發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種發(fā)動機系統(tǒng)，其可以包括第一進(jìn)氣管路，其連接至進(jìn)氣歧管且將外部空氣提供給設(shè)置于汽缸體上的進(jìn)氣歧管；進(jìn)氣旁通閥，其設(shè)置于第一進(jìn)氣管路上；第二進(jìn)氣管路，其繞過所述進(jìn)氣旁通閥到達(dá)所述進(jìn)氣歧管；第一排氣管路，廢氣從設(shè)置于所述汽缸體上的排氣歧管中流經(jīng)第一排氣管路；排氣旁通閥，其設(shè)置于第一排氣管路上；第二排氣管路，其連接至排氣歧管并繞過排氣旁通閥；渦輪增壓器，其設(shè)置于第二進(jìn)氣管路和第二排氣管路之間并且通過使廢氣經(jīng)過第二排氣管路以抽吸第二進(jìn)氣管路中流動的吸入空氣來進(jìn)行操作；以及控制部分，其依照駕駛條件控制進(jìn)氣旁通閥和排氣旁通閥。
【專利說明】發(fā)動機系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請交叉引用
[0002]本申請要求2013年7月18日提交的韓國專利申請N0.10-2013-0084907的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容通過弓I用結(jié)合于此用于所有目的。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種發(fā)動機系統(tǒng)，該發(fā)動機系統(tǒng)使用渦輪增壓器并且循環(huán)廢氣以在低速范圍中改善輸出、燃料效率以及廢氣質(zhì)量。

【背景技術(shù)】
[0004]通常，眾所周知柴油發(fā)動機比汽油發(fā)動機消耗更少的燃料并且具有更好的效率。柴油發(fā)動機輸出效率約為40%，這是通過高壓縮比實現(xiàn)的。
[0005]最近，進(jìn)一步地設(shè)置了渦輪增壓器和中間冷卻器以實現(xiàn)汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機的大功率輸出。
[0006]具有渦輪增壓器的發(fā)動機通過渦輪增壓器的壓縮機吸入廢氣或者外部空氣以對其進(jìn)行壓縮，壓縮的高溫空氣被提供給發(fā)動機一側(cè)。
[0007]然而，快速壓縮的空氣吸收渦輪增壓器的熱量并且在壓縮過程中被加熱，使得該快速壓縮的空氣的密度降低，從而導(dǎo)致發(fā)動機燃燒室的增壓效率劣化。因此，使用中間冷卻器來冷卻壓縮空氣以實現(xiàn)高密度，因此，大量的空氣被提供給發(fā)動機燃燒室以獲得高輸出。
[0008]同時，在具有渦輪增壓器的發(fā)動機中，為了降低燃料消耗和同時增加中速范圍和低速范圍的輸出扭矩的研究已在進(jìn)行，且有效控制循環(huán)廢氣的研究也已經(jīng)一并在進(jìn)行。
[0009]公開于該發(fā)明【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的各個方面旨在提供一種發(fā)動機系統(tǒng)，其具有降低燃料消耗以及在具有渦輪增壓器的發(fā)動機處于預(yù)定的中速范圍和低速范圍的條件下增加輸出扭矩的優(yōu)點。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一方面，發(fā)動機系統(tǒng)可以包括第一進(jìn)氣管路、進(jìn)氣旁通閥、第二進(jìn)氣管路、第一排氣管路、排氣旁通閥、第二排氣管路、渦輪增壓器以及控制部分，所述第一進(jìn)氣管路連接至進(jìn)氣歧管且將外部空氣提供給設(shè)置于汽缸體上的所述進(jìn)氣歧管，所述進(jìn)氣旁通閥設(shè)置于所述第一進(jìn)氣管路上，所述第二進(jìn)氣管路繞過所述進(jìn)氣旁通閥到達(dá)所述進(jìn)氣歧管，廢氣從設(shè)置于所述汽缸體上的排氣歧管中流經(jīng)所述第一排氣管路，所述排氣旁通閥設(shè)置于所述第一排氣管路上，所述第二排氣管路連接至所述排氣歧管并繞過所述排氣旁通閥，所述渦輪增壓器設(shè)置于所述第二進(jìn)氣管路和所述第二排氣管路之間并且由通過使廢氣經(jīng)過第二排氣管路以抽吸所述第二進(jìn)氣管路中流動的吸入空氣來進(jìn)行操作，所述控制部分依照駕駛條件控制所述進(jìn)氣旁通閥和所述排氣旁通閥。
[0012]所述發(fā)動機系統(tǒng)可以包括中間冷卻器，所述中間冷卻器設(shè)置于所述第二進(jìn)氣管路上位于所述渦輪增壓器的壓縮機的下游一側(cè)。
[0013]所述發(fā)動機系統(tǒng)可以包括節(jié)氣門體，所述節(jié)氣門體控制提供給所述進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣量。
[0014]所述第一進(jìn)氣管路和所述第二進(jìn)氣管路連接至所述節(jié)氣門體。
[0015]當(dāng)在RPM比預(yù)定值小的范圍內(nèi)判定負(fù)載比預(yù)定值小時，所述控制部分打開所述進(jìn)氣旁通閥和排氣旁通閥且控制所述排氣旁通閥的打開率。
[0016]當(dāng)在RPM比預(yù)定值小的范圍內(nèi)判定負(fù)載比預(yù)定值小時，所述控制部分關(guān)閉所述進(jìn)氣旁通閥，打開排氣旁通閥且控制所述排氣旁通閥的打開率。
[0017]所述控制部分打開所述進(jìn)氣旁通閥和排氣旁通閥，并且通過控制所述排氣旁通閥在RPM高于預(yù)定值的范圍內(nèi)的打開率來控制輸出。
[0018]基于經(jīng)過壓縮機的空氣流量，所述渦輪增壓器的空氣流量系數(shù)小于2，并且其中所述空氣流量系數(shù)等于經(jīng)過壓縮機的最大空氣流量(kg/h) /活塞排量(L)。
[0019]所述第二進(jìn)氣管路從連接至所述第一進(jìn)氣管路的空氣凈化器盒岔開，并且順序地經(jīng)過所述渦輪增壓器的壓縮機和中間冷卻器以與所述第一進(jìn)氣管路結(jié)合。
[0020]所述第二排氣管路從所述排氣歧管岔開且經(jīng)過所述渦輪增壓器的渦輪以與所述第一排氣管路結(jié)合。
[0021]所述渦輪增壓器的容量設(shè)置為自然進(jìn)氣式發(fā)動機在預(yù)定的低速范圍內(nèi)實現(xiàn)最大輸出扭矩的最小值。
[0022]根據(jù)為了實現(xiàn)該目的的本發(fā)明，渦輪增壓器用于在傳統(tǒng)自然進(jìn)氣式汽油發(fā)動機的預(yù)定轉(zhuǎn)動低速范圍內(nèi)提供空氣，通過該方式，在低速范圍內(nèi)扭矩增加且燃料消耗降低。
[0023]另外，容易實現(xiàn)自然進(jìn)氣方法用于在高速范圍內(nèi)輸出高扭矩而小渦輪增壓器用于在低速范圍內(nèi)增加扭矩這樣的效果。也即，在低于最大扭矩點的低速范圍內(nèi)使用渦輪增壓器以對空氣進(jìn)行增壓(super charge),并且在高速范圍內(nèi)能夠保持自然進(jìn)氣方法。
[0024]相應(yīng)地，因為渦輪增壓器僅用于司機相對常用的低速范圍內(nèi)，所以渦輪增壓器的容量能夠降低且低速扭矩能夠增加以降低燃料消耗。
[0025]通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的【具體實施方式】，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或更為具體地得以說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的發(fā)動機系統(tǒng)的原理圖。
[0027]圖2為示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的發(fā)動機系統(tǒng)的目的和效果的曲線圖。
[0028]應(yīng)理解的是，附圖呈現(xiàn)了說明本發(fā)明基本原理的各個特征的一定程度的簡化表示，從而不一定是按比例繪制的。本文所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來確定。
[0029]在附圖中，附圖標(biāo)記在全部的幾個附圖中表示本發(fā)明的相同或者等同的部分。

【具體實施方式】
[0030]現(xiàn)在將詳細(xì)地參考本發(fā)明的各個實施例，這些實施例的實例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施例相結(jié)合進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)意識到，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施例。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施例，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種選擇形式、修改形式、等效形式及其它實施例。
[0031 ] 下面將參照附圖，具體描述本發(fā)明的一個示例性實施例。
[0032]圖1為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的發(fā)動機系統(tǒng)的原理圖。
[0033]參考圖1，發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣凈化器盒100、第一進(jìn)氣管路120、第二進(jìn)氣管路105、節(jié)氣門體130、進(jìn)氣歧管135、汽缸體140、噴射器142、排氣歧管145、第一排氣管路152、排氣旁通閥150、催化器155、進(jìn)氣旁通閥125、中間冷卻器115、第二排氣管路160、潤輪增壓器110以及控制部分E⑶。
[0034]第二進(jìn)氣管路105繞過進(jìn)氣旁通閥125，從空氣凈化器盒100岔開，且經(jīng)過渦輪增壓器110的壓縮機和中間冷卻器115以與第一進(jìn)氣管路120結(jié)合。
[0035]節(jié)氣門體130設(shè)置于第一進(jìn)氣管路120與第二進(jìn)氣管路105結(jié)合的點的下游一偵U。此處，第二進(jìn)氣管路105不是從空氣凈化器盒100岔開，并且能夠從第一進(jìn)氣管路120岔開。
[0036]第一排氣管路152從排氣歧管145岔開，且排氣旁通閥150和催化器155順序地設(shè)置于第一排氣管路152上。
[0037]第二排氣管路160繞過排氣旁通閥150且從排氣歧管145岔開以在排氣旁通閥150和催化器155之間與第一排氣管路152結(jié)合。此處，第二排氣管路160不是來自于排氣歧管145，并且能夠從第一排氣管路152岔開。
[0038]在本發(fā)明的示例性實施例中，在控制部分ECU關(guān)閉進(jìn)氣旁通閥125的條件下，吸入空氣通過渦輪增壓器I1的壓縮機和第二進(jìn)氣管路105的中間冷卻器115提供給進(jìn)氣歧管135。
[0039]進(jìn)一步地，在控制部分E⑶打開進(jìn)氣旁通閥125的條件下，吸入空氣通過第一進(jìn)氣管路120和節(jié)氣門體130提供給汽缸體140的燃燒室。
[0040]如果控制部分E⑶完全打開排氣旁通閥150，則廢氣經(jīng)過第一排氣管路152的催化器而排出，而當(dāng)排氣旁通閥150關(guān)閉時，廢氣操作渦輪增壓器110的渦輪并且通過第二排氣管路160經(jīng)過催化器155而排出。
[0041]控制部分E⑶調(diào)節(jié)排氣旁通閥150的打開率以控制渦輪增壓器110的操作，監(jiān)測司機的需求條件如加速度傳感器以及剎車感應(yīng)器以及發(fā)動機的駕駛條件以判定需求扭矩，并能控制進(jìn)氣旁通閥125、排氣旁通閥150以及噴射燃料的噴射器142。
[0042]在本發(fā)明的示例性實施例中，在自然進(jìn)氣式汽油發(fā)動機上，在低于預(yù)定值的低速范圍內(nèi)使用渦輪增壓器110以對吸入空氣進(jìn)行增壓以增加低速扭矩，并且在比預(yù)定值高的高速范圍內(nèi)自然進(jìn)氣方法不需要渦輪增壓器110的幫助就能保持性能。
[0043]進(jìn)一步地，基于空氣流量系數(shù)，渦輪增壓器110的容量小于2。此處，空氣流量系數(shù)=經(jīng)過壓縮機的最大流量(kg/h) /活塞排量(L)。
[0044]而且，渦輪增壓器110的增壓能夠在比預(yù)定發(fā)動機轉(zhuǎn)速低的條件下執(zhí)行，在該預(yù)定發(fā)動機轉(zhuǎn)速下自然進(jìn)氣式發(fā)動機產(chǎn)生最大扭矩。因此，進(jìn)氣旁通閥125和排氣旁通閥150在高于預(yù)定發(fā)動機轉(zhuǎn)速的條件下完全打開以能夠?qū)崿F(xiàn)相似于或相等于該自然進(jìn)氣式發(fā)動機的性能。
[0045]圖2為示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的發(fā)動機系統(tǒng)的目的和效果的曲線圖。
[0046]參考圖2，水平軸表示發(fā)動機的轉(zhuǎn)速而豎直軸表示發(fā)動機的輸出。
[0047]通常，發(fā)動機具有第一輸出曲線和第二輸出曲線的特性。也即，該第一輸出曲線示出發(fā)動機在低速下的典型輸出低扭矩和在高速下的高扭矩，而該第二輸出曲線示出發(fā)動機在低速下的典型輸出相對高扭矩以及在高速范圍內(nèi)的相對低扭矩。
[0048]而且，進(jìn)行汽缸燃燒氣體的凈化以在低速范圍內(nèi)增加扭矩及減少爆震現(xiàn)象，且低速扭矩能夠通過高壓縮比或者阿特金森循環(huán)而增加，但是其控制復(fù)雜且需要進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)。
[0049]然而，本發(fā)明的示例性實施例中，容易通過使用小渦輪增壓器110而實現(xiàn)效果，從而實現(xiàn)高速范圍內(nèi)的高扭矩并且通過高速范圍內(nèi)的自然進(jìn)氣方法保持高扭矩。
[0050]也即，在低于最大扭矩點的低速范圍內(nèi)使用渦輪增壓器110以對吸入空氣進(jìn)行增壓，并且在高速范圍內(nèi)能夠保持自然進(jìn)氣方法。
[0051]相應(yīng)地，因為渦輪增壓器110僅用于司機常用的低速范圍內(nèi)，所以渦輪增壓器110的容量能夠降低并且低速扭矩能夠增加以降低消耗。
[0052]本發(fā)明的示例性實施例中，渦輪增壓器110的容量能夠設(shè)置為自然進(jìn)氣式發(fā)動機在低速范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)最大輸出扭矩的最小值。
[0053]為了便于在所附權(quán)利要求中解釋和精確定義，術(shù)語“上”，“下”，“內(nèi)”和“外”用于參照示例性實施例的特征在附圖中的位置來描述這些特征。前述對本發(fā)明的具體示例性實施例的描述是為了說明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)很多改變和變化都是可能的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)很多改變和變化都是可能的。本發(fā)明的范圍意在由所附的權(quán)利要求書及其等同形式所限定。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動機系統(tǒng)，包括: 第一進(jìn)氣管路，所述第一進(jìn)氣管路連接至進(jìn)氣歧管并且將外部空氣提供給設(shè)置于汽缸體上的所述進(jìn)氣歧管； 進(jìn)氣旁通閥，所述進(jìn)氣旁通閥設(shè)置于所述第一進(jìn)氣管路上； 第二進(jìn)氣管路，所述第二進(jìn)氣管路繞過所述進(jìn)氣旁通閥到達(dá)所述進(jìn)氣歧管； 第一排氣管路，廢氣從設(shè)置于所述汽缸體上的排氣歧管中流經(jīng)所述第一排氣管路； 排氣旁通閥，所述排氣旁通閥設(shè)置于所述第一排氣管路上； 第二排氣管路，所述第二排氣管路連接至所述排氣歧管并繞過所述排氣旁通閥； 渦輪增壓器，所述渦輪增壓器設(shè)置于所述第二進(jìn)氣管路和所述第二排氣管路之間并且由通過使廢氣經(jīng)過第二排氣管路以抽吸所述第二進(jìn)氣管路中流動的吸入空氣來進(jìn)行操作；以及 控制部分，所述控制部分依照駕駛條件控制所述進(jìn)氣旁通閥和所述排氣旁通閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，包括中間冷卻器，所述中間冷卻器設(shè)置于所述第二進(jìn)氣管路上位于所述渦輪增壓器的壓縮機的下游一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，包括節(jié)氣門體，所述節(jié)氣門體控制提供給所述進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述第一進(jìn)氣管路和所述第二進(jìn)氣管路連接至所述節(jié)氣門體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中當(dāng)在RPM比預(yù)定值小的范圍內(nèi)判定負(fù)載比預(yù)定值小時，所述控制部分打開所述進(jìn)氣旁通閥和所述排氣旁通閥且控制所述排氣旁通閥的打開率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中當(dāng)在RPM比預(yù)定值小的范圍內(nèi)判定負(fù)載比預(yù)定值小時，所述控制部分關(guān)閉所述進(jìn)氣旁通閥，打開所述排氣旁通閥，且控制所述排氣旁通閥的打開率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述控制部分打開所述進(jìn)氣旁通閥和排氣旁通閥，并且通過控制所述排氣旁通閥在RPM高于預(yù)定值的范圍內(nèi)的打開率來控制輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中基于經(jīng)過壓縮機的空氣流量，所述渦輪增壓器的空氣流量系數(shù)小于2，并且其中所述空氣流量系數(shù)等于經(jīng)過壓縮機的最大空氣流量kg/h /活塞排量L。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述第二進(jìn)氣管路從連接至所述第一進(jìn)氣管路的空氣凈化器盒岔開，并且順序地經(jīng)過所述渦輪增壓器的壓縮機和中間冷卻器以與所述第一進(jìn)氣管路結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述第二排氣管路從所述排氣歧管岔開且經(jīng)過所述渦輪增壓器的渦輪以與所述第一排氣管路結(jié)合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其中所述渦輪增壓器的容量設(shè)置為自然進(jìn)氣式發(fā)動機在預(yù)定的低速范圍內(nèi)實現(xiàn)最大輸出扭矩的最小值。
【文檔編號】F02D9/02GK104295377SQ201310606348
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月18日
【發(fā)明者】樸鐘一, 韓勝國, 金顯虎, 黃一中, 秋東昊, 金潤柱, 韓東熙, 任爀, 林賢俊 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社