專利名稱：帶有脈沖調寬閥的渦輪增壓汽油發動機系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽油發動 機渦輪增壓器技術領域，特別是一種帶有脈沖調寬閥的渦輪增壓汽油發動機系統。
背景技術：
根據汽車行業數據統計，歐洲汽油發動機渦輪增壓技術市場份額從2004年開始逐年穩步增長。2004年渦輪增壓汽油發動機的市場份額只有10 %，經過短短4年時間，2008 年渦輪增壓汽油發動機的市場份額已經猛增至21%，預計到2011年將增加到30%。這表明渦輪增壓汽油發動機在市場上已經逐漸替代自然吸氣式汽油發動機，成為發動機技術發
展的主流。傳統的渦輪增壓汽油發動機是將渦輪增壓器追加在現有汽油發動機上，以提高輸出功率，為了提高汽油發動機低速性能和加速性，防止渦輪增壓器的運轉超速，渦輪增壓器采用了廢氣旁通技術。傳統的采用廢氣旁通技術的渦輪增壓汽油發動機系統如附圖1所示，整個系統包括渦輪增壓器壓氣機進氣管1、空氣濾清器2、渦輪增壓器壓氣機出氣管3、中冷器4、節氣門 5、發動機進氣歧管6、發動機燃燒室7、發動機排氣歧管8、放氣閥門9、發動機排氣總管10、 增壓器渦輪箱11、渦輪轉子13和執行器14。在渦輪廢氣進口處設有一個廢氣旁通孔12，放氣閥門9安裝在廢氣旁通孔12處，控制廢氣旁通孔12的廢氣流量。執行器14的進氣口與渦輪增壓器壓氣機出氣管3相聯，放氣閥門9的開啟、關閉由執行器14控制。執行器14是正壓控制，執行器14預緊力施加反向力控制執行器推桿關閉放氣閥門9，進入執行器14的增壓壓力和排氣背壓施加正向力共同作用執行器14推桿開啟放氣閥門9。但在實際工作中，執行器14的預緊力是一個定值且大于排氣背壓，放氣閥門9的開啟、關閉主要受渦輪增壓器壓氣機出氣管增壓壓力的控制。當渦輪增壓器壓氣機出氣管增壓壓力超過一個壓力值時，即當執行器14所受的正向力大于反向力時，執行器14推桿正向移動開啟放氣閥門9，發動機部分廢氣不通過增壓器渦輪轉子13而直接排入大氣，使進入渦輪轉子的廢氣能量減少，渦輪增壓器轉速下降，從而使壓氣機出口增壓壓力P。得到控制。當渦輪增壓器壓氣機出氣管增壓壓力低于一個壓力值時，即執行器14所受的正向力小于反向力時，執行器14推桿反向移動關閉放氣閥門9，發動機廢氣全部通過增壓器渦輪，推動渦輪轉子13做功。廢氣旁通技術的特點是放氣閥門9的開啟、關閉是根據渦輪增壓器壓氣機出氣管增壓壓力的大小進行控制的，執行器13內部為彈性控制結構，造成執行器13的控制方式近似為線性控制方式，執行器推桿的行程隨增壓壓力加大而增加。采用廢氣旁通技術的優點是發動機在低速和大扭矩工況時放氣閥門關閉，充分利用廢氣能量提高渦輪增壓器的轉速，保證發動機所需的空氣量和壓比；發動機在高轉速、 額定工況時放氣閥門開啟旁通部分廢氣能量，保證渦輪增壓器不超速。[0009]柴油機是壓 燃式，壓縮比比汽油發動機高，發動機轉速在700rpm 3500 rpm，使用廢氣旁通技術保證了渦輪增壓器與發動機的良好匹配。汽油發動機是點燃式，壓縮比在8 12左右；汽油發動機的轉速在700rpm 6500 rpm，空氣流量變化范圍大，汽油發動機增壓后由于進氣壓力和溫度都升高，這使得壓縮終了時溫度升高，使爆震傾向加劇。汽油發動機采用渦輪增壓引起爆震的諸因素中，增壓壓力的影響最大，因此，必須對增壓壓力進行控制。現階段，最高壓比控制在1. 8 2. 0范圍可有效的抑制爆震。汽油發動機渦輪增壓后，直接采用廢氣旁通技術對增壓壓力進行控制出現的主要問題如下1、采用廢氣旁通技術對增壓壓力的控制近似為線性控制方式，增壓壓力隨發動機從低速點、扭矩點、額定點的工況逐步升高。汽油發動機為防止增壓壓力過高引起爆震， 最高壓比控制在1. 8 2. 0范圍，現有執行器的預緊力偏低，不能將最高壓比嚴格控制在 1. 8 2. 0范圍。2、在標定中扭矩點部分工況的增壓壓力會與額定點增壓壓力接近，甚至比額定點增壓壓力高，廢氣旁通技術不能根據發動機設計點對渦輪增壓壓力進行柔性控制，不能滿足整個工況點的扭矩需求，只能降低發動機動力性、經濟性指標，影響渦輪增壓技術在汽油發動機上的推廣。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的上述不足而提供一種帶有脈沖調寬閥的渦輪增壓汽油發動機系統，通過脈沖調寬閥控制進入執行器的增壓壓力。本實用新型的技術方案是一種帶有脈沖調寬閥的渦輪增壓汽油發動機系統，它包括渦輪增壓器壓氣機進氣管、空氣濾清器、渦輪增壓器壓氣機出氣管、中冷器、節氣門、發動機進氣歧管、發動機燃燒室、發動機排氣歧管、放氣閥門、發動機排氣總管、增壓器渦輪箱、渦輪轉子、執行器和發動機ECU。在渦輪廢氣進口處設有一個廢氣旁通孔，放氣閥門安裝在廢氣旁通孔處，控制廢氣旁通孔的廢氣流量。執行器的進氣口與渦輪增壓器壓氣機出氣管相聯，放氣閥門的開啟、關閉由執行器控制。本實用新型的發明點是在傳統的采用廢氣旁通技術的渦輪增壓汽油發動機系統中增加一個兩位三通的脈沖調寬閥，增加的兩位三通脈沖調寬閥有a、b、c三個氣路接口和一個電信號接口 d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機出氣管聯通，b端氣路接口與執行器進氣口聯通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機進氣管聯通，電信號接口 d與發動機ECU信號輸出端相聯，發動機ECU通過數據線與中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節氣門位置傳感器、發動機轉速傳感器、發動機排氣溫度傳感器、發動機排氣總管氧含量傳感器相聯。本實用新型提供的帶有脈沖調寬閥的渦輪增壓汽油發動機系統，其脈沖調寬閥控制進入執行器的增壓壓力的工作原理如下發動機ECU通過接收中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節氣門位置傳感器、發動機轉速傳感器、發動機排氣溫度傳感器、發動機排氣總管氧含量傳感器的檢測信號，再發送占空比信號到脈沖調寬閥，控制進入執行器的增壓壓力，達到廢氣旁通量的可調，控制渦輪增壓器的轉速，最終達到增壓壓力可根據發動機具體工況的需求進行柔性調整，避免因增壓壓力過高引起發動機爆震，提高汽油發動機的動力性能和經濟性能。當脈沖調寬閥占空比信號為0%時，脈沖調寬閥的c端堵塞，a端與b端聯通，a端輸入壓力為79kPa，渦輪增壓器壓氣機出氣管的增壓壓力是通過a端從b端進入執行器，推動執行器推桿行程最大，此時，放氣閥門開度最大，旁通廢氣量較大。當脈沖調 寬閥占空比信號為100%時，脈沖調寬閥的a端堵塞，渦輪增壓器壓氣機出氣管的增壓壓力不能進入b端，b端與c端聯通，執行器內原有的增壓壓力通過b端和端 c泄出，執行器推桿回位，此時，放氣閥門關閉，廢氣不旁通。當脈沖調寬閥占空比信號為中間值時，與脈沖調寬閥的a端相聯的渦輪增壓器壓氣機出氣管的增壓壓力按比例分配到b端進入執行器，推動執行器推桿移動，此時，放氣閥門開度適中，旁通部分廢氣。本實用新型與現有技術相比具有如下特點本實用新型提供的一種帶有脈沖調寬閥的渦輪增壓汽油發動機系統克服了上述現有技術存在的問題，在傳統的采用廢氣旁通技術的渦輪增壓汽油發動機系統中增加一個兩位三通的脈沖調寬閥，并根據發動機ECU的標定數據得到非線性的占空比信號，再用占空比信號控制脈沖調寬閥，由脈沖調寬閥控制進入執行器的增壓壓力，使得放氣閥門的開度可根據工況點的實際需求進行調節，從而控制渦輪增壓器的轉速，得到所需的增壓壓力， 以達到渦輪增壓器與發動機的良好匹配，滿足了汽油發動機的動力性能和經濟性能。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步描述。

附圖1為傳統的采用廢氣旁通技術的渦輪增壓汽油發動機系統示意圖，附圖中的空心箭頭表示排氣背壓，實心箭頭表示增壓壓力；附圖2為本實用新型提供的帶有脈沖調寬閥的渦輪增壓汽油發動機系統示意圖， 附圖中的空心箭頭表示排氣背壓，實心箭頭表示增壓壓力；附圖3為不同占空比條件下，脈沖調寬閥b端輸出壓力(執行器控制壓力)曲線圖， 附圖中縱向為脈沖調寬閥b端輸出的壓力，橫向為占空比；附圖4為兩位三通脈沖調寬閥結構示意圖，附圖中a、b、c為兩位三通脈沖調寬閥的三個氣路接口，d為兩位三通脈沖調寬閥電信號接口。
具體實施方式
一種帶有脈沖調寬閥的渦輪增壓汽油發動機系統，它包括渦輪增壓器壓氣機進氣管1、空氣濾清器2、渦輪增壓器壓氣機出氣管3、中冷器4、節氣門5、發動機進氣歧管6、發動機燃燒室7、發動機排氣歧管8、放氣閥門9、發動機排氣總管10、增壓器渦輪箱11、渦輪轉子13、執行器14和發動機ECU16。在渦輪廢氣進口處設有一個廢氣旁通孔12，放氣閥門 9安裝在廢氣旁通孔12處，控制廢氣旁通孔12的廢氣流量。執行器14的進氣口與渦輪增壓器壓氣機出氣管3相聯，放氣閥門9的開啟、關閉由執行器14控制。在渦輪增壓汽油發動機系統中增加一個兩位三通的脈沖調寬閥15，增加的兩位三通脈沖調寬閥15有a、b、c三個氣路接口和一個電信號接口 d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機出氣管3聯通，b端氣路接口與執行器進氣口聯通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機進氣管1聯通，電信號接口 d與發動機ECU16信號輸出端相聯。發動機ECU16通過數據線17與中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節氣門位置傳感器、發動機轉速傳感器、發動機排氣溫度傳感器、發動機排氣總管氧含量傳感器相聯。
權利要求1. 一種帶有脈沖調寬閥的渦輪增壓汽油發動機系統，它包括渦輪增壓器壓氣機進氣管、空氣濾清器、渦輪增壓器壓氣機出氣管、中冷器、節氣門、發動機進氣歧管、發動機燃燒室、發動機排氣歧管、放氣閥門、發動機排氣總管、增壓器渦輪箱、渦輪轉子、執行器和發動機ECU，在渦輪廢氣進口處設有一個廢氣旁通孔，放氣閥門安裝在廢氣旁通孔處，控制廢氣旁通孔的廢氣流量，執行器的進氣口與渦輪增壓器壓氣機出氣管相聯，放氣閥門的開啟、 關閉由執行器控制；其特征是渦輪增壓汽油發動機系統中增加一個兩位三通的脈沖調寬閥，增加的兩位三通脈沖調寬閥有a、b、c三個氣路接口和一個電信號接口 d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機出氣管聯通，b端氣路接口與執行器進氣口聯通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機進氣管聯通，電信號接口 d與發動機ECU信號輸出端相聯，ECU通過數據線與中冷壓力傳感器、中冷溫度傳感器、節氣門位置傳感器、發動機轉速傳感器、發動機排氣溫度傳感器、發動機排氣總管氧含量傳感器相聯。
專利摘要一種帶有脈沖調寬閥的渦輪增壓汽油發動機系統，在傳統的采用廢氣旁通技術的渦輪增壓汽油發動機系統增加一個脈沖調寬閥，增加的脈沖調寬閥有a、b、c三個氣路接口和一個電信號接口d，a端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機出氣管聯通，b端氣路接口與執行器進氣口聯通，c端氣路接口與渦輪增壓器壓氣機進氣管聯通，電信號接口d與發動機ECU信號輸出端相聯。ECU通過接收檢測信號，再發送占空比信號到脈沖調寬閥，通過脈沖調寬閥控制進入執行器的增壓壓力，達到廢氣旁通量的可調，最終達到增壓壓力可根據發動機具體工況的需求進行柔性調整，避免因增壓壓力過高引起發動機爆震，提高汽油發動機的動力性能和經濟性能。
文檔編號F02B37/18GK202144761SQ20112023799
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年7月7日
發明者周崢, 張愛明, 李文軍, 胡遼平 申請人:湖南天雁機械有限責任公司