车用涡轮增压发动机进气补充系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发动机技术领域，具体的说，涉及一种车用涡轮增压发动机进气补充系统及方法。
【背景技术】
[0002]在车用发动机领域，废气涡轮增压器已经得到非常广泛的应用，其原理是:利用发动机排出的废气中的能量驱动涡轮旋转，带动同轴的压气机旋转从而将进入发动机的空气进行压缩，以提高发动机的进气密度，达到提升发动机功率、优化燃烧并减少排放的目的。由于涡轮增压具有提升功率、降低油耗、减少排放的作用，因此涡轮增压器成为当今先进发动机不可缺少的关键部件，但由于涡轮增压器是旋转式叶轮机械，其与往复式发动机的匹配较为复杂，并且由于车用发动机的工作状态频繁变化，工作区域宽广，使得涡轮增压器与发动机的良好匹配存在更大的困难。
[0003]在现实应用中，通常致力于提高车用增压发动机低速扭矩，达到提高车用增压发动机的加速响应性的目的，需要将增压器与发动机的匹配点向低速工作区域转移，减少增压器的滞后影响。这种匹配方式会导致增压发动机在中高速工作时压缩比过高，危及发动机的可靠性，所以在发动机中高速运转时需要将部分废气旁通经过增压器的涡轮，以达到控制增压压力的目的。当前的涡轮增压发动机普遍采用了这种废气旁通的控制方式。
[0004]废气旁通控制方式保护了发动机免于高压缩比的危险，但也存在着缺陷。随着发动机从中速向高速的转速提升过程中，发动机需求的进气压力不希望增加，但发动机进气量需要增加。此时增压器的压气机流量增大，但压比不变，导致压气机工作在堵塞区域，压气机的效率迅速下降，涡轮增压器的总体效率下降，并且由于旁通放气量增大，废气能量利用效率下降幅度很大。这导致发动机在高速区域，排气压力明显高于进气压力，进排气负压差过大，发动机栗气功增大，发动机效率明显下降。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决现有车用涡轮增压发动机在中高速工况运转时排气压力明显高于进气压力，进排气负压差过大，发动机栗气功增大，发动机效率明显下降的技术问题，提出了一种车用涡轮增压发动机进气补充系统方法，可以解决上述问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现:
[0007]一种车用涡轮增压发动机进气补充系统，包括空滤器、第一涡轮增压器和第二涡轮增压器，所述第一涡轮增压器的涡轮设置在发动机的排气通路中，新鲜空气经所述空滤器后分为两路，其中一路顺次与所述第一涡轮增压器的压气机、以及中冷器连接，另外一路连接所述第二涡轮增压器的压气机后与发动机的进气端连接，所述中冷器的输出端其中一路经第三电控阀与发动机的进气端连接，另外一路经所述第二涡轮增压器的涡轮后与发动机的进气端连接，所述空滤器与所述第二涡轮增压器的压气机之间设置有第二电控阀。
[0008]进一步的，发动机的排气端其中一路经第一电控阀排出，另外一路经所述第一涡轮增压器的涡轮排出。
[0009]本发明同时提出了一种车用涡轮增压发动机进气补充方法，包括前面任一项所述的车用涡轮增压发动机进气补充系统，所述车用涡轮增压发动机进气补充方法包括以下步骤:
[0010](1)、检测发动机转速，并将发动机转速与阈值进行比较；当发动机转速低于所述阈值时，为发动机低速工况，否则，为发动机中高速工况；
[0011](2)、发动机低速工况时，关闭所述第二电控阀，打开第三电控阀，发动机排出废气驱动所述第一涡轮增压器的涡轮旋转，带动第一涡轮增压器的压气机旋转，新鲜空气经所述空滤器过滤后经第一涡轮增压器的压气机进行压缩，压缩的新鲜空气经中冷器进行冷却后从发动机进气端进入发动机；
[0012]发动机中高速工况时，打开所述第二电控阀，调节第三电控阀的开度，发动机排出废气驱动所述第一涡轮增压器的涡轮旋转，带动第一涡轮增压器的压气机旋转，新鲜空气经所述空滤器过滤后其中一路依次经第一涡轮增压器的压气机进行压缩以及中冷器进行冷却，另外一路经所述第二电控阀进入第二涡轮增压器的压气机进行压缩升压，中冷器输出的气体分为两路，其中一路经第三电控阀与第二涡轮增压器的压气机输出的气体汇合，从发动机进气端进入发动机，另外一路驱动所述第二涡轮增压器的涡轮旋转，用于带动第二涡轮增压器的压气机旋转。
[0013]进一步的，当发动机中高速工况时，调节所述第一电控阀开度，用于调节经过所述第一涡轮增压器的涡轮的气体流量，控制所述第一涡轮增压器的压气机的增压压力。
[0014]采用上述本发明技术方案的有益效果是:本发明的车用涡轮增压发动机进气补充系统及方法，可在不提高发动机的进气压力条件下，通过改变第一涡轮增压器的压气机的工作状态，提高发动机在中高速时的第一涡轮增压器的压气机的效率，有效增加发动机的新鲜空气吸入量，提高废气能量利用效率，从而降低发动机的进排气负压差，增加发动机在中高速时的新鲜空气进气量，有效提高发动机的工作效率。
【附图说明】
[0015]图1是本发明所提出的车用涡轮增压发动机进气补充系统的一种实施例原理方框图；
[0016]图2是采用图1中车用涡轮增压发动机进气补充系统前后的联合运行线图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0018]实施例一，本实施例提出了一种车用涡轮增压发动机进气补充系统，本实施例将结合车用涡轮增压发动机进气补充方法进行说明，如图1所示，包括空滤器10、第一涡轮增压器20和第二涡轮增压器30，所述第一涡轮增压器的涡轮201设置在发动机的排气通路中，新鲜空气经所述空滤器10后分为两路，其中一路顺次与所述第一涡轮增压器的压气机202、以及中冷器40连接，另外一路连接所述第二涡轮增压器的压气机302后与发动机50的进气端连接，所述中冷器40的输出端其中一路经第三电控阀63与发动机50的进气端连接，另外一路经所述第二涡轮增压器的涡轮301后与发动机50的进气端连接，所述空滤器10与所述第二涡轮增压器的压气机302之间设置有第二电控阀62。
[0019]车用涡轮增压发动机进气补充方法包括以下步骤:
[0020]S1、检测发动机50转速，并将发动机50转速与阈值进行比较；当发动机50转速低于所述阈值时，为发动机低速工况，否则，为发动机中高速工况；
[0021]发动机50工作时，发送机转速根据用户的操作随时变动，通过设置阈值，将发动机50工况分为发动机低速工况和发动机中高速工况，目的是为了更有针对性的解决中高速工况下工作效率低的问题。在发动机从中速向高速的转速提升过程中，发动机需求的进气压力不希望增加，但发动机进气量需要增加。现有技术中此时增压器的压气机流量增大，但压比不变，导致压气机工作在堵塞区域，压气机的效率迅速下降，涡轮增压器的总体效率下降，并且由于旁通放气量增大，废气能量利用效率下降幅度很大。这导致发动机在高速区域，排气压力明显高于进气压力，进排气负压差过大，发动机栗气功增大，发动机效率明显下降。本实施例的车用涡轮增压发动机进气补充方法通过在发动机高速运行时，将无压力空气分为两路，其中一路由第一涡轮增压器压缩，另外一路由部分经第一涡轮增压器压缩的气体做功，进行小幅压缩，改变第一涡轮增压器的压气机的工作状态，对发动机进行进气补气