汽车发动机进气系统及其控制方法和汽车与流程

1.本发明涉及汽车领域，具体是涉及汽车发动机的进气系统及其控制方法和汽车。


背景技术：

2.发动机进气状态直接影响缸内燃烧过程，从而影响发动机性能、可靠性及nvh水平。发动机进气可控的状态参数主要是单位时间进气质量和进气温度。单位时间进气质量的提升，即相应的增加了参与燃烧的氧气含量，可直接提升发动机性能；进气温度的降低，一方面有利于进气质量提升，另一方面也有利于缸内燃烧过程优化，从而同时影响发动机性能、可靠性及nvh水平。
3.但目前进气来源主要是大气，没有在紧急状态下在对发动机进行短时降温的良好方法，无法很好地优化发动机缸内燃烧过程。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中发动机缸内燃烧过程中进气量小和进气温度过高的技术问题。首先，本发明提供一种汽车发动机进气系统，通过利用车辆空调系统的冷气，增加辅助进气管，将冷气引入发动机，有效降低发动机进气温度并增加进气量。其次，提供一种发动机进气系统的控制方法，通过对发动机所属工况进行判断，从而控制开启辅助进气管，择机将冷气引入发动机,从而有效降低发动机进气温度并增加进气量，改善在紧急工况下发动机缸内燃烧过程。最后，提供一种包括发动机进气系统的汽车，该结构简单紧凑，可直接应用于现有机型升级改造，便于已量产车辆的升级改造，改造成本低。
5.本发明提供一种汽车发动机进气系统，包括进气管、沿着进气方向依次设置于进气管上的空气滤清器、增压器、节气门、以及进气歧管；其中，空气通过进气管进入进气歧管并进一步进入发动机；还包括辅助进气管路；其中辅助进气管路的一端与汽车的车载空调的排气口连通，另一端与进气管连通，以使得车载空调的排气能够通过辅助进气管路进入进气管。
6.采用上述方案，可利用汽车自带的车载空调系统冷气，将冷气通过辅助进气管路引入发动机增压器的压气机前。车载空调的鼓风机泵送冷气产生正压，增压器压气机抽吸作用产生负压，两者的压差作用，可有效通入一定量的空调冷气，短时增大进气量。同时，空调冷气温度较低，可有效降低进气温度。在使用时，可有效降低发动机进气温度及提高发动机性能，还可以短时增大发动机进气量，从而提高发动机性能，提高车辆加速性能。并且通过空调冷气来进行冷却，因空调冷气温度低，可有效降低进气温度(特别是在较高环境温度下)，从而改善发动机内缸燃烧，提升发动机性能、可靠性及nvh水平。
7.根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机进气系统，还包括辅助电磁阀，辅助电磁阀设置于辅助进气管路上，并且根据发动机的进气温度和/或发动机的辅助进气需求控制辅助进气管路的通断。
8.采用上述方案，通过辅助电磁阀可根据发动机的进气温度和/或发动机的辅助进
气需求精准控制辅助进气管路通断，即可以在有紧急情况下根据需求可控地通入空调冷气，以使能耗合理分配。
9.根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机进气系统，还包括计量部件，计量部件设置在辅助进气管路上、位于辅助电磁阀下游，测量通过辅助进气管路进入进气管的进气量。
10.采用上述方案，通过计量部件测量进入发动机进气系统的空调冷气质量流量，以提供控制发动机进气系统进气的依据，告知汽车的整车控制器进入气缸的进气量，用于发动机燃烧控制。
11.根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机进气系统，还包括中冷器，中冷器设置于进气管上、位于增压器与节气门之间。
12.采用上述方案，进气温度可靠中冷器进行控制。
13.还提供一种上述发动机进气系统的控制方法，包括以下步骤：
14.a、发动机启动后，关闭辅助电磁阀；
15.b、检测发动机的进气温度、以及汽车的油门踏板的开度
16.c、根据发动机的进气温度和油门踏板的开度，判断发动机的工况；
17.d、当判断发动机处于正常工况时，辅助电磁阀保持关闭；或
18.当判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况时，打开辅助电磁阀，以使得车载空调的排气能够通过辅助进气管路进入进气管。
19.采用上述方案，当车辆在较高的环境温度下长时间停车怠速，因缺少车辆迎风冷却，可能导致热量聚集，进气温度升高。之后，车辆开始行驶的初期，中冷器内聚集的高温气体进入发动机气缸参与燃烧，会导致严重的爆震或早燃问题，影响发动机可靠性和动力性。此时，根据进气温度的情况，判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况，控制辅助电磁阀，以使得车载空调的排气能够通过辅助进气管路进入进气管，空调冷气降低进气温度，可有效抑制此问题。
20.此外，当车辆急加速时，需要保证发动机有效的动力输出，根据油门踏板的实际开度及开度变化率判断车辆发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况，需要加大进气量。此时，控制空调冷气通入发动机进气管，降低进气温度，能实现更优的点火角控制，实现更佳的动力输出。同时，增加进气量，也是直接提高发动机性能。对于这种工况，对性能提升非常直接有效。
21.根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机进气系统的控制方法，在步骤c中，当发动机的进气温度大于预设的温度阈值、或油门踏板的开度大于预设的变化阈值，则判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况。
22.采用上述方案，通过判断进气温度大于预设的温度阈值，即判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况。此外，当车辆急加速时，通过油门踏板的开度是否大于预设的变化阈值判断车辆需要加大进气量，判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况。从而实现在需要时的精准控制。
23.根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机进气系统的控制方法，步骤d中，当判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况时，在打开辅助电磁阀前，先判断汽车的车载空调是否开启。
24.采用上述方案，保证当空调未开启时，辅助进气管路不与发动机连通，避免发生故障。
25.根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机进气系统的控制方法，开度包括实际开度和/或开度变化率。
26.根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的发动机进气系统的控制方法，开度变化率为所述油门踏板开度的瞬时变化速度。
27.采用上述方案，当车辆急加速时，驾驶员必有的操作是猛踩油门，此时通过油门踏板开度变化率判断车辆是否处于紧急加速的状态更加符合驾驶习惯，并且可有效识别冷气的通入时机。
28.还提供一种汽车，包括发动机，还包括上述的发动机进气系统。
29.采用上述方案，可利用汽车自带的车载空调系统冷气，将冷气通过辅助进气管路引入发动机增压器的压气机前。有效降低发动机进气温度，还可以短时增大发动机进气量，从而提高发动机性能、提高车辆加速性能。可直接应用于现有机型升级改造，便于已量产车辆的升级改造，改造成本低。
30.本发明的有益效果是：
31.首先，本发明提供一种汽车发动机进气系统，通过利用车辆空调系统的冷气，增加辅助进气管，将冷气引入发动机，有效降低发动机进气温度并增加进气量。可有效降低发动机进气温度及提高发动机性能，还可以短时增大发动机进气量，从而提高发动机性能，提高车辆加速性能。并且通过空调冷气来进行冷却，因空调冷气温度低，可有效降低进气温度(特别是在较高环境温度下)，从而改善发动机内缸燃烧，提升发动机性能、可靠性及nvh水平。其次，提供一种发动机进气系统的控制方法，通过对发动机所属工况进行判断，从而控制开启辅助进气管，择机将冷气引入发动机，从而有效降低发动机进气温度并增加进气量，改善在紧急工况下发动机缸内燃烧过程。最后，提供一种包括发动机进气系统的汽车，该结构简单紧凑，可直接应用于现有机型升级改造，便于已量产车辆的升级改造，改造成本低。
附图说明
32.图1为本发明实施例1中的发动机进气系统的方框示意图；
33.图2为本发明实施例2中的发动机进气系统的控制方法的方框示意图。
34.附图标记说明：
35.1：进气管；2：空气滤清器；3：增压器；4：节气门；5：进气歧管；6：发动机；7车载空调；8：辅助进气管路；9：辅助电磁阀；10：计量部件；11：中冷器。
具体实施方式
36.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要
说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
42.实施例1
43.本发明提供一种汽车发动机的进气系统，如图1所示，包括进气管、沿着进气方向依次设置于进气管1上的空气滤清器2、增压器3、节气门4、以及进气歧管5；其中，空气通过进气管1进入进气歧管5并进一步进入发动机6；还包括辅助进气管路8；其中辅助进气管路8的一端与汽车的车载空调7的排气口连通，另一端与进气管1连通，以使得车载空调7的排气能够通过辅助进气管路8进入进气管1。
44.具体地，辅助进气管路8可直接与进气管1连通，也可以加装例如过滤装置或单向阀等部件再与进气管1连通，通过加装不同的部件以实现相应的功能。例如，辅助进气管路8的进气量、进气温度的控制可以加装相应的检测部件用汽车的整车控制器进行控制。
45.本实施方式对辅助进气管路8接入进气管1的位置不作具体限定。例如，接入的位置可以是在进气管1的进气方向上，位于空气滤清器2与增压器3之间。
46.使用时，利用汽车自带的车载空调系统冷气，将冷气通过辅助进气管路引入发动机增压器的压气机前。车载空调的鼓风机泵送冷气产生正压，增压器压气机抽吸作用产生负压，两者的压差作用，可有效通入一定量的空调冷气，短时增大进气量。同时，空调冷气温度较低，可有效降低进气温度。在使用时，可有效降低发动机进气温度及提高发动机性能，还可以短时增大发动机进气量，从而提高发动机性能，提高车辆加速性能。并且通过空调冷气来进行冷却，因空调冷气温度低，可有效降低进气温度(特别是在较高环境温度下)，从而改善发动机内缸燃烧，提升发动机性能、可靠性及nvh水平。本方案简单紧凑，可直接应用于现有机型升级改造，便于已量产车辆的升级改造，改造成本低。
47.在一种优选的实施方式中，如图1所示，还包括辅助电磁阀9，辅助电磁阀9设置于辅助进气管路8上，并且根据发动机6的进气温度和/或发动机6的辅助进气需求控制辅助进气管路8的通断。
48.具体地，通过辅助电磁阀9可以对辅助进气管路8进行控制，尤其是在使用辅助电
磁阀9后可以在需要时短时降低发动机进气温度及提高发动机性能，在正常运转状态下保持关闭，以保证不浪费能耗。
49.更具体的，辅助电磁阀9为现有技术中常用的电磁阀，例如锁止电磁针阀或电磁针阀等。
50.使用时，通过辅助电磁阀可根据发动机的进气温度和/或发动机的辅助进气需求精准控制辅助进气管路通断，即可以在有紧急情况下根据需求可控地通入空调冷气，以使能耗合理分配。
51.在一种优选的实施方式中，如图1所示，还包括计量部件10，计量部件10设置在辅助进气管路8上、位于辅助电磁阀9下游，测量通过辅助进气管路进入进气管的进气量。
52.具体地，计量部件为空气质量流量计，通过测量质量流量进行计算进气量。
53.使用时，计量部件测量进入发动机进气系统的空调冷气质量流量，告知汽车的整车控制器进入气缸的进气量，以提供控制发动机进气系统进气的依据，并用于发动机燃烧控制。例如，通过设定新增进气量的阀值，然后测量实际进气的空气质量流量得到增加进气量，以作为开启和关闭辅助进气管路的依据。
54.在一种优选的实施方式中，如图1所示，还包括中冷器11，中冷器11设置于进气管1上、位于增压器3与节气门4之间。
55.具体地，进气温度可靠中冷器进行控制。
56.实施例2
57.一种实施例1中的发动机进气系统的控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
58.a、发动机启动后，关闭辅助电磁阀；
59.b、检测发动机的进气温度、以及汽车的油门踏板的开度；
60.c、根据发动机的进气温度和油门踏板的开度，判断发动机的工况；
61.d、当判断发动机处于正常工况时，辅助电磁阀保持关闭；或
62.当判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况时，打开辅助电磁阀，以使得车载空调的排气能够通过辅助进气管路进入进气管。
63.具体地，发动机启动后，首先关闭电磁阀，或者控制器控制电磁阀保持关闭。此时车辆正常行驶，发动机进气温度在阈值范围内且车辆无急加速需求，空调冷气仅用于乘员仓降温，不进入发动机的进气系统。
64.更具体地，根据发动机的进气温度和油门踏板的开度，判断发动机的工况，当车辆以紧急工况行驶时。
65.其中，油门踏板的“开度”可以是指油门踏板的实际开度、开度变化速率或者开度的变化量等。判断发动机的工况的逻辑可以是预设一个阀值或者预设一个选项表。当进气温度和油门踏板的开度高于阀值时则进入紧急工况，或者选项表中关于进气温度和开度的每一个条件都符合时则进入紧急工况。需要理解的是，该阀值可根据实际发动机功能或性能进行设计，本实施方式在此不作具体限定。
66.例如，行驶至大负荷等较恶略工况或环境温度较高时，发动机进气温度超过阈值；或者驾驶员急踩油门踏板，车辆有急加速需求。则控制电磁阀开启，将空调冷气引入进气系统中。
67.需要理解是的，还可以是通过其他的判断标准或计算方法，例如测定进气温度并
设计温度变化函数、或根据汽车的加速度、发动机转速等指标进行识别，从而判断发动机的工况。
68.此外，对于某些已知工况，可预测到可能的进气温度超限，可提前控制通入空调冷气进行冷却。例如，当车辆在较高的环境温度下长时间停车怠速，因缺少车辆迎风冷却，可能导致热量聚集，进气温度升高。之后，车辆开始行驶的初期，中冷器内聚集的高温气体进入发动机气缸参与燃烧，会导致严重的爆震或早燃问题，影响发动机可靠性和动力性。此时，根据进气温度的情况，判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况，控制辅助电磁阀，以使得车载空调的排气能够通过辅助进气管路进入进气管，空调冷气降低进气温度，可有效抑制此问题。
69.当车辆急加速时，需要保证发动机有效的动力输出，根据油门踏板的实际开度及开度变化率判断车辆发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况，需要加大进气量。此时，控制空调冷气通入发动机进气管，降低进气温度，能实现更优的点火角控制，实现更佳的动力输出。同时，增加进气量，也是直接提高发动机性能。对于这种工况，对性能提升非常直接有效。
70.在一种优选的实施方式中，在步骤c中，当发动机的进气温度大于预设的温度阈值、或油门踏板的开度大于预设的变化阈值，则判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况。
71.具体地，可以根据会引起明显的发动机燃烧恶化的进气温度设定阈值，此阈值可在发动机开发阶段确定，其目的是冷却进气温度从而保证发动机燃烧正常。另外，设定驾驶员急踩油门时的踏板开度变化率或实际开度等阈值时，此阈值由整车开发定义，其目的是保证车辆加速动力性。
72.使用时，通过判断进气温度大于预设的温度阈值，即判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况。此外，当车辆急加速时，通过油门踏板的开度是否大于预设的变化阈值判断车辆需要加大进气量，判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况。从而实现在需要时的精准控制。
73.在一种优选的实施方式中，步骤d中，当判断发动机处于具有辅助进气需求的紧急工况时，在打开辅助电磁阀前，先判断汽车的车载空调是否开启。
74.具体的，汽车的整车控制器或单独设置的控制器，判断车载空调是否已经开启，若在车载空调已经开启的情况下，则控制电磁阀开启，将空调冷气引入进气系统中。从而保证当空调未开启时，辅助进气管路不与发动机连通，避免发生故障。
75.在一种优选的实施方式中，油门踏板的开度包括实际开度和/或开度变化率。
76.具体地，整车开发阶段，实际开度和/或开度变化率更容易获取。
77.进一步地，在一种优选的实施方式中，油门踏板的开度变化率为所述油门踏板开度的瞬时变化速度。
78.具体地，当车辆急加速时，驾驶员必有的操作是猛踩油门，此时通过油门踏板开度的瞬时变化速度判断车辆是否处于紧急加速的状态更加符合驾驶习惯，并且可有效识别冷气的通入时机。
79.实施例3
80.还提供一种汽车，包括发动机，还包括上述的发动机进气系统。
81.使用时，可利用汽车自带的车载空调系统冷气，将冷气通过辅助进气管路引入发动机增压器的压气机前。有效降低发动机进气温度，还可以短时增大发动机进气量，从而提高发动机性能、提高车辆加速性能。可直接应用于现有机型升级改造，便于已量产车辆的升级改造，改造成本低。
82.虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。