專利名稱：利用氣動機排氣的氣動-內(nèi)燃混合動力二次空氣噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣動-內(nèi)燃混合動力技術(shù)，特別涉及利用氣動機排氣的氣動-內(nèi)燃混合動力二次空氣噴射系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了滿足日益嚴(yán)格的汽車排放法規(guī)，需要在內(nèi)燃發(fā)動機排氣系統(tǒng)加裝催化轉(zhuǎn)化裝置并進(jìn)行二次空氣噴射，以有效控制汽車尾氣排放。傳統(tǒng)二次空氣噴射系統(tǒng)主要有被動方式和主動方式兩種被動方式是借助于排氣管中壓力波動時管內(nèi)外的壓力差，在排氣管內(nèi)壓力為負(fù)時，將空氣吸入管中，被動方式雖然結(jié)構(gòu)簡單、不直接消耗發(fā)動機功率，但是無法控制空氣量及時間，且空氣量有限，基本上都已經(jīng)被主動方式取代；主動方式是利用發(fā)動機驅(qū)動空氣泵直接將壓縮空氣噴入排氣管，雖然噴射量可控，但需要消耗一定的發(fā)動機功率。氣動-燃油混合動力發(fā)動機是將氣動發(fā)動機和內(nèi)燃發(fā)動機有效結(jié)合起來的新型混合動力系統(tǒng)，既能利用傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的廢熱，又能改善氣動發(fā)動機能量密度低、續(xù)駛里程短，因此逐漸受到重視。氣動發(fā)動機在工作過程中，產(chǎn)生的尾氣為壓力高于大氣壓、較大流量的純空氣，若直接排放入大氣，將浪費這部分能量。而內(nèi)燃發(fā)動機在驅(qū)動空氣泵進(jìn)行二次空氣噴射時，需要消耗一部分機械能。因此，在氣動-內(nèi)燃混合動力發(fā)動機中，利用氣動發(fā)動機的排氣對內(nèi)燃發(fā)動機進(jìn)行二次空氣噴射，可以有效利用氣動發(fā)動機排氣能量，并減少內(nèi)燃發(fā)動機的空氣泵使用頻率，甚至去除內(nèi)燃發(fā)動機空氣泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服主動方式空氣噴射閥消耗內(nèi)燃機功率和被動方式無法控制空氣噴射量的缺點，提供一種利用排氣的氣動-內(nèi)燃混合動力發(fā)動機二次空氣噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)以氣動機排氣作為二次空氣源，利用高壓氣罐作為備用二次空氣源的混合動力后處理系統(tǒng)。為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是提供一種利用排氣的氣動-內(nèi)燃混合動力發(fā)動機二次空氣噴射系統(tǒng)，包括氣動機和內(nèi)燃機，內(nèi)燃機排氣門后的排氣管經(jīng)催化氧化轉(zhuǎn)換器連接至大氣；該系統(tǒng)中還包括一個高壓氣罐；高壓氣罐通過一路管路經(jīng)調(diào)壓機構(gòu)B 接至氣動機進(jìn)氣門，氣動機排氣門后的排氣管分成兩個支管，兩支管上分別設(shè)置電磁閥A 和電磁閥B，其中電磁閥A連接至大氣，電磁閥B接至內(nèi)燃機排氣門與催化氧化轉(zhuǎn)換器之間的排氣管上；高壓氣罐還通過另一路管路經(jīng)調(diào)壓機構(gòu)A和電磁閥C接至內(nèi)燃機排氣門與催化氧化轉(zhuǎn)換器之間的排氣管上；內(nèi)燃機排氣門與催化氧化轉(zhuǎn)換器之間的排氣管上還設(shè)有一個用于檢測排氣管中氧濃度的氧傳感器；氧傳感器、電磁閥A、電磁閥B和電磁閥C分別通過信號線接至電子控制單元E⑶。作為一種改進(jìn)，在內(nèi)燃機的進(jìn)氣門之前還設(shè)有空濾器。
作為一種改進(jìn)，所述高壓氣罐上設(shè)閥門，并通過快拆接頭與兩路管路實現(xiàn)連接。本發(fā)明中，高壓氣罐是氣動機的進(jìn)氣來源，也在氣動機停運時作為備用二次空氣源。高壓氣罐本身可以是替換使用的，由充氣站實現(xiàn)高壓空氣充入。當(dāng)然，也可是固定的高壓氣罐，只是需要在罐體上設(shè)置進(jìn)氣閥門用于充入高壓空氣。需要說明的是，本發(fā)明中內(nèi)燃機不僅限于汽油機、柴油機，還可以是天然氣發(fā)動機寸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明能夠充分利用氣動機排氣作為二次空氣源，回收了部分能量，為內(nèi)燃機排氣后處理提供氧氣，同時利用高壓氣罐中的高壓氣作為備用二次空氣源。因此，能減少使用內(nèi)燃機二次空氣噴射系統(tǒng)中二次空氣泵的使用頻率，減少內(nèi)燃機輸出功率的消耗。


圖1為氣動-燃油混合動力發(fā)動機二次空氣噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為內(nèi)燃機和氣動機同時工作時系統(tǒng)流程；圖3為氣動機單獨工作時系統(tǒng)流程；圖4為內(nèi)燃機單獨工作時系統(tǒng)流程。附圖標(biāo)記為1/7/18.大氣環(huán)境，2.空氣濾清器，3.內(nèi)燃機進(jìn)氣門，4.內(nèi)燃機氣缸，5.內(nèi)燃機排氣門，6.催化氧化轉(zhuǎn)換器，8.氣罐，9.氣動機進(jìn)氣門，10氣動機氣缸，11.氣動機排氣門， 12.電磁閥A，13.電磁閥B，14.電磁閥C，15.調(diào)壓機構(gòu)A，16.調(diào)壓機構(gòu)B，17.氧傳感器， 19.電子控制單元ECU;其余為管路。圖1中黑色箭頭代表氣體流向。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
加以描述
本發(fā)明的氣動-燃油混合動力發(fā)動機二次空氣噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。氣動機包括氣動機氣缸10和曲軸，氣動機氣缸10設(shè)氣動機進(jìn)氣門9和氣動機排氣門11。高壓氣罐8通過調(diào)壓機構(gòu)B16與氣動機進(jìn)氣門9相連；氣動機排氣門11出口分成兩條支管，一條通過電磁閥A12和大氣相連，另一條通過電磁閥B13連接至內(nèi)燃機排氣管。內(nèi)燃機包括內(nèi)燃機氣缸4和曲軸，內(nèi)燃機氣缸4設(shè)置有內(nèi)燃機進(jìn)氣門3和內(nèi)燃機排氣門5。內(nèi)燃機進(jìn)氣門3通過空氣濾清器2和大氣相連。內(nèi)燃機排氣門5后的排氣管通過催化氧化轉(zhuǎn)換器6和大氣相連。高壓氣罐8依次通過調(diào)壓機構(gòu)A15和電磁閥C14與內(nèi)燃機排氣門5后的排氣管相連。內(nèi)燃機排氣門5與催化氧化轉(zhuǎn)換器6之間的排氣管上還設(shè)有一個用于檢測排氣管中氧濃度的氧傳感器17 ；氧傳感器17、電磁閥A12、電磁閥B13和電磁閥C14分別通過信號線接至電子控制單元ECU19。電子控制單元ECU19根據(jù)內(nèi)燃機工況和排氣管中氧濃度，控制電磁閥A12、電磁閥B13和電磁閥C14的開閉時刻和開啟幅度?？諝饨?jīng)過空氣濾清器2過濾后，經(jīng)過內(nèi)燃機進(jìn)氣門3進(jìn)入內(nèi)燃機氣缸4做功，隨后廢氣經(jīng)過內(nèi)燃機排氣門5排出，進(jìn)入催化氧化轉(zhuǎn)換器6，隨后排入大氣。高壓氣罐8經(jīng)過調(diào)壓機構(gòu)B16調(diào)壓，再經(jīng)過氣動機進(jìn)氣門9向氣動機氣缸10提供
4高壓空氣并做功，隨后氣動機氣缸10排氣經(jīng)過氣動機排氣門11進(jìn)入大氣或者進(jìn)入內(nèi)燃機的排氣管。當(dāng)內(nèi)燃機和氣動機同時工作時，氣動機排出高速大流量純空氣，此時氧傳感器17 檢測排氣管中氧濃度，并將信號傳遞到電子控制單元ECU19中，電子控制單元ECU19根據(jù)內(nèi)燃機工況和排氣管中氧濃度控制電磁閥A12和電磁閥B13開度。氣動機排氣進(jìn)入內(nèi)燃機排氣管，氣動機排氣和內(nèi)燃機排氣混合之后進(jìn)入催化氧化轉(zhuǎn)換器。其流程圖如圖2所示。當(dāng)氣動機單獨工作時，氣動機排出純空氣，此時電子控制單元ECU19控制電磁閥 A12完全打開，控制電磁閥B13完全關(guān)閉，氣動機排氣直接進(jìn)入大氣，減少排氣背壓。其流程圖如圖3所示。當(dāng)內(nèi)燃機單獨工作時，氣動機不排氣，此時氧傳感器17檢測排氣管中氧濃度，并將信號傳遞到電子控制單元ECU19中，電子控制單元ECU19根據(jù)內(nèi)燃機工況和排氣管中氧濃度控制電磁閥C14開度，同時控制電磁閥B13完全關(guān)閉。高壓氣罐8通過調(diào)壓機構(gòu)A和電磁閥C14向內(nèi)燃機排氣管提供空氣，這樣，在氣動機不工作的狀態(tài)下也能進(jìn)行二次空氣噴射。其流程圖如圖4所示。
權(quán)利要求
1.利用氣動機排氣的氣動-內(nèi)燃混合動力二次空氣噴射系統(tǒng)，包括氣動機和內(nèi)燃機， 內(nèi)燃機排氣門后的排氣管經(jīng)催化氧化轉(zhuǎn)換器連接至大氣；其特征在于，該系統(tǒng)中還包括一個高壓氣罐；高壓氣罐通過一路管路經(jīng)調(diào)壓機構(gòu)B接至氣動機進(jìn)氣門，氣動機排氣門后的排氣管分成兩個支管，兩支管上分別設(shè)置電磁閥A和電磁閥B，其中電磁閥A連接至大氣，電磁閥B接至內(nèi)燃機排氣門與催化氧化轉(zhuǎn)換器之間的排氣管上；高壓氣罐還通過另一路管路經(jīng)調(diào)壓機構(gòu)A和電磁閥C接至內(nèi)燃機排氣門與催化氧化轉(zhuǎn)換器之間的排氣管上；內(nèi)燃機排氣門與催化氧化轉(zhuǎn)換器之間的排氣管上還設(shè)有一個用于檢測排氣管中氧濃度的氧傳感器； 氧傳感器、電磁閥A、電磁閥B和電磁閥C分別通過信號線接至電子控制單元ECU。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在內(nèi)燃機的進(jìn)氣門之前還設(shè)有空濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓氣罐上設(shè)閥門，并通過快拆接頭與兩路管路實現(xiàn)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣動-內(nèi)燃混合動力技術(shù)，旨在提供一種利用氣動機排氣的氣動-內(nèi)燃混合動力二次空氣噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括氣動機、內(nèi)燃機和高壓氣罐；高壓氣罐同時作為氣動機的進(jìn)氣來源，也在氣動機停運時作為備用二次空氣源。內(nèi)燃機排氣管上設(shè)有一個用于檢測排氣管中氧濃度的氧傳感器，電子控制單元ECU19根據(jù)內(nèi)燃機工況和排氣管中氧濃度，控制各管路上電磁閥的開閉時刻和開啟幅度，以控制二次空氣噴射工藝。本發(fā)明能夠充分利用氣動機排氣作為二次空氣源，回收了部分能量，為內(nèi)燃機排氣后處理提供氧氣，同時利用高壓氣罐中的高壓氣作為備用二次空氣源。能減少使用內(nèi)燃機二次空氣噴射系統(tǒng)中二次空氣泵的使用頻率，減少內(nèi)燃機輸出功率的消耗。
文檔編號F01N3/05GK102373993SQ20111031743
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者俞小莉, 葉錦, 徐煥祥, 李道飛, 王雷 申請人:浙江大學(xué)