車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動機技術(shù)領域，具體的說，涉及一種車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在車用發(fā)動機領域，廢氣渦輪增壓器已經(jīng)得到非常廣泛的應用，其原理是:利用發(fā)動機排出的廢氣中的能量驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動同軸的壓氣機旋轉(zhuǎn)從而將進入發(fā)動機的空氣進行壓縮，以提高發(fā)動機的進氣密度，達到提升發(fā)動機功率、優(yōu)化燃燒并減少排放的目的。由于渦輪增壓具有提升功率、降低油耗、減少排放的作用，因此渦輪增壓器成為當今先進發(fā)動機不可缺少的關鍵部件，但由于渦輪增壓器是旋轉(zhuǎn)式葉輪機械，其與往復式發(fā)動機的匹配較為復雜，并且由于車用發(fā)動機的工作狀態(tài)頻繁變化，工作區(qū)域?qū)拸V，使得渦輪增壓器與發(fā)動機的良好匹配存在更大的困難。
[0003]在現(xiàn)實應用中，通常致力于提高車用增壓發(fā)動機低速扭矩，達到提高車用增壓發(fā)動機的加速響應性的目的，需要將增壓器與發(fā)動機的匹配點向低速工作區(qū)域轉(zhuǎn)移，減少增壓器的滯后影響。這種匹配方式會導致增壓發(fā)動機在中高速工作時壓縮比過高，危及發(fā)動機的可靠性，所以在發(fā)動機中高速運轉(zhuǎn)時需要將部分廢氣旁通經(jīng)過增壓器的渦輪，以達到控制增壓壓力的目的。當前的渦輪增壓發(fā)動機普遍采用了這種廢氣旁通的控制方式。
[0004]廢氣旁通控制方式保護了發(fā)動機免于高壓縮比的危險，但也存在著缺陷。隨著發(fā)動機從中速向高速的轉(zhuǎn)速提升過程中，發(fā)動機需求的進氣壓力不希望增加，但發(fā)動機進氣量需要增加。此時增壓器的壓氣機流量增大，但壓比不變，導致壓氣機工作在堵塞區(qū)域，壓氣機的效率迅速下降，渦輪增壓器的總體效率下降，并且由于旁通放氣量增大，廢氣能量利用效率下降幅度很大。這導致發(fā)動機在高速區(qū)域，排氣壓力明顯高于進氣壓力，進排氣負壓差過大，發(fā)動機栗氣功增大，發(fā)動機效率明顯下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決現(xiàn)有車用渦輪增壓發(fā)動機在中高速工況運轉(zhuǎn)時排氣壓力明顯高于進氣壓力，進排氣負壓差過大，發(fā)動機栗氣功增大，發(fā)動機效率明顯下降的技術(shù)問題，提出了一種車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充系統(tǒng)方法，可以解決上述問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]一種車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充系統(tǒng)，包括空濾器、第一渦輪增壓器和第二渦輪增壓器，所述第一渦輪增壓器的渦輪設置在發(fā)動機的排氣通路中，新鮮空氣經(jīng)所述空濾器后分為兩路，其中一路順次與所述第一渦輪增壓器的壓氣機、以及中冷器連接，另外一路連接所述第二渦輪增壓器的壓氣機后與發(fā)動機的進氣端連接，所述中冷器的輸出端其中一路經(jīng)第三電控閥與發(fā)動機的進氣端連接，另外一路經(jīng)所述第二渦輪增壓器的渦輪后與發(fā)動機的進氣端連接，所述空濾器與所述第二渦輪增壓器的壓氣機之間設置有第二電控閥。
[0008]進一步的，發(fā)動機的排氣端其中一路經(jīng)第一電控閥排出，另外一路經(jīng)所述第一渦輪增壓器的渦輪排出。
[0009]本發(fā)明同時提出了一種車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充方法，包括前面任一項所述的車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充系統(tǒng)，所述車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充方法包括以下步驟:
[0010](1)、檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并將發(fā)動機轉(zhuǎn)速與閾值進行比較；當發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于所述閾值時，為發(fā)動機低速工況，否則，為發(fā)動機中高速工況；
[0011](2)、發(fā)動機低速工況時，關閉所述第二電控閥，打開第三電控閥，發(fā)動機排出廢氣驅(qū)動所述第一渦輪增壓器的渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動第一渦輪增壓器的壓氣機旋轉(zhuǎn)，新鮮空氣經(jīng)所述空濾器過濾后經(jīng)第一渦輪增壓器的壓氣機進行壓縮，壓縮的新鮮空氣經(jīng)中冷器進行冷卻后從發(fā)動機進氣端進入發(fā)動機；
[0012]發(fā)動機中高速工況時，打開所述第二電控閥，調(diào)節(jié)第三電控閥的開度，發(fā)動機排出廢氣驅(qū)動所述第一渦輪增壓器的渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動第一渦輪增壓器的壓氣機旋轉(zhuǎn)，新鮮空氣經(jīng)所述空濾器過濾后其中一路依次經(jīng)第一渦輪增壓器的壓氣機進行壓縮以及中冷器進行冷卻，另外一路經(jīng)所述第二電控閥進入第二渦輪增壓器的壓氣機進行壓縮升壓，中冷器輸出的氣體分為兩路，其中一路經(jīng)第三電控閥與第二渦輪增壓器的壓氣機輸出的氣體匯合，從發(fā)動機進氣端進入發(fā)動機，另外一路驅(qū)動所述第二渦輪增壓器的渦輪旋轉(zhuǎn)，用于帶動第二渦輪增壓器的壓氣機旋轉(zhuǎn)。
[0013]進一步的，當發(fā)動機中高速工況時，調(diào)節(jié)所述第一電控閥開度，用于調(diào)節(jié)經(jīng)過所述第一渦輪增壓器的渦輪的氣體流量，控制所述第一渦輪增壓器的壓氣機的增壓壓力。
[0014]采用上述本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明的車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充系統(tǒng)及方法，可在不提高發(fā)動機的進氣壓力條件下，通過改變第一渦輪增壓器的壓氣機的工作狀態(tài)，提高發(fā)動機在中高速時的第一渦輪增壓器的壓氣機的效率，有效增加發(fā)動機的新鮮空氣吸入量，提高廢氣能量利用效率，從而降低發(fā)動機的進排氣負壓差，增加發(fā)動機在中高速時的新鮮空氣進氣量，有效提高發(fā)動機的工作效率。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明所提出的車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充系統(tǒng)的一種實施例原理方框圖；
[0016]圖2是采用圖1中車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充系統(tǒng)前后的聯(lián)合運行線圖。
【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0018]實施例一，本實施例提出了一種車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充系統(tǒng)，本實施例將結(jié)合車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充方法進行說明，如圖1所示，包括空濾器10、第一渦輪增壓器20和第二渦輪增壓器30，所述第一渦輪增壓器的渦輪201設置在發(fā)動機的排氣通路中，新鮮空氣經(jīng)所述空濾器10后分為兩路，其中一路順次與所述第一渦輪增壓器的壓氣機202、以及中冷器40連接，另外一路連接所述第二渦輪增壓器的壓氣機302后與發(fā)動機50的進氣端連接，所述中冷器40的輸出端其中一路經(jīng)第三電控閥63與發(fā)動機50的進氣端連接，另外一路經(jīng)所述第二渦輪增壓器的渦輪301后與發(fā)動機50的進氣端連接，所述空濾器10與所述第二渦輪增壓器的壓氣機302之間設置有第二電控閥62。
[0019]車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充方法包括以下步驟:
[0020]S1、檢測發(fā)動機50轉(zhuǎn)速，并將發(fā)動機50轉(zhuǎn)速與閾值進行比較；當發(fā)動機50轉(zhuǎn)速低于所述閾值時，為發(fā)動機低速工況，否則，為發(fā)動機中高速工況；
[0021]發(fā)動機50工作時，發(fā)送機轉(zhuǎn)速根據(jù)用戶的操作隨時變動，通過設置閾值，將發(fā)動機50工況分為發(fā)動機低速工況和發(fā)動機中高速工況，目的是為了更有針對性的解決中高速工況下工作效率低的問題。在發(fā)動機從中速向高速的轉(zhuǎn)速提升過程中，發(fā)動機需求的進氣壓力不希望增加，但發(fā)動機進氣量需要增加。現(xiàn)有技術(shù)中此時增壓器的壓氣機流量增大，但壓比不變，導致壓氣機工作在堵塞區(qū)域，壓氣機的效率迅速下降，渦輪增壓器的總體效率下降，并且由于旁通放氣量增大，廢氣能量利用效率下降幅度很大。這導致發(fā)動機在高速區(qū)域，排氣壓力明顯高于進氣壓力，進排氣負壓差過大，發(fā)動機栗氣功增大，發(fā)動機效率明顯下降。本實施例的車用渦輪增壓發(fā)動機進氣補充方法通過在發(fā)動機高速運行時，將無壓力空氣分為兩路，其中一路由第一渦輪增壓器壓縮，另外一路由部分經(jīng)第一渦輪增壓器壓縮的氣體做功，進行小幅壓縮，改變第一渦輪增壓器的壓氣機的工作狀態(tài)，對發(fā)動機進行進氣補氣