本發(fā)明涉及動力領(lǐng)域,尤其涉及一種電控氣動防喘振裝置,還涉及一種電控氣動防喘振控制方法。
背景技術(shù):
發(fā)動機的有害排放物是造成大氣污染的一個主要來源,隨著環(huán)境保護問題的重要性日趨增加,降低發(fā)動機有害排放和CO2排放這一目標成為當今世界上發(fā)動機發(fā)展的一個重要方向。所以開展發(fā)動機燃油經(jīng)濟性提升和NOx、THC等有害排放物控制方法、技術(shù)研究的工作是所有發(fā)動機設(shè)計者的首要任務(wù)。增壓技術(shù)作為提高發(fā)動機經(jīng)濟性、降低發(fā)動機排放量的主要手段,已經(jīng)全面應(yīng)用到國4以上燃氣發(fā)動機。但是隨著法規(guī)的要求越來越嚴格,以及用戶對車輛動力性和駕駛舒適性要求越來越高,為了應(yīng)對各方面需求并且提高增壓器響應(yīng)性和效率,從而小轉(zhuǎn)動慣量增壓器成為當前主流的控制技術(shù)。但是匹配的小慣量增壓器效率的提升,會使增壓器的喘振余量小。對于帶進氣節(jié)流閥(節(jié)氣門)的發(fā)動機,突收節(jié)氣門時,增壓器很容易出現(xiàn)喘振,這時需要安裝防喘振閥,通過防喘振閥在突收節(jié)氣門時卸掉空氣從而達到消除喘振作用。但是現(xiàn)在傳統(tǒng)的防喘振閥主要有兩種,一種是通過機械結(jié)構(gòu)感應(yīng)節(jié)氣門兩邊壓差來開啟;另一種是通過電磁線圈直接驅(qū)動閥開啟關(guān)閉。但是這兩種閥都存在一定的局限性,對于氣動控制的防喘振閥,無論是采用平衡式(節(jié)氣門前后壓差)防喘振閥或是帶增壓壓力補償型(節(jié)氣門前后以及防喘振閥閥片上下游壓差作用)的防喘振閥,都存在一定的應(yīng)用局限性,特別是國六帶EGR系統(tǒng)的燃氣發(fā)動機,節(jié)氣門前后壓差大,多變性大,對發(fā)動機動力性需求高,傳統(tǒng)氣動防喘振閥已經(jīng)很難滿足開發(fā)需求。對于電控防喘振閥,雖然控制靈活大,但是對于增壓發(fā)動機,特別是重型增壓發(fā)動機,由于其增壓水平高,突收節(jié)氣門時,為了避免增壓器喘振需要泄掉的增壓空氣質(zhì)量流量大,電控防喘振閥電磁線圈的提升力需要很大,造成電磁線圈成本高。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的一是,提供一種電控氣動防喘振裝置,可有效、可靠的防喘振,降低成本。
本發(fā)明的目的二是,提供該裝置的一種控制方法。
為實現(xiàn)該目的一,提供了一種電控氣動防喘振裝置,包括控制器、空濾器、渦輪增壓器、中冷器、節(jié)氣門和氣管,所述氣管包括第一氣管、第二氣管、第三氣管、第四氣管、第五氣管和第六氣管,還包括與控制器信號連接的電磁閥、與電磁閥連接的防喘振閥,所述防喘振閥通過第四氣管與連接中冷器和節(jié)氣門的第六氣管連接,所述電磁閥設(shè)于第三氣管上并且防喘振閥4還通過第三氣管與連接空濾器和渦輪增壓器的第二氣管連接。
優(yōu)選地,所述防喘振閥包括有殼體、與第四氣管連接的第一連接端口、與第二氣管連接的第二連接端口、與第一連接口連接的閥片、與閥片連接的平衡壓力腔和膜片、穿過閥片與第一連接口和平衡壓力腔連接的壓力取樣管,所述第一連接端口通過閥片與第二連接端口連接,所述平衡壓力腔通過第三氣管與第二氣管連接。
優(yōu)選地,所述平衡壓力腔內(nèi)設(shè)有彈簧,所述彈簧與閥片連接以給閥片設(shè)定的壓力,所述平衡壓力腔通過壓力取樣管保持與第一連接口的氣壓平衡。
優(yōu)選地,所述電磁閥和第三氣管還能夠設(shè)于防喘振閥內(nèi)部。
優(yōu)選地,所述閥片設(shè)于第二連接端口內(nèi)并且通過膜片將平衡壓力腔與第二連接端口隔開。
為了實現(xiàn)目的二,提供了一種電控氣動防喘振控制方法,該方法包括如下處理步驟:
步驟1:啟動發(fā)動機,防喘裝置內(nèi)平衡壓力腔獲得與節(jié)氣門前端相同的氣壓并且一直保持相同使防喘裝置與節(jié)氣門連接的端口閉合;
步驟2:當整車減速時,節(jié)氣門開度減小,控制器控制平衡壓力腔內(nèi)氣壓降低,使防喘裝置與節(jié)氣門連接的端口開啟,從而使節(jié)氣門前端氣體通過防喘裝置排出,降低節(jié)氣門前端氣壓防止渦輪增壓器喘振;
步驟3:當整車進行加速時,控制器控制平衡壓力腔能夠重新獲得與節(jié)氣門前端相同的氣壓并且一直保持相同。
優(yōu)選地,在步驟2中,控制器通過控制電磁閥控制平衡壓力腔內(nèi)氣壓,當整車減速時,控制器控制電磁閥開啟,當使節(jié)氣門前端氣壓降到設(shè)定值后,控制器控制電磁閥關(guān)閉,使得平衡壓力腔重新獲得節(jié)氣門前端相同的氣壓,從而使防喘裝置與節(jié)氣門連接的端口閉合。
優(yōu)選地,在步驟2中,所述平衡壓力腔氣體和節(jié)氣門前端氣體都排到渦輪增壓器進氣端。
優(yōu)選地,所述平衡壓力腔內(nèi)設(shè)有壓力裝置使得節(jié)氣門前端與渦輪增壓器進氣端壓差低于設(shè)定值時,防喘裝置與節(jié)氣門連接的端口閉合。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,其有益效果在于:
本發(fā)明通過在節(jié)氣門前端與渦輪增壓器進氣端增設(shè)防喘振閥并且能夠通過控制器控制,實現(xiàn)電控氣動防喘振,可有效、可靠的防喘振,降低成本。在本發(fā)明中采用電磁閥控制防喘振閥平衡腔壓力,取代傳統(tǒng)氣動防喘振閥的平衡腔壓力等于節(jié)氣門后壓力的控制方式,控制器可以有效的區(qū)分哪些工況需要防喘振閥參與工作,消除渦輪增壓器喘振,避免傳統(tǒng)氣動防喘振閥通過感應(yīng)節(jié)氣門前后壓差來工作的方式造成異常開啟,引起發(fā)動機控制不穩(wěn),車輛駕駛舒適性差的問題。在本發(fā)明中采用電磁閥控制防喘振閥平衡腔壓力,取代傳統(tǒng)電控防喘振閥,實現(xiàn)可以采用一個很小的電磁線圈來控制防喘振閥工作,線圈成本低,需求驅(qū)動電流低,能耗低,可靠性好。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明中防喘振閥分體式結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明中防喘振閥集成式結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為本發(fā)明方法流程圖;
圖5為本發(fā)明中渦輪增壓器喘振示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例,對本發(fā)明作進一步的描述,但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制,任何在本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的有限次的修改,仍在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
如圖1所示,本發(fā)明提供了一種電控氣動防喘振裝置,包括控制器7、空濾器1、渦輪增壓器2、中冷器3、節(jié)氣門5和氣管9,氣管9包括第一氣管91、第二氣管92、第三氣管93、第四氣管94、第五氣管95和第六氣管96??諡V器1通過第二氣管92與渦輪增壓器2連接,渦輪增壓器2通過第三氣管93與中冷器3連接,中冷器3通過第六氣管96與發(fā)動機8連接,發(fā)動機8通過第一氣管91與渦輪增壓器2連接,其中,節(jié)氣門5設(shè)于第六氣管96上;還包括與控制器7信號連接的電磁閥6、與電磁閥6連接的防喘振閥4,防喘振閥4通過第四氣管94與中冷器3和節(jié)氣門5之間的第六氣管96連接,電磁閥6設(shè)于第三氣管93上并且防喘振閥4還通過第三氣管93與第二氣管92連接。
如圖2所示,防喘振閥4包括有殼體48、與第四氣管94連接的第一連接端口41、與第二氣管92連接的第二連接端口47、與第一連接口41連接的閥片43、與閥片43連接的平衡壓力腔46和膜片44、穿過閥片43與第一連接口41和平衡壓力腔46連接的壓力取樣管42,第一連接端口41通過閥片43與第二連接端口47連接。平衡壓力腔46內(nèi)設(shè)有彈簧45,彈簧45與閥片43連接以給閥片43設(shè)定的壓力,平衡壓力腔46通過壓力取樣管42保持與第一連接口41的氣壓平衡。閥片43設(shè)于第二連接端口47內(nèi)并且通過膜片44將平衡壓力腔46與第二連接端口47隔開,平衡壓力腔46通過第三氣管93與第二氣管92連接。
如圖3所示,電磁閥4和第三氣管93還能夠設(shè)于防喘振閥4內(nèi)部??梢蕴峁┓来耖y4的實用性,使結(jié)構(gòu)的巧妙。
在本實施例中,第一連接口41的氣壓即為節(jié)氣門5前端的氣壓,第二連接端口47的氣壓即為渦輪增壓器2前端的氣壓。
如圖1、圖4所示,本發(fā)明還提供了一種電控氣動防喘振控制方法,該方法包括如下處理步驟:
步驟1:啟動發(fā)動機,防喘裝置內(nèi)平衡壓力腔46獲得與節(jié)氣門5前端相同的氣壓并且一直保持相同使防喘裝置與節(jié)氣門5連接的端口閉合;
步驟2:當整車減速時,節(jié)氣門5開度減小,控制器7控制平衡壓力腔46內(nèi)氣壓降低,使防喘裝置與節(jié)氣門5連接的端口開啟,從而使節(jié)氣門5前端氣體通過防喘裝置排出,降低節(jié)氣門5前端氣壓防止渦輪增壓器2喘振;
步驟3:當整車進行加速時,控制器7控制平衡壓力腔46能夠重新獲得與節(jié)氣門5前端相同的氣壓并且一直保持相同。
在步驟2中,控制器7通過控制電磁閥4控制平衡壓力腔46內(nèi)氣壓,當整車減速時,控制器7控制電磁閥4開啟,當使節(jié)氣門5前端氣壓降到設(shè)定值后,控制器7控制電磁閥4關(guān)閉,使得平衡壓力腔46重新獲得節(jié)氣門5前端相同的氣壓,從而使防喘裝置與節(jié)氣門5連接的端口閉合。
在步驟2中,平衡壓力腔46氣體和節(jié)氣門5前端氣體都排到渦輪增壓器2進氣端。
平衡壓力腔46內(nèi)設(shè)有壓力裝置使得節(jié)氣門5前端與渦輪增壓器2進氣端壓差低于設(shè)定值時,防喘裝置與節(jié)氣門5連接的端口閉合。
本實施例的工作過程:整機啟動后,防喘振閥4內(nèi)平衡壓力腔46通過壓力取樣管42保持與節(jié)氣門5前端的氣壓平衡相等,當整機減速運行時,節(jié)氣門5關(guān)閉,控制器7控制電磁閥4開啟,平衡壓力腔46內(nèi)氣體通過第三氣管93流向第二氣管92,使得平衡壓力腔46內(nèi)氣壓低于節(jié)氣門5前端氣壓,從而使得閥片43在氣壓作用下開啟,節(jié)氣門5前端的氣體流向第二氣管92,在節(jié)氣門5前端的氣壓降到彈簧45壓力以下時,彈簧45作用將閥片43推回隔斷節(jié)氣門5前端的氣體流向第二氣管92;同時,在節(jié)氣門5前端的氣壓降到設(shè)定值時,控制器7控制電磁閥4關(guān)閉,使得整機在下次加速時,防喘振閥4內(nèi)平衡壓力腔46重新通過壓力取樣管42保持與節(jié)氣門5前端的氣壓平衡相等。從而消除由于節(jié)氣門突收,需求空氣量急劇降低而導致的渦輪增壓器2喘振,同時避免傳統(tǒng)平衡式氣動防喘振閥由于防喘振閥閥片未關(guān)閉造成增壓的壓力建立慢,影響發(fā)動機加速性能。
如圖5所示,本發(fā)明與傳統(tǒng)不安裝防喘振閥的渦輪增壓器的工作效果對比,可以看出,當發(fā)動機突收節(jié)氣門時,渦輪增壓器2壓氣機出口壓力不變,流量急劇降低,造成渦輪增壓器2壓力后端壓力增大,傳統(tǒng)不安裝防喘振閥的渦輪增壓器按照A->B->D的途徑運行,從而造成渦輪增壓器2運行進入喘振區(qū)域,造成渦輪增壓器2喘振損壞。在本發(fā)明中,突收節(jié)氣門時,通過防喘振閥的開啟卸掉由于節(jié)氣門突收造成壓氣機出口壓力急劇降低的空氣,實現(xiàn)從A->C->D的運行路徑,避免進入喘振區(qū)域造成增壓器喘振。
通過本發(fā)明可有效、可靠的防喘振,降低成本,提高駕駛的舒適性。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當指出對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下,還可以作出若干變形和改進,這些都不會影響本發(fā)明實施的效果和專利的實用性。