涡轮增压发动机混合式进气结构及进气控制方法与流程

本发明属于发动机技术领域，尤其涉及一种涡轮增压发动机混合式进气结构及进气控制方法。

背景技术：

目前，涡轮增压技术在汽车发动机上广泛应用。涡轮增压器由涡轮机和压气机组成，利用发动机排气时的能量，冲击涡轮机使它高速旋转，通过传动轴，带动压气机也高速旋转，将空气增压，再经进气管进入气缸。

配备涡轮增压发动机的汽车中低转速时，排气能量小，涡轮从排气中获得的能量低，转速低，则压气机的转速也低，不但无法压缩空气，还会阻挡空气的进入，减少发动机进气量，致使汽车在怠速、起步和低速行驶阶段的经济性、动力性、以及排放较差；但当发动机达到增压器的介入转速以后，动力又会突然提高，致使加速不够线性，给驾驶人员带来速度上的突兀感。

其中，增压器介入转速是指随着增压器转速的升高，压气机开始起压缩空气作用时发动机的转速。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种涡轮增压发动机混合式进气结构，可以改善汽车中低速阶段的经济性、动力性和排放，并且可以减少汽车在行驶过程中加速的突兀感，提高用户使用的舒适性。

作为同一种技术构思，本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种涡轮增压发动机混合式进气控制方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：一种涡轮增压发动机混合式进气结构，包括增压进气管、自然吸气进气管和进气总管，所述增压进气管连通所述进气总管，所述进气总管连通气缸，所述进气总管内设置有第一进气压力传感器；

所述增压进气管内设置有增压器压气机，所述自然吸气进气管的入口和出口分别连通所述增压器压气机的入口端和出口端所在的所述增压进气管，所述自然吸气进气管内沿进气方向依次设置有第二进气压力传感器和开关阀；

所述第一进气压力传感器和所述第二进气压力传感器均与发动机的电控单元电连接，所述开关阀受控于所述电控单元。

作为一种改进，所述增压进气管的入口端设置有空气滤清器，所述自然吸气进气管的入口端连通所述空气滤清器与所述增压器压气机之间的所述增压进气管。

作为一种改进，所述第二进气压力传感器靠近所述开关阀设置。

作为一种改进，所述开关阀靠近所述自然吸气进气管的出口端设置，所述第一进气压力传感器靠近所述开关阀设置。

作为一种改进，所述开关阀为电磁阀，所述电磁阀与所述电控单元电连接。

作为一种改进，所述开关阀连接执行器，所述执行器电连接所述电控单元。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：一种涡轮增压发动机混合式进气控制方法，采用上述涡轮增压发动机混合式进气结构，包括如下步骤：

在所述发动机怠速和中低转速时，所述第一进气压力传感器测得的所述进气总管的压力小于所述第二进气压力传感器测得的所述自然吸气进气管的压力，所述电控单元控制所述开关阀处于常开状态；

随着所述发动机转速升高，当所述第一进气压力传感器测得的所述进气总管的压力大于所述第二进气压力传感器测得的所述自然吸气进气管的压力时，所述电控单元控制所述开关阀关闭。

作为一种改进，所述电控单元控制所述开关阀关闭时，所述第一进气压力传感器测得的所述进气总管的压力与所述第二进气压力传感器测得的所述自然吸气进气管的压力的差值大于一个预设值x。

作为进一步的改进，随着所述发动机降速，当所述第一进气压力传感器测得的所述进气总管的压力小于所述第二进气压力传感器测得的所述自然吸气进气管压力时，所述电控单元控制所述开关阀开启。

作为进一步的改进，所述电控单元控制所述开关阀开启时，所述第一进气压力传感器测得的所述进气总管的压力与所述第二进气压力传感器测得的所述自然吸气进气管压力的差值的绝对值大于一个预设值x。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明提供的涡轮增压发动机混合式进气结构及进气控制方法，由于设计了增压进气管、自然吸气进气管、第一进气压力传感器、第二进气压力传感器和开关阀，这样发动机的电控单元可以根据第一进气压力传感器检测的进气总管的压力和第二进气压力传感器检测的自然吸气进气管的压力，从而判断增压器的介入转速，达到介入转速后，通过控制开关阀的开闭来改变发动机的进气方式。

在发动机怠速和中低转速时，所述第一进气压力传感器测得的所述进气总管的压力小于所述第二进气压力传感器测得的所述自然吸气进气管的压力，所述电控单元控制所述开关阀处于常开状态，此时，空气通过增压进气管和自然吸气进气管同时进入气缸，相对于普通涡轮增压发动机增大了进气道横截面积，减少了气阻，增大了进气量；随着所述发动机转速升高，当所述第一进气压力传感器测得的所述进气总管的压力大于所述第二进气压力传感器测得的所述自然吸气进气管的压力时，所述电控单元控制所述开关阀关闭，防止增压后的空气通过自然吸气进气管回流，造成压缩空气的浪费，此时空气全部通过增压进气管进入气缸，发挥增压器的增压作用。

本发明提供的涡轮增压发动机混合式进气结构及进气控制方法，使配有涡轮增压发动机的汽车在怠速、起步和低速行驶阶段进气不足、燃料燃烧不充分等情况得到改善，也减少了汽车在行驶过程中加速的突兀感，改善了汽车中低速阶段的经济性、动力性和加速平顺性，提高用户使用的舒适性。同时对于大型工程机械或者船用涡轮增压发动机，涡轮增压器的惯性非常大，低速时涡轮增压器更难介入，动力性更差，此方案可以用来改善此类型发动机在中低速工况下动力不足的情况。

由于发动机在加速时，所述电控单元控制所述开关阀关闭时，所述第一进气压力传感器测得的所述进气总管的压力与所述第二进气压力传感器测得的所述自然吸气进气管的压力的差值大于一个预设值x，或者发动机在降速时，所述电控单元控制所述开关阀开启时，所述第一进气压力传感器测得的所述进气总管的压力与所述第二进气压力传感器测得的所述自然吸气进气管压力的差值的绝对值大于一个预设值x；这样可以避免发动机在增压器临界转速工作时，进气总管和/或自然吸气进气管中压力出现波动时，开关阀频繁启闭造成故障，提高了可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的涡轮增压发动机混合式进气结构的原理图；

图中：1-增压器进气管，11-空气滤清器，2-自然吸气进气管，21-第二进气压力传感器，22-开关阀，23-执行器，3-进气总管，31-第一进气压力传感器，4-气缸，5-增压器，51-增压器压气机，52-增压器涡轮机，6-电控单元，7-排气管；

图1中箭头代表气流。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种涡轮增压发动机混合式进气结构，包括增压进气管1、自然吸气进气管2和进气总管3，增压进气管1连通进气总管3，进气总管3连通气缸4，进气总管3内设置有第一进气压力传感器31。

增压进气管1内设置有增压器压气机51，自然吸气进气管2的入口和出口分别连通增压器压气机51的入口端和出口端所在的增压进气管1，自然吸气进气管2内沿进气方向依次设置有第二进气压力传感器21和开关阀22。

第一进气压力传感器31和第二进气压力传感器21均与发动机的电控单元6电连接，开关阀22受控于电控单元6。

为了清除空气中的微粒杂质，防止发动机零部件磨损，增压进气管1的入口端设置有空气滤清器11，自然吸气进气管2的入口端连通空气滤清器11与增压器压气机51之间的增压进气管1。

为了保证进气总管3内压力检测的准确性，优选的，开关阀22靠近自然吸气进气管2的出口端设置，第一进气压力传感器31靠近开关阀22设置。

为了保证自然吸气进气管2压力检测的准确性，优选的，第二进气压力传感器21靠近开关阀22设置。

在本实施例中，开关阀22连接执行器23，执行器23电连接电控单元6，执行器23可以为步进电机等等。当然，作为一种替代方式，为了降低成本，开关阀也可以选为电磁阀，电磁阀与电控单元电连接。

需要说明的是，上述涡轮增压发动机还包括与气缸4连通的排气管7，排气管7上设置有增压器涡轮机52。

这样，发动机的电控单元6可以根据第一进气压力传感器31检测的进气总管3的压力和第二进气压力传感器21检测的自然吸气进气管2的压力，从而判断增压器5的介入转速，达到介入转速后，通过控制开关阀22的开闭来改变发动机的进气方式。

本发明实施例还公开了一种涡轮增压发动机混合式进气控制方法，采用上述涡轮增压发动机混合式进气结构，包括如下步骤：

在发动机怠速和中低转速时，排气能量小，增压器涡轮机52从排气中获得的能量低，所以转速低，则同轴转动的增压器压气机51的转速也低，不但无法压缩空气，还会阻挡空气的进入。此时第一进气压力传感器31测得的进气总管3的压力小于第二进气压力传感器21测得的自然吸气进气管2的压力，电控单元6控制开关阀22处于常开状态；此时，空气通过增压进气管1和自然吸气进气管2同时进入气缸4，相对于普通涡轮增压发动机增大了进气道横截面积，减少了气阻，增大了进气量；

随着发动机转速升高，排气能量逐渐增大，增压器涡轮机52从排气中获得的能量增多，动能增大，转速提高，发动机到达增压器5介入转速时，第一进气压力传感器31检测到进气总管3内的压力升高，当第一进气压力传感器31测得的进气总管3的压力大于第二进气压力传感器21测得的自然吸气进气管2的压力时，电控单元6控制开关阀22关闭，防止增压后的空气通过自然吸气进气管2回流，造成压缩空气的浪费，此时空气全部通过增压进气管1进入气缸4，发挥增压器5的增压作用。

由于发动机在增压器临界转速工作时，进气总管3和/或自然吸气进气管2中压力易出现波动，会导致开关阀22频繁启闭，易造成故障，为了提高可靠性，上述过程中，当第一进气压力传感器31测得的进气总管3的压力与第二进气压力传感器21测得的自然吸气进气管2的压力的差值大于一个预设值x时，电控单元6控制开关阀22关闭。预设值x是一个较小的值，本领域技术人员可根据实际情况自行选择。

随着发动机降速，当第一进气压力传感器31测得的进气总管3的压力小于第二进气压力传感器21测得的自然吸气进气管2压力时，电控单元6控制开关阀22开启。为了避免发动机在增压器临界转速工作时，进气总管3和/或自然吸气进气管2中压力出现波动，开关阀22频繁启闭造成的故障，提高可靠性，优选的，当第一进气压力传感器31测得的进气总管3的压力与第二进气压力传感器21测得的自然吸气进气管2压力的差值的绝对值大于一个预设值x时，电控单元6控制开关阀22开启。预设值x是一个较小的值，本领域技术人员可根据实际情况自行选择。

本发明提供的涡轮增压发动机混合式进气结构及进气控制方法，使配有涡轮增压发动机的汽车在怠速、起步和低速行驶阶段进气不足、燃料燃烧不充分等情况得到改善，也减少了汽车在行驶过程中加速的突兀感，改善了汽车中低速阶段的经济性、动力性和加速平顺性，提高用户使用的舒适性。同时对于大型工程机械或者船用涡轮增压发动机，涡轮增压器的惯性非常大，低速时涡轮增压器更难介入，动力性更差，此方案可以用来改善此类型发动机在中低速工况下动力不足的情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。