发动机运行辅助系统及方法与流程

1.本发明涉及机械技术领域，特别涉及一种发动机运行辅助系统及方法。


背景技术：

2.发动机的启动噪音和停机抖动是用户抱怨比较多的点，怎么样改善发动机起停振动和噪声是当前的一大课题。
3.目前宝马是通过改变燃烧控制和气门智能开关来解决该问题。同时在发动机启动过程中，为了更好的启动性能，喷油控制和点火控制都不能进入闭环控制，其中冷启动喷射造成的启动颗粒物超标严重，对环境污染严重。为了解决该问题，部分车型安装了低温燃油加热系统。部分厂家发动机配比压缩缸点火技术，缩短发动机启动拖动时间，改善启动性能，提高启动舒适性。停机时用可变气门升程技术，增大排气阻力，达到快速停机，但在发动机不具备可变气门升程技术时无法实现。
4.因此，亟需一种动机运行辅助系统及方法来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题在于，提供了一种发动机运行辅助系统及方法，能降低起动过程中浓混合气带来的污染问题和起停过程发动机振动带来的客户抱怨问题。
6.本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的：
7.一种发动机运行辅助系统，包括：空气瓶、保压箱、电控喷头、排气系统、第一阀门和单向阀；空气瓶的出气口通过输气管与保压箱相连；保压箱通过输气管与电控喷头相连；电控喷头安装在发动机气缸盖上，用于喷射高压空气至发动机气缸内；排气系统与发动机气缸相连，并通过输气管与保压箱相连；第一阀门安装在排气系统的出气管上，用于使发动机气缸排除的压缩空气进入保压箱；单向阀安装在排气系统与保压箱之间的输气管上，进气端与排气系统相连，出气端与保压箱相连。
8.在本发明的较佳实施例中，上述发动机运行辅助系统还包括：第二阀门；第一阀门为电磁阀，第二阀门为减压阀；第一阀门，用于使气缸压缩排出的高压空气通过单向阀和对应输气管到达保压箱；第二阀门安装在空气瓶和保压箱之间的输气管上。
9.在本发明的较佳实施例中，上述发动机运行辅助系统包括：电子控制装置；电子控制装置分别与第一阀门、第二阀门以及电控喷头相连。
10.在本发明的较佳实施例中，上述发动机辅助系统还包括：第三阀门；第三阀门一端与空气瓶连接，另一端与第二阀门连接，其中，第三阀门为机械阀门。
11.在本发明的较佳实施例中，上述发动机辅助系统还包括：第一空气压力传感器和第二空气压力传感器；第一空气压力传感器安装在空气瓶内；第二空气压力传感器安装在保压箱内。
12.一种发动机运行辅助方法，发动机运行辅助方法基于上述发动机运行辅助系统运行；在发动机起动过程中，电子控制装置控制第一阀门、第二阀门和电控喷头打开；此时，空
气瓶中存储的压缩空气通过第二阀门到达保压箱中，并通过在电子控制装置的控制下的电控喷头，喷射到发动机气缸内；在发动机停机过程中，电子控制装置控制第一阀门、第二阀门和电控喷头关闭；此时，发动机气缸压缩排出的高压空气从排气系统通过单向阀进入到保压箱。
13.在本发明的较佳实施例中，上述在gpf再生的过程中，电子控制装置控制第一阀门、第二阀门和电控喷头打开；此时，空气瓶中储存的压缩空气通过第二阀门到达保压箱中，与保压箱中的停机回收压缩空气混合，并通过电控喷头喷射到发动机气缸内。
14.在本发明的较佳实施例中，上述在发动机停机过程中，若保压箱内气压超过阈值，则电子控制装置打开第二阀门，使保压箱内的压缩空气通过第二阀门进入空气瓶。
15.在本发明的较佳实施例中，上述在空气瓶内气压小于或等于预设气压时，空气瓶进行补气。
16.本发明采用上述技术方案达到的技术效果是：发动机停机过程中收集高压气体，实现空气瓶预充和快速停机；发动机起动过程中高压气体辅助起动，使得发动机快速进入正常正常转速，取消浓混合气起动阶段，降低排放和振动噪声。
17.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。
附图说明
18.图1为本发明第一实施例示出的发动机运行辅助系统的结构示意图。
19.图2为本发明第二实施例示出的发动机运行辅助系统的结构示意图。
具体实施方式
20.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
21.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
22.应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语＂如果＂可以被解释成为＂在
……
时＂或＂当
……
时＂或＂响应于确定＂。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数
形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
23.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
24.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或者“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或者“单元”可以混合地使用。
25.请参阅图1，其为实现本申请各个实施例的一种发动机运行辅助系统的模块结构示意图，该发动机运行辅助系统可以包括：空气瓶1、保压箱3、电控喷头4、排气系统6、第一阀门7和单向阀8。本领域技术人员可以理解，图1中示出的发动机运行辅助系统结构并不构成对发动机运行辅助系统的限定，发动机运行辅助系统可以包括比图示更多或更少的模块，或者组合某些模块，或者不同的模块布置。
26.下面结合图1和图2对发动机运行辅助系统的各个模块进行具体的介绍：
27.发动机运行辅助系统，包括：空气瓶1、保压箱3、电控喷头4、排气系统6、第一阀门7和单向阀8；空气瓶1的出气口通过输气管与保压箱3相连；保压箱3通过输气管与电控喷头4相连；电控喷头4安装在发动机气缸盖上，用于喷射高压空气至发动机气缸5内；排气系统6与发动机气缸5相连，并通过输气管与保压箱3相连；第一阀门7安装在排气系统6的出气管上，用于使发动机气缸排除的压缩空气进入保压箱3；单向阀8安装在排气系统6与保压箱3之间的输气管上，单向阀8的进气端与排气系统6通过输气管相连，出气端通过输气管与保压箱3相连。
28.具体地，空气瓶1可以在补充高压压缩空气后，可以通过输气管到达保压箱3，然后从保压箱3经输气管到达电控喷头4，最后由电控喷头4喷射到发动机气缸内，使得缸内的充气量得到提升。发动机气缸5压缩排出的高压空气可由排气系统6通过输气管到达单向阀8的进气端，然后经过单向阀8及对应输气管到达保压箱3和/或空气瓶1中进行存储。其中，发动机气缸5压缩产生的高压空气在第一阀门7关闭后，只能通过单向阀8流入至保压箱3，而不能由保压箱3通过单向阀8流出，有效防止保压箱3内的高压空气从排气系统6泄出。
29.具体地，采用此结构其中主要特点是在发动机起动过程中，利用空气瓶1储存的压缩空气，辅助起动。1、压缩空气可以直接做功，达到起动目的。2压缩空气可以解决发动机起动过程的进气量不足，混合气过浓的问题。降低起动过程中浓混合气带来的污染问题和起停过程发动机振动带来的客户抱怨问题。在下坡或停机过程中，通过关闭第一阀门7可回收压缩空气能，并将其储存在保压箱3或者空气瓶1内，可以起到能量回收的作用，更有利于节能和环保。同时在gpf再生等工况，通过喷射高压空气到发动机气缸5内，还可以解决尾气中氧气浓度问题，解决再生过程中的排放污染问题。
30.在一实施方式中，发动机运行辅助系统还包括：第二阀门2；第一阀门7为电磁阀，第二阀门2为减压阀；第一阀门7，用于使气缸压缩排出到排气系统6的高压空气通过单向阀8和对应输气管到达保压箱3；第二阀门2安装在空气瓶1和保压箱3之间的输气管上，用于使
空气瓶1中的高压空气降低至稳定气压后到达保压箱3中。
31.具体地，在发动机起动过程中，空气瓶1中储存的压缩空气通过第二阀门2降低到一稳定气压后到达保压箱3中，与保压箱3中的停机回收压缩空气混合通过电控喷头4喷射到缸内。
32.在一实施方式中，发动机运行辅助系统包括：电子控制装置9(ecu，electronic control unit)；电子控制装置9分别与第一阀门7、第二阀门2以及电控喷头4相连。
33.具体地，电子控制装置9用于在发动机启动过程中，控制第一阀门7、第二阀门2以及电控喷头4的开启和关闭。在电子控制装置9控制第一阀门7关闭时，排气系统6中的高压空气不能由排气管向外排出。在电子控制装置9控制第二阀门2和电控喷头4打开时，空气瓶1内的高压空气可喷射到发动机气缸5内。其中，在正常模式下第一阀门7电磁阀是常开阀，使得发动机的排气系统6能够正常排气。
34.在一实施方式中，发动机辅助系统还包括：第三阀门11；第三阀门11一端与空气瓶连接，另一端与第二阀门2连接，其中，第三阀门11为机械阀门。
35.具体地，第三阀门11为机械阀门不由电子控制装置9电动控制，在第三阀门11关闭时，空气瓶1内存储的高压气体不能够到达保压箱3中，可防止空气瓶1内存储的高压空气泄露，还方便对发动机辅助系统进行维修。其中，正常模式下第三阀门11机械阀门为常开状态。
36.在一实施方式中，发动机辅助系统还包括：第一空气压力传感器(图未示)和第二空气压力传感器(图未示)；第一空气压力传感器安装在空气瓶1内；第二空气压力传感器安装在保压箱3内。
37.具体地，第一空气压力传感器和第二空气压力传感器可对保压箱3和空气瓶1中的空气压力进行检测，防止保压箱3和空气瓶1内的空气气压过大或过小。
38.在一实施方式中，发动机辅助系统还包括：进气系统10、第四阀门12和压缩装置13。
39.具体地，进气系统10，用于为发动机从外界获取空气。压缩装置13可以为空气瓶1补充高压空气。
40.本发明还提供的一种发动机运行辅助方法，发动机运行辅助方法基于上述发动机运行辅助系统运行。
41.在发动机起动过程中，电子控制装置9控制第一阀门7、第二阀门2和电控喷头4打开；此时，空气瓶1中存储的压缩空气通过第二阀门2到达保压箱3中，并通过在电子控制装置9的控制下的电控喷头4，喷射到发动机气缸5内；在发动机停机过程中，电子控制装置9控制第一阀门7、第二阀门2和电控喷头4关闭；此时，发动机气缸5压缩排出的高压空气从排气系统通过单向阀8进入到保压箱3。
42.具体地，在发动机起动过程中，空气瓶1中储存的压缩空气在第三阀门11的控制下，通过减压阀到达保压箱3中。与保压箱3中的停机回收压缩空气混合通过电子控制装置9精确控制下的电控喷头4，喷射到缸内，高压力空气膨胀可以快速提升发动机转速，克服摩擦阻力做功，提高发动机起动品质。同时提高对应缸内充气量，不用配置过浓混合器，该气缸可以直接进入闭环控制，按照闭环状态喷油和点火，达到快速起动发动机的同时，减少发动机颗粒物排放和气态排放。
43.在发动机停机过程中，在电子控制装置9的精确控制下，电磁阀工作，使得各缸压缩排出的高压空气通过单向阀8和对应管路到达保压箱3。该过程可以实现排气制动的效果，可以快速停机，同时停机时的振动能力会转化为压缩空气压缩能被吸收和消耗。降低停机抖动情况。同时回收的压缩空气能能够在下次起动发动机时加以利用。起到能量回收的做用。在发动机下长坡时，可以起到发动机制动，减少制动系统的负荷，可以回收大量的压缩空气，在发动机上坡等大负荷时可以辅助运行，提高充气效率，使得发动机运行在经济区域。
44.在低速蠕动或堵车运行时，可切换到纯高压空气推动运行模式，进一步降低发动机排放。
45.在gpf再生的过程中，电子控制装置9控制第一阀门7、第二阀门2和电控喷头4打开；此时，空气瓶1中储存的压缩空气通过第二阀门2到达保压箱3中，与保压箱3中的停机回收压缩空气混合，并通过电控喷头4喷射到发动机气缸5内。
46.具体地，在gpf再生的过程中，在电子控制装置9的精确控制下，空气瓶1中储存的压缩空气在第三阀门11的控制下，通过减压阀到达保压箱3中。与保压箱3中的停机回收压缩空气混合通过电控喷头4喷射到缸内。在不点火做功的情况下，大量氧气直接通到排气系统内，在氧气的作用下提高gpf再生效率，降低gpf再生排放污染物产生。
47.在发动机停机过程中，若保压箱3内气压超过阈值，则电子控制装置9打开第二阀门2，使保压箱3内的压缩空气通过第二阀门2进入空气瓶1。
48.具体地，在保压箱3中无法继续收集高压气体时，电子控制装置9打开第二阀门2减压阀，可使保压箱3内的高压空气流入空气瓶1中。
49.在空气瓶1内气压小于或等于预设气压时，空气瓶1进行补气。
50.具体地，空气瓶1内气压小于或等于预设气压，表明空气瓶1内存储的高压空气不足，需要进行补充。压缩装置从外界获取空气进行压缩后输送至空气瓶1中进行存储，在空气瓶1内的气压大于或等于第二预设气压时，压缩装置停止向空气瓶1内输送高压空气。
51.本申请能够减少发动机起动拖动时间，使得的发动机快速进入怠速工况，减少起动过程排放物的产生；在堵车，等低速行驶状态下，可以切换到高压空气体驱动，降低排放；能够回收停机能量，反哺起动过程能量损失，可以起到节能效果；能够引进过量空气，使得排气系统中存在大量氧气，可以提高gpf再生效率，更进一步降低颗粒排放污染物。且在发动机不具备可变气门升程技术的发动机上一样可以实现，实用性广。
52.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，上述实施例及附图是示例性的，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明实施例所必须的，不能理解为对本发明的限制，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型和组合，这些简单变型和组合均属于本发明的保护范围。