发动机配气系统及起重的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种发动机配气系统及起重机。该发动机配气系统包括涡轮增压器，设置于发动机进气侧与所述涡轮增压器的压气侧出气口之间的进气通道，以及设置于发动机排气侧与所述涡轮增压器的排气侧进气口之间的排气通道；还包括气室、开关阀以及用于调整所述开关阀的工作状态的控制装置，其中：所述开关阀的进口接于所述气室的供气口，出口接于所述进气通道。实施本实用新型，无需提高发动机的怠速转速，能够实现发动机的瞬态增扭，防止发动机熄火。
【专利说明】
发动机配气系统及起重机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发动机【技术领域】，特别涉及一种发动机配气系统及起重机。
【背景技术】
[0002]怠速状态是指发动机空转时的一种工作状况。在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时发动机就处于怠速状态，此时，发动机在无负荷的情况下运转，只需克服自身内部机件的摩擦阻力，不对外输出功率，即“出功不出力”。发动机怠速时的转速被称为怠速转速，发动机通过其自身的怠速控制系统调节喷油来使怠速转速保持稳定，一般来讲，怠速转速以发动机不抖动时的最低转速为最佳。
[0003]目前，在现有的一种起重机中，起重机的很多作业工况如吊载动作、变幅动作或者卷扬动作等是在底盘发动机处于怠速状态时完成的，然而，当起重机起吊过快或者进行组合动作(例如同时进行变幅动作和卷扬动作)时，发动机的负荷迅速增加，因而需要同时加大油门使发动机的输出扭矩提升。现有技术中，尽管加大油门能够提升发动机的输出扭矩，但这种情形下发动机的输出扭矩提升速度较慢，很容易导致发动机熄火。
[0004]众所周知，解决怠速熄火问题的传统方法是提高发动机的怠速转速，然而，如前所述，这种方式并非最佳状态，将会长时间地增加发动机的损耗。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型的目的之一提供一种发动机配气系统，以便在无需提高发动机怠速转速的情形下，有效提高发动机在怠速时的扭矩提升速度，避免发动机熄火。
[0006]具体而言，该发动机配气系统包括涡轮增压器，设置于发动机进气侧与所述涡轮增压器的压气侧出气口之间的进气通道，以及设置于发动机排气侧与所述涡轮增压器的排气侧进气口之间的排气通道；还包括气室、开关阀以及用于调整所述开关阀的工作状态的控制装置，其中:所述开关阀的进口接于所述气室的供气口，出口接于所述进气通道。
[0007]进一步地，所述开关阀为电磁阀；所述控制装置包括:用于获取发动机的油门信号和/或转速信号的检测模块，用于计算所述油门信号的变化梯度和/或所述转速信号的变化梯度的计算模块，以及用于在所述油门信号的变化梯度大于第一预定值和/或所述转速信号的变化梯度大于第二预定值时控制所述开关阀处于连通状态的供电模块。
[0008]进一步地，还包括发动机E⑶，所述控制装置与所述发动机EOT电连接，所述控制装置的检测模块从所述发动机ECU获取发动机的油门信号和/或转速信号。
[0009]进一步地，还包括单向阀，所述单向阀的进口接于所述排气通道，出口接于所述进气通道。
[0010]进一步地，还包括阻尼阀，所述阻尼阀设置于所述进气通道上，且位于所述进气通道上用于与所述开关阀出口连接的位置到所述涡轮增压器的压气侧出气口之间。
[0011]进一步地，所述涡轮增压器的压气侧进气口设置有空滤器。
[0012]进一步地，还包括充气泵和气动溢流阀，所述气动溢流阀设置于所述气室上，所述充气泵从发动机或者与发动机传动连接的变速箱取力，所述充气泵的出气口接于所述气室的充气口。
[0013]本实用新型的目的之二在于提供一种起重机，以提高起重机的作业性能和效率。
[0014]具体地，该起重机的底盘发动机配备有上述任一项所述的发动机配气系统。
[0015]进一步地，该起重机的底盘配备有气动式制动系统，所述气室还用作所述气动式制动系统的气源。
[0016]实施本实用新型后，在使用过程中，无需提高发动机的怠速转速，控制装置能够在需要迅速提升发动机输出扭矩时，即通过控制装置控制开关阀处于连通状态，使得气室通过开关阀向发动机的进气通道供气，进而瞬间提高发动机的进气压力和进气速度(单位时间的进气量)，从而瞬间提升发动机输出扭矩，避免发动机熄火。与现有技术以及现有的通过提高怠速转速以防止发动机熄火的方式相比，本实用新型能够实现瞬态增扭，无需提高怠速转速即可防止发动机因输出扭矩提升过慢而熄火，使发动机的怠速转速可以降到最佳状态，减少了油耗及磨损，并降低了排放。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0018]图1为本实用新型实施例提供的一种发动机进气系统的组成原理示意图；
[0019]图2为现有的发动机其输出扭矩随时间变化的曲线图；
[0020]图3为采用图1所示发动机进气系统的发动机其输出扭矩随时间变化的曲线图。[0021 ]图中标号说明:
[0022]1中冷器
[0023]2 ECU
[0024]3发动机
[0025]4 气室
[0026]5单向阀
[0027]6开关阀
[0028]7阻尼阀
[0029]8涡轮增压器
[0030]9空滤器
[0031]10控制装置
【具体实施方式】
[0032]应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本实用新型的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。
[0033]请参考附图，下面将结合附图对本实用新型实施例作详细说明。
[0034]结合图1所示，该实施例的发动机进气系统可以包括中冷器1、涡轮增压器8、进气通道01、排气通道02、发动机EQJ (Electronic Control Unit,电控单元)2、气室4、开关阀6和控制装置10。
[0035]其中，进气通道01设置于中冷器1的进气口与涡轮增压器8的压气侧出气口之间，涡轮增压器8的压气侧进气口连通于大气(空气)，中冷器1的出气口接于发动机3的进气侧。排气通道02设置于发动机3排气侧与涡轮增压器8的排气侧进气口之间，涡轮增压器8的排气侧出气口连通于大气，有关中冷器1、发动机3、进气通道01、排气通道02和涡轮增压器8的具体布置形式及内部结构可以参见现有技术的相关描述，在此不再展开。
[0036]开关阀6的进口接于气室4的供气口，开关阀6的出口接于进气通道01 ;发动机ECU是发动机3的电控单元，对发动机3的各种工况或者工作状态进行监控，发动机ECU的具体组成也可以参见现有技术的相关描述。
[0037]控制装置10设置于发动机E⑶和开关阀6之间，用于调整开关阀6的工作状态，即用于控制开关阀6处于断开或者连通状态；优选地，控制装置10可以包括依次电连接的检测模块、计算模块和供电模块，其中，检测模块用于从发动机ECU实时获取(如直接读取)发动机3的油门信号和/或转速信号，计算模块用于计算所述油门信号的变化梯度和/或所述转速信号的变化梯度，并判断所述油门信号的变化梯度是否大于第一预定值和/或所述转速信号的变化梯度是否大于第二预定值，供电模块用于在所述油门信号的变化梯度大于第一预定值和/或所述转速信号的变化梯度大于第二预定值时控制开关阀6处于连通状态。
[0038]下面以发动机3应用于起重机为例，并结合图2和图3，说明上述发动机进气系统的工作原理:
[0039]在工作过程中，气室4提前充气，当起重机在怠速状态下吊载时，发动机3以怠速转速运转，发动机3通过其自身的怠速控制系统(可以是发动机ECU的组成部分)调节喷油来使怠速转速保持稳定，发动机3排出的废气通过排气通道02到达涡轮增压器8的排气侦牝推动该排气侧的涡轮叶轮旋转并排到大气中，在与涡轮增压器8的排气侧同轴的压气侦h压气叶轮旋转将空气从进气口强制吸进并在压缩后排出，这些压缩后的空气通过进气通道01并经中冷器降温、提高密度后进入发动机3的气缸内与喷油混合燃烧。
[0040]若起重机在吊载过程中起吊过快，发动机的负荷增大，此时操作人员或者电控单元需要控制发动机迅速增加喷油，以期望发动机的输出扭矩迅速提升，现有技术中，结合图2所示，这种主要通过增加喷油来提升发动机输出扭矩的速度较慢，发动机输出扭矩从200牛米(N.m)提升至1800牛米需要近10秒(s)，容易导致发动机熄火，但采用本实用新型实施例后，由于控制装置10实时从发动机ECU获取油门信号(对应于喷油状况)，若喷油增加速度超过一定程度，相应地，控制装置10计算并判断出油门信号的变化梯度(变化率)过大(大于第一预定值)，此时控制装置10将控制开关阀6处于连通状态，使得气室通过开关阀6向发动机3的进气通道01供气，进而瞬间提高发动机3的进气压力和进气速度(单位时间的进气量)，充分满足发动机的进气需求，从而瞬间提升发动机3的输出扭矩，结合图3所示，发动机3输出扭矩从200牛米提升至1800牛米仅需2.5秒左右，这样能够有效避免发动机3熄火。
[0041]此外，控制装置10还可以实时获取发动机3的转速信号，在怠速状态或者在非怠速状态下，若发动机的负荷增大，造成转速波动(例如下降过快)，无论喷油是否增加即无论油门信号的变化梯度是否过大，当控制装置10计算并判断出所述转速信号的变化梯度过大(如大于第二预定值)时，控制装置10将控制开关阀6处于连通状态，以瞬间提升发动机3的进气压力和进气速度，使发动机3内的喷油燃烧更为充分，从而提升发动机3的输出扭矩，避免发动机3熄火。
[0042]从上述可知，与现有技术以及现有的通过提高怠速转速以防止发动机熄火的方式相比，本实用新型上述实施例能够以较小的能量实现瞬态增扭，无需提高怠速转速即可避免发动机因输出扭矩提升过慢而熄火，使发动机的怠速转速可以降到最佳状态，减少了油耗及磨损，并降低了排放。
[0043]在具体实施过程中，上述实施例的发动机进气系统还可以采用如下至少一种方案:
[0044]—、由于在气室4的作用下，发动机3的进气压力及进气量瞬间增加，这样可能会导致发动机3的排气压力过大而产生冲击，而影响排气通道02上的相关部件，因而，可以在进气通道01和排气通道02之间设置单向阀5，即将单向阀5的进口接于排气通道，出口接于进气通道02，这样当排气压力过高时，可以部分通过单向阀重新进入到进气通道01中，以免对相关部件产生影响。
[0045]二、为了减少气室4的作用对涡轮增压器8的影响，以及使经过涡轮增压器8压气侧增压过的空气的压力进一步增大，可以在进气通道01上用于与开关阀6出口连接的位置到涡轮增压器8的压气侧出气口之间设置阻尼阀7 (图中示出的为可变阻尼)；在具体实施过程中，气室4的初始气压优选大于经涡轮增压器8增压过的气压，或者优选大于经阻尼阀7增压后的气压。
[0046]三、为了进一步提高瞬态增扭功能的自动化程度，减少人工干预，发动机配气系统还可以还包括充气泵和气动溢流阀(图中未示出)，其中，气动溢流阀可以设置于气室4上，充气泵可以从发动机3或者与发动机3传动连接的变速箱取力，充气泵的出气口接于气室4的充气口，这样在发动机正常工作过程中，可以预先通过充气泵向气室4充气。
[0047]四、开关阀6可以采用常闭式电磁阀；另外，上述实施例的控制装置10的组成可以采用信号采集电路(模块)、计算电路、比较电路、继电器和电磁阀供电电路等实现，也可以采用采集电路、PLC (Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)与电磁阀供电电路等实现。
[0048]五、为了避免外部空气中的杂质进入发动机中造成污染，可以在涡轮增压器8的压气侧进气口设置空滤器9，这样外部空气首先经过空滤器9过滤后，再从涡轮增压器8进入。
[0049]需要说明的是，上述实施例中，开关阀6可以采用如图1所示的两位两通阀，但在其他实施例中，并不受限于此，也可以采用其他形式的开关阀，只要能够实现气室4与进气通道01之间的通断即可，例如，也可以采用一个气口封死的两位三通阀。
[0050]需要说明的是，上述各种实施例中，控制装置10从发动机ECU中获取油门信号和/或转速信号，进而控制开关阀6的工作状态，但在其他实施中，并不受限于此，控制装置10控制开关阀6的工作状态也可以采用其他方式。此外，控制开关阀6的工作状态可以也不限于采用控制装置实现。
[0051]本实用新型其他实施例还提供了一种起重机，如汽车起重机，该起重机的底盘发动机配备有上述实施例所述的发动机配气系统，由于上述的发动机配气系统具有上述技术效果，因此，该起重机的作业性能和效率得到有效提高。其相应部分的具体实施过程与上述实施例类似，其他部分的具体实施过程可参见现有技术的相关描述，兹不赘述。
[0052]此外，在一种优选方案中，若该起重机上还配备有气动式制动系统，气室4也可以在起重机处于运输状态时用作该气动式制动系统的气源，使气动式制动系统的制动压力更大，增加了制动的安全性，尤其是在发动机熄火的情形下，提高制动的反应速度。
[0053]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种发动机配气系统，其特征在于，包括涡轮增压器(8)，设置于发动机(3)进气侧与所述涡轮增压器(8)的压气侧出气口之间的进气通道(01)，以及设置于发动机(3)排气侧与所述涡轮增压器⑶的排气侧进气口之间的排气通道(02);还包括气室(4)、开关阀(6)以及用于调整所述开关阀的工作状态的控制装置(10)，其中:所述开关阀(6)的进口接于所述气室(4)的供气口，出口接于所述进气通道(01)。
2.如权利要求1所述的发动机配气系统，其特征在于，所述开关阀(6)为电磁阀；所述控制装置(10)包括:用于获取发动机(3)的油门信号和/或转速信号的检测模块，用于计算所述油门信号的变化梯度和/或所述转速信号的变化梯度的计算模块，以及用于在所述油门信号的变化梯度大于第一预定值和/或所述转速信号的变化梯度大于第二预定值时控制所述开关阀(6)处于连通状态的供电模块。
3.如权利要求1所述的发动机配气系统，其特征在于，还包括发动机ECU(2)，所述控制装置(10)与所述发动机ECU (2)电连接，所述控制装置(10)的检测模块从所述发动机ECU (2)获取发动机(3)的油门信号和/或转速信号。
4.如权利要求1所述的发动机配气系统，其特征在于，还包括单向阀(5)，所述单向阀(5)的进口接于所述排气通道(02)，出口接于所述进气通道(01)。
5.如权利要求1所述的发动机配气系统，其特征在于，还包括阻尼阀(7)，所述阻尼阀(7)设置于所述进气通道(01)上，且位于所述进气通道(01)上用于与所述开关阀(6)出口连接的位置到所述涡轮增压器(8)的压气侧出气口之间。
6.如权利要求1所述的发动机配气系统，其特征在于，所述涡轮增压器(8)的压气侧进气口设置有空滤器(9)。
7.如权利要求1至6任一项所述的发动机配气系统，其特征在于，还包括充气泵和气动溢流阀，所述气动溢流阀设置于所述气室(4)上，所述充气泵从发动机(3)或者与发动机(3)传动连接的变速箱取力，所述充气泵的出气口接于所述气室(4)的充气口。
8.—种起重机，其特征在于，所述起重机的底盘发动机配备有权利要求1至7任一项所述的发动机配气系统。
9.如权利要求8所述的起重机，其特征在于，所述起重机的底盘配备有气动式制动系统，所述气室还用作所述气动式制动系统的气源。
【文档编号】F02D13/08GK204163866SQ201420495399
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年8月31日 优先权日:2014年8月31日
【发明者】谭松涛, 李栋升, 张志敏 申请人:三一汽车起重机械有限公司