一種電控氣動防喘振裝置及控制方法與流程
2023-05-22 08:33:36
本發明涉及動力領域，尤其涉及一種電控氣動防喘振裝置，還涉及一種電控氣動防喘振控制方法。
背景技術：
發動機的有害排放物是造成大氣汙染的一個主要來源，隨著環境保護問題的重要性日趨增加，降低發動機有害排放和CO2排放這一目標成為當今世界上發動機發展的一個重要方向。所以開展發動機燃油經濟性提升和NOx、THC等有害排放物控制方法、技術研究的工作是所有發動機設計者的首要任務。增壓技術作為提高發動機經濟性、降低發動機排放量的主要手段，已經全面應用到國4以上燃氣發動機。但是隨著法規的要求越來越嚴格，以及用戶對車輛動力性和駕駛舒適性要求越來越高，為了應對各方面需求並且提高增壓器響應性和效率，從而小轉動慣量增壓器成為當前主流的控制技術。但是匹配的小慣量增壓器效率的提升，會使增壓器的喘振餘量小。對於帶進氣節流閥(節氣門)的發動機，突收節氣門時，增壓器很容易出現喘振，這時需要安裝防喘振閥，通過防喘振閥在突收節氣門時卸掉空氣從而達到消除喘振作用。但是現在傳統的防喘振閥主要有兩種，一種是通過機械結構感應節氣門兩邊壓差來開啟；另一種是通過電磁線圈直接驅動閥開啟關閉。但是這兩種閥都存在一定的局限性，對於氣動控制的防喘振閥，無論是採用平衡式(節氣門前後壓差)防喘振閥或是帶增壓壓力補償型(節氣門前後以及防喘振閥閥片上下遊壓差作用)的防喘振閥，都存在一定的應用局限性，特別是國六帶EGR系統的燃氣發動機，節氣門前後壓差大，多變性大，對發動機動力性需求高，傳統氣動防喘振閥已經很難滿足開發需求。對於電控防喘振閥，雖然控制靈活大，但是對於增壓發動機，特別是重型增壓發動機，由於其增壓水平高，突收節氣門時，為了避免增壓器喘振需要洩掉的增壓空氣品質流量大，電控防喘振閥電磁線圈的提升力需要很大，造成電磁線圈成本高。
技術實現要素：
本發明的目的一是，提供一種電控氣動防喘振裝置，可有效、可靠的防喘振，降低成本。
本發明的目的二是，提供該裝置的一種控制方法。
為實現該目的一，提供了一種電控氣動防喘振裝置，包括控制器、空濾器、渦輪增壓器、中冷器、節氣門和氣管，所述氣管包括第一氣管、第二氣管、第三氣管、第四氣管、第五氣管和第六氣管,還包括與控制器信號連接的電磁閥、與電磁閥連接的防喘振閥，所述防喘振閥通過第四氣管與連接中冷器和節氣門的第六氣管連接，所述電磁閥設於第三氣管上並且防喘振閥4還通過第三氣管與連接空濾器和渦輪增壓器的第二氣管連接。
優選地，所述防喘振閥包括有殼體、與第四氣管連接的第一連接埠、與第二氣管連接的第二連接埠、與第一連接口連接的閥片、與閥片連接的平衡壓力腔和膜片、穿過閥片與第一連接口和平衡壓力腔連接的壓力取樣管，所述第一連接埠通過閥片與第二連接埠連接，所述平衡壓力腔通過第三氣管與第二氣管連接。
優選地，所述平衡壓力腔內設有彈簧，所述彈簧與閥片連接以給閥片設定的壓力，所述平衡壓力腔通過壓力取樣管保持與第一連接口的氣壓平衡。
優選地，所述電磁閥和第三氣管還能夠設於防喘振閥內部。
優選地，所述閥片設於第二連接埠內並且通過膜片將平衡壓力腔與第二連接埠隔開。
為了實現目的二，提供了一種電控氣動防喘振控制方法，該方法包括如下處理步驟：
步驟1：啟動發動機，防喘裝置內平衡壓力腔獲得與節氣門前端相同的氣壓並且一直保持相同使防喘裝置與節氣門連接的埠閉合；
步驟2：當整車減速時，節氣門開度減小，控制器控制平衡壓力腔內氣壓降低，使防喘裝置與節氣門連接的埠開啟，從而使節氣門前端氣體通過防喘裝置排出，降低節氣門前端氣壓防止渦輪增壓器喘振；
步驟3：當整車進行加速時，控制器控制平衡壓力腔能夠重新獲得與節氣門前端相同的氣壓並且一直保持相同。
優選地，在步驟2中，控制器通過控制電磁閥控制平衡壓力腔內氣壓，當整車減速時，控制器控制電磁閥開啟，當使節氣門前端氣壓降到設定值後，控制器控制電磁閥關閉，使得平衡壓力腔重新獲得節氣門前端相同的氣壓，從而使防喘裝置與節氣門連接的埠閉合。
優選地，在步驟2中，所述平衡壓力腔氣體和節氣門前端氣體都排到渦輪增壓器進氣端。
優選地，所述平衡壓力腔內設有壓力裝置使得節氣門前端與渦輪增壓器進氣端壓差低於設定值時，防喘裝置與節氣門連接的埠閉合。
本發明與現有技術相比，其有益效果在於：
本發明通過在節氣門前端與渦輪增壓器進氣端增設防喘振閥並且能夠通過控制器控制，實現電控氣動防喘振，可有效、可靠的防喘振，降低成本。在本發明中採用電磁閥控制防喘振閥平衡腔壓力，取代傳統氣動防喘振閥的平衡腔壓力等於節氣門後壓力的控制方式，控制器可以有效的區分哪些工況需要防喘振閥參與工作，消除渦輪增壓器喘振，避免傳統氣動防喘振閥通過感應節氣門前後壓差來工作的方式造成異常開啟，引起發動機控制不穩，車輛駕駛舒適性差的問題。在本發明中採用電磁閥控制防喘振閥平衡腔壓力，取代傳統電控防喘振閥，實現可以採用一個很小的電磁線圈來控制防喘振閥工作，線圈成本低，需求驅動電流低，能耗低，可靠性好。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明中防喘振閥分體式結構示意圖；
圖3為本發明中防喘振閥集成式結構示意圖；
圖4為本發明方法流程圖；
圖5為本發明中渦輪增壓器喘振示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發明作進一步的描述，但不構成對本發明的任何限制，任何在本發明權利要求範圍所做的有限次的修改，仍在本發明的權利要求範圍內。
如圖1所示，本發明提供了一種電控氣動防喘振裝置，包括控制器7、空濾器1、渦輪增壓器2、中冷器3、節氣門5和氣管9，氣管9包括第一氣管91、第二氣管92、第三氣管93、第四氣管94、第五氣管95和第六氣管96。空濾器1通過第二氣管92與渦輪增壓器2連接，渦輪增壓器2通過第三氣管93與中冷器3連接，中冷器3通過第六氣管96與發動機8連接，發動機8通過第一氣管91與渦輪增壓器2連接，其中，節氣門5設於第六氣管96上；還包括與控制器7信號連接的電磁閥6、與電磁閥6連接的防喘振閥4，防喘振閥4通過第四氣管94與中冷器3和節氣門5之間的第六氣管96連接，電磁閥6設於第三氣管93上並且防喘振閥4還通過第三氣管93與第二氣管92連接。
如圖2所示，防喘振閥4包括有殼體48、與第四氣管94連接的第一連接埠41、與第二氣管92連接的第二連接埠47、與第一連接口41連接的閥片43、與閥片43連接的平衡壓力腔46和膜片44、穿過閥片43與第一連接口41和平衡壓力腔46連接的壓力取樣管42，第一連接埠41通過閥片43與第二連接埠47連接。平衡壓力腔46內設有彈簧45，彈簧45與閥片43連接以給閥片43設定的壓力，平衡壓力腔46通過壓力取樣管42保持與第一連接口41的氣壓平衡。閥片43設於第二連接埠47內並且通過膜片44將平衡壓力腔46與第二連接埠47隔開，平衡壓力腔46通過第三氣管93與第二氣管92連接。
如圖3所示，電磁閥4和第三氣管93還能夠設於防喘振閥4內部。可以提供防喘振閥4的實用性，使結構的巧妙。
在本實施例中，第一連接口41的氣壓即為節氣門5前端的氣壓，第二連接埠47的氣壓即為渦輪增壓器2前端的氣壓。
如圖1、圖4所示，本發明還提供了一種電控氣動防喘振控制方法，該方法包括如下處理步驟：
步驟1：啟動發動機，防喘裝置內平衡壓力腔46獲得與節氣門5前端相同的氣壓並且一直保持相同使防喘裝置與節氣門5連接的埠閉合；
步驟2：當整車減速時，節氣門5開度減小，控制器7控制平衡壓力腔46內氣壓降低，使防喘裝置與節氣門5連接的埠開啟，從而使節氣門5前端氣體通過防喘裝置排出，降低節氣門5前端氣壓防止渦輪增壓器2喘振；
步驟3：當整車進行加速時，控制器7控制平衡壓力腔46能夠重新獲得與節氣門5前端相同的氣壓並且一直保持相同。
在步驟2中，控制器7通過控制電磁閥4控制平衡壓力腔46內氣壓，當整車減速時，控制器7控制電磁閥4開啟，當使節氣門5前端氣壓降到設定值後，控制器7控制電磁閥4關閉，使得平衡壓力腔46重新獲得節氣門5前端相同的氣壓，從而使防喘裝置與節氣門5連接的埠閉合。
在步驟2中，平衡壓力腔46氣體和節氣門5前端氣體都排到渦輪增壓器2進氣端。
平衡壓力腔46內設有壓力裝置使得節氣門5前端與渦輪增壓器2進氣端壓差低於設定值時，防喘裝置與節氣門5連接的埠閉合。
本實施例的工作過程：整機啟動後，防喘振閥4內平衡壓力腔46通過壓力取樣管42保持與節氣門5前端的氣壓平衡相等，當整機減速運行時，節氣門5關閉，控制器7控制電磁閥4開啟，平衡壓力腔46內氣體通過第三氣管93流向第二氣管92，使得平衡壓力腔46內氣壓低於節氣門5前端氣壓，從而使得閥片43在氣壓作用下開啟，節氣門5前端的氣體流向第二氣管92，在節氣門5前端的氣壓降到彈簧45壓力以下時，彈簧45作用將閥片43推回隔斷節氣門5前端的氣體流向第二氣管92；同時，在節氣門5前端的氣壓降到設定值時，控制器7控制電磁閥4關閉，使得整機在下次加速時，防喘振閥4內平衡壓力腔46重新通過壓力取樣管42保持與節氣門5前端的氣壓平衡相等。從而消除由於節氣門突收，需求空氣量急劇降低而導致的渦輪增壓器2喘振，同時避免傳統平衡式氣動防喘振閥由於防喘振閥閥片未關閉造成增壓的壓力建立慢，影響發動機加速性能。
如圖5所示，本發明與傳統不安裝防喘振閥的渦輪增壓器的工作效果對比，可以看出，當發動機突收節氣門時，渦輪增壓器2壓氣機出口壓力不變，流量急劇降低，造成渦輪增壓器2壓力後端壓力增大，傳統不安裝防喘振閥的渦輪增壓器按照A->B->D的途徑運行，從而造成渦輪增壓器2運行進入喘振區域，造成渦輪增壓器2喘振損壞。在本發明中，突收節氣門時，通過防喘振閥的開啟卸掉由於節氣門突收造成壓氣機出口壓力急劇降低的空氣，實現從A->C->D的運行路徑，避免進入喘振區域造成增壓器喘振。
通過本發明可有效、可靠的防喘振，降低成本，提高駕駛的舒適性。
以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出對於本領域的技術人員來說，在不脫離本發明結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些都不會影響本發明實施的效果和專利的實用性。