專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽油發(fā)動(dòng) 機(jī)渦輪增壓器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
根據(jù)汽車(chē)行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲汽油發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓技術(shù)市場(chǎng)份額從2004年開(kāi)始逐年穩(wěn)步增長(zhǎng)。2004年渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)份額只有10 %，經(jīng)過(guò)短短4年時(shí)間，2008 年渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)份額已經(jīng)猛增至21%，預(yù)計(jì)到2011年將增加到30%。這表明渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在市場(chǎng)上已經(jīng)逐漸替代自然吸氣式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，成為發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)
展的主流。傳統(tǒng)的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是將渦輪增壓器追加在現(xiàn)有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，以提高輸出功率，為了提高汽油發(fā)動(dòng)機(jī)低速性能和加速性，防止渦輪增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)超速，渦輪增壓器采用了廢氣旁通技術(shù)。傳統(tǒng)的采用廢氣旁通技術(shù)的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)如附圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)包括渦輪增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣管1、空氣濾清器2、渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管3、中冷器4、節(jié)氣門(mén) 5、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管6、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室7、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管8、放氣閥門(mén)9、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管10、 增壓器渦輪箱11、渦輪轉(zhuǎn)子13和執(zhí)行器14。在渦輪廢氣進(jìn)口處設(shè)有一個(gè)廢氣旁通孔12，放氣閥門(mén)9安裝在廢氣旁通孔12處，控制廢氣旁通孔12的廢氣流量。執(zhí)行器14的進(jìn)氣口與渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管3相聯(lián)，放氣閥門(mén)9的開(kāi)啟、關(guān)閉由執(zhí)行器14控制。執(zhí)行器14是正壓控制，執(zhí)行器14預(yù)緊力施加反向力控制執(zhí)行器推桿關(guān)閉放氣閥門(mén)9，進(jìn)入執(zhí)行器14的增壓壓力和排氣背壓施加正向力共同作用執(zhí)行器14推桿開(kāi)啟放氣閥門(mén)9。但在實(shí)際工作中，執(zhí)行器14的預(yù)緊力是一個(gè)定值且大于排氣背壓，放氣閥門(mén)9的開(kāi)啟、關(guān)閉主要受渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管增壓壓力的控制。當(dāng)渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管增壓壓力超過(guò)一個(gè)壓力值時(shí)，即當(dāng)執(zhí)行器14所受的正向力大于反向力時(shí)，執(zhí)行器14推桿正向移動(dòng)開(kāi)啟放氣閥門(mén)9，發(fā)動(dòng)機(jī)部分廢氣不通過(guò)增壓器渦輪轉(zhuǎn)子13而直接排入大氣，使進(jìn)入渦輪轉(zhuǎn)子的廢氣能量減少，渦輪增壓器轉(zhuǎn)速下降，從而使壓氣機(jī)出口增壓壓力P。得到控制。當(dāng)渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管增壓壓力低于一個(gè)壓力值時(shí)，即執(zhí)行器14所受的正向力小于反向力時(shí)，執(zhí)行器14推桿反向移動(dòng)關(guān)閉放氣閥門(mén)9，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣全部通過(guò)增壓器渦輪，推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子13做功。廢氣旁通技術(shù)的特點(diǎn)是放氣閥門(mén)9的開(kāi)啟、關(guān)閉是根據(jù)渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管增壓壓力的大小進(jìn)行控制的，執(zhí)行器13內(nèi)部為彈性控制結(jié)構(gòu)，造成執(zhí)行器13的控制方式近似為線性控制方式，執(zhí)行器推桿的行程隨增壓壓力加大而增加。采用廢氣旁通技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)在低速和大扭矩工況時(shí)放氣閥門(mén)關(guān)閉，充分利用廢氣能量提高渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速，保證發(fā)動(dòng)機(jī)所需的空氣量和壓比；發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速、 額定工況時(shí)放氣閥門(mén)開(kāi)啟旁通部分廢氣能量，保證渦輪增壓器不超速。[0009]柴油機(jī)是壓 燃式，壓縮比比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)高，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在700rpm 3500 rpm，使用廢氣旁通技術(shù)保證了渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的良好匹配。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是點(diǎn)燃式，壓縮比在8 12左右；汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在700rpm 6500 rpm，空氣流量變化范圍大，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后由于進(jìn)氣壓力和溫度都升高，這使得壓縮終了時(shí)溫度升高，使爆震傾向加劇。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用渦輪增壓引起爆震的諸因素中，增壓壓力的影響最大，因此，必須對(duì)增壓壓力進(jìn)行控制?，F(xiàn)階段，最高壓比控制在1. 8 2. 0范圍可有效的抑制爆震。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓后，直接采用廢氣旁通技術(shù)對(duì)增壓壓力進(jìn)行控制出現(xiàn)的主要問(wèn)題如下1、采用廢氣旁通技術(shù)對(duì)增壓壓力的控制近似為線性控制方式，增壓壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)從低速點(diǎn)、扭矩點(diǎn)、額定點(diǎn)的工況逐步升高。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為防止增壓壓力過(guò)高引起爆震， 最高壓比控制在1. 8 2. 0范圍，現(xiàn)有執(zhí)行器的預(yù)緊力偏低，不能將最高壓比嚴(yán)格控制在 1. 8 2. 0范圍。2、在標(biāo)定中扭矩點(diǎn)部分工況的增壓壓力會(huì)與額定點(diǎn)增壓壓力接近，甚至比額定點(diǎn)增壓壓力高，廢氣旁通技術(shù)不能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)渦輪增壓壓力進(jìn)行柔性控制，不能滿(mǎn)足整個(gè)工況點(diǎn)的扭矩需求，只能降低發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，影響渦輪增壓技術(shù)在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上的推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)脈沖調(diào)寬閥控制進(jìn)入執(zhí)行器的增壓壓力。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，它包括渦輪增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣管、空氣濾清器、渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管、中冷器、節(jié)氣門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管、放氣閥門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管、增壓器渦輪箱、渦輪轉(zhuǎn)子、執(zhí)行器和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU。在渦輪廢氣進(jìn)口處設(shè)有一個(gè)廢氣旁通孔，放氣閥門(mén)安裝在廢氣旁通孔處，控制廢氣旁通孔的廢氣流量。執(zhí)行器的進(jìn)氣口與渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管相聯(lián)，放氣閥門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉由執(zhí)行器控制。本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)是在傳統(tǒng)的采用廢氣旁通技術(shù)的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中增加一個(gè)兩位三通的脈沖調(diào)寬閥，增加的兩位三通脈沖調(diào)寬閥有a、b、c三個(gè)氣路接口和一個(gè)電信號(hào)接口 d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管聯(lián)通，b端氣路接口與執(zhí)行器進(jìn)氣口聯(lián)通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣管聯(lián)通，電信號(hào)接口 d與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU信號(hào)輸出端相聯(lián)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過(guò)數(shù)據(jù)線與中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管氧含量傳感器相聯(lián)。本實(shí)用新型提供的帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其脈沖調(diào)寬閥控制進(jìn)入執(zhí)行器的增壓壓力的工作原理如下發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過(guò)接收中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管氧含量傳感器的檢測(cè)信號(hào)，再發(fā)送占空比信號(hào)到脈沖調(diào)寬閥，控制進(jìn)入執(zhí)行器的增壓壓力，達(dá)到廢氣旁通量的可調(diào)，控制渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到增壓壓力可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)具體工況的需求進(jìn)行柔性調(diào)整，避免因增壓壓力過(guò)高引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，提高汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。當(dāng)脈沖調(diào)寬閥占空比信號(hào)為0%時(shí)，脈沖調(diào)寬閥的c端堵塞，a端與b端聯(lián)通，a端輸入壓力為79kPa，渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管的增壓壓力是通過(guò)a端從b端進(jìn)入執(zhí)行器，推動(dòng)執(zhí)行器推桿行程最大，此時(shí)，放氣閥門(mén)開(kāi)度最大，旁通廢氣量較大。當(dāng)脈沖調(diào) 寬閥占空比信號(hào)為100%時(shí)，脈沖調(diào)寬閥的a端堵塞，渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管的增壓壓力不能進(jìn)入b端，b端與c端聯(lián)通，執(zhí)行器內(nèi)原有的增壓壓力通過(guò)b端和端 c泄出，執(zhí)行器推桿回位，此時(shí)，放氣閥門(mén)關(guān)閉，廢氣不旁通。當(dāng)脈沖調(diào)寬閥占空比信號(hào)為中間值時(shí)，與脈沖調(diào)寬閥的a端相聯(lián)的渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管的增壓壓力按比例分配到b端進(jìn)入執(zhí)行器，推動(dòng)執(zhí)行器推桿移動(dòng)，此時(shí)，放氣閥門(mén)開(kāi)度適中，旁通部分廢氣。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)本實(shí)用新型提供的一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)克服了上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，在傳統(tǒng)的采用廢氣旁通技術(shù)的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中增加一個(gè)兩位三通的脈沖調(diào)寬閥，并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的標(biāo)定數(shù)據(jù)得到非線性的占空比信號(hào)，再用占空比信號(hào)控制脈沖調(diào)寬閥，由脈沖調(diào)寬閥控制進(jìn)入執(zhí)行器的增壓壓力，使得放氣閥門(mén)的開(kāi)度可根據(jù)工況點(diǎn)的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速，得到所需的增壓壓力， 以達(dá)到渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的良好匹配，滿(mǎn)足了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

附圖1為傳統(tǒng)的采用廢氣旁通技術(shù)的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)示意圖，附圖中的空心箭頭表示排氣背壓，實(shí)心箭頭表示增壓壓力；附圖2為本實(shí)用新型提供的帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)示意圖， 附圖中的空心箭頭表示排氣背壓，實(shí)心箭頭表示增壓壓力；附圖3為不同占空比條件下，脈沖調(diào)寬閥b端輸出壓力(執(zhí)行器控制壓力)曲線圖， 附圖中縱向?yàn)槊}沖調(diào)寬閥b端輸出的壓力，橫向?yàn)檎伎毡?；附圖4為兩位三通脈沖調(diào)寬閥結(jié)構(gòu)示意圖，附圖中a、b、c為兩位三通脈沖調(diào)寬閥的三個(gè)氣路接口，d為兩位三通脈沖調(diào)寬閥電信號(hào)接口。
具體實(shí)施方式
一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，它包括渦輪增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣管1、空氣濾清器2、渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管3、中冷器4、節(jié)氣門(mén)5、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管6、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室7、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管8、放氣閥門(mén)9、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管10、增壓器渦輪箱11、渦輪轉(zhuǎn)子13、執(zhí)行器14和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU16。在渦輪廢氣進(jìn)口處設(shè)有一個(gè)廢氣旁通孔12，放氣閥門(mén) 9安裝在廢氣旁通孔12處，控制廢氣旁通孔12的廢氣流量。執(zhí)行器14的進(jìn)氣口與渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管3相聯(lián)，放氣閥門(mén)9的開(kāi)啟、關(guān)閉由執(zhí)行器14控制。在渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中增加一個(gè)兩位三通的脈沖調(diào)寬閥15，增加的兩位三通脈沖調(diào)寬閥15有a、b、c三個(gè)氣路接口和一個(gè)電信號(hào)接口 d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管3聯(lián)通，b端氣路接口與執(zhí)行器進(jìn)氣口聯(lián)通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣管1聯(lián)通，電信號(hào)接口 d與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU16信號(hào)輸出端相聯(lián)。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU16通過(guò)數(shù)據(jù)線17與中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管氧含量傳感器相聯(lián)。
權(quán)利要求1. 一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，它包括渦輪增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣管、空氣濾清器、渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管、中冷器、節(jié)氣門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管、放氣閥門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管、增壓器渦輪箱、渦輪轉(zhuǎn)子、執(zhí)行器和發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，在渦輪廢氣進(jìn)口處設(shè)有一個(gè)廢氣旁通孔，放氣閥門(mén)安裝在廢氣旁通孔處，控制廢氣旁通孔的廢氣流量，執(zhí)行器的進(jìn)氣口與渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管相聯(lián)，放氣閥門(mén)的開(kāi)啟、 關(guān)閉由執(zhí)行器控制；其特征是渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中增加一個(gè)兩位三通的脈沖調(diào)寬閥，增加的兩位三通脈沖調(diào)寬閥有a、b、c三個(gè)氣路接口和一個(gè)電信號(hào)接口 d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管聯(lián)通，b端氣路接口與執(zhí)行器進(jìn)氣口聯(lián)通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣管聯(lián)通，電信號(hào)接口 d與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU信號(hào)輸出端相聯(lián)，ECU通過(guò)數(shù)據(jù)線與中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管氧含量傳感器相聯(lián)。
專(zhuān)利摘要一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，在傳統(tǒng)的采用廢氣旁通技術(shù)的渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)增加一個(gè)脈沖調(diào)寬閥，增加的脈沖調(diào)寬閥有a、b、c三個(gè)氣路接口和一個(gè)電信號(hào)接口d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機(jī)出氣管聯(lián)通，b端氣路接口與執(zhí)行器進(jìn)氣口聯(lián)通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣管聯(lián)通，電信號(hào)接口d與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU信號(hào)輸出端相聯(lián)。ECU通過(guò)接收檢測(cè)信號(hào)，再發(fā)送占空比信號(hào)到脈沖調(diào)寬閥，通過(guò)脈沖調(diào)寬閥控制進(jìn)入執(zhí)行器的增壓壓力，達(dá)到廢氣旁通量的可調(diào)，最終達(dá)到增壓壓力可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)具體工況的需求進(jìn)行柔性調(diào)整，避免因增壓壓力過(guò)高引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，提高汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。
文檔編號(hào)F02B37/18GK202144761SQ20112023799
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者周崢, 張愛(ài)明, 李文軍, 胡遼平 申請(qǐng)人:湖南天雁機(jī)械有限責(zé)任公司