專利名稱：帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽油發(fā)動 機渦輪增壓器技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
根據(jù)汽車行業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，歐洲汽油發(fā)動機渦輪增壓技術(shù)市場份額從2004年開始逐年穩(wěn)步增長。2004年渦輪增壓汽油發(fā)動機的市場份額只有10 %，經(jīng)過短短4年時間，2008 年渦輪增壓汽油發(fā)動機的市場份額已經(jīng)猛增至21%，預(yù)計到2011年將增加到30%。這表明渦輪增壓汽油發(fā)動機在市場上已經(jīng)逐漸替代自然吸氣式汽油發(fā)動機，成為發(fā)動機技術(shù)發(fā)
展的主流。傳統(tǒng)的渦輪增壓汽油發(fā)動機是將渦輪增壓器追加在現(xiàn)有汽油發(fā)動機上，以提高輸出功率，為了提高汽油發(fā)動機低速性能和加速性，防止渦輪增壓器的運轉(zhuǎn)超速，渦輪增壓器采用了廢氣旁通技術(shù)。傳統(tǒng)的采用廢氣旁通技術(shù)的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)如附圖1所示，整個系統(tǒng)包括渦輪增壓器壓氣機進氣管1、空氣濾清器2、渦輪增壓器壓氣機出氣管3、中冷器4、節(jié)氣門 5、發(fā)動機進氣歧管6、發(fā)動機燃燒室7、發(fā)動機排氣歧管8、放氣閥門9、發(fā)動機排氣總管10、 增壓器渦輪箱11、渦輪轉(zhuǎn)子13和執(zhí)行器14。在渦輪廢氣進口處設(shè)有一個廢氣旁通孔12，放氣閥門9安裝在廢氣旁通孔12處，控制廢氣旁通孔12的廢氣流量。執(zhí)行器14的進氣口與渦輪增壓器壓氣機出氣管3相聯(lián)，放氣閥門9的開啟、關(guān)閉由執(zhí)行器14控制。執(zhí)行器14是正壓控制，執(zhí)行器14預(yù)緊力施加反向力控制執(zhí)行器推桿關(guān)閉放氣閥門9，進入執(zhí)行器14的增壓壓力和排氣背壓施加正向力共同作用執(zhí)行器14推桿開啟放氣閥門9。但在實際工作中，執(zhí)行器14的預(yù)緊力是一個定值且大于排氣背壓，放氣閥門9的開啟、關(guān)閉主要受渦輪增壓器壓氣機出氣管增壓壓力的控制。當(dāng)渦輪增壓器壓氣機出氣管增壓壓力超過一個壓力值時，即當(dāng)執(zhí)行器14所受的正向力大于反向力時，執(zhí)行器14推桿正向移動開啟放氣閥門9，發(fā)動機部分廢氣不通過增壓器渦輪轉(zhuǎn)子13而直接排入大氣，使進入渦輪轉(zhuǎn)子的廢氣能量減少，渦輪增壓器轉(zhuǎn)速下降，從而使壓氣機出口增壓壓力P。得到控制。當(dāng)渦輪增壓器壓氣機出氣管增壓壓力低于一個壓力值時，即執(zhí)行器14所受的正向力小于反向力時，執(zhí)行器14推桿反向移動關(guān)閉放氣閥門9，發(fā)動機廢氣全部通過增壓器渦輪，推動渦輪轉(zhuǎn)子13做功。廢氣旁通技術(shù)的特點是放氣閥門9的開啟、關(guān)閉是根據(jù)渦輪增壓器壓氣機出氣管增壓壓力的大小進行控制的，執(zhí)行器13內(nèi)部為彈性控制結(jié)構(gòu)，造成執(zhí)行器13的控制方式近似為線性控制方式，執(zhí)行器推桿的行程隨增壓壓力加大而增加。采用廢氣旁通技術(shù)的優(yōu)點是發(fā)動機在低速和大扭矩工況時放氣閥門關(guān)閉，充分利用廢氣能量提高渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速，保證發(fā)動機所需的空氣量和壓比；發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速、 額定工況時放氣閥門開啟旁通部分廢氣能量，保證渦輪增壓器不超速。[0009]柴油機是壓 燃式，壓縮比比汽油發(fā)動機高，發(fā)動機轉(zhuǎn)速在700rpm 3500 rpm，使用廢氣旁通技術(shù)保證了渦輪增壓器與發(fā)動機的良好匹配。汽油發(fā)動機是點燃式，壓縮比在8 12左右；汽油發(fā)動機的轉(zhuǎn)速在700rpm 6500 rpm，空氣流量變化范圍大，汽油發(fā)動機增壓后由于進氣壓力和溫度都升高，這使得壓縮終了時溫度升高，使爆震傾向加劇。汽油發(fā)動機采用渦輪增壓引起爆震的諸因素中，增壓壓力的影響最大，因此，必須對增壓壓力進行控制?，F(xiàn)階段，最高壓比控制在1. 8 2. 0范圍可有效的抑制爆震。汽油發(fā)動機渦輪增壓后，直接采用廢氣旁通技術(shù)對增壓壓力進行控制出現(xiàn)的主要問題如下1、采用廢氣旁通技術(shù)對增壓壓力的控制近似為線性控制方式，增壓壓力隨發(fā)動機從低速點、扭矩點、額定點的工況逐步升高。汽油發(fā)動機為防止增壓壓力過高引起爆震， 最高壓比控制在1. 8 2. 0范圍，現(xiàn)有執(zhí)行器的預(yù)緊力偏低，不能將最高壓比嚴格控制在 1. 8 2. 0范圍。2、在標(biāo)定中扭矩點部分工況的增壓壓力會與額定點增壓壓力接近，甚至比額定點增壓壓力高，廢氣旁通技術(shù)不能根據(jù)發(fā)動機設(shè)計點對渦輪增壓壓力進行柔性控制，不能滿足整個工況點的扭矩需求，只能降低發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性指標(biāo)，影響渦輪增壓技術(shù)在汽油發(fā)動機上的推廣。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)，通過脈沖調(diào)寬閥控制進入執(zhí)行器的增壓壓力。本實用新型的技術(shù)方案是一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)，它包括渦輪增壓器壓氣機進氣管、空氣濾清器、渦輪增壓器壓氣機出氣管、中冷器、節(jié)氣門、發(fā)動機進氣歧管、發(fā)動機燃燒室、發(fā)動機排氣歧管、放氣閥門、發(fā)動機排氣總管、增壓器渦輪箱、渦輪轉(zhuǎn)子、執(zhí)行器和發(fā)動機ECU。在渦輪廢氣進口處設(shè)有一個廢氣旁通孔，放氣閥門安裝在廢氣旁通孔處，控制廢氣旁通孔的廢氣流量。執(zhí)行器的進氣口與渦輪增壓器壓氣機出氣管相聯(lián)，放氣閥門的開啟、關(guān)閉由執(zhí)行器控制。本實用新型的發(fā)明點是在傳統(tǒng)的采用廢氣旁通技術(shù)的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)中增加一個兩位三通的脈沖調(diào)寬閥，增加的兩位三通脈沖調(diào)寬閥有a、b、c三個氣路接口和一個電信號接口 d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機出氣管聯(lián)通，b端氣路接口與執(zhí)行器進氣口聯(lián)通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機進氣管聯(lián)通，電信號接口 d與發(fā)動機ECU信號輸出端相聯(lián)，發(fā)動機ECU通過數(shù)據(jù)線與中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機排氣溫度傳感器、發(fā)動機排氣總管氧含量傳感器相聯(lián)。本實用新型提供的帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)，其脈沖調(diào)寬閥控制進入執(zhí)行器的增壓壓力的工作原理如下發(fā)動機ECU通過接收中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機排氣溫度傳感器、發(fā)動機排氣總管氧含量傳感器的檢測信號，再發(fā)送占空比信號到脈沖調(diào)寬閥，控制進入執(zhí)行器的增壓壓力，達到廢氣旁通量的可調(diào)，控制渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速，最終達到增壓壓力可根據(jù)發(fā)動機具體工況的需求進行柔性調(diào)整，避免因增壓壓力過高引起發(fā)動機爆震，提高汽油發(fā)動機的動力性能和經(jīng)濟性能。當(dāng)脈沖調(diào)寬閥占空比信號為0%時，脈沖調(diào)寬閥的c端堵塞，a端與b端聯(lián)通，a端輸入壓力為79kPa，渦輪增壓器壓氣機出氣管的增壓壓力是通過a端從b端進入執(zhí)行器，推動執(zhí)行器推桿行程最大，此時，放氣閥門開度最大，旁通廢氣量較大。當(dāng)脈沖調(diào) 寬閥占空比信號為100%時，脈沖調(diào)寬閥的a端堵塞，渦輪增壓器壓氣機出氣管的增壓壓力不能進入b端，b端與c端聯(lián)通，執(zhí)行器內(nèi)原有的增壓壓力通過b端和端 c泄出，執(zhí)行器推桿回位，此時，放氣閥門關(guān)閉，廢氣不旁通。當(dāng)脈沖調(diào)寬閥占空比信號為中間值時，與脈沖調(diào)寬閥的a端相聯(lián)的渦輪增壓器壓氣機出氣管的增壓壓力按比例分配到b端進入執(zhí)行器，推動執(zhí)行器推桿移動，此時，放氣閥門開度適中，旁通部分廢氣。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點本實用新型提供的一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)克服了上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，在傳統(tǒng)的采用廢氣旁通技術(shù)的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)中增加一個兩位三通的脈沖調(diào)寬閥，并根據(jù)發(fā)動機ECU的標(biāo)定數(shù)據(jù)得到非線性的占空比信號，再用占空比信號控制脈沖調(diào)寬閥，由脈沖調(diào)寬閥控制進入執(zhí)行器的增壓壓力，使得放氣閥門的開度可根據(jù)工況點的實際需求進行調(diào)節(jié)，從而控制渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速，得到所需的增壓壓力， 以達到渦輪增壓器與發(fā)動機的良好匹配，滿足了汽油發(fā)動機的動力性能和經(jīng)濟性能。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步描述。

附圖1為傳統(tǒng)的采用廢氣旁通技術(shù)的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)示意圖，附圖中的空心箭頭表示排氣背壓，實心箭頭表示增壓壓力；附圖2為本實用新型提供的帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)示意圖， 附圖中的空心箭頭表示排氣背壓，實心箭頭表示增壓壓力；附圖3為不同占空比條件下，脈沖調(diào)寬閥b端輸出壓力(執(zhí)行器控制壓力)曲線圖， 附圖中縱向為脈沖調(diào)寬閥b端輸出的壓力，橫向為占空比；附圖4為兩位三通脈沖調(diào)寬閥結(jié)構(gòu)示意圖，附圖中a、b、c為兩位三通脈沖調(diào)寬閥的三個氣路接口，d為兩位三通脈沖調(diào)寬閥電信號接口。
具體實施方式
一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)，它包括渦輪增壓器壓氣機進氣管1、空氣濾清器2、渦輪增壓器壓氣機出氣管3、中冷器4、節(jié)氣門5、發(fā)動機進氣歧管6、發(fā)動機燃燒室7、發(fā)動機排氣歧管8、放氣閥門9、發(fā)動機排氣總管10、增壓器渦輪箱11、渦輪轉(zhuǎn)子13、執(zhí)行器14和發(fā)動機ECU16。在渦輪廢氣進口處設(shè)有一個廢氣旁通孔12，放氣閥門 9安裝在廢氣旁通孔12處，控制廢氣旁通孔12的廢氣流量。執(zhí)行器14的進氣口與渦輪增壓器壓氣機出氣管3相聯(lián)，放氣閥門9的開啟、關(guān)閉由執(zhí)行器14控制。在渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)中增加一個兩位三通的脈沖調(diào)寬閥15，增加的兩位三通脈沖調(diào)寬閥15有a、b、c三個氣路接口和一個電信號接口 d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機出氣管3聯(lián)通，b端氣路接口與執(zhí)行器進氣口聯(lián)通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機進氣管1聯(lián)通，電信號接口 d與發(fā)動機ECU16信號輸出端相聯(lián)。發(fā)動機ECU16通過數(shù)據(jù)線17與中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機排氣溫度傳感器、發(fā)動機排氣總管氧含量傳感器相聯(lián)。
權(quán)利要求1. 一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)，它包括渦輪增壓器壓氣機進氣管、空氣濾清器、渦輪增壓器壓氣機出氣管、中冷器、節(jié)氣門、發(fā)動機進氣歧管、發(fā)動機燃燒室、發(fā)動機排氣歧管、放氣閥門、發(fā)動機排氣總管、增壓器渦輪箱、渦輪轉(zhuǎn)子、執(zhí)行器和發(fā)動機ECU，在渦輪廢氣進口處設(shè)有一個廢氣旁通孔，放氣閥門安裝在廢氣旁通孔處，控制廢氣旁通孔的廢氣流量，執(zhí)行器的進氣口與渦輪增壓器壓氣機出氣管相聯(lián)，放氣閥門的開啟、 關(guān)閉由執(zhí)行器控制；其特征是渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)中增加一個兩位三通的脈沖調(diào)寬閥，增加的兩位三通脈沖調(diào)寬閥有a、b、c三個氣路接口和一個電信號接口 d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機出氣管聯(lián)通，b端氣路接口與執(zhí)行器進氣口聯(lián)通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機進氣管聯(lián)通，電信號接口 d與發(fā)動機ECU信號輸出端相聯(lián)，ECU通過數(shù)據(jù)線與中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機排氣溫度傳感器、發(fā)動機排氣總管氧含量傳感器相聯(lián)。
專利摘要一種帶有脈沖調(diào)寬閥的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)，在傳統(tǒng)的采用廢氣旁通技術(shù)的渦輪增壓汽油發(fā)動機系統(tǒng)增加一個脈沖調(diào)寬閥，增加的脈沖調(diào)寬閥有a、b、c三個氣路接口和一個電信號接口d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機出氣管聯(lián)通，b端氣路接口與執(zhí)行器進氣口聯(lián)通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機進氣管聯(lián)通，電信號接口d與發(fā)動機ECU信號輸出端相聯(lián)。ECU通過接收檢測信號，再發(fā)送占空比信號到脈沖調(diào)寬閥，通過脈沖調(diào)寬閥控制進入執(zhí)行器的增壓壓力，達到廢氣旁通量的可調(diào)，最終達到增壓壓力可根據(jù)發(fā)動機具體工況的需求進行柔性調(diào)整，避免因增壓壓力過高引起發(fā)動機爆震，提高汽油發(fā)動機的動力性能和經(jīng)濟性能。
文檔編號F02B37/18GK202144761SQ20112023799
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者周崢, 張愛明, 李文軍, 胡遼平 申請人:湖南天雁機械有限責(zé)任公司