；19-第五调节阀；20-送风管路；21-送风机；22-第六调节阀；23-输出管；24-第五压力传感器；25-第七调节阀；26-排气罐；27-排气管路； 28-排气风机；29-压力缓冲器；30-吸音材料层。

具体实施方式

实施例

如图1所示，为了满足国六法规的实施条件以及响应国七排放标准，本实施例提供了一种发动机进气系统，其用于提供发动机台架试验的自动测量/控制所需的空气模拟条件，具有调温、调湿和调压功能，可以根据试验需求设定空气的温度、湿度和压力参数，以利于发动机1产品的研究和开发，其特别体现在压力控制的动态响应性上。

该进气系统包括供气机构、送风机构、增压机构和稳压机构，所述送风机构的两端分别与供气机构和稳压机构连通，所述增压机构的两端分别与供气机构和稳压机构连通，所述稳压机构的输出端与发动机1的进气端连通。供气机构能够输出具有一定温度、湿度和压力的空气，稳压机构使空气保持稳定的温度、湿度和压力，其直接输送至发动机1进行测试。需要增压时，增压机构运行对空气进行增压，并将增压的空气输送至稳压机构；需要降压时，增压机构停止运行，送风机构输送低压空气对稳压机构内的空气进行降压。

稳压机构配设有第一压力传感器2，所述第一压力传感器2连接有控制器，所述控制器分别与所述送风机构和增压机构连接。第一压力传感器2设置在稳压机构的输出端，其可以设置在稳压机构输出口的位置，也可以设置在靠近发动机1的位置，其用于检测稳压机构输出端的压力，使稳压机构输出的空气能够满足发动机1的压力测试要求。在测试时，控制器对发动机1的压力设定值与第一压力传感器2进行比较，并分别控制送风机构和增压机构运行从而动态调节发动机1进气端的气压。当发动机1的压力设定值大于第一压力传感器2 的压力值，控制器控制增压机构启动和送风机构关闭；当压力设定值小于第一压力传感器2的压力值，控制器控制送风机构启动和增压机构关闭，实现动态压力调节，从而满足发动机1的测试需求。本实用新型的发动机进气系统可以模拟发动机1进行压力试验，创造标准的进气压力条件，可实现对发动机1进气压力的动态可调，从而将发动机1进气压力调节至发动机1试验所需的海拔高度对应的气压，满足发动机1的测试需求，而且该发动机进气系统控制精度高，响应速度快。

在一些实施方式中，所述供气机构的输出端设有第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述控制器连接，所述控制器基于第二压力传感器的压力值，并对发动机1的压力设定值与第一压力传感器2进行比较，当压力设定值大于第一压力传感器2的压力值，控制器控制增压机构启动和送风机构关闭；当压力设定值小于第一压力传感器2的压力值，控制器控制送风机构启动和增压机构关闭。在送风机构未启动时，由于存在压力损失、泄漏、气体压缩特性等压力损耗，第二压力传感器的压力值为第一压力传感器2的压力值与压力损耗值之和，根据第二压力传感器所检测的压力值，控制器能够迅速对送风机构和增压机构进行动态调节，从而大大缩短发动机1的压力调节所需的时间。

优选地，所述供气机构根据发动机1的压力设定值动态调节其输出端的气压，使第二压力传感器的压力值高于发动机1的压力设定值2Kpa-4Kpa。根据实验测试，该进气系统的压力损耗值为2Kpa-4Kpa，发动机1在测试时，首先调节供气机构输出端的气压，达到一个合适的范围后，然后对送风机构和增压机构进行动态调节，缩短发动机1压力调节时间，提高调节精度。

在一些实施方式中，所述稳压机构包括稳压箱3，所述稳压箱3的输入端分别与增压机构和送风机构连通，稳压箱3的输出端设有输气管4，所述输气管4与发动机1的进气端连通。所述输气管4上设置所述第一压力传感器2，输气管4上还设有流量计5和第一调节阀6，所述流量计5和第一调节阀6均与所述控制器连接；优选地，所述第一调节阀6为文丘里阀，调节文丘里阀的开度，满足气体的输送流量的响应。所述稳压箱3内设有第三压力传感器和第一温湿度传感器，所述第三压力传感器和第一温湿度传感器均与所述控制器连接。

在一些实施方式中，所述稳压机构还包括稳压罐7，所述稳压罐7分别与所述增压机构和送风机构连通，稳压罐7与稳压箱3之间连接有稳压管路8，所述稳压管路8上设有第二调节阀9，第二调节阀9为气动开关蝶阀，用于控制稳压罐7与稳压箱3之间的进气开关；所述稳压箱3的输入端设有第三调节阀10，第三调节阀10为手动开关阀，用于控制稳压箱3的进气开关。

所述稳压罐7内设有第四压力传感器和第二温湿度传感器，稳压罐7设有泄压阀11，稳压罐7连接有泄压管路12，所述泄压管路12的端部与所述供气机构的输入端连通，泄压管路12上设有负压机13和第四调节阀14，所述负压机13和第四调节阀14均与所述控制器连接。泄压阀11为安全释压阀，通常设定为130Kpa最高，保护稳压罐7内压力上限，可考虑采用带泄压功能的自力式稳压阀。泄压管路12采用PVC圆管或方式风箱均可，泄压管路12末端采用大型喇叭口，大型喇叭口设置在供气机构如整机新风过滤器前端，提供新风。发动机1不同工况、紧急停机下工况、风机频率调整过程中的超调现象等，可能会导致压力增高，考虑泄压逻辑，模拟高原更高海拔情况，存在低于当地大气压条件情况。系统泄压主要依靠安装于稳压罐7上的负压机13和第四调节阀 14，其参考为安装于稳压罐7内的第四压力传感器。当稳压罐7内的气压高于发动机1的压力设定值2Kpa-4Kpa时，所述控制器控制第四调节阀14开启进行泄压；当稳压罐7内的气压高于发动机1的压力设定值4Kpa时，所述控制器控制第四调节阀14和负压机13开启进行泄压。

所述稳压罐7内设有压力缓冲器29，压力缓冲器29可以平衡稳压罐7的压力波动，调节稳压罐7压力范围，从而提高稳压箱3的进气压力精度。稳压罐7设有吸音材料层30，吸音材料层30可以采用吸音棉或者隔音板，优选地，吸音材料层30为吸音棉和隔音板二者的结合，通过在稳压罐7的外部设置吸音棉和隔音板，利用吸音棉对稳压罐7工作过程中产生的噪音进行吸收，减少噪音向外界的传播，再由隔音板对噪音进行隔离，进一步提高了吸音材料层30的隔音效果，降低噪音的影响，提高了稳压罐7的静音性能。

在一些实施方式中，所述供气机构包括空调机组15，所述空调机组15用于输出满足发动机1测试温度、湿度和气压的空气，空调机组15的输出端设有供气管路16，所述供气管路16的一端分别与所述稳压箱3和稳压罐7连通。所述增压机构包括增压管路17，所述增压管路17的一端与所述空调机组15的输出端连通，增压管路17的另一端与所述供气管路16连通，增压管路17上设有增压机18和第五调节阀19，所述增压机18和第五调节阀19均与所述控制器连接。

所述送风机构包括送风管路20，所述送风管路20的一端与所述空调机组 15的输出端连通，送风管路20的另一端与所述供气管路16连通，送风管路20 上设有送风机21和第六调节阀22，所述送风机21和第六调节阀22均与所述控制器连接。送风机21的最大风量＝发动机1的最大需求风量+负压机13的最大泄漏风量。第一调节阀、第四调节阀14、第五调节阀19均为伺服蝶阀，提高响应精度。当发动机1的压力设定值大于第一压力传感器2的压力值，控制器控制增压机18和第五调节阀19开启，并控制送风机21和第六调节阀22关闭；当发动机1的压力设定值小于第一压力传感器2的压力值，控制器控制送风机21和第六调节阀22开启，并控制增压机18和第五调节阀19关闭。

在一些实施方式中，所述发动机1的排气端设有输出管23，所述输出管23 上设有第五压力传感器24和第七调节阀25，所述第五压力传感器24与所述控制器连接，输出管23的端部设有冷却器和排气罐26，所述排气罐26设有排气管路27，所述排气管路27上设有排气风机28，以适应高海拔形成负压。

发动机1测试时湿度每变化5％，对于排放测量结果NOx的影响大约为2％；压力每变化1mBar，对于扭矩测量结果的影响大约为0.12％；温度每变化1K，对于功率和油耗测量的结果大约为0.5％。将本实用新型的发动机进气系统进行测试，测试条件为海拔2000m，转速在1000rpm-4500rpm内10s的变化情况，油门在25％-100％内1s的变化情况。如图2和图3所示，具体结果显示，温度波动：+/-1℃，其远远小于1S；湿度波动：+/-3％RH，其远远小于1S；压力波动： +/-1mBar，其小于1S。本实用新型的发动机进气系统控制精度较高，响应速度较快，能够满足发动机1进气压力的控制要求。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征数量。术语“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，可以是固定连接，可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接或电连接；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或两个元件的相互作用关系。对本领域技术人员而言，可以理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于至少一个实施例中，在不相互矛盾的情况下，本领域技术人员可以将不同实施例的特征进行组合。

Claims (10)

1.一种发动机进气系统，其特征在于，包括供气机构、送风机构、增压机构和稳压机构，所述送风机构的两端分别与供气机构和稳压机构连通，所述增压机构的两端分别与供气机构和稳压机构连通；所述稳压机构的输出端与发动机(1)的进气端连通，稳压机构配设有第一压力传感器(2)，所述第一压力传感器(2)连接有控制器，所述控制器分别与所述送风机构和增压机构连接，控制器用于对发动机(1)的压力设定值与第一压力传感器(2)进行比较，并分别控制送风机构和增压机构运行从而动态调节发动机(1)进气端的气压。

2.根据权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述稳压机构包括稳压箱(3)，所述稳压箱(3)的输入端分别与增压机构和送风机构连通，稳压箱(3)的输出端设有输气管(4)，所述输气管(4)与发动机(1)的进气端连通；所述送风机构与稳压箱(3)连通。

3.根据权利要求2所述的发动机进气系统，其特征在于，所述输气管(4)上设置所述第一压力传感器(2)，输气管(4)上还设有流量计(5)和第一调节阀(6)，所述流量计(5)和第一调节阀(6)均与所述控制器连接。

4.根据权利要求3所述的发动机进气系统，其特征在于，所述第一调节阀(6)为文丘里阀；所述稳压箱(3)内设有第三压力传感器和第一温湿度传感器，所述第三压力传感器和第一温湿度传感器均与所述控制器连接。

5.根据权利要求3所述的发动机进气系统，其特征在于，所述稳压机构还包括稳压罐(7)，所述稳压罐(7)分别与所述增压机构和送风机构连通，稳压罐(7)与稳压箱(3)之间连接有稳压管路(8)，所述稳压管路(8)上设有第二调节阀(9)；所述稳压箱(3)的输入端设有第三调节阀(10)；所述稳压罐(7)内设有第四压力传感器和第二温湿度传感器，稳压罐(7)设有泄压阀(11)，稳压罐(7)连接有泄压管路(12)，所述泄压管路(12)的端部与所述供气机构的输入端连通，泄压管路(12)上设有负压机(13)和第四调节阀(14)，所述负压机(13)和第四调节阀(14)均与所述控制器连接。

6.根据权利要求5所述的发动机进气系统，其特征在于，所述稳压罐(7)内设有压力缓冲器(29)，稳压罐(7)设有吸音材料层(30)。

7.根据权利要求5所述的发动机进气系统，其特征在于，所述供气机构包括空调机组(15)，所述空调机组(15)的输出端设有供气管路(16)，所述供气管路(16)的一端分别与所述稳压箱(3)和稳压罐(7)连通；所述供气机构的输出端设有第二压力传感器，所述第二压力传感器与所述控制器连接。

8.根据权利要求7所述的发动机进气系统，其特征在于，所述增压机构包括增压管路(17)，所述增压管路(17)的一端与所述空调机组(15)的输出端连通，增压管路(17)的另一端与所述供气管路(16)连通，增压管路(17)上设有增压机(18)和第五调节阀(19)，所述增压机(18)和第五调节阀(19)均与所述控制器连接。

9.根据权利要求8所述的发动机进气系统，其特征在于，所述送风机构包括送风管路(20)，所述送风管路(20)的一端与所述空调机组(15)的输出端连通，送风管路(20)的另一端与所述供气管路(16)连通，送风管路(20)上设有送风机(21)和第六调节阀(22)，所述送风机(21)和第六调节阀(22)均与所述控制器连接。

10.根据权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述发动机(1)的排气端设有输出管(23)，所述输出管(23)上设有第五压力传感器(24)和第七调节阀(25)，所述第五压力传感器(24)与所述控制器连接，输出管(23)的端部设有冷却器和排气罐(26)，所述排气罐(26)设有排气管路(27)，所述排气管路(27)上设有排气风机(28)。

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