專利名稱：一種增壓不中冷的發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及內(nèi)燃機領(lǐng)域，特別涉及一種增壓但不中冷基于稀薄燃燒技術(shù)的發(fā)動機系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的發(fā)動機為了提高其動力經(jīng)濟性、降低有害物排放，均采用增壓和中間冷卻技術(shù)，即將經(jīng)過壓氣機后產(chǎn)生的高溫高壓空氣再經(jīng)過一個熱交換器(中間冷卻器)，將高溫高壓空氣冷卻到50°C以內(nèi)壓力仍保持不變，目的還是進一步提高進入氣缸內(nèi)的空氣密度、降低氣缸內(nèi)溫度。但是，高溫高壓空氣與中間冷卻器交換的熱量由冷卻水帶走，從而造成了能量的損失。

實用新型內(nèi)容本實用新型為解決上述技術(shù)問題，提供一種在增壓但不中冷的前提下，發(fā)動機在中小負(fù)荷利用較稀混合氣的均質(zhì)充量預(yù)混壓燃方式，而在大負(fù)荷時利用燃料噴射時刻、次數(shù)及質(zhì)量可控的協(xié)同控制燃燒技術(shù)，在提高發(fā)動機能量利用率的同時，滿足瞬間高功率、高轉(zhuǎn)矩的需要，同時降低有害物排放。本實用新型為解決上述技術(shù)問題的不足而采用的技術(shù)方案是:一種增壓不中冷的發(fā)動機系統(tǒng)，包括發(fā)動機、增壓器、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和ECU，發(fā)動機的排氣管通過廢氣再循環(huán)系統(tǒng)與發(fā)動機進氣管連接，增壓器與發(fā)動機的進氣管連接；E⑶控制增壓器增壓和控制發(fā)動機噴油，E⑶通過廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的EGR閥控制進入發(fā)動機內(nèi)的進氣量。
所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)包括EGR閥和排氣溫度傳感器，EGR閥設(shè)置在發(fā)動機的排氣管上，排氣溫度傳感器設(shè)置在排氣管內(nèi)，EGR閥和排氣溫度傳感器分別與ECU相關(guān)聯(lián),排氣溫度傳感器監(jiān)測排氣溫度，廢氣依次經(jīng)過排氣溫度傳感器和EGR閥進入發(fā)動機的進氣管，使廢氣與新鮮空氣在進氣管中混合。所述的發(fā)動機系統(tǒng)還包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和上止點信號傳感器，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和上止點信號傳感器分別監(jiān)測發(fā)動機轉(zhuǎn)速和活塞上止點位置，并與ECU相關(guān)聯(lián)，所測數(shù)據(jù)信號反饋到ECU，ECU 了解發(fā)動機實際運行條件。所述的增壓器出口安裝有進氣溫度傳感器和進氣壓力傳感器，進氣溫度傳感器和進氣壓力傳感器監(jiān)測增壓后氣體溫度和壓力，并與ECU相關(guān)聯(lián)，將所測數(shù)據(jù)信號反饋到ECU。所述的氣缸壓力傳感器至少為一個。所述的增壓器為機械增壓、渦輪增壓或機械增壓和渦輪增壓相結(jié)合的方式中的一種。本實用新型有益效果為:本實用新型提供的一種增壓不中冷的內(nèi)燃機稀薄燃燒技術(shù)通過進氣增壓不中冷，使得進入氣缸內(nèi)的空氣溫度提高，促進壓縮過程中噴入的燃料與空氣充分混合；同時不中冷簡化了傳統(tǒng)內(nèi)燃機系統(tǒng)，充分利用了進氣和排氣能量。在發(fā)動機的中小負(fù)荷時，實現(xiàn)均質(zhì)預(yù)混稀薄燃燒，在大負(fù)荷時，同樣實現(xiàn)比傳統(tǒng)發(fā)動機混合氣更稀的燃燒，從而實現(xiàn)降低有害物排放，提高能源利用率的目的。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:1、進氣管，2、排氣管，3、燃油溫度控制儀器，301、燃油溫度傳感器，4、ECU,401、E⑶指令輸出線，5、增壓器，501、進氣溫度傳感器，502、進氣壓力傳感器，6、空氣流量計，601、空氣流量傳感器，7、排氣溫度傳感器，8、EGR閥，9、后處理裝置，10、氣缸壓力傳感器，11、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，12、上止點信號傳感器,13、傳感器信號輸入線，14、發(fā)動機,15、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型提供一種增壓但不中冷，中小負(fù)荷時采用均質(zhì)充量預(yù)混壓燃的稀薄燃燒技術(shù)，大負(fù)荷時利用燃料噴射時刻、次數(shù)和質(zhì)量可控的協(xié)同控制燃燒技術(shù)，包括:在一臺增壓帶EGR電控發(fā)動機上，新鮮清潔空氣經(jīng)過增壓器形成高溫高壓氣體，且在增壓器后設(shè)置有壓力和溫度傳感器分別監(jiān)測增壓后進氣壓力和溫度，高溫高壓氣體在進氣總管末端與EGR中的排氣以一定比例混合然后進入氣缸內(nèi)，其中在EGR閥前安裝有溫度傳感器監(jiān)測排氣溫度。此外，在發(fā)動機上還設(shè)置有氣缸壓力傳感器、燃料溫度傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、上止點信號傳感器等，所有傳感器所測的數(shù)據(jù)信號都將反饋到電子控制單元(以下簡稱ECU)中，在ECU中集成有計算及控制程序，此程序是在大量的發(fā)動機實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上加以分析得到發(fā)動機各個工況下的最佳噴油策略和EGR率編譯而成。當(dāng)高溫高壓氣體進入氣缸內(nèi)后，ECU能夠綜合分析計算各傳感器反饋過來的信號并與內(nèi)存程序比較，從而能夠在發(fā)動機不同工況下精確控制噴油時刻、噴油速率、噴油次數(shù)、每次噴油量及EGR率控制著火時刻和燃燒放熱率。ECU控制程序通過改變噴油策略和EGR率來改變氣缸內(nèi)混合氣狀態(tài)以滿足不同負(fù)荷的要求。·在10% — 60%負(fù)荷時，使氣缸內(nèi)形成均質(zhì)混合氣且空燃比在2(Γ55范圍內(nèi)，以實現(xiàn)稀薄燃燒；在60%以上負(fù)荷，提高增壓比以滿足發(fā)動機對進氣量的要求，使氣缸內(nèi)形成比傳統(tǒng)的增壓中冷發(fā)動機稍稀的混合氣(高溫進氣使氣缸內(nèi)溫度增加，拓寬混合氣可燃極限，加快燃燒速度)，且混合氣空燃比在15 20范圍內(nèi)，并且混合氣燃燒能夠發(fā)出相同的功率或扭矩，從而提高能量利用率，降低燃料消耗率。發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣流量計，燃油溫度控制儀器，增壓器，廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)，電子控制單元(ECU)，以及在發(fā)動機上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器、上止點信號傳感器，發(fā)動機氣缸內(nèi)安裝有壓力傳感器等?？諝饬髁坑嫲惭b有空氣流量傳感器能夠精確測量空氣流量，并且空氣流量計與ECU相關(guān)聯(lián)，所測空氣流量數(shù)據(jù)信號能夠反饋到ECU。燃油溫度控制儀器能夠控制燃油溫度，其上安裝有燃油溫度傳感器，且與E⑶相關(guān)聯(lián)，所測燃油溫度數(shù)據(jù)信號能夠反饋到ECU。增壓器能夠?qū)⑿迈r空氣變成高溫高壓氣體，增壓器出口安裝有溫度和壓力傳感器監(jiān)測增壓后氣體溫度和壓力，并與E⑶相關(guān)聯(lián)，所測數(shù)據(jù)信號反饋到E⑶。[0020]廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)，EGR系統(tǒng)可將混合氣燃燒后排出的廢氣引入進氣管，從而使廢氣與新鮮空氣在進氣管中混合，通過控制EGR閥的開度改變EGR率。在EGR閥前安裝有排氣溫度傳感器監(jiān)測EGR中排氣溫度，所測數(shù)據(jù)信號反饋到ECU，使ECU計算出進入氣缸時混合氣的溫度。EGR可通過改變進入氣缸內(nèi)氣體的溫度和控制空燃比來改進所述燃燒方式的控制。EGR率(百分比)在中小負(fù)荷均質(zhì)充量預(yù)混壓燃燃燒模式下所起作用更大，且在此負(fù)荷范圍內(nèi)EGR率隨著發(fā)動機負(fù)荷的增加而增加；在大負(fù)荷空燃比為15 20的混合氣燃燒模式下EGR率基本上變化不大，主要目的是降低最高燃燒溫度，從而降低NOx排放。上述發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器和上止點信號傳感器分別監(jiān)測發(fā)動機轉(zhuǎn)速和活塞上止點位置，與ECU相關(guān)聯(lián)，所測數(shù)據(jù)信號反饋到ECU，使ECU 了解發(fā)動機實際運行條件。上述氣缸壓力傳感器監(jiān)測燃燒過程中的壓力變化，與E⑶相關(guān)聯(lián)，所測數(shù)據(jù)信號反饋到E⑶，使E⑶計算得到燃燒始點和燃燒放熱率等。上述發(fā)動機系統(tǒng)和燃燒模式由電子控制單元(ECT)實施，E⑶輸入端通過線束連接采集發(fā)動機信號的傳感器，ECU輸 出端連接發(fā)動機中的控制裝置，ECU中集成有控制程序。該程序是經(jīng)過大量實驗取得的數(shù)據(jù)和精確計算為基礎(chǔ)編寫而成。在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，ECU不斷采集發(fā)動機系統(tǒng)中各傳感器反饋來的數(shù)據(jù)信號進行計算并且與內(nèi)存程序比較、判斷，然后輸出指令給控制裝置(例如給噴油器提供一定的脈寬控制噴油量)。所述ECU控制程序能夠綜合分析、計算各傳感器在發(fā)動機不同工況下反饋過來的信號，與內(nèi)存程序比較并不斷修正，能夠正確控制噴油時刻、噴油速率、噴油次數(shù)、每次噴油量及EGR率，從而實現(xiàn)所述燃燒方式。增壓方式主要選擇機械增壓或廢氣渦輪增壓，必要的時候可以同時采用這兩種方式。一般，發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時采用機械增壓，中高轉(zhuǎn)速時采用廢氣渦輪增壓。去除中間冷卻裝置后，采取增壓不中冷的技術(shù)方案，使發(fā)動機內(nèi)的進氣溫度更高，可燃混合氣可燃極限拓寬，稀薄燃燒可以降低最高燃燒溫度，能減小發(fā)動機損壞的可能。專利中給定的空燃比的范圍內(nèi)能保證發(fā)動機正常燃燒，不易熄火。
權(quán)利要求1.一種增壓不中冷的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:包括發(fā)動機(14)、增壓器(5)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(15)和E⑶(4)，發(fā)動機(14)的排氣管(2)通過廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(15)與發(fā)動機(14)進氣管(I)連接，增壓器(5)與發(fā)動機(14)的進氣管(I)連接； E⑶(4)控制增壓器(5)增壓和控制發(fā)動機(14)噴油，E⑶(4)通過廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(15)的EGR閥(8)控制進入發(fā)動機(14)內(nèi)的進氣量。
2.如權(quán)利要求1所述的一種增壓不中冷的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:所述的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(15)包括EGR閥(8)和排氣溫度傳感器(7)，EGR閥(8)設(shè)置在發(fā)動機(14)的排氣管(2 )上,排氣溫度傳感器(7 )設(shè)置在排氣管(2 )內(nèi)，EGR閥(8 )和排氣溫度傳感器(7 )分別與E⑶(4)相關(guān)聯(lián)，排氣溫度傳感器(7)監(jiān)測排氣溫度，廢氣依次經(jīng)過排氣溫度傳感器(7)和EGR閥(8)進入發(fā)動機(14)的進氣管(1)，使廢氣與新鮮空氣在進氣管(I)中混合。
3.如權(quán)利要求1所述的一種增壓不中冷的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:所述的發(fā)動機系統(tǒng)還包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(11)和上止點信號傳感器(12 )，發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(11)和上止點信號傳感器(12)分別監(jiān)測發(fā)動機轉(zhuǎn)速和活塞上止點位置，并與ECU相關(guān)聯(lián)，所測數(shù)據(jù)信號反饋到ECU，ECU 了解發(fā)動機實際運行條件。
4.如權(quán)利要求1所述的一種增壓不中冷的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:所述的增壓器(5)出口安裝有進氣溫度傳感器(501)和進氣壓力傳感器(502 )，進氣溫度傳感器(501)和進氣壓力傳感器(502)監(jiān)測增壓后氣體溫度和壓力，并與ECU相關(guān)聯(lián)，將所測數(shù)據(jù)信號反饋到ECU。
5.如權(quán)利要求1所述的一種增壓不中冷的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:所述的發(fā)動機(14)上還設(shè)有氣缸壓力傳感器(10)，氣缸壓力傳感器(10)至少為一個。
6.如權(quán)利要 求1所述的一種增壓不中冷的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于:所述的增壓器(5)為機械增壓、渦輪增壓或機械增壓和渦輪增壓相結(jié)合的方式中的一種。
專利摘要一種增壓不中冷的發(fā)動機系統(tǒng)，包括發(fā)動機、增壓器、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和ECU，發(fā)動機的排氣管通過廢氣再循環(huán)系統(tǒng)與發(fā)動機進氣管連接，增壓器與發(fā)動機的進氣管連接；ECU控制增壓器增壓和控制發(fā)動機噴油，ECU通過廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的EGR閥控制進入發(fā)動機內(nèi)的進氣量一種在增壓但不中冷的前提下，發(fā)動機在中小負(fù)荷利用較稀混合氣的均質(zhì)充量預(yù)混壓燃方式，而在大負(fù)荷時利用燃料噴射時刻、次數(shù)及質(zhì)量可控的協(xié)同控制燃燒技術(shù)，在提高發(fā)動機能量利用率的同時，滿足瞬間高功率、高轉(zhuǎn)矩的需要，同時降低有害物排放。
文檔編號F02D21/08GK203130272SQ20132001073
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者馬志豪, 康寧, 李磊, 鈔瑩, 任源 申請人:河南科技大學(xué)