TWI798864B - 具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統 - Google Patents

Abstract

一種具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，包括：一渦輪裝置、一中冷器、一感測模組、一行動裝置及一雲端管理系統，在改裝該渦輪裝置與該中冷器之架構下額外加裝有感測模組，再配合該行動裝置收集該感測模組之機油溫度與進氣溫度數據，同步取得該全球定位系統產生的位置資訊與速度資訊，以該雲端管理系統進行大數據分析，即能透過實際數據計算得出不同車款條件在不同行駛狀態下的安全溫度範圍與理想增壓效率，俾以針對改裝的該渦輪裝置兼具有安全監控與提高增壓效率之功效。

Description

具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統

本發明係關於一種渦輪結構，尤指一種應用於改裝車上且具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統。

按，汽車引擎是靠空氣和燃料在汽缸內燃燒來產生動力，由於輸入的燃料量受到吸入汽缸內空氣量所限制，因此引擎所產生的動力也會受到限制，如果引擎的性能已處於最佳狀態，欲再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入汽缸來達成，一般原廠車若直接裝設有渦輪裝置，由於原廠會有大量實驗數據與完善的分析，使得渦輪裝置能提供不錯的增壓效率，且在安全性有足夠的保障，然而，許多車款本身於出廠時未配備有渦輪裝置，但駕駛人對車輛性能有所追求，因此會自行加裝渦輪裝置，並配合加裝有提供進氣降溫的中冷器，即為汽車領域所謂的改裝車，在改裝車市場中，渦輪裝置與中冷器的選配會因為不同車款而選擇不同規格，但不同規格的認定並無一定的標準，大多是依賴維修站的師傅經驗或車友之間的口耳相傳，上述所謂的較佳選配方案只是憑感覺產生的經驗，又實際上同款車種於不同出產年與駕駛人駕駛習慣的不同，在原本性能上仍會有明顯的差異，這導致憑感覺加裝的渦輪裝置與中冷器可能不是最理想狀態，而能產出的增壓效率可能不符合駕駛人的期待，另一方面，由於渦輪裝置與中冷器是自行加裝於改裝車上，因此無法得知在不同車款與不同渦輪規格的安全溫度範圍，因此多數改裝渦輪皆是採取比較保守的安全溫度範圍，以防渦輪裝置或相關機件的過熱損壞，但實際上有些渦輪組合在某些車款的特定溫度下能提供更佳的增壓效率，由於未能明確得知相關數據，導致在改裝車上加裝渦輪裝置是一種難以預測增壓效率與存在安全性風險的高花費改裝項目，此為本創作主要所欲改善之技術問題點。

有鑑於此，本發明人於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

本發明所欲解決之技術問題在於針對現有技術存在的上述缺失，提供一種具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統。

一渦輪裝置自行加裝於改裝車上，該渦輪裝置包括有一進氣側體、一排氣側體及一渦輪轉軸，該渦輪轉軸貫穿該進氣側體與該排氣側體，且於該進氣側體設置有一進氣葉片與該排氣側體設置有一排氣葉片，該渦輪裝置導流引擎排氣對該排氣葉片形成驅動，並由該渦輪轉軸帶動該進氣葉片加壓外部空氣而提高引擎進氣量，一中冷器自行加裝於改裝車上，該中冷器形成有相通該進氣側體與引擎進氣端之間的複數個空氣流道，且該中冷器於上述空氣流道之間連接有複數個散熱鰭片，外部空氣流過該散熱鰭片對該空氣流道內的引擎進氣進行降溫，一感測模組包括有一第一溫度感測器、一第二溫度感測器，該第一溫度感測器連接於改裝車引擎，且該第一溫度感測器感測機油溫度，又該第二溫度感測器連接於該中冷器之該空氣流道，且該第二溫度感測器感測進氣溫度，一行動裝置安裝有一應用程式，該應用程式綁定所對應的改裝車規格、該渦輪裝置規格與該中冷器規格，又該行動裝置進入改裝車中能自動通訊該感測模組，並接收該感測模組所收集的機油溫度、進氣溫度，又該行動裝置連線至一全球定位系統進行衛星定位，並依據該全球定位系統之即時定位建立該行動裝置之位置資訊及速度資訊，一雲端管理系統接收與儲存該行動裝置所傳輸之機油溫度、進氣溫度、位置資訊及速度資訊後進行大數據分析，透過分析得知該渦輪裝置於不同進氣增壓時機的高效率增壓值範圍與安全運行的溫度範圍，再由該雲端管理系統將結果回傳顯示於該應用程式，藉此讓持有該行動裝置之駕駛能即時得知該渦輪裝置的使用狀態。

其中該感測模組連接有一第三溫度感測器，且該第三溫度感測器裝設在改裝車之水箱用於感測冷卻水溫度，並將冷卻水溫度由該感測模組傳送至該雲端管理系統，藉此提高大數據分析之精準度。

其中該雲端管理系統建立有一群組管理平台，該群組管理平台提供上述應用程式登入，讓不同改裝車規格、不同車隊與不同運輸公司建立群組，不僅能提供車友之間的互相交流，更能用於車隊或運輸公司的後台監控與車輛管理。其中該應用程式形成有一購物介面，該購物介面顯示該群組管理平台上維修站所販售的改裝車商品與車友的二手商品販賣或交換資訊。

其中該應用程式形成有一監控介面，該監控介面顯示有實際的機油溫度、進氣溫度與渦輪裝置的增壓效率，並依據大數據分析結果即時更新各種行駛狀態的安全溫度範圍與高效率增壓範圍，另於機油溫度、進氣溫度或增壓效率有異常時顯示異常狀態訊號，讓駕駛能提早尋找維修站。

其中該雲端管理系統之管理者認定合格的維修站被授權給予一身份金鑰，透過該身份金鑰能登入該雲端管理系統，並於該雲端管理系統上刊登站內的維修零件之品項、數量與價格，另該應用程式形成有一地圖介面，該地圖介面透過該全球定位系統即時更新車輛位置，於該應用程式顯示異常狀態訊號時，由該地圖介面顯示有維修零件的維修站路徑，以及維修站所能提供的維修服務與費用。

其中該渦輪裝置與該中冷器之間旁通連接有一散熱器，該散熱器以一冷媒進入管與一冷媒排出管提供改裝車冷氣系統之冷媒流動，進而形成對引擎進氣的額外降溫效果，又該散熱器之進氣流量等於或小於該中冷器之進氣流量的三分之一。

其中該散熱器於引擎進氣流入端裝設有一電子閥門，且該電子閥門於引擎進氣溫度過高時開啟。

其中該渦輪裝置連接有一馬達，且該馬達穿入該渦輪裝置形成有一錐齒輪，又該渦輪轉軸同軸套設置有一斜齒輪，且該斜齒輪嚙合該錐齒輪，當該渦輪裝置的增壓效率低時，由該馬達輔助驅動該渦輪轉軸。

其中該渦輪轉軸與該斜齒輪之間裝設有一離合器，該離合器於該渦輪轉軸轉速高於該馬達轉速時形成脫離狀態。

本發明的主要目的在於，在改裝該渦輪裝置與該中冷器之架構下額外加裝有感測模組，再配合該行動裝置收集該感測模組之機油溫度與進氣溫度數據，同步取得該全球定位系統產生的位置資訊與速度資訊，以該雲端管理系統進行大數據分析，即能透過實際數據計算得出不同車款條件在不同行駛狀態下的安全溫度範圍與理想增壓效率，俾以針對改裝的該渦輪裝置兼具有安全監控與提高增壓效率之功效。

本發明的第二主要目的在於，該雲端管理系統更能依據登入者的不同車款與用車習慣，分析每個駕駛人的喜好推播不同的廣告內容，即透過該渦輪裝置、該應用程式與該雲端管理系統的技術整合，讓特定使用者群聚於指定的網站群組上，進而形成高效且獨特的商業模式。

本發明的第三主要目的在於，該地圖介面透過該全球定位系統即時更新車輛位置，於該應用程式顯示異常狀態訊號時，由該地圖介面顯示有維修零件的維修站路徑，以及維修站所能提供的維修服務與費用，藉此消除在外地維修遇到不合理收費之交易糾紛，俾以有效提升本創作之應用性。

其他目的、優點和本創作的新穎特性將從以下詳細的描述與相關的附圖更加顯明。

為使　貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合(圖式簡單說明)詳述如後：

先請由圖1、圖2與圖3所示觀之，一種具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，包括：一渦輪裝置10、一中冷器20、一感測模組30、一行動裝置40及一雲端管理系統50，一渦輪裝置10是自行加裝於改裝車A上，改裝車是指原廠車經過駕駛人自行改裝的車輛，該渦輪裝置10包括有一進氣側體11、一排氣側體12及一渦輪轉軸13，該渦輪轉軸13貫穿該進氣側體11與該排氣側體12，且於該進氣側體11設置有一進氣葉片131與該排氣側體12設置有一排氣葉片132，該渦輪裝置10導流引擎B排氣對該排氣葉片132形成驅動，且該排氣葉片132連動該渦輪轉軸13，並由該渦輪轉軸13帶動該進氣葉片131加壓外部空氣而提高引擎B進氣量，一中冷器20是自行加裝於改裝車A上，該中冷器20形成有相通該進氣側體11與引擎B進氣端之間的複數個空氣流道21，即該渦輪裝置10所增壓之引擎B進氣會流過該空氣流道21，且該中冷器20於上述空氣流道21之間連接有複數個散熱鰭片22，外部空氣流過該散熱鰭片22對該空氣流道21內的引擎B進氣進行降溫，藉此透過降溫縮小單位空氣之體積，使進氣量能有效提升，一感測模組30包括有一第一溫度感測器31、一第二溫度感測器32及一第三溫度感測器33，該第一溫度感測器31連接於改裝車A引擎B之機油流道，且該第一溫度感測器31用於感測機油溫度，又該第二溫度感測器32連接於該中冷器20之該空氣流道21，且該第二溫度感測器32用於感測進氣溫度，另該第三溫度感測器33裝設在改裝車A之水箱C用於感測冷卻水溫度，一行動裝置40安裝有一應用程式41(Application)，該應用程式41綁定所對應的改裝車A規格、該渦輪裝置10規格與該中冷器20規格，即駕駛人於改裝時就能對該應用程式41輸入相關規格條件，又該行動裝置40進入改裝車A中能自動通訊該感測模組30，其連線方式可為WiFi、藍芽等通訊方式，並接收該感測模組30所收集的機油溫度、進氣溫度及冷卻水溫度等感測數據，又該行動裝置40連線至一全球定位系統42(Global Positioning System；GPS)進行衛星定位，並依據該全球定位系統42之即時定位建立該行動裝置40之位置資訊及速度資訊，該位置資訊可包含地點緯度、環境溫度、雨天、海拔高度等，一雲端管理系統50接收與儲存該行動裝置40所傳輸之機油溫度、進氣溫度、位置資訊及速度資訊後進行大數據分析，另將冷卻水溫度由該感測模組30傳送至該雲端管理系統50，冷卻水溫度亦能反應出引擎B的工作溫度，再配合機油溫度進行綜合判斷，藉此提高大數據分析之精準度，透過分析得知該渦輪裝置10於不同進氣增壓時機的高效率增壓值範圍與安全運行的溫度範圍，再由該雲端管理系統50將結果回傳顯示於該應用程式41，藉此讓持有該行動裝置40之駕駛能即時得知該渦輪裝置10的使用狀態。

再進一步說明，機油溫度相當於引擎B的工作溫度，進氣溫度相當於渦輪裝置10的工作狀態，直接關係到滑輪增壓效率，即進氣溫度理論下愈低愈好，但實際上不可能過低，而過高不僅影響增壓效率，更嚴重將會造成渦輪裝置10或改裝車A多處零件的損壞，此範圍定義為該渦輪裝置10的安全溫度範圍，而習知的渦輪無法判斷每台改裝車A的行駛狀態，是故只能採用最大的安全溫度範圍，上述數據再配合該全球定位系統42所取得的環境溫度、海拔高度與行駛速度等數據，就能計算得知不同車款在不同行駛狀態下的理想機油溫度與進氣溫度，理想狀態下即等於該渦輪裝置10能提供理想的增壓效率，同理得知在增壓效率不佳的區間時，可判定為不合格的溫度範圍，藉此能有效的縮小前述的安全溫度範圍，當監控超出安全溫度範圍時能進行警示，讓駕駛能提早尋找維修站檢查是否有機件於損壞前形成的效能降低，或調整該渦輪裝置10與該中冷器20的規格配置，使增壓效率可以有效提升，同樣的，機油溫度與進氣溫度在安全溫度範圍內等於保持理想的增壓效率，綜上所述，在改裝該渦輪裝置10與該中冷器20之架構下額外加裝有感測模組30，再配合該行動裝置40收集該感測模組30之機油溫度與進氣溫度數據，同步取得該全球定位系統42產生的位置資訊與速度資訊，以該雲端管理系統50進行大數據分析，即能透過實際數據計算得出不同車款條件在不同行駛狀態下的安全溫度範圍與理想增壓效率，俾以針對改裝的該渦輪裝置10兼具有安全監控與提高增壓效率之功效。

再請由圖3連續至圖5所示觀之，該應用程式41形成有一監控介面411，該監控介面411顯示有實際的機油溫度、進氣溫度與渦輪裝置10的增壓效率，並依據大數據分析結果即時更新各種行駛狀態的安全溫度範圍與高效率增壓範圍，藉此提供駕駛人進行直觀判斷，另於機油溫度、進氣溫度或增壓效率有異常時顯示異常狀態訊號，此異常狀態訊號亦包含有增壓效率不佳狀態，讓駕駛人能提早尋找或預約維修站，即能有效的提高行駛安全性。該雲端管理系統50建立有一群組管理平台(圖未標示)，該群組管理平台提供上述行動裝置40之應用程式41的登入，讓不同改裝車A規格、不同車隊與不同運輸公司建立群組，不僅能提供車友之間的互相交流，更能用於車隊或運輸公司的後台監控與車輛管理，此為本創作的進階應用與社群整合技術，藉此提供更完善的售後服務，並有效的提高該渦輪裝置10與該中冷器20的附加價值。又該應用程式41形成有一購物介面412，該購物介面412顯示該群組管理平台上維修站所販售的改裝車A商品與車友的二手商品販賣或交換資訊，又該雲端管理系統50更能依據登入者的不同車款與用車習慣，分析每個駕駛人的喜好推播不同的廣告內容，或於該購物介面412首頁顯示高成交機率的精選商品，即透過該渦輪裝置10、該應用程式41與該雲端管理系統50的技術整合，讓特定使用者群聚於指定的網站群組上，進而形成高效且獨特的商業模式，另一方面，該雲端管理系統50之管理者認定合格的維修站被授權給予一身份金鑰43，透過該身份金鑰43能登入該雲端管理系統50，並於該雲端管理系統50上刊登站內的維修零件之品項、數量與價格，也能進行廣告推播功能，藉此保障維修服務與商品交易品資，有效建立維修站與駕駛人之間的信任感，另該應用程式41形成有一地圖介面413，該地圖介面413透過該全球定位系統42即時更新車輛位置，於該應用程式41顯示異常狀態訊號時，由該地圖介面413顯示有維修零件的維修站路徑，以及維修站所能提供的維修服務與費用，讓駕駛人能即時選擇現場有存貨的維修站，尤其是大部分特殊規格的該渦輪裝置10與該中冷器20不是每間維修站都有現貨，更進一步能在前往維修前就能得知需要花費多少費用，藉此消除在外地維修遇到不合理收費之交易糾紛，俾以有效提升本創作之應用性。

本創作另一實施例，再請由圖7所示觀之，該渦輪裝置10與該中冷器20之間旁通連接有一散熱器60，該散熱器60以一冷媒進入管61與一冷媒排出管62提供改裝車A冷氣系統之冷媒流動，進而形成對引擎B進氣的額外降溫效果，又該散熱器60於引擎B進氣流入端裝設有一電子閥門63，且該電子閥門63於引擎B進氣溫度過高時開啟，藉此自動控制進氣溫度，俾以有效的提高增壓效率。又該散熱器60之進氣流量等於或小於該中冷器20之進氣流量的三分之一，藉此降低分流冷媒對冷氣系統之影響，並達到即時提高增壓效率之功效。

本創作又一實施例，再請由圖8所示觀之，該渦輪裝置10連接有一馬達70，且該馬達70穿入該渦輪裝置10形成有一錐齒輪71，又該渦輪轉軸13同軸套設置有一斜齒輪133，且該斜齒輪133嚙合該錐齒輪71，當該渦輪裝置10的增壓效率低時，例如引擎B於低速時或開始加速時，由該馬達70輔助驅動該渦輪轉軸13，使該渦輪轉軸13提早開始增壓，讓開始加速或低速時可獲得有效的增壓效果，又該渦輪轉軸13與該斜齒輪133之間裝設有一離合器134，該離合器134於該渦輪轉軸13轉速高於該馬達70轉速時形成脫離狀態，讓該馬達70不會形成該渦輪裝置10之轉動阻力。

綜上所述，本發明確實已達突破性之結構設計，而具有改良之發明內容，同時又能夠達到產業上之利用性與進步性，且本發明未見於任何刊物，亦具新穎性，當符合專利法相關法條之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請　鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。

唯以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以之限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

［本發明］ 10:渦輪裝置 11:進氣側體 12:排氣側體 13:渦輪轉軸 131:進氣葉片 132:排氣葉片 133:斜齒輪 14:離合器 20:中冷器 21:空氣流道 22:散熱鰭片 30:感測模組 31:第一溫度感測器 32:第二溫度感測器 33:第三溫度感測器 40:行動裝置 41:應用程式 411:監控介面 412:購物介面 413:地圖介面 42:全球定位系統 43:身份金鑰 50:雲端管理系統 60:散熱器 61:冷媒進入管 62:冷媒排出管 63:電子閥門 70:馬達 71:錐齒輪 A:改裝車 B:引擎 C:水箱

圖1 係本發明之結構示意圖。 圖2 係本發明以行動裝置與感測模組通訊之示意圖。 圖3 係本發明之雲端管理系統接收數據之示意圖。 圖4 係本發明行動裝置之監控介面示意圖。 圖5 係本發明行動裝置之購物介面示意圖。 圖6 係本發明行動裝置之地圖介面示意圖。 圖7 係本發明另一實施例之示意圖。 圖8 係本發明又一實施例之示意圖。

10:渦輪裝置

11:進氣側體

12:排氣側體

13:渦輪轉軸

131:進氣葉片

132:排氣葉片

20:中冷器

21:空氣流道

22:散熱鰭片

30:感測模組

31:第一溫度感測器

32:第二溫度感測器

B:引擎

Claims (10)

1. 一種具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，包括：一渦輪裝置，其自行加裝於改裝車上，該渦輪裝置包括有一進氣側體、一排氣側體及一渦輪轉軸，該渦輪轉軸貫穿該進氣側體與該排氣側體，且於該進氣側體設置有一進氣葉片與該排氣側體設置有一排氣葉片，該渦輪裝置導流引擎排氣對該排氣葉片形成驅動，並由該渦輪轉軸帶動該進氣葉片加壓外部空氣而提高引擎進氣量；一中冷器，其自行加裝於改裝車上，該中冷器形成有相通該進氣側體與引擎進氣端之間的複數個空氣流道，且該中冷器於上述空氣流道之間連接有複數個散熱鰭片，外部空氣流過該散熱鰭片對該空氣流道內的引擎進氣進行降溫； 一感測模組，其包括有一第一溫度感測器、一第二溫度感測器，該第一溫度感測器連接於改裝車引擎，且該第一溫度感測器感測機油溫度，又該第二溫度感測器連接於該中冷器之該空氣流道，且該第二溫度感測器感測進氣溫度； 一行動裝置，其安裝有一應用程式，該應用程式綁定所對應的改裝車規格、該渦輪裝置規格與該中冷器規格，又該行動裝置進入改裝車中能自動通訊該感測模組，並接收該感測模組所收集的機油溫度、進氣溫度，又該行動裝置連線至一全球定位系統進行衛星定位，並依據該全球定位系統之即時定位建立該行動裝置之位置資訊及速度資訊；以及一雲端管理系統，其接收與儲存該行動裝置所傳輸之機油溫度、進氣溫度、位置資訊及速度資訊後進行大數據分析，透過分析得知該渦輪裝置於不同進氣增壓時機的高效率增壓值範圍與安全運行的溫度範圍，再由該雲端管理系統將結果回傳顯示於該應用程式，藉此讓持有該行動裝置之駕駛能即時得知該渦輪裝置的使用狀態。
2. 如請求項1之具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，其中該感測模組連接有一第三溫度感測器，且該第三溫度感測器裝設在改裝車之水箱用於感測冷卻水溫度，並將冷卻水溫度由該感測模組傳送至該雲端管理系統，藉此提高大數據分析之精準度。
3. 如請求項1之具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，其中該雲端管理系統建立有一群組管理平台，該群組管理平台提供上述應用程式登入，讓不同改裝車規格、不同車隊與不同運輸公司建立群組，不僅能提供車友之間的互相交流，更能用於車隊或運輸公司的後台監控與車輛管理。
4. 如請求項3之具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，其中該應用程式形成有一購物介面，該購物介面顯示該群組管理平台上維修站所販售的改裝車商品與車友的二手商品販賣或交換資訊。
5. 如請求項1之具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，其中該應用程式形成有一監控介面，該監控介面顯示有實際的機油溫度、進氣溫度與渦輪裝置的增壓效率，並依據大數據分析結果即時更新各種行駛狀態的安全溫度範圍與高效率增壓範圍，另於機油溫度、進氣溫度或增壓效率有異常時顯示異常狀態訊號，讓駕駛能提早尋找維修站。
6. 如請求項5之具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，其中該雲端管理系統之管理者認定合格的維修站被授權給予一身份金鑰，透過該身份金鑰能登入該雲端管理系統，並於該雲端管理系統上刊登站內的維修零件之品項、數量與價格，另該應用程式形成有一地圖介面，該地圖介面透過該全球定位系統即時更新車輛位置，於該應用程式顯示異常狀態訊號時，由該地圖介面顯示有維修零件的維修站路徑，以及維修站所能提供的維修服務與費用。
7. 如請求項1之具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，其中該渦輪裝置與該中冷器之間旁通連接有一散熱器，該散熱器以一冷媒進入管與一冷媒排出管提供改裝車冷氣系統之冷媒流動，進而形成對引擎進氣的額外降溫效果，又該散熱器之進氣流量等於或小於該中冷器之進氣流量的三分之一。
8. 如請求項7之具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，其中該散熱器於引擎進氣流入端裝設有一電子閥門，且該電子閥門於引擎進氣溫度過高時開啟。
9. 如請求項1之具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，其中該渦輪裝置連接有一馬達，且該馬達穿入該渦輪裝置形成有一錐齒輪，又該渦輪轉軸同軸套設置有一斜齒輪，且該斜齒輪嚙合該錐齒輪，當該渦輪裝置的增壓效率低時，由該馬達輔助驅動該渦輪轉軸。
10. 如請求項9之具安全監控與提高增壓效率之渦輪控制系統，其中該渦輪轉軸與該斜齒輪之間裝設有一離合器，該離合器於該渦輪轉軸轉速高於該馬達轉速時形成脫離狀態。

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