專利名稱：利用氣動機排氣的氣動-內燃混合動力二次空氣噴射系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及氣動-內燃混合動力技術，特別涉及利用氣動機排氣的氣動-內燃混合動力二次空氣噴射系統(tǒng)。
背景技術：
為了滿足日益嚴格的汽車排放法規(guī)，需要在內燃發(fā)動機排氣系統(tǒng)加裝催化轉化裝置并進行二次空氣噴射，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外的壓力差，在排氣管內壓力為負時，將空氣吸入管中，被動方式雖然結構簡單、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)動機和內燃發(fā)動機有效結合起來的新型混合動力系統(tǒng)，既能利用傳統(tǒng)內燃發(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。而內燃發(fā)動機在驅動空氣泵進行二次空氣噴射時，需要消耗一部分機械能。因此，在氣動-內燃混合動力發(fā)動機中，利用氣動發(fā)動機的排氣對內燃發(fā)動機進行二次空氣噴射，可以有效利用氣動發(fā)動機排氣能量，并減少內燃發(fā)動機的空氣泵使用頻率，甚至去除內燃發(fā)動機空氣泵。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是，克服主動方式空氣噴射閥消耗內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)。為解決技術問題，本實用新型的解決方案是提供一種利用排氣的氣動-內燃混合動力發(fā)動機二次空氣噴射系統(tǒng)，包括氣動機和內燃機，內燃機排氣門后的排氣管經(jīng)催化氧化轉換器連接至大氣；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)調壓機構B接至氣動機進氣門，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接至內燃機排氣門與催化氧化轉換器之間的排氣管上；高壓氣罐還通過另一路管路經(jīng)調壓機構A和電磁閥C接至內燃機排氣門與催化氧化轉換器之間的排氣管上；內燃機排氣門與催化氧化轉換器之間的排氣管上還設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。作為一種改進，在內燃機的進氣門之前還設有空濾器。[0009]作為一種改進，所述高壓氣罐上設閥門，并通過快拆接頭與兩路管路實現(xiàn)連接。本實用新型中，高壓氣罐是氣動機的進氣來源，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。當然，也可是固定的高壓氣罐，只是需要在罐體上設置進氣閥門用于充入高壓空氣。需要說明的是，本實用新型中內燃機不僅限于汽油機、柴油機，還可以是天然氣發(fā)動機等。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型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)結構圖；圖2為內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為內燃機單獨工作時系統(tǒng)流程。附圖標記為1/7/18.大氣環(huán)境，2.空氣濾清器，3.內燃機進氣門，4.內燃機氣缸，5.內燃機排氣門，6.催化氧化轉換器，8.氣罐，9.氣動機進氣門，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.調壓機構A，16.調壓機構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。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
加以描述。本實用新型的氣動-燃油混合動力發(fā)動機二次空氣噴射系統(tǒng)結構如圖1所示。氣動機包括氣動機氣缸10和曲軸，氣動機氣缸10設氣動機進氣門9和氣動機排氣門11。高壓氣罐8通過調壓機構B16與氣動機進氣門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連接至內燃機排氣管。內燃機包括內燃機氣缸4和曲軸，內燃機氣缸4設置有內燃機進氣門3和內燃機排氣門5。內燃機進氣門3通過空氣濾清器2和大氣相連。內燃機排氣門5后的排氣管通過催化氧化轉換器6和大氣相連。高壓氣罐8依次通過調壓機構A15和電磁閥C14與內燃機排氣門5后的排氣管相連。內燃機排氣門5與催化氧化轉換器6之間的排氣管上還設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)過內燃機進氣門3進入內燃機氣缸4做功，隨后廢氣經(jīng)過內燃機排氣門5排出，進入催化氧化轉換器6，隨后排入大氣。高壓氣罐8經(jīng)過調壓機構B16調壓，再經(jīng)過氣動機進氣門9向氣動機氣缸10提供高壓空氣并做功，隨后氣動機氣缸10排氣經(jīng)過氣動機排氣門11進入大氣或者進入內燃機的排氣管。當內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。氣動機排氣進入內燃機排氣管，氣動機排氣和內燃機排氣混合之后進入催化氧化轉換器。其流程圖如圖2所示。當氣動機單獨工作時，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完全關閉，氣動機排氣直接進入大氣，減少排氣背壓。其流程圖如圖3所示。當內燃機單獨工作時，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完全關閉。高壓氣罐8通過調壓機構A和電磁閥C14向內燃機排氣管提供空氣，這樣，在氣動機不工作的狀態(tài)下也能進行二次空氣噴射。其流程圖如圖4所示。
權利要求1.利用氣動機排氣的氣動-內燃混合動力二次空氣噴射系統(tǒng)，包括氣動機和內燃機， 內燃機排氣門后的排氣管經(jīng)催化氧化轉換器連接至大氣；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)調壓機構B接至氣動機進氣門，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接至內燃機排氣門與催化氧化轉換器之間的排氣管上；高壓氣罐還通過另一路管路經(jīng)調壓機構A和電磁閥C接至內燃機排氣門與催化氧化轉換器之間的排氣管上；內燃機排氣門與催化氧化轉換器之間的排氣管上還設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)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在內燃機的進氣門之前還設有空濾器。
3.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓氣罐上設閥門，并通過快拆接頭與兩路管路實現(xiàn)連接。
專利摘要本實用新型涉及氣動-內燃混合動力技術，旨在提供一種利用氣動機排氣的氣動-內燃混合動力二次空氣噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括氣動機、內燃機和高壓氣罐；高壓氣罐同時作為氣動機的進氣來源，也在氣動機停運時作為備用二次空氣源。內燃機排氣管上設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。本實用新型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，減少內燃機輸出功率的消耗。
文檔編號F01N9/00GK202266316SQ20112039778
公開日2012年6月6日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權日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