新型汽油发动机进气瞬间增压系统的研究

雷 艺

（广西交通职业技术学院，广西 南宁530023）

新型汽油发动机进气瞬间增压系统的研究

雷 艺

（广西交通职业技术学院，广西 南宁530023）

为解决当前广泛使用的四冲程汽油发动机在急加速瞬间，由于进气滞后不能够满足其对进气量的需求，而最终导致发动机转速响应油门踏板速度慢的问题。本文通过描述性研究法在现有的进气增压系统基础之上，对一种新型汽油发动机进气瞬间增压系统进行分析与研究，最终设计的一套系统能够实现在发动机急加速瞬间，从节气门以外的另一个渠道快速向进气管补充足够的新鲜空气，从而满足汽车发动机急加速瞬间对进气量的需求，提高发动机转速对油门踏板的响应性。

汽油发动机；瞬间增压系统；进气

当前，汽车上广泛运用的四冲程汽油发动机所使用的进气系统大致相同。燃烧需要的新鲜空气流经空气滤清器、节气门体、节气门之后再进入进气总管、进气歧管，最后通过进气门流入各气缸内。当发动机转速较低时节气门开启的角度不大，流入的空气量基本能够满足汽车发动机对进气量的需求。而进行急加速瞬间节气门被迅速打开，气体因为流动滞后的问题，不能及时、快速地通过节气门进入进气总管、进气歧管到气缸中，导致加速瞬间进气量不能够满足汽车发动机燃烧的需求，最终导致燃烧后所产生的动力不足而出现加速滞后的问题[1]。本文采用描述性研究法结合当前现有的进气增压系统对该问题进行了全面深入的分析与研究。最终通过所设计的一套全新装置，有效地解决了当前汽油发动机急加速过程中转速响应油门踏板速度慢的问题。

1 当前汽油发动机进气增压系统的情况

汽油发动机进气系统目前也有相应的增压系统，如机械式的增压系统、废气涡轮式的增压系统、电动涡轮式的增压系统及混合式的增压系统。但这些系统均存在以下问题：一些增压系统在发动机转速较低、节气门开启角度不大时并不工作，急加速时才开始工作，导致进气量远远滞后于发动机在急加速瞬间所需的空气量[2]。另一些增压系统在发动机转速较低、节气门开启角度不大时也“低速”增压工作，但此时吸入的空气量大于增压空气量时导致增压后的气体“积压”在节气门前方影响到正常的进气。当急加速时节气门迅速打开，“积压”于节气门前方的气体因流动的惯性问题也不能快速通过节气门进入到发动机各气缸燃烧室中。本文设计的一套新型进气瞬间增压系统有效地解决了汽车发动机急加速瞬间吸入空气量不足的这个问题。

2 系统组成及原理

一种新型汽油发动机进气瞬间增压系统，该系统主要由空气滤清器、低压气管、空气压缩机、高压气管、储气罐、控制阀、增压控制单元、压力传感器、进气温度及空气流量计组成。

本系统的设计是让发动机急加速过程中从另一个进气“渠道”瞬间额外增加部分空气，并将此部分空气喷射至发动机进气总管或进气歧管中，以此来满足急加速瞬间汽车发动机对进气量的需求，提高发动机运转过程中对急加速的响应性。

当汽车急加速瞬间，将预先加压后储存在储气罐内的压缩空气急速喷射至发动机节气门后方的进气总管或进气歧管中。瞬间增加吸入发动机燃烧室的空气量，提高燃烧后产生的动力，从而改变当前汽油发动机在急加速瞬间由于进气量不足导致加速滞后的现象。

压缩空气预先存储于储气罐中。当汽车发动机急加速时，增压控制单元控制常闭控制阀打开，存储于储气罐内的高压气体通过高压管路输送到汽车发动机进气系统的节气门后方，并以一定的角度喷射到进气总管或进气歧管中。

所述储气罐内的气体压力由压力传感器进行检测，之后转换成信号输入增压控制单元内。空气压缩机由增压控制单元进行控制。

喷射进入汽车发动机进气总管或进气歧管的气体接受进气温度及空气流量计的检测，并转变成信号输入到增压控制单元，该控制单元将此信号输入汽车发动机控制单元，由汽车发动机控制单元最终对汽车发动机所需的燃油喷射量及点火时刻进行修正。

3 具体实施方式

一种汽油发动机进气瞬间增压系统，如图1（系统结构图）所示。它由空气滤清器1，低压气管2，空气压缩机3，高压气管4，储气罐5，控制阀6，增压控制单元7，压力传感器8，进气温度及空气流量计9组成（图中另有标注 A、B、C、D、E、F、G、H 为汽车发动机上的各元件，分别为汽车发动机控制单元A、油门踏板位置传感器B、发动机空气滤清器C、发动机进气软管D、进气温度及空气流量计E、节气门体F、节气门G、节气门电机及位置传感器H）。其相互之间的连接关系如图1（系统结构图）所示。

图1 系统结构图

下面分别对本系统的各主要组件进行描述。

空气滤清器1：其作用是过滤空气中的各种杂质和水份，对其要求大致与汽车空气滤清器相同。

空气压缩机3：其作用是将空气滤清器过滤后的空气进行压缩，并存储到储气罐5中。

储气罐5：其作用是储存空气压缩机3压缩后的空气，储气罐5应当设置有排水装置，需定期排放其中的水份。

控制阀6为常闭式阀体，其作用是控制由储气罐5喷射到汽车发动机节气门体后方的压缩气体。对其的控制可通过开关信号或脉冲信号来进行。

增压控制单元7：其作用是接收来自汽车发动机上的油门踏板位置传感器B、节气门位置传感器H及本增压系统压力传感器8的信号，并对空气压缩机3、控制阀6实施控制，同时收取进气温度及空气流量计9的信号之后输送给汽车发动机控制单元A。其工作电压要求与汽车发动机控制单元A的电压相同。

压力传感器8：其作用是检测储气罐5中压缩气体的压力，并将压力值转为信号输入到增压控制单元7中。

进气温度及空气流量计9：其作用是增压过程中检测额外快速流入汽车发动机进气总管或进气歧管的压缩空气温度及流量，并将此转为信号输入到增压控制单元7中。

本系统的工作原理：当汽车发动机运行时，压力传感器8检测储气罐5内的气体压力并将气体压力转换为信号输入增压控制单元7。储气罐5内气体压力低于某一设定值时，增压控制单元7输出信号对空气压缩机3进行运转控制。经过空气压缩机3压缩后的空气储存在储气罐5中。当压力传感器8检测储气罐5内气体压力高于某一设定值时，增压控制单元7停止向空气压缩机3输出运转信号，空气压缩机3停止运转。

在增压控制单元7从汽车发动机控制单元A、发动机油门踏板位置传感器B及节气门位置传感器H接收到急加速信号后，迅速向常闭控制阀6输出开启信号，存储在储气罐5中压缩气体从常闭控制阀6流出，通过高压气管4喷射至汽车发动机进气系统节气门后方的进气总管或进气歧管中（在急加速过程瞬间通过节气门以外的另一个渠道快速补充进气量）。喷射至节气门后方的压缩气体流经进气温度及空气流量计9时被进行计量并转换成信号输入增压控制单元7中，增压控制单元7将此信号输入到汽车发动机控制单元A以修正汽车发动机燃烧所需的喷油量与点火提前角度。

4 本系统的优点

本系统的优点在于：第一，改变了当前汽油发动机在急加速瞬间由于进气量不足导致加速滞后的现象；第二，适用于单缸或多缸四冲程汽油发动机急加速瞬间对进气量的需求；第三，既可在发动机设计制造之初将该系统添加到发动机进气系统设计整个方案之中，也适用对正在使用的四冲程汽油发动机进行改装，改装后的汽油发动机瞬间加速性能可实现立杆见影的功效。

5 结束语

本文所设计的新型汽油发动机瞬间增加系统，让汽车在加速过程中发动机跟随油门踏板的响应速度比以往的进气增压系统响应更加迅速、灵敏，汽车发动机的动力输出也更为直接有效。较好地解决了当前汽车发动机急加速时由于常规设计过程中受节气门这个组件所限而带来的汽车加速过程中进气不顺畅、不及时的问题。

[1]龙 立.增压直喷汽油机进气控制系统研究[D].吉林：吉林大学，2015.

[2]胡必谦.涡轮增压汽油发动机的匹配研究[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2007，12（30）：100-102.

A Study on the New Instant Turbocharging Induction System of the Gasoline Engine

LEI Yi
（Guangxi Vocational and Technical College of Communications，Nanning Guangxi 530023，China）

During rapid acceleration in a four stroke gasoline engine，the engine speed is slow in response to the accelerator pedal because Intake lag can not meet the demand of air intake of the engine.To solve this problem，a new system is proposed in this article base on study of the existing turbocharging induction systems.In this new system，the fresh air is filled into the intake pipe quickly from another bypass outside the throttle valve to meet the demand of air intake of the engine during rapid acceleration.By the above way，this new system increases the response of engine speed to the accelerator pedal.

gasoline engine；instant turbocharging induction system；intake air

TK413.5

A

1672-545X（2017）09-0142-03

2017-06-13

雷 艺（1971-），男，广西南宁人，本科，讲师，研究方向：汽车运用与维修。