CN103511065B - 一种柴油机的进排气控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机的进排气控制系统，包括流量控制部件，所述流量控制部件连接于所述储气瓶与所述涡轮增压器的压气机之间；获取装置，用于获取压气机的进气量、反映所述柴油机的气缸的空气需求量的状态参数；控制器，与所述获取装置连接，用于根据所述状态参数获取所述气缸的空气需求量，并根据所述进气量与所述空气需求量的大小控制所述流量控制部件的开口大小、以使所述压气机经补充后的总进气量等于所述空气需求量。采用这种结构，当柴油机低速运行时，压气机经过储气瓶的补充之后，能够向气缸输送足够的气体，以使气缸充分燃油、产生较大的扭矩，减小油耗，避免排放超标的现象。本发明还公开了一种与上述控制系统对应的进排气控制方法。

Description

一种柴油机的进排气控制系统和方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种柴油机的进排气控制系统和方法。

背景技术

涡轮增压柴油机以其比功率高、排污性好等优点，逐渐在市场上得到广泛的应用。

请参考图1，图1为现有技术中涡轮增压柴油机的进排气系统的结构示意图，下面简要介绍这种结构的进排气系统的工作过程及其存在的缺陷。

现有技术中，该柴油机的进排气系统包括空气滤清器1＇、涡轮增压器2＇、中冷器3＇等部件，如图1所示，大气中的空气进入空气滤清器1＇过滤之后进入涡轮增压器2＇的压气机21＇，压气机21＇压缩后的空气进入中冷器3＇，中冷器3＇冷却后的空气进入柴油机的气缸100＇，经过四个冲程之后，排出的废气进入涡轮增压器2＇的涡轮机22＇，推动涡轮机22＇转动，从而带动压气机21＇转动，形成一个工作循环。

此外，上述进排气系统还包括第一空压机82＇和储气瓶4＇，该第一空压机82＇与柴油机的气缸100＇连接，柴油机输出的部分能量为第一空压机82＇提供驱动力，以使第一空压机82＇压缩大气中的空气，并将压缩后的空气输送给储气瓶4＇，储气瓶4＇的出气管与制动系统连接，提供刹车动力。

然而，上述涡轮增压柴油机存在低速特性的缺点，即当增压柴油机在降低转速运行时，涡轮增压器2＇的增压空气不足以满足气缸100＇燃烧所需空气量的要求，因而产生扭矩不足、燃烧不充分、油耗增大等现象，造成排放超标，加重了环境污染。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中柴油机的进排气系统进行优化设计，在柴油机低速运行时增大空气供给，以使其满足气缸燃烧所需空气量。

发明内容

本发明的目的为提供一种柴油机的进排气控制系统和控制方法，在压气机的进气量不能满足气缸的空气需求量时，将储气瓶中的部分空气补充至压气机，即在柴油机低速运行时增大空气供给，增大扭矩、减小油耗。

为解决上述技术问题，本发明提供一种柴油机的进排气控制系统，包括涡轮增压器，还包括相互连接的制动充气装置和储气瓶；还包括流量控制部件，所述流量控制部件连接于所述储气瓶与所述涡轮增压器的压气机之间，以使所述储气瓶向所述压气机充气；

获取装置，用于获取压气机的进气量、反映所述柴油机的气缸的空气需求量的状态参数；

控制器，与所述获取装置连接，用于根据所述状态参数获取所述气缸的空气需求量，并根据所述进气量与所述空气需求量的大小控制所述流量控制部件的开口大小、以使所述压气机经补充后的总进气量等于所述空气需求量。

采用这种结构，当柴油机低速运行、压气机的进气量不能满足气缸的空气需求量时，压气机经过储气瓶的补充之后，能够向气缸输送足够的气体，以使气缸充分燃油、产生较大的扭矩，减小油耗，避免排放超标的现象。

优选地，所述流量控制部件为比例电磁阀。

优选地，所述获取装置为所述控制器的读取模块，所述读取模块与所述柴油机的发动机控制器连接，以便直接读取存储于所述发动机控制器上的所述状态参数和所述进气量。

优选地，所述状态参数具体包括发动机转速、整车油门踏板位置、整车档位、压气机的进气量。

优选地，所述制动充气装置包括可通断的第一传动机构，通过所述第一传动机构与气缸连接的第一空压机，且第一空压机与所述储气瓶连通；

所述进排气控制系统还包括附加充气装置，所述附加充气装置包括回收车辆下坡滑行或制动产生的能量的回收装置，所述回收装置通过可通断的第二传动机构连接第二空压机，所述第二空压机与所述储气瓶连通；

所述获取装置还用于获取所述储气瓶中的可供补充给所述压气机的补充空气量；

所述控制器还用于根据所述补充空气量、所述进气量之和与所述空气需求量的大小关系，输出利用所述制动充气装置和/或所述附加充气装置向储气瓶充气的控制命令，或者输出停止向所述储气瓶充气的控制命令。

优选地，所述控制器还用于根据所述补充空气量、所述进气量之和与所述需求量的大小关系输出优先采用所述附加补充装置向所述储气瓶充气，再采用所述制动充气装置向储气瓶充气的控制命令。

优选地，所述第一传动机构、第二传动机构分别为第一离合器、第二离合器。

本发明还提供一种柴油机的进排气控制方法，所述柴油机的进排气系统包括涡轮增压器，还包括相互连接的制动充气装置和储气瓶；所述控制方法包括如下步骤：

1）获取所述涡轮增压器的压气机的进气量、所述柴油机的气缸的空气需求量；

2）判断所述进气量是否小于空气需求量，若是，执行步骤3）；若否，执行步骤4）；

3）将所述储气瓶中的部分空气补充至所述压气机，以使所述压气机经补充后的总进气量等于所述需求空气量；

4）保持当前状态不变。

优选地，所述制动充气装置包括可通断的第一传动机构，通过所述第一传动机构与气缸连接的第一空压机，且第一空压机与所述储气瓶连接；所述柴油机还包括附加充气装置，所述附加充气装置包括回收车辆下坡滑行或制动产生的能量的回收装置，所述回收装置通过可通断的第二传动机构连接第二空压机，所述第二空压机与所述储气瓶连通；所述控制方法还包括如下步骤：

检测所述储气瓶中的可供补充给所述压气机的补充空气量；

判断所述补充空气量、所述进气量之和是否小于所述需求空气量，若是，利用所述制动充气装置或者所述附加充气装置向储气瓶中充气；若否，停止向所述储气瓶充气。

优选地，当判断所述补充空气量、所述进气量之和小于所述需求空气量之后，优先采用所述附加补充装置向所述储气瓶充气，再采用所述制动充气装置向储气瓶充气。

由于上述进排气控制系统具有上述的技术效果，因此，与上述控制系统对应的控制方法也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中涡轮增压柴油机的进排气系统的结构示意图；

图2为本发明所提供进排气控制系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图3为本发明所提供进排气控制系统的另一种具体实施方式的结构示意图；

图4为本发明所提供进排气控制方法的一种具体实施方式的流程框图。

其中，图1中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

空气滤清器1＇；涡轮增压器2＇；压气机21＇；涡轮机22＇；中冷器3＇；储气瓶4＇；第一空压机82＇；气缸100＇；

图2和图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

空气滤清器1；涡轮增压器2；压气机21；涡轮机22；中冷器3；储气瓶4；

流量控制部件5；获取装置6；控制器7；

制动充气装置8；第一传动机构81；第一空压机82；

附加充气装置9；回收装置91；第二传动机构92；第二空压机93；

气缸100；发动机控制器200。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种柴油机的进排气控制系统和控制方法，当柴油机低速行驶、压气机的进气量较小时，将储气瓶中的部分空气补充至压气机，增大柴油机的扭矩、减小油耗，避免燃烧不充分现象的发生。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明所提供进排气控制系统的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图2，本发明提供一种柴油机的进排气控制系统，该柴油机的进排气系统包括空气滤清器1、涡轮增压器2、中冷器3等部件，还包括制动充气装置8，制动充气装置8包括第一空压机82，该第一空压机82与气缸100连接，工作时，气缸100转动产生驱动力，驱动第一空压机82转动，第一空压机82将压缩后的空气输送给储气瓶4。

上述进排气控制系统还包括流量控制部件5、获取装置6和控制器7。流量控制部件5连接于储气瓶4与涡轮增压器2的压气机21之间。获取装置6用于获取压气机21的进气量、反映柴油机的气缸100的空气需求量的状态参数。控制器7与获取装置6连接，用于根据状态参数获取气缸100的空气需求量，并根据进气量与空气需求量的大小控制流量控制部件5的开口大小、以使压气机21经补充后的总进气量等于空气需求量。

采用这种结构，当柴油机低速运行、压气机21的进气量不能满足气缸100的空气需求量时，压气机21经过储气瓶4的补充之后，能够向气缸100输送足够的气体，以使气缸100充分燃油、产生较大的扭矩，减小油耗，避免排放超标的现象。

具体的方案中，上述流量控制部件5为比例电磁阀。这样，控制器7能够通过控制比例电磁阀控制其开口大小，简单方便地调节储气瓶4向压气机21补充空气量的大小。当然，上述流量控制部件5也可以设置为开关阀，这样，控制器7控制电磁阀得电或者失电，以使其打开或者关闭，再通过控制开关阀打开的时间实现对补充空气量的控制。

上述获取装置6可以为控制器7的读取模块，读取模块与柴油机的发动机控制器200连接，以便直接读取存储于发动机控制器200上的状态参数和进气量。

采用这种结构，读取模块能够直接获取发动机控制器200已存储的信息，无需再专门设置检测上述参数的传感器，具有简单、方便且精度较高的特点。当然，也可以设置多个传感器，分别检测各个状态参数，只是这种结构较为复杂、冗余。

具体地，上述状态参数具体包括发动机转速、整车油门踏板位置、压气机21的进气量、整车档位。通过发动机转速可以获知发动机是否低速行驶，通过发动机转速可以计算得出发动机扭矩，因此该参数可以由发动机扭矩代替，通过档位和油门踏板位置可以获知发动机需要消耗的能量，通过进气量可以获知压气机21可以提供的空气量。当然，获取装置6也可以获取其他状态参数。

在另一种具体实施方式中，如图3所示，图3为本发明所提供进排气控制系统的另一种具体实施方式的结构示意图，上述制动充气装置8包括可通断的第一传动机构81，通过第一传动机构81与气缸100连接的第一空压机82，且第一空压机82与储气瓶4连通。进排气控制系统还包括附加充气装置9，附加充气装置9包括回收车辆下坡滑行或制动产生的能量的回收装置91，回收装置91通过可通断的第二传动机构92连接第二空压机93，第二空压机93与储气瓶4连通。获取装置6还用于检测储气瓶4中的可供补充给压气机21的补充空气量；控制器7还用于根据补充空气量、进气量之和与空气需求量的大小关系，输出利用制动充气装置8和/或附加充气装置9向储气瓶4充气的控制命令，或者输出停止制动充气装置8、附加充气装置9向储气瓶4供气的控制命令。

储气瓶4中的空气除用于供应刹车制动的之外，可作为补充给压气机21的补充空气量。如果补充空气量和进气量之和大于或者等于空气需求量，则可以断开第一传动机构81和第二传动机构92，即制动充气装置8和/或附加充气装置9都停止向储气瓶4中输送高压空气。如果补充空气量和进气量之和小于空气需求量，则可以利用制动充气装置8和附加充气装置9向储气瓶4充气，以保证制动刹车力、满足气缸100的需求。

采用这种结构，由于制动充气装置8的驱动力来自于气缸100的冲程，该充气装置充气时会消耗发动机产生的能量，而附加充气装置9的能量回收装置91提供的驱动力的来源是车辆下坡滑行或者制动时产生的能量，因此设置附加充气装置9能够对上述能量进行回收利用，减小对发动机产生能量的消耗，起到了节能的效果。

更进一步的方案中，上述控制器7还用于根据补充空气量、进气量之和与需求量的大小关系输出优先采用附加补充装置向储气瓶4充气，再采用制动充气装置8向储气瓶4充气的控制命令。

采用这种结构，优先使用回收的能量，当附加充气装置9中回收装置91的能量耗尽、储气瓶4的补充空气量和进气量之和仍然小于空气需求量时，再使用制动充气装置8为储气瓶4充气。这样，能够进一步起到节能的作用。

具体地，上述第一传动机构81、第二传动机构92分别为第一离合器、第二离合器。当然，上述第一传动机构81、第二传动机构92还可以采用其他结构。

请参考图4，图4为本发明所提供进排气控制方法的一种具体实施方式的流程框图。

如图4所示，本发明还提供一种柴油机的进排气控制方法，柴油机的进排气系统包括涡轮增压器2，还包括相互连接的制动充气装置8和储气瓶4；控制方法包括如下步骤：

S1：获取涡轮增压器2的压气机21的进气量、柴油机的气缸100的空气需求量；

S2：判断进气量是否小于空气需求量，若是，执行步骤S3；若否，执行步骤S4；

S3：将储气瓶4中的部分空气补充至压气机21，以使压气机21经补充后的总进气量等于需求空气量；

S4：保持当前状态不变。

另一种具体实施方式中，制动充气装置8包括可通断的第一传动机构81，通过第一传动机构81与气缸100连接的第一空压机82，且第一空压机82与储气瓶4连接；柴油机还包括附加充气装置9，附加充气装置9包括回收车辆下坡滑行或制动产生的能量的回收装置91，回收装置91通过可通断的第二传动机构92连接第二空压机93，第二空压机93与储气瓶4连通；控制方法还包括如下步骤：

检测储气瓶4中的可供补充给压气机21的补充空气量；

判断补充空气量、进气量之和是否小于需求空气量，若是，利用制动充气装置8或者附加充气装置9向储气瓶4中充气；若否，停止向储气瓶4充气。

更具体的方案中，上述控制方法中，当判断补充空气量、进气量之和小于需求空气量之后，优先采用附加补充装置向储气瓶4充气，再采用制动充气装置8向储气瓶4充气。

由于上述进排气控制系统具有上述的技术效果，因此，与上述控制系统对应的控制方法也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种柴油机的进排气控制系统和控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种柴油机的进排气控制系统，包括涡轮增压器(2)，还包括相互连接的制动充气装置(8)和储气瓶(4)；其特征在于，

还包括流量控制部件(5)，所述流量控制部件(5)连接于所述储气瓶(4)与所述涡轮增压器(2)的压气机(21)之间，以使所述储气瓶(4)向所述压气机(21)充气；

获取装置(6)，用于获取压气机(21)的进气量、反映所述柴油机的气缸(100)的空气需求量的状态参数；

控制器(7)，与所述获取装置(6)连接，用于根据所述状态参数获取所述气缸(100)的空气需求量，并根据所述进气量与所述空气需求量的大小控制所述流量控制部件(5)的开口大小、以使所述压气机(21)经补充后的总进气量等于所述空气需求量；

所述制动充气装置(8)包括可通断的第一传动机构(81)、通过所述第一传动机构(81)与气缸(100)连接的第一空压机(82)，且第一空压机(82)与所述储气瓶(4)连通；

所述进排气控制系统还包括附加充气装置(9)，所述附加充气装置(9)包括回收车辆下坡滑行或制动产生的能量的回收装置(91)，所述回收装置(91)通过可通断的第二传动机构(92)连接第二空压机(93)，所述第二空压机(93)与所述储气瓶(4)连通；

所述获取装置(6)还用于获取所述储气瓶(4)中的可供补充给所述压气机(21)的补充空气量；

所述控制器(7)还用于根据所述补充空气量、所述进气量之和与所述空气需求量的大小关系，输出利用所述制动充气装置(8)和/或所述附加充气装置(9)向储气瓶(4)充气的控制命令，或者输出停止向所述储气瓶(4)充气的控制命令。

2.根据权利要求1所述的柴油机的进排气控制系统，其特征在于，所述流量控制部件(5)为比例电磁阀。

3.根据权利要求2所述的柴油机的进排气控制系统，其特征在于，所述获取装置(6)为所述控制器(7)的读取模块，所述读取模块与所述柴油机的发动机控制器(200)连接，以便直接读取存储于所述发动机控制器(200)上的所述状态参数和所述进气量。

4.根据权利要求3所述的柴油机的进排气控制系统，其特征在于，所述状态参数具体包括发动机转速、整车油门踏板位置、整车档位、压气机(21)的进气量。

5.根据权利要求4所述的柴油机的进排气控制系统，其特征在于，所述控制器(7)还用于根据所述补充空气量、所述进气量之和与所述需求量的大小关系输出优先采用所述附加充气装置(9)向所述储气瓶(4)充气，再采用所述制动充气装置(8)向储气瓶(4)充气的控制命令。

6.根据权利要求5所述的柴油机的进排气控制系统，其特征在于，所述第一传动机构(81)、第二传动机构(92)分别为第一离合器、第二离合器。

7.一种柴油机的进排气控制方法，所述柴油机的进排气系统包括涡轮增压器(2)，还包括相互连接的制动充气装置(8)和储气瓶(4)；其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

1)获取所述涡轮增压器(2)的压气机(21)的进气量、所述柴油机的气缸(100)的需求空气量；

2)判断所述进气量是否小于需求空气量，若是，执行步骤3)；若否，执行步骤4)；

3)将所述储气瓶(4)中的部分空气补充至所述压气机(21)，以使所述压气机(21)经补充后的总进气量等于所述需求空气量；

4)保持当前状态不变；

所述制动充气装置(8)包括可通断的第一传动机构(81)，通过所述第一传动机构(81)与气缸(100)连接的第一空压机(82)，第一空压机(82)与所述储气瓶(4)连接；所述柴油机还包括附加充气装置(9)，所述附加充气装置(9)包括回收车辆下坡滑行或制动产生的能量的回收装置(91)，所述回收装置(91)通过可通断的第二传动机构(92)连接第二空压机(93)，所述第二空压机(93)与所述储气瓶(4)连通；所述控制方法还包括如下步骤：

检测所述储气瓶(4)中的可供补充给所述压气机(21)的补充空气量；

判断所述补充空气量、所述进气量之和是否小于所述需求空气量，若是，利用所述制动充气装置(8)或者所述附加充气装置(9)向储气瓶(4)中充气；若否，停止向所述储气瓶(4)充气。

8.根据权利要求7所述的柴油机的进排气控制方法，其特征在于，当判断所述补充空气量、所述进气量之和小于所述需求空气量之后，优先采用所述附加充气装置(9)向所述储气瓶(4)充气，再采用所述制动充气装置(8)向储气瓶(4)充气。