CN2811577Y

CN2811577Y - 涡轮增压电动补偿压气机

Info

Publication number: CN2811577Y
Application number: CN 200520018138
Authority: CN
Inventors: 杨华; 徐鸣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-05-08
Filing date: 2005-05-08
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2015-05-08

Abstract

本实用新型公开了一种涡轮增压电动补偿压气机，它与汽车现有涡轮增压器并联；它的进气端通过管道与空气滤清器相连，其出气端通过单向阀与涡轮增压器的出气管/或发动机的进气管相通。该涡轮增压电动补偿压气机主要由壳体、设置在壳体内的电动机、固定在电动机转子上的叶片构成。当司机踩下油门，汽车转速较低而涡轮增压器不工作时，在司机踩下油门的瞬间，补偿压气机开始工作，将空气滤清器内的含有较多氧气的新鲜空气经单向阀加速补充到发动机的进气管内，提高进气管的气流压力，使更多的氧气进入发动机的气缸内，提升发动机的动力输出；当发动机的转速提升，涡轮增压器开始工作后，自动切断补偿压气机的电源，使其停止工作，停止气流的输出。

Description

涡轮增压电动补偿压气机

技术领域

本实用新型涉及汽车发动机涡轮增压技术，更具体地说，本实用新型涉及一种与汽车涡轮增压器并联的、当汽车低速涡轮增压器不工作时可代替涡轮增压器工作的涡轮增压电动补偿压气机。

背景技术

汽车发动机的涡轮增压技术应用已久，尤其是柴油发动机采用涡轮增压技术更为普遍。评价涡轮增压的作用，可以简单地称之为“少吃馍、多干活”，即它可以在不改变发动机排量的基础上，使发动机的输出功率和扭矩得到大幅度地提升。就拿我们经常见到的帕萨特1.8T来说，它是在1.8升排量发动机的基础上加装了涡轮增压器，使得发动机的最大输出功率达到110kw，最大输出扭矩达到210Nm/L，平均升功率61.7kw/L，升扭矩117.9Nm/L；而同样装在帕萨特车上的2.8升V6发动机，其最大输出功率只有50.52kw/L，最大输出扭矩只有93.83Nm/L，相比之下在发动机上加装涡轮增压器其优势非常明显。而沃尔沃提供的数据也显示，他们在2.3升排量发动机上加装涡轮增压器后，发动机所产生的最大扭矩和一台自然吸气的3.5升发动机相当。由此可见，对于需要大马力又不想多费油的用户来说，给发动机加装涡轮增压器是一个两全齐美的好办法。而且，实践证明使用涡轮增压器可以在不明显增加车重的前提下增大约30％的动力输出。

涡轮增压的全称是“废气涡轮增压”。如图1所示，所谓涡轮增压是指在发动机1的进气管2和排气管3之间加装一涡轮增压器4。该涡轮增压器4主要由同轴的废气驱动涡轮41、压气机42和排气管43、压缩空气出气管44、新鲜空气进气口45、废气进气口46构成。涡轮增加器4的涡轮41通过废气进气口46与发动机的排气管3相通；压气机42的新鲜空气进气口45与汽车的空气滤清器5相通，其压缩空气出气管44与发动机的进气管2相通。其工作原理是：它是利用发动机排气管3排出的高速气体(废气)推动涡轮增压器4的涡轮41转动，由于涡轮41和压气机42内的涡轮同轴，所以，当涡轮41旋转时，会带动同轴的压气机42内的涡轮42也旋转；在涡轮41的带动下，同轴旋转的压气机42内的涡轮就将空气滤清器5内的空气加速补充到发动机1的进气管2内，提高发动机进气管2中气流的压力，从而使更多的空气也就是更多的氧气进入到发动机气缸内，使气缸内的燃料充分燃烧，产生大量的能量，提高发动机的输出功率、扭矩。

有人可能会想：废气是不是又进一次发动机呢？当然不是！如图1所示，发动机1的进气管2和排气管3都自成循环体系，只不过分别途经增压器4的两端，即发动机1的排气管3排出的废气经增压器4的废气进气口46、涡轮41、排气管43排出；新鲜的空气经增压器4的新鲜空气进气口45、压气机42、压缩空气出气管44进入发动机1气缸内，两者自成循环体系。增压器4转子的两端一边是涡轮41，另一边则是压气机42，废气带动涡轮41旋转驱动压气机42工作，使它向进气管更快、更大量地输送氧气。涡轮增压器借助的是发动机排出的高速废气的功能，这部分能量在普通发动机上是白白浪费掉的；而借助发动机排出的高速废气的速度，涡轮增压器转子可以获得极高的转速，最高甚至达到150000r/min上下，从而，使更多的新鲜空气进入到发动机气缸内。

由于涡轮增压器依靠发动机排出的废气作为动力源，所以必须要有足够的排气压力为前提，因此，在发动机低转速时增压器不起任何作用，只有当发动机达到一定转速后，发动机才会爆发出一股神奇的力量，所以，就出现了目前涡轮增压发动机普遍存在的加速滞后现象。所谓滞后现象是指踩下油门时，发动机的动力输出并没有立刻增加，而是延迟几秒钟之后，动力突然加大，也就是俗话说的“慢半拍”。虽然，涡轮增压器能大幅度提高发动机功率并改善燃油经济性，但涡轮增压发动机加速时的滞后现象一直困扰着用户和汽车制造商。

为此，世界著名的增压器制造商——美国盖瑞特公司开发的电控涡轮补偿技术巧妙地解决了这一难题。这项技术的核心是把一台高速电动机串联在涡轮增压器上，当司机突然踩下油门而涡轮增压器的涡轮转速没有相应地增加时，电动机就会立即介入，使涡轮在瞬间达到工作转速。虽然原理并不复杂，但在实践中却要解决一系列难题：

1、首先串联在涡轮增压器上的电机的尺寸必须特别紧凑，而工作转速却要在100000r/min以上。

2、这台电机的功率有1.3kW，几乎与车上发电机的最大输出功率相当，这对汽车电气***提出了更高的要求。

3、由于这一装置位于排气歧管附近，长时间受高温烘烤，散热问题也不容忽视。

发明内容

为了解决涡轮增压发动机加速时的滞后现象，本实用新型的目的是提供一种涡轮增压电动补偿压气机，当发动机低速运行涡轮增压器不工作时，本实用新型可以暂时代替涡轮增压器的工作，提高发动机进气管中气流的压力，为发动机气缸提供更多的新鲜空气，从而，提升发动机输出的动力。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种涡轮增压电动补偿压气机，该涡轮增压电动补偿压气机与汽车现有的涡轮增压器并联；涡轮增压电动补偿压气机的进气端通过管道与空气滤清器相连，其出气端通过单向阀与涡轮增压器的压缩空气出气管/或发动机的进气管相通；

该涡轮增压电动补偿压气机主要由壳体、设置在壳体内的电动机、固定在电动机转子上的叶片构成；所述电动机的电源输入端通过油门开关和发动机转速传感器/或进气管压力传感器控制开关与汽车直流电源相连。

该涡轮增压电动补偿压气机的出气端先通过中冷降温器后，再通过单向阀与汽车原有的涡轮增压器的压缩空气出气管/或发动机的进气管相通。

所述电动机为双转子直流电机；该双转子直流电动机的外转子为直流电机的定子，它与机壳分离形成可以转动的外转子；该双转子直流电动机的内转子为直流电机的转子；将内、外转子分别装在内、外转子轴上，构成双转子直流电机；

所述涡轮增压电动补偿压气机包括有两组扭角角度相反的叶片，这两组叶片分别固定在内、外转子轴上。

所述电动机还可以是直流电机。

由于本实用新型与涡轮增压器并联，并通过一单向阀与发动机的进气管/或涡轮增压器的出气管相通，在汽车转速较低而涡轮增压器不工作时，可暂时代替涡轮增压器工作，将空气滤清器内的含有较多氧气的新鲜空气经单向阀加速补充到发动机的进气管内，提高进气管的气流压力，使更多的氧气进入发动机的气缸内，提升发动机的动力输出；当发动机的转速提升，涡轮增压器开始工作后，自动切断补偿压气机的工作，所以，本实用新型可以有效地解决美国盖瑞特公司采用的串联高速电动机辅助增压所遇的难题：

1、尺寸紧凑、转速高，电机工作在1000000r/min是很难做到的，而双转子电机的两个转子作反方向旋转，选好配重、平衡点，一个转子工作在500000r/min以上是很容易的，那么两个转子的转速就超过了1000000r/min。

2、功耗降低35％，有800w足够了。

3、安装位置远离排气管，解决散热问题。

附图说明

图1为涡轮增压器与发动机的位置关系图

图2为本实用新型与传统的涡轮增压发动机的位置关系图

图3为本实用新型涡轮增压电动补偿压气机内部结构示意图

图4为本实用新型双转子电动机主视平面结构示意图

图5为本实用新型双转子电动机立体结构示意图

图6为本实用新型另一种涡轮增压电动补偿压气机的结构示意图

具体实施方式

为了解决涡轮增压发动机加速时的滞后现象，如图2所示，本实用新型在现有的涡轮增压器4旁并联了一个涡轮增压电动补偿压气机6。该涡轮增压电动补偿压气机6的进气端通过管道与空气滤清器5相连，其出气端通过单向阀7与涡轮增压器4的压缩空气出气管44/或发动机的进气管2相通；涡轮增压电动补偿压气机6的电源输入端通过油门踏板开关/或电子油门控制开关和发动机的转速传感器/或进气管压力传感器控制开关与汽车直流电源相连。当司机踩下油门，汽车转速较低而涡轮增压器不工作时，在司机踩下油门的瞬间，使补偿压气机6开始工作，将空气滤清器5内的含有较多氧气的新鲜空气经单向阀7加速补充到发动机的进气管2内，提高进气管2的气流压力，使更多的氧气进入发动机1的气缸内，提升发动机的动力输出；当发动机的转速提升，涡轮增压器4开始工作后，转速传感器/或进气管压力传感器控制开关自动切断压气机6的电源，使其停止工作，停止气流的输出。

图3为本实用新型涡轮增压电动补偿压气机6较佳实施例内部结构示意图。如图所示，该涡轮增压电动补偿压气机6主要由壳体61、设置在壳体内的双转子电动机62和固定在电机转子两端的两组叶片63、64构成。补偿压气机6的进气端65通过管道与空气滤清器5相通，补偿压气机6的出气端66通过管道、单向阀7与发动机1的进气管2相通。电动机62的电源输入端通过油门踏板开关/或电子油门控制开关和发动机转速传感器/或进气管压力传感器控制开关与汽车直流电源相连。当司机踩下油门时，电动机62开始旋转，带动固定在电动机62转子上的两组叶片63、64旋转，将空气滤清器5内的新鲜空气经管道、单向阀7加速补充到发动机的进气管2内，提高进气管2的气流压力，使更多的氧气进入发动机1的气缸内，提升发动机的动力输出；当发动机的转速提升，涡轮增压器4开始工作后，涡轮增压器4的压缩空气出气管44内的压缩空气压力增高，由于涡轮增压器出气管44内的空气压力大于补偿压气机6出气管中的压力，所以单向阀门7会自行把涡轮增压器压缩空气出气管通道打开，并把补偿压气机6的压缩空气通道关闭；同时，切断补偿压气机6的电源，使补偿压气机6停止工作，停止气流输出。

图3所示的双转子电动机62是在传统的无刷直流电动机的基础上改造而成的。传统的无刷直流电动机的转子为磁铁，定子为电枢，如图4、图5所示，本实用新型将无刷直流电动机的定子与机壳分离形成可以转动的外转子621，将原转子作为内转子622；将内、外转子分别装在内、外转子轴上，构成双转子电动机62；并且，将两组扭角角度相反的叶片63、64分别固定在内、外转子轴上，根据作用力与反作用力原理，使内、外转子同时作反方向的旋转，驱动两组扭角角度相反的叶片63、64旋转，使空气滤清器5内的空气向一个方向流动，达到增大发动机进气管2空气压力的目的。

图6为本实用新型另一种涡轮增压电动补偿压气机的结构示意图。如图所示，该涡轮增压电动补偿压气机主要由壳体61、设置在壳体内的电动机62′、固定在电机转子上的叶片63构成。补偿压气机6的进气端65通过管道与空气滤清器5相通，补偿压气机6的出气端66通过管道、单向阀7与发动机1的进气管2相通。电动机62′的电源输入端通过油门踏板开关/或电子油门控制开关和发动机转速传感器/或进气管压力传感器控制开关与汽车直流电源相连。当司机踩下油门时，电动机62′开始旋转，带动固定在电动机62′转子上的叶片63旋转，将空气滤清器5内的新鲜空气经管道、单向阀7加速补充到发动机的进气管2内，提高进气管2的气流压力，使更多的氧气进入发动机1的气缸内，提升发动机的动力输出；当发动机的转速提升，涡轮增压器4开始工作后，发动机转速传感器/或进气管压力传感器控制开关自动切断补偿压气机6的电源，使补偿压气机6停止工作，停止气流输出。

涡轮增压电动补偿压气机6的出气端可以如上所述通过单向阀7与汽车原有的涡轮增压器的压缩空气出气管44/或发动机的进气管2直接相通。当然，也可以先通过中冷降温器降温后，再通过单向阀7与汽车原有的涡轮增压器的压缩空气出气管44/或发动机的进气管2相通，也就是在涡轮增压电动补偿压气机6和发动机1之间增加了一个中冷降温器。所述中冷降温器就是一个类似水箱的散热器，在中、高档小轿车中普遍存在。由于空气加压后温度会升高、空气体积增大、空气密度变小，它的作用是将压缩空气降温后再输送给发动机气缸。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型的保护范围并不局限于此。任何基于本实用新型技术方案上的等效变换均属于本实用新型保护范围之内。

Claims

1、一种涡轮增压电动补偿压气机，其特征在于：该涡轮增压电动补偿压气机与汽车现有的涡轮增压器并联；涡轮增压电动补偿压气机的进气端通过管道与空气滤清器相连，其出气端通过单向阀与涡轮增压器的压缩空气出气管/或发动机的进气管相通；

2、根据权利要求1所述的一种涡轮增压电动补偿压气机，其特征在于：该涡轮增压电动补偿压气机的出气端先通过中冷降温器后，再通过单向阀与汽车原有的涡轮增压器的压缩空气出气管/或发动机的进气管相通。

3、根据权利要求1或2所述的一种涡轮增压电动补偿压气机，其特征在于：所述电动机为双转子直流电机；

该双转子直流电动机的外转子为直流电机的定子，它与机壳分离形成可以转动的外转子；该双转子直流电动机的内转子为直流电机的转子；将内、外转子分别装在内、外转子轴上，构成双转子直流电机；

4、根据权利要求1或2所述的一种涡轮增压电动补偿压气机，其特征在于：所述电动机为直流电机。