进气系统、进气系统的控制方法及车辆与流程

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种进气系统。本发明还涉及一种进气系统的控制方法及车辆。

背景技术：

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

现有技术中柴油机车辆上最常见的是空滤后自然吸气，自然吸气使进气管产生负压，造成空压机窜油故障，另外充气时间较长，充气效率低，使整车气瓶容量加大。中冷后取气会发生跟发动机抢气现象，造成发动机功率下降，动力性变差，进而经济性也相应变差；另外进气温度稍高于自然吸气(两者差值在10-20℃之间)，某些高温或高负荷工况下，可能会使干燥器前的温度大于65℃，影响其使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是至少解决现有技术中车用空压机进气系统适应性差、可靠性差成本高的问题，该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种进气系统，用于为车用空压机提供气体，其特征在于，所述进气系统包括：

四通阀，所述四通阀的第一出口用于连接所述车用空压机；

空滤器，所述空滤器的空滤器出口与所述四通阀的第一入口通过第一管路连通；

增压器，所述增压器的增压器入口与所述第一管路连通，所述增压器的增压器出口与所述四通阀的第二入口通过第二管路连通；

中冷器，所述中冷器的中冷器入口与所述第二管路连通，所述中冷器的中冷器出口与所述四通阀的第三入口通过第三管路连通，所述第三管路设有用于连通发动机进气口的第三支管路；

ecu，所述ecu用于采集车辆的工况信息，并根据所述工况信息以及预设控制逻辑发送操作信号；

控制器，所述控制器与所述ecu和所述四通阀电连接，所述控制器用于接收所述ecu发出的所述操作信号，并根据所述操作信号控制所述第一入口、所述第二入口和所述第三入口的通断。

本发明提出的进气系统通过ecu采集车辆行驶工况信息参数，进行对应的逻辑判断与指令信号输出，控制器收到ecu指令后作用在四通阀上，打开或关闭相应通道，实现三种取气方式的智能切换，达到空压机、气瓶及刹车系统性能最优，降低了空压机的故障率，减小了整车气瓶的体积和重量，提高整车适应性和系统运行的可靠性。

另外，根据本发明的进气系统，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述进气系统还包括：

用于检测所述车用空压机的干燥器前的温度的第一温度传感器；

用于检测所述第二管路的温度的第二温度传感器；

用于检测所述第三管路的温度的第三温度传感器；

用于检测所述车用空压机的干燥器前的温度和压力的温度压力传感器；

用于检测所述车用空压机的气瓶压力的压力传感器；

所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第三温度传感器、所述温度压力传感器和所述压力传感器均与所述控制器电连接。

在本发明的一些实施例中，所述进气系统还包括与所述ecu通信连接的电子地平线单元，所述电子地平线单元用于确定车辆的运行工况。

在本发明的一些实施例中，所述ecu采集所述车辆的发动机转速、油门信息、刹车信息、排气制动信息、中冷后温度、车速数据。

在本发明的一些实施例中，所述电子地平线单元发送所述车辆运行时的海拔信息、坡度信息、路况信息、限速信息给所述ecu。

本发明的第二方面提出了一种进气系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法根据本发明第一方面提出的进气系统来实施，所述控制方法包括以下步骤：

接收车辆运行时的运行工况；

根据接受到的运行工况选择预设控制逻辑确定操作指令；

根据所述操作指令控制所述第一入口、所述第二入口和所述第三入口的通断。

本发明第二方面提出的进气系统的控制方法根据车辆行驶工况判断适用的车用空压机进气方式，智能切换，达到空压机、气瓶及刹车系统性能最优，降低了空压机的故障率，减小了整车气瓶的体积和重量，提高整车适应性和系统运行的可靠性。

在本发明的一些实施例中，所述控制方法还包括以下步骤：

判断所述运行工况是否满足第一条件，所述第一条件为所述运行工况中的环境温度低于第一预设温度并且所述运行工况属于低负荷工况，而且所述运行工况中的干燥器前温度小于第二预设温度，根据所述运行工况满足第一条件的结果，开启第二入口；

判断所述运行工况是否满足第二条件，所述第二条件为所述环境温度高于第一预设温度并且所述运行工况属于低负荷工况，而且所述干燥器前温度大于等于第二预设温度，根据所述运行工况满足第二条件的结果，开启第三入口；

判断所述运行工况是否满足第三条件，所述第二条件为所述运行工况属于高负荷工况，根据所述运行工况满足第三条件的结果，开启第一入口；

判断所述运行工况是否满足第四条件，所述第四条件为所述环境温度高于第一预设温度，根据所述运行工况满足第四条件的结果，开启第一入口；

判断所述运行工况是否满足第五条件，所述第五条件为所述运行工况中的气瓶压力高于预设压力，根据所述运行工况满足第五条件的结果，开启第一入口；

判断所述运行工况是否满足第六条件，所述第六条件为所述运行工况中的海拔数据大于预设海拔，根据所述运行工况满足第六条件的结果，开启第一入口；

在本发明的一些实施例中，所述控制方法还包括以下步骤：根据所述运行工况不满足第一条件的结果，判断干燥器前温度是否大于等于第三预设温度，如结果为是，开启第三入口。

在本发明的一些实施例中，所述控制方法还包括以下步骤：根据所述运行工况不满足第二条件的结果，判断干燥器前温度是否大于等于第三预设温度，如结果为是，开启第一入口。

本发明的第三方面提出了一种车辆，所述车辆包括进气系统，所述进气系统用于为所述车用空压机供气，所述进气系统为本发明的第一方面提出的进气系统，所述进气系统包括所述控制器，所述控制器用于执行本发明第二方面提出的进气系统的控制方法。

本发明第三方面提出的车辆具有和本发明第一方面提出的进气系统同样的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明实施方式的进气系统的结构示意图；

图2示意性地示出了根据本发明实施方式的进气系统的控制方法的控制逻辑示意图；

图3示意性地示出了车辆通过自然吸气进行取气时的路谱示意图；

附图中各标记表示如下：

10：发动机、11：第一管路、12：第二管路、13：第三管路；

20：车用空压机、30：空滤器、40：增压器、50：中冷器、60：控制器、70：ecu、80：电子地平线单元；

61：第一温度传感器、62：第二温度传感器、63：第三温度传感器、64：温度压力传感器、65：压力传感器

90：四通阀、91：第一入口、92：第二入口、93：第三入口、94：第一出口；

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1所示，本发明的第一方面提出了一种进气系统，用于为车用空压机20提供气体，其特征在于，进气系统包括：

四通阀90，四通阀90的第一出口94用于连接车用空压机20；

空滤器30，空滤器30的空滤器30出口与四通阀90的第一入口91通过第一管路11连通；

增压器40，增压器40的增压器40入口与第一管路11连通，增压器40的增压器40出口与四通阀90的第二入口92通过第二管路12连通；

中冷器50，中冷器50的中冷器50入口与第二管路12连通，中冷器50的中冷器50出口与四通阀90的第三入口93通过第三管路13连通，第三管路13设有用于连通发动机10进气口的第三支管路；

ecu70，ecu70用于采集车辆的工况信息，并根据工况信息以及预设控制逻辑发送操作信号；

控制器60，控制器60与ecu70和四通阀90电连接，控制器60用于接收ecu70发出的操作信号，并根据操作信号控制第一入口91、第二入口92和第三入口93的通断。

本发明提出的进气系统通过ecu70采集车辆行驶工况信息参数，进行对应的逻辑判断与指令信号输出，控制器60收到ecu70指令后作用在四通阀90上，打开或关闭相应管路，实现三种取气方式的智能切换，达到空压机、气瓶及刹车系统性能最优，降低了空压机的故障率，减小了整车气瓶的体积和重量，提高整车适应性和系统运行的可靠性。

另外，根据本发明的进气系统，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，进气系统还包括：

用于检测车用空压机20的干燥器前的温度的第一温度传感器61；

用于检测第二管路12的温度的第二温度传感器62；

用于检测第三管路13的温度的第三温度传感器63；

用于检测车用空压机20的干燥器前的温度和压力的温度压力传感器64；

用于检测车用空压机20的气瓶压力的压力传感器65；

第一温度传感器61、第二温度传感器62、第三温度传感器63、温度压力传感器64和压力传感器65均与控制器60电连接。

通过第一温度传感器61、第二温度传感器62、第三温度传感器63、温度压力传感器64和压力传感器65精确全面采集车辆的行驶工况信息，以便于控制器60分析做出判断。

在本发明的一些实施例中，进气系统还包括与ecu70通信连接的电子地平线单元80，电子地平线单元80用于确定车辆的运行工况。通过电子地平线第一提供数据给ecu70，包括车辆运行时的海拔、坡度、路况、限速要求等，另外ecu70通过电子地平线第一给出的地图数据还可以提前预判，如前方持续下长坡，持续爬长坡，路况良好，车辆较少，并根据道路的限速值，提前预判发动机10后续的负荷工况，提前切换进气通道等。

在本发明的一些实施例中，ecu70采集车辆的发动机10转速、油门信息、刹车信息、排气制动信息、中冷后温度、车速数据。通过ecu70采集车辆工况信息以进行分析，判断适用的进气方式以提高效率。

在本发明的一些实施例中，电子地平线单元80发送车辆运行时的海拔信息、坡度信息、路况信息、限速信息给ecu70。通过电子地平线单元80采集数据给ecu70以便于ecu70分析数据进行决断。

如图2所示，本发明的第二方面提出了一种进气系统的控制方法，其特征在于，控制方法根据本发明第一方面提出的进气系统来实施，控制方法包括以下步骤：

接收车辆运行时的运行工况；

根据接收到的运行工况选择预设控制逻辑确定操作指令；

根据操作指令控制第一入口91、第二入口92和第三入口93的通断。

本发明第二方面提出的进气系统的控制方法根据车辆行驶工况判断适用的车用空压机20进气方式，智能切换，达到空压机、气瓶及刹车系统性能最优，降低了空压机的故障率，减小了整车气瓶的体积和重量，提高整车适应性和系统运行的可靠性。

在本发明的一些实施例中，控制方法还包括以下步骤：

判断运行工况是否满足第一条件，第一条件为运行工况中的环境温度低于第一预设温度并且运行工况属于低负荷工况，而且运行工况中的干燥器前温度小于第二预设温度，根据运行工况满足第一条件的结果，开启第二入口92。第一预设温度可设为15℃，当环境温度低于15℃且车辆处于低负荷工况，选择中冷前取气，即打开第二入口92。因为冬天环境温度低，气体散热快，中冷器50前温度相对不高，使排气温度不超过限值；但是在三个通道中进气温度相对最高，可使得空压机热机快，润滑油、冷却液等温度升温快，使活塞环卡滞的几率变小，最终提高使用寿命；

可将以下情况判定为低负荷工况，如启车时，怠速时，发动机10油门为0时，发动机10倒拖时，排气制动工作时，车速低时等等，ecu70内部逻辑设置好低负荷判断标准；可将以下情况判定为高负荷工况，如超车加速，高速运行，大负荷爬坡等，且ecu70根据发动机10扭矩、车速、油门等设置好高负荷判断标准逻辑。

图3为2019年1月07日自卸车的一段路谱采集，图3中位于上方的折线为排气温度折线，位于下方的折线为环境温度折线，该车标载，路况为pems测试工况，包含20％的市区，25％的郊区和55％的高速，测试总时间为2.5小时。从测试结果可以看出，环境温度在6～10℃之间，空压机排气温度不超过20℃。所以即使空压机进气切换到通道2(中冷前取气)，不会使干燥器前温度超过65℃，对整车有好处无坏处。

判断运行工况是否满足第二条件，第二条件为环境温度高于第一预设温度并且运行工况属于低负荷工况，而且干燥器前温度大于等于第二预设温度，根据运行工况满足第二条件的结果，开启第三入口93；如环境温度为20℃，检测到干燥器前温度小于65℃，并且整车运行在低负荷工况，对动力性要求不高，那么，ecu70发送指令给控制器60，将四通阀90切换到第三入口93(中冷后)取气。

判断运行工况是否满足第三条件，第二条件为运行工况属于高负荷工况，根据运行工况满足第三条件的结果，开启第一入口91，避免车辆出现动力不足现象；

判断运行工况是否满足第四条件，第四条件为环境温度高于第一预设温度，根据运行工况满足第四条件的结果，开启第一入口91；

判断运行工况是否满足第五条件，第五条件为运行工况中的气瓶压力高于预设压力，根据所述运行工况满足第五条件的结果，开启第一入口91；

判断运行工况是否满足第六条件，第六条件为运行工况中的海拔数据大于预设海拔，根据所述运行工况满足第六条件的结果，开启第一入口91；ecu70还可以根据大气压力传感器数值对应海拔关系，来进行高原判断。

表1不同海拔高度的自然条件变化和机械参数变化表

提高预设判断条件，以精准决策，选用适用性高的进气方式提高车辆运行效率。

在本发明的一些实施例中，控制方法还包括以下步骤：根据运行工况不满足第一条件的结果，判断干燥器前温度是否大于等于第三预设温度，如结果为是，开启第三入口93，第三预设温度可设为65℃，怠速热车时直接切换到中冷器50前进气。若在第二入口92持续进气过程中，检测到干燥器前温度＞65℃，那么ecu70发送指令给控制器60，切换到通道3(中冷后进气)。

在本发明的一些实施例中，控制方法还包括以下步骤：根据运行工况不满足第二条件的结果，判断干燥器前温度是否大于等于第三预设温度，如结果为是，开启第一入口91。

本发明的第三方面提出了一种车辆，车辆包括进气系统，进气系统用于为车用空压机20供气，进气系统为本发明的第一方面提出的进气系统，进气系统包括控制器60，控制器60用于执行本发明第二方面提出的进气系统的控制方法。

本发明在车辆上安装后，可使空压机自然吸气比例降低，可有效降低空压机窜油故障，整车可靠性及适应性得到提高。从表3的功率、发动机10进气压力和空压机进气压力对比可以看出，发动机10低负荷工况时，中冷后取气与自然吸气相比功率相差非常小。但是对空压机的进气压力影响很大，进而充气时间也会缩短。所以在低负荷时的空压机进气通道切换，对整车基本没有影响，但是对空压机系统有很大好处。

表2发动机外特性点两种取气方式对比

本发明在整车上安装后，可提高空压机打气效率，有效降低打气时间，减小气瓶容积和重量，整车的可靠性得到提高，车辆运营成本降低。

表3不同转速及负荷率下空压机充气时间对比

当海拔高度大于设定值时自动切换至自然吸气，并且不再进行其他管道的切换，因为高原本身就会打气压力低，无法满足发动机10动力输出。这样对整车动力性无影响。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。