发动机系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种发动机系统，其可以包括第一进气管路，其连接至进气歧管且将外部空气提供给设置于汽缸体上的进气歧管；进气旁通阀，其设置于第一进气管路上；第二进气管路，其绕过所述进气旁通阀到达所述进气歧管；第一排气管路，废气从设置于所述汽缸体上的排气歧管中流经第一排气管路；排气旁通阀，其设置于第一排气管路上；第二排气管路，其连接至排气歧管并绕过排气旁通阀；涡轮增压器，其设置于第二进气管路和第二排气管路之间并且通过使废气经过第二排气管路以抽吸第二进气管路中流动的吸入空气来进行操作；以及控制部分，其依照驾驶条件控制进气旁通阀和排气旁通阀。
【专利说明】发动机系统
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请要求2013年7月18日提交的韩国专利申请N0.10-2013-0084907的优先权，该申请的全部内容通过弓I用结合于此用于所有目的。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种发动机系统，该发动机系统使用涡轮增压器并且循环废气以在低速范围中改善输出、燃料效率以及废气质量。
【背景技术】
[0004]通常，众所周知柴油发动机比汽油发动机消耗更少的燃料并且具有更好的效率。柴油发动机输出效率约为40%，这是通过高压缩比实现的。
[0005]最近，进一步地设置了涡轮增压器和中间冷却器以实现汽油发动机和柴油发动机的大功率输出。
[0006]具有涡轮增压器的发动机通过涡轮增压器的压缩机吸入废气或者外部空气以对其进行压缩，压缩的高温空气被提供给发动机一侧。
[0007]然而，快速压缩的空气吸收涡轮增压器的热量并且在压缩过程中被加热，使得该快速压缩的空气的密度降低，从而导致发动机燃烧室的增压效率劣化。因此，使用中间冷却器来冷却压缩空气以实现高密度，因此，大量的空气被提供给发动机燃烧室以获得高输出。
[0008]同时，在具有涡轮增压器的发动机中，为了降低燃料消耗和同时增加中速范围和低速范围的输出扭矩的研究已在进行，且有效控制循环废气的研究也已经一并在进行。
[0009]公开于该发明【背景技术】部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般【背景技术】的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0010]本发明的各个方面旨在提供一种发动机系统，其具有降低燃料消耗以及在具有涡轮增压器的发动机处于预定的中速范围和低速范围的条件下增加输出扭矩的优点。
[0011]根据本发明的一方面，发动机系统可以包括第一进气管路、进气旁通阀、第二进气管路、第一排气管路、排气旁通阀、第二排气管路、涡轮增压器以及控制部分，所述第一进气管路连接至进气歧管且将外部空气提供给设置于汽缸体上的所述进气歧管，所述进气旁通阀设置于所述第一进气管路上，所述第二进气管路绕过所述进气旁通阀到达所述进气歧管，废气从设置于所述汽缸体上的排气歧管中流经所述第一排气管路，所述排气旁通阀设置于所述第一排气管路上，所述第二排气管路连接至所述排气歧管并绕过所述排气旁通阀，所述涡轮增压器设置于所述第二进气管路和所述第二排气管路之间并且由通过使废气经过第二排气管路以抽吸所述第二进气管路中流动的吸入空气来进行操作，所述控制部分依照驾驶条件控制所述进气旁通阀和所述排气旁通阀。
[0012]所述发动机系统可以包括中间冷却器，所述中间冷却器设置于所述第二进气管路上位于所述涡轮增压器的压缩机的下游一侧。
[0013]所述发动机系统可以包括节气门体，所述节气门体控制提供给所述进气歧管的进气量。
[0014]所述第一进气管路和所述第二进气管路连接至所述节气门体。
[0015]当在RPM比预定值小的范围内判定负载比预定值小时，所述控制部分打开所述进气旁通阀和排气旁通阀且控制所述排气旁通阀的打开率。
[0016]当在RPM比预定值小的范围内判定负载比预定值小时，所述控制部分关闭所述进气旁通阀，打开排气旁通阀且控制所述排气旁通阀的打开率。
[0017]所述控制部分打开所述进气旁通阀和排气旁通阀，并且通过控制所述排气旁通阀在RPM高于预定值的范围内的打开率来控制输出。
[0018]基于经过压缩机的空气流量，所述涡轮增压器的空气流量系数小于2，并且其中所述空气流量系数等于经过压缩机的最大空气流量(kg/h) /活塞排量(L)。
[0019]所述第二进气管路从连接至所述第一进气管路的空气净化器盒岔开，并且顺序地经过所述涡轮增压器的压缩机和中间冷却器以与所述第一进气管路结合。
[0020]所述第二排气管路从所述排气歧管岔开且经过所述涡轮增压器的涡轮以与所述第一排气管路结合。
[0021]所述涡轮增压器的容量设置为自然进气式发动机在预定的低速范围内实现最大输出扭矩的最小值。
[0022]根据为了实现该目的的本发明，涡轮增压器用于在传统自然进气式汽油发动机的预定转动低速范围内提供空气，通过该方式，在低速范围内扭矩增加且燃料消耗降低。
[0023]另外，容易实现自然进气方法用于在高速范围内输出高扭矩而小涡轮增压器用于在低速范围内增加扭矩这样的效果。也即，在低于最大扭矩点的低速范围内使用涡轮增压器以对空气进行增压(super charge),并且在高速范围内能够保持自然进气方法。
[0024]相应地，因为涡轮增压器仅用于司机相对常用的低速范围内，所以涡轮增压器的容量能够降低且低速扭矩能够增加以降低燃料消耗。
[0025]通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的【具体实施方式】，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为根据本发明示例性实施例的发动机系统的原理图。
[0027]图2为示出根据本发明示例性实施例的发动机系统的目的和效果的曲线图。
[0028]应理解的是，附图呈现了说明本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
[0029]在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等同的部分。
【具体实施方式】
[0030]现在将详细地参考本发明的各个实施例，这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施例。
[0031 ] 下面将参照附图，具体描述本发明的一个示例性实施例。
[0032]图1为根据本发明示例性实施例的发动机系统的原理图。
[0033]参考图1，发动机系统包括空气净化器盒100、第一进气管路120、第二进气管路105、节气门体130、进气歧管135、汽缸体140、喷射器142、排气歧管145、第一排气管路152、排气旁通阀150、催化器155、进气旁通阀125、中间冷却器115、第二排气管路160、润轮增压器110以及控制部分E⑶。
[0034]第二进气管路105绕过进气旁通阀125，从空气净化器盒100岔开，且经过涡轮增压器110的压缩机和中间冷却器115以与第一进气管路120结合。
[0035]节气门体130设置于第一进气管路120与第二进气管路105结合的点的下游一侦U。此处，第二进气管路105不是从空气净化器盒100岔开，并且能够从第一进气管路120岔开。
[0036]第一排气管路152从排气歧管145岔开，且排气旁通阀150和催化器155顺序地设置于第一排气管路152上。
[0037]第二排气管路160绕过排气旁通阀150且从排气歧管145岔开以在排气旁通阀150和催化器155之间与第一排气管路152结合。此处，第二排气管路160不是来自于排气歧管145，并且能够从第一排气管路152岔开。
[0038]在本发明的示例性实施例中，在控制部分ECU关闭进气旁通阀125的条件下，吸入空气通过涡轮增压器I1的压缩机和第二进气管路105的中间冷却器115提供给进气歧管135。
[0039]进一步地，在控制部分E⑶打开进气旁通阀125的条件下，吸入空气通过第一进气管路120和节气门体130提供给汽缸体140的燃烧室。
[0040]如果控制部分E⑶完全打开排气旁通阀150，则废气经过第一排气管路152的催化器而排出，而当排气旁通阀150关闭时，废气操作涡轮增压器110的涡轮并且通过第二排气管路160经过催化器155而排出。
[0041]控制部分E⑶调节排气旁通阀150的打开率以控制涡轮增压器110的操作，监测司机的需求条件如加速度传感器以及刹车感应器以及发动机的驾驶条件以判定需求扭矩，并能控制进气旁通阀125、排气旁通阀150以及喷射燃料的喷射器142。
[0042]在本发明的示例性实施例中，在自然进气式汽油发动机上，在低于预定值的低速范围内使用涡轮增压器110以对吸入空气进行增压以增加低速扭矩，并且在比预定值高的高速范围内自然进气方法不需要涡轮增压器110的帮助就能保持性能。
[0043]进一步地，基于空气流量系数，涡轮增压器110的容量小于2。此处，空气流量系数=经过压缩机的最大流量(kg/h) /活塞排量(L)。
[0044]而且，涡轮增压器110的增压能够在比预定发动机转速低的条件下执行，在该预定发动机转速下自然进气式发动机产生最大扭矩。因此，进气旁通阀125和排气旁通阀150在高于预定发动机转速的条件下完全打开以能够实现相似于或相等于该自然进气式发动机的性能。
[0045]图2为示出根据本发明示例性实施例的发动机系统的目的和效果的曲线图。
[0046]参考图2，水平轴表示发动机的转速而竖直轴表示发动机的输出。
[0047]通常，发动机具有第一输出曲线和第二输出曲线的特性。也即，该第一输出曲线示出发动机在低速下的典型输出低扭矩和在高速下的高扭矩，而该第二输出曲线示出发动机在低速下的典型输出相对高扭矩以及在高速范围内的相对低扭矩。
[0048]而且，进行汽缸燃烧气体的净化以在低速范围内增加扭矩及减少爆震现象，且低速扭矩能够通过高压缩比或者阿特金森循环而增加，但是其控制复杂且需要进一步的结构。
[0049]然而，本发明的示例性实施例中，容易通过使用小涡轮增压器110而实现效果，从而实现高速范围内的高扭矩并且通过高速范围内的自然进气方法保持高扭矩。
[0050]也即，在低于最大扭矩点的低速范围内使用涡轮增压器110以对吸入空气进行增压，并且在高速范围内能够保持自然进气方法。
[0051]相应地，因为涡轮增压器110仅用于司机常用的低速范围内，所以涡轮增压器110的容量能够降低并且低速扭矩能够增加以降低消耗。
[0052]本发明的示例性实施例中，涡轮增压器110的容量能够设置为自然进气式发动机在低速范围内能够实现最大输出扭矩的最小值。
[0053]为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”，“下”，“内”和“外”用于参照示例性实施例的特征在附图中的位置来描述这些特征。前述对本发明的具体示例性实施例的描述是为了说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。
【权利要求】
1.一种发动机系统，包括: 第一进气管路，所述第一进气管路连接至进气歧管并且将外部空气提供给设置于汽缸体上的所述进气歧管； 进气旁通阀，所述进气旁通阀设置于所述第一进气管路上； 第二进气管路，所述第二进气管路绕过所述进气旁通阀到达所述进气歧管； 第一排气管路，废气从设置于所述汽缸体上的排气歧管中流经所述第一排气管路； 排气旁通阀，所述排气旁通阀设置于所述第一排气管路上； 第二排气管路，所述第二排气管路连接至所述排气歧管并绕过所述排气旁通阀； 涡轮增压器，所述涡轮增压器设置于所述第二进气管路和所述第二排气管路之间并且由通过使废气经过第二排气管路以抽吸所述第二进气管路中流动的吸入空气来进行操作；以及 控制部分，所述控制部分依照驾驶条件控制所述进气旁通阀和所述排气旁通阀。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，包括中间冷却器，所述中间冷却器设置于所述第二进气管路上位于所述涡轮增压器的压缩机的下游一侧。
3.根据权利要求1所述的发动机系统，包括节气门体，所述节气门体控制提供给所述进气歧管的进气量。
4.根据权利要求3所述的发动机系统，其中所述第一进气管路和所述第二进气管路连接至所述节气门体。
5.根据权利要求1所述的发动机系统，其中当在RPM比预定值小的范围内判定负载比预定值小时，所述控制部分打开所述进气旁通阀和所述排气旁通阀且控制所述排气旁通阀的打开率。
6.根据权利要求1所述的发动机系统，其中当在RPM比预定值小的范围内判定负载比预定值小时，所述控制部分关闭所述进气旁通阀，打开所述排气旁通阀，且控制所述排气旁通阀的打开率。
7.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述控制部分打开所述进气旁通阀和排气旁通阀，并且通过控制所述排气旁通阀在RPM高于预定值的范围内的打开率来控制输出。
8.根据权利要求1所述的发动机系统，其中基于经过压缩机的空气流量，所述涡轮增压器的空气流量系数小于2，并且其中所述空气流量系数等于经过压缩机的最大空气流量kg/h /活塞排量L。
9.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述第二进气管路从连接至所述第一进气管路的空气净化器盒岔开，并且顺序地经过所述涡轮增压器的压缩机和中间冷却器以与所述第一进气管路结合。
10.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述第二排气管路从所述排气歧管岔开且经过所述涡轮增压器的涡轮以与所述第一排气管路结合。
11.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述涡轮增压器的容量设置为自然进气式发动机在预定的低速范围内实现最大输出扭矩的最小值。
【文档编号】F02D9/02GK104295377SQ201310606348
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年7月18日
【发明者】朴钟一, 韩胜国, 金显虎, 黄一中, 秋东昊, 金润柱, 韩东熙, 任爀, 林贤俊 申请人:现代自动车株式会社