專利名稱：利用氣動(dòng)機(jī)排氣的氣動(dòng)-內(nèi)燃混合動(dòng)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(dòng)-內(nèi)燃混合動(dòng)力技術(shù)，特別涉及利用氣動(dòng)機(jī)排氣的氣動(dòng)-內(nèi)燃混合動(dòng)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(dòng)機(jī)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(dòng)方式和主動(dòng)方式兩種被動(dòng)方式是借助于排氣管中壓力波動(dòng)時(shí)管內(nèi)外的壓力差，在排氣管內(nèi)壓力為負(fù)時(shí)，將空氣吸入管中，被動(dòng)方式雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不直接消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率，但是無(wú)法控制空氣量及時(shí)間，且空氣量有限，基本上都已經(jīng)被主動(dòng)方式取代；主動(dòng)方式是利用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)功率。氣動(dòng)-燃油混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)是將氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)有效結(jié)合起來(lái)的新型混合動(dòng)力系統(tǒng)，既能利用傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢熱，又能改善氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)能量密度低、續(xù)駛里程短，因此逐漸受到重視。氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)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(fèi)這部分能量。而內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)空氣泵進(jìn)行二次空氣噴射時(shí)，需要消耗一部分機(jī)械能。因此，在氣動(dòng)-內(nèi)燃混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中，利用氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行二次空氣噴射，可以有效利用氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣能量，并減少內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣泵使用頻率，甚至去除內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)空氣泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服主動(dòng)方式空氣噴射閥消耗內(nèi)燃機(jī)功率和被動(dòng)方式無(wú)法控制空氣噴射量的缺點(diǎn)，提供一種利用排氣的氣動(dòng)-內(nèi)燃混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)以氣動(dòng)機(jī)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(dòng)力后處理系統(tǒng)。為解決技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的解決方案是提供一種利用排氣的氣動(dòng)-內(nèi)燃混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣噴射系統(tǒng)，包括氣動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃機(jī)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(gè)高壓氣罐；高壓氣罐通過(guò)一路管路經(jīng)調(diào)壓機(jī)構(gòu)B 接至氣動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門，氣動(dòng)機(jī)排氣門后的排氣管分成兩個(gè)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(jī)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(guò)另一路管路經(jīng)調(diào)壓機(jī)構(gòu)A和電磁閥C接至內(nèi)燃機(jī)排氣門與催化氧化轉(zhuǎn)換器之間的排氣管上；內(nèi)燃機(jī)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(gè)用于檢測(cè)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(guò)信號(hào)線接至電子控制單元E⑶。作為一種改進(jìn)，在內(nèi)燃機(jī)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(guò)快拆接頭與兩路管路實(shí)現(xiàn)連接。本發(fā)明中，高壓氣罐是氣動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣來(lái)源，也在氣動(dòng)機(jī)停運(yùn)時(shí)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(shí)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(shuō)明的是，本發(fā)明中內(nèi)燃機(jī)不僅限于汽油機(jī)、柴油機(jī)，還可以是天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)排氣作為二次空氣源，回收了部分能量，為內(nèi)燃機(jī)排氣后處理提供氧氣，同時(shí)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(jī)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(jī)輸出功率的消耗。


圖1為氣動(dòng)-燃油混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為內(nèi)燃機(jī)和氣動(dòng)機(jī)同時(shí)工作時(shí)系統(tǒng)流程；圖3為氣動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)系統(tǒng)流程；圖4為內(nèi)燃機(jī)單獨(dú)工作時(shí)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(jī)進(jìn)氣門，4.內(nèi)燃機(jī)氣缸，5.內(nèi)燃機(jī)排氣門，6.催化氧化轉(zhuǎn)換器，8.氣罐，9.氣動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門，10氣動(dòng)機(jī)氣缸，11.氣動(dòng)機(jī)排氣門， 12.電磁閥A，13.電磁閥B，14.電磁閥C，15.調(diào)壓機(jī)構(gòu)A，16.調(diào)壓機(jī)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
加以描述
本發(fā)明的氣動(dòng)-燃油混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。氣動(dòng)機(jī)包括氣動(dòng)機(jī)氣缸10和曲軸，氣動(dòng)機(jī)氣缸10設(shè)氣動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門9和氣動(dòng)機(jī)排氣門11。高壓氣罐8通過(guò)調(diào)壓機(jī)構(gòu)B16與氣動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門9相連；氣動(dòng)機(jī)排氣門11出口分成兩條支管，一條通過(guò)電磁閥A12和大氣相連，另一條通過(guò)電磁閥B13連接至內(nèi)燃機(jī)排氣管。內(nèi)燃機(jī)包括內(nèi)燃機(jī)氣缸4和曲軸，內(nèi)燃機(jī)氣缸4設(shè)置有內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣門3和內(nèi)燃機(jī)排氣門5。內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣門3通過(guò)空氣濾清器2和大氣相連。內(nèi)燃機(jī)排氣門5后的排氣管通過(guò)催化氧化轉(zhuǎn)換器6和大氣相連。高壓氣罐8依次通過(guò)調(diào)壓機(jī)構(gòu)A15和電磁閥C14與內(nèi)燃機(jī)排氣門5后的排氣管相連。內(nèi)燃機(jī)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(gè)用于檢測(cè)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(guò)信號(hào)線接至電子控制單元ECU19。電子控制單元ECU19根據(jù)內(nèi)燃機(jī)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(kāi)閉時(shí)刻和開(kāi)啟幅度?？諝饨?jīng)過(guò)空氣濾清器2過(guò)濾后，經(jīng)過(guò)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣門3進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)氣缸4做功，隨后廢氣經(jīng)過(guò)內(nèi)燃機(jī)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(guò)調(diào)壓機(jī)構(gòu)B16調(diào)壓，再經(jīng)過(guò)氣動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門9向氣動(dòng)機(jī)氣缸10提供
4高壓空氣并做功，隨后氣動(dòng)機(jī)氣缸10排氣經(jīng)過(guò)氣動(dòng)機(jī)排氣門11進(jìn)入大氣或者進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)的排氣管。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)和氣動(dòng)機(jī)同時(shí)工作時(shí)，氣動(dòng)機(jī)排出高速大流量純空氣，此時(shí)氧傳感器17 檢測(cè)排氣管中氧濃度，并將信號(hào)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(jī)工況和排氣管中氧濃度控制電磁閥A12和電磁閥B13開(kāi)度。氣動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)排氣管，氣動(dòng)機(jī)排氣和內(nèi)燃機(jī)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(dòng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)，氣動(dòng)機(jī)排出純空氣，此時(shí)電子控制單元ECU19控制電磁閥 A12完全打開(kāi)，控制電磁閥B13完全關(guān)閉，氣動(dòng)機(jī)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(jī)單獨(dú)工作時(shí)，氣動(dòng)機(jī)不排氣，此時(shí)氧傳感器17檢測(cè)排氣管中氧濃度，并將信號(hào)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(jī)工況和排氣管中氧濃度控制電磁閥C14開(kāi)度，同時(shí)控制電磁閥B13完全關(guān)閉。高壓氣罐8通過(guò)調(diào)壓機(jī)構(gòu)A和電磁閥C14向內(nèi)燃機(jī)排氣管提供空氣，這樣，在氣動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)排氣的氣動(dòng)-內(nèi)燃混合動(dòng)力二次空氣噴射系統(tǒng)，包括氣動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)， 內(nèi)燃機(jī)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(gè)高壓氣罐；高壓氣罐通過(guò)一路管路經(jīng)調(diào)壓機(jī)構(gòu)B接至氣動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門，氣動(dòng)機(jī)排氣門后的排氣管分成兩個(gè)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(jī)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(guò)另一路管路經(jīng)調(diào)壓機(jī)構(gòu)A和電磁閥C接至內(nèi)燃機(jī)排氣門與催化氧化轉(zhuǎn)換器之間的排氣管上；內(nèi)燃機(jī)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(gè)用于檢測(cè)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(guò)信號(hào)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(jī)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(guò)快拆接頭與兩路管路實(shí)現(xiàn)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣動(dòng)-內(nèi)燃混合動(dòng)力技術(shù)，旨在提供一種利用氣動(dòng)機(jī)排氣的氣動(dòng)-內(nèi)燃混合動(dòng)力二次空氣噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括氣動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和高壓氣罐；高壓氣罐同時(shí)作為氣動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣來(lái)源，也在氣動(dòng)機(jī)停運(yùn)時(shí)作為備用二次空氣源。內(nèi)燃機(jī)排氣管上設(shè)有一個(gè)用于檢測(cè)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(jī)工況和排氣管中氧濃度，控制各管路上電磁閥的開(kāi)閉時(shí)刻和開(kāi)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(dòng)機(jī)排氣作為二次空氣源，回收了部分能量，為內(nèi)燃機(jī)排氣后處理提供氧氣，同時(shí)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(jī)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(jī)輸出功率的消耗。
文檔編號(hào)F01N3/05GK102373993SQ20111031743
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)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(qǐng)人:浙江大學(xué)