TWI626368B - Turbocharger system - Google Patents

Abstract

一種渦輪增壓系統，渦輪引擎的引擎室與排氣管分別設有感測單元，透過該些感測單元量測相關的數據，專業技師能設定出適合該渦輪引擎的作業壓力、渦輪轉速、以及空氣流量，達到渦輪引擎最佳化設定之功能；再者，專業技師能透過本發明的驗證方式確認該渦輪引擎設定是否達到最佳化，(標的物為合於該車渦輪效能圖)。

Description

渦輪增壓系統

本發明關於一種渦輪增壓系統，特別係指一種組合多種偵測單元偵測渦輪增壓壓力、渦輪轉速、空氣流量、排氣背壓，進而產生對應的渦輪增壓壓力、轉速，使得渦輪引擎運轉到最佳化，達到省油，馬力大之優點。

這些年來汽車引擎科技不斷地創新與發展，其發展訴求主要在於提升汽車引擎的燃料效率，及降低排放汙染廢氣等重點，而目前引擎類型使用最大宗為內燃機引擎，其運作原理係將燃料與空氣混合燃燒產生熱能，使氣體受熱膨脹，再通過機械裝置轉化為機械能進而輸出動力，因此，影響引擎動力輸出的因素有很多，其中最重要的因素之一，莫過於如何把空氣充分地匯進引擎內部，提高與燃料的燃燒效率。

故，為了有效提高與燃料的燃燒效率，目前市面上已有業者研發出渦輪增壓、機械增壓等引擎增壓系統，以將外部空氣擠壓入引擎內來提高引擎動力，然而，習用改裝引擎的技術大部分都是靠技師依據經驗調整渦輪引擎的轉速、壓力，甚至是空氣流量，並沒有相關的數據，導致改裝後的渦輪引擎油耗大、馬力小、容易故障(如空氣與燃油比例錯誤造成的爆震)等問題產 生。

本發明的主要目的即在於提供一種渦輪增壓系統，在渦輪引擎的引擎室與排氣管分別設有感測單元，透過該些感測單元量測相關的數據，專業技師能設定出適合該渦輪引擎的作業壓力、渦輪轉速、空氣流量以及排氣背壓，達到渦輪引擎最佳化設定之功能。

本發明的另一個目的在於提供一種渦輪增壓系統之驗證方法，主要透過車內的行車電腦收集汽車曲軸的扭力、引擎轉速將這些資料透過一傳輸單元匯出至一換算系統，該換算系統將前述的資料換算成對應的數值圖表，可驗證該渦輪引擎設定是否達到最佳化。

可以達到上述目的之結構者，主要包含有：一渦輪壓力感測器、一排氣壓力感測器、一渦輪轉速感測器、一空氣流量感測器與一控制儀表；該渦輪壓力感測器係安裝在一渦輪引擎之進氣端，用於偵測渦輪引擎內的工作壓力並轉換成一電信號該排氣壓力感測器係安裝在一渦輪引擎之排氣端，用於偵測排氣管內的工作壓力並轉換成一電信號；該渦輪轉速感測器設於該渦輪增壓器上，並且與該渦輪增壓器之渦輪軸連結，該渦輪轉速感測器用於偵測該渦輪軸轉速並轉換成一電信號； 該空氣流量感測器裝置於該渦輪引擎之進氣端，該空氣流量感測器用於感測一進氣管進入該渦輪引擎之氣流量並轉換成一電信號；該控制儀表具有一整合電路與一顯示器，該整合電路透過數個傳輸線與該渦輪壓力感測器、該渦輪轉速感測器、該排氣壓力感測器以及該空氣流量感測器電性連接，該整合電路具有一處理器將收集之前述各感測器之電信號轉換成提供使用者判讀數據資料，提供使用者判讀該渦輪引擎之運轉狀態。

在某些實施方式中，該渦輪壓力感測器連接一渦輪壓力控制器，該渦輪引擎具有一控制壓力之壓力閥門，該渦輪壓力控制器與該壓力閥門電連結，透過該控制儀表可控制該渦輪壓力控制器啟閉該壓力閥門達到控制渦輪引擎之工作壓力。

在某些實施方式中，該排氣壓力感測器進一步連接一排氣壓力控制器，該渦輪引擎具有一控制氣流之排氣氣流閥門，該排氣壓力控制器與該排氣氣流閥門電連接，透過該控制儀表可控制該排氣壓力控制器啟閉該氣流閥門啟閉角度達到控制渦輪引擎之進氣量。進一步的，該氣流閥門能控制對該渦輪增壓器排氣端葉片吹動的位置。

在某些實施方式中，該處理器內設置有一渦輪轉速表，藉由處理器所產生的數據資料並比對該渦輪轉速表的轉速，能換算一渦輪最佳化的轉速設定值。

透過上述之結構，本發明可以提供的功效簡述如下：

1.本發明透過多個感測器測得渦輪引擎的相關資訊，以數據、科學的方式調整渦輪引擎，據此，達到省油、節能、空污低的優點。

2.本發明之感測器分別連接多個控制器，藉由該些控制器當需要馬力大的情況下能迅速增加渦輪效率提昇引擎的馬力。

為了確認該渦輪引擎是否調整到最佳化，本發明更包含一驗證方法，主要在行車電腦中設有一傳輸單元，將收集到的引擎轉速、扭力資料藉由該傳輸單元傳輸至一換算系統，該換算系統內包含有原廠渦輪引擎的渦輪數據圖表，藉由該換算系統將引擎轉速與該扭力資料換算後將數據對應至該渦輪引擎數據圖表，據此可得到渦輪引擎之相關資訊，技師能將驗證方法之數據表比對前面的引擎資料數據，當兩個數據比對符合時，即可判斷出該渦輪引擎以調整至最佳化。

「本發明」

10‧‧‧排氣壓力感測器

11‧‧‧排氣壓力控制器

20‧‧‧渦輪轉速感測器

30‧‧‧空氣流量感測器

31‧‧‧渦輪壓力感測器

32‧‧‧渦輪壓力控制器

40‧‧‧控制儀表

41‧‧‧整合電路

411‧‧‧處理器

42‧‧‧顯示器

50‧‧‧渦輪引擎

51‧‧‧排氣端

511‧‧‧氣流閥門

52‧‧‧進氣端

521‧‧‧壓力閥門

53‧‧‧渦輪增壓器

61‧‧‧行車電腦

611‧‧‧傳輸單元

62‧‧‧換算系統

第一圖係本發明之系統圖。

第二圖係本發明之流程方塊圖。

第三圖係本發明之驗證方法流程圖。

為使 貴審查委員能對本發明之特徵與其特點有更進一步之了解與認同，茲列舉以下較佳之實施例並配合圖式說明如下： 請參閱第一至二圖，本發明之渦輪增壓系統主要包含有：一空氣流量感測器30、一渦輪壓力感測器31、一渦輪轉速感測器20、一排氣壓力感測器10與一控制儀表40。

該空氣流量感測器30係安裝在一渦輪引擎50之進氣端52，用於偵測渦輪引擎50內的工作壓力並轉換成一電信號。該渦輪壓力感測器31連接一渦輪壓力控制器32，該渦輪引擎50具有一控制壓力之壓力閥門521，該渦輪壓力控制器32與該壓力閥門521電連結，透過該控制儀表40可控制該渦輪壓力控制器32啟閉該壓力閥門521達到控制渦輪引擎50之工作壓力。

該渦輪轉速感測器20設於該渦輪引擎50之渦輪增壓器53，並且與該渦輪增壓器53之渦輪軸連結，該渦輪轉速感測器20用於偵測該渦輪軸轉速並轉換成一電信號。

該排氣壓力感測器10裝置於該渦輪引擎50之排氣端51，該排氣壓力感測器用於感測該渦輪引擎50燃燒廢氣排放至一排氣管之背壓並轉換成一電信號。該排氣壓力感測器10進一步連接一排氣壓力控制器11，該渦輪引擎50具有一控制壓力之氣流閥門511，該排氣壓力控制器11與該氣流閥門511電連接，透過該控制儀表40可控制該排氣壓力控制器11啟閉該氣流閥門511啟閉角度達到控制渦輪增壓器53之渦輪轉速。進一步的，該氣流閥門511能控制對該排氣端51葉片吹動的位置。

該控制儀表40具有一整合電路41與一顯示器42，該整合電路41透過數個傳輸線與該渦輪壓力感測器31、該渦輪轉速 感測器20以及該空氣流量感測器30電性連接，該整合電路41具有一處理器411將收集之前述各感測器之電信號轉換成提供使用者判讀數據資料，提供使用者判讀該渦輪引擎50之運轉狀態。再者，該控制儀表40透過該處理器411能調控分配該渦輪壓力控制器32之作業壓力、該空氣流量感測器30之進氣量，進而達到控制該渦輪引擎50之轉速，進而達到最佳化之設定。

請參閱第一、二圖，實際說明本發明使用方式，首先渦輪引擎50具有一進氣端52以及一排氣端51，該進氣端52具有轉動葉片，該進氣端52與該排氣端51透過一渦輪軸同軸連接，上述為渦輪引擎50之習用結構，其工作原理不多加贅述，安裝人員將該渦輪壓力感測器31、該渦輪轉速感測器20安裝於該渦輪引擎50之渦輪增壓器53，該空氣流量感測器30安裝在該渦輪引擎50之進氣端52，藉由多個傳輸線與該控制儀表40相連結即可使用，在該整合電路41之處理器411中，該處理器411內建構有渦輪效能表，該渦輪效能表如下表所示：

(橫軸為空氣流量、縱軸為工作壓力)

透過處理器411能將渦輪引擎50的數據顯示在該控制儀表40的顯示器42上，專業技師能依據上表的數據調整渦輪引擎50之轉速，達到渦輪引擎50最佳化之設定。或者透過處理器411直接控制氣流閥門511以及壓力閥門521，藉此從處理器411直接控制達到渦輪引擎50最佳化之設定。因此透過本發明能降低油耗、提高渦輪效率、同時減少空污。

請參閱第三圖，進一步的，本發明提供車廠技師驗證調整渦輪引擎達到最佳化的驗證方法，在本驗證方式中主要利用在汽車內的行車電腦(OBDII)作為收集資訊之裝置，其原理係利 用引擎所產生的馬力等於引擎轉速乘上引擎扭力，因此，在行車電腦中安裝一傳輸單元將該行車電腦所收集到的資料數據上傳至一換算系統，該換算系統內建有各種廠牌的渦輪引擎數據圖表(如第六頁的表格)，將擷取的資訊換算，換算出的馬力值應該與本發明之渦輪增壓系統之渦輪轉速表之數據應該呈現接近或完全符合之狀態，若驗證之數據相符則是為該渦輪引擎以達到最佳化，反之，車廠技師需要再作細部調整，進而達到渦輪引擎最佳化之設定。

綜上所述，本發明構成結構以及驗證方法均未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請 鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施立即所運用之技術原理，若依本發明之構想所作之改變，其所產生之功能仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本發明之範圍內，合予陳明。

Claims (6)

1. 一種渦輪增壓系統，主要包含有：一渦輪壓力感測器、一渦輪轉速感測器、一空氣流量感測器、一排氣壓力感測器與一控制儀表；該渦輪壓力感測器與空氣流量感測器係安裝在一渦輪引擎之進氣端，用於偵測渦輪引擎內的工作壓力與空氣流量並轉換成一電信號；該渦輪轉速感測器設於該渦輪引擎之渦輪增壓器上，並且與該渦輪增壓器之渦輪軸連結，該渦輪轉速感測器用於偵測該渦輪軸轉速並轉換成一電信號；該排氣壓力感測器裝置於該渦輪引擎之排氣端，該排氣壓力感測器用於感測渦輪引擎排放廢氣進入一排氣管之排氣壓力並轉換成一電信號；以及該控制儀表具有一整合電路與一顯示器，該整合電路透過數個傳輸線與該渦輪壓力感測器、該渦輪轉速感測器、該排氣壓力感測器以及該空氣流量感測器電性連接，該整合電路具有一處理器將收集之前述各感測器之電信號轉換成提供使用者判讀數據資料，提供使用者判讀該渦輪引擎之運轉狀態。
2. 依據申請專利範圍第1項所述渦輪增壓系統，其中，該渦輪壓力感測器連接一渦輪壓力控制器，該渦輪引擎具有一控制壓力之壓力閥門，該渦輪壓力控制器與該壓力閥門電連結，透過該控制儀表可控制該渦輪壓力控制器啟閉該壓力閥門達到控制渦輪 引擎之工作壓力。
3. 依據申請專利範圍第1項所述渦輪增壓系統，其中，該排氣壓力感測器進一步連接一排氣壓力控制器，該渦輪引擎具有一控制氣流之氣流閥門，該氣流閥門能對該渦輪增壓器排氣端之一葉片吹拂運轉，該排氣壓力控制器與該氣流閥門電連接，透過該控制儀表可控制該排氣壓力控制器啟閉該氣流閥門啟閉角度達到控制渦輪增壓器之渦輪轉速。
4. 依據申請專利範圍第3項所述渦輪增壓系統，其中，該氣流閥門能控制對該排氣端葉片吹動的位置。
5. 依據申請專利範圍第2項所述渦輪增壓系統，其中，該控制儀表透過該處理器能調控分配該渦輪壓力控制器之作業壓力、該壓力控制器之進氣量，進而達到控制該渦輪引擎之工作壓力。
6. 一種驗證渦輪引擎效能之方法，其主要在行車電腦中設有一傳輸單元，將收集到的引擎轉速、扭力資料藉由該傳輸單元傳輸至一換算系統，該換算系統內包含有原廠渦輪引擎的渦輪數據圖表，藉由該換算系統將引擎轉速與該扭力資料換算後將數據對應至該渦輪引擎數據圖表，據此可得到渦輪引擎之相關資訊，技師能將驗證方法之數據表比對申請專利範圍第1項的引擎資料數據，當兩個數據比對符合時，即可判斷出該渦輪引擎以調整至最佳化。