CN104847481B - 气压储能式涡轮增压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气压储能式涡轮增压装置，包括涡轮增压器和储气室，所述涡轮增压器的气体输出端通过进气管道与气缸连通，储气室通过第一阀门与进气管道连通，所述第一阀门用于控制储气室与进气管道之间的开闭。储气室可以蓄积汽车减速时产生的高压气体，在汽车加速时，将高压气体回馈到进气管道中，缓解了涡轮迟滞效应，降低了燃油浪费，节能减排，成本低。

Description

气压储能式涡轮增压装置
技术领域
本发明属于发动机燃烧和排放技术领域，涉及一种气压储能式涡轮增压装置。
背景技术
由于汽车增压器能够增加发动机的输出功率，所以在如今的市场上汽车增压器越来越普及。目前，有三种汽车增压器，废气涡轮增压器、机械增压器和机械废气涡轮双增压器。
传统的废气涡轮增压器由发动机的废气提供动力，不会增加能耗，但是具有涡轮迟滞效应，不仅影响了驾驶员的驾驶体验，还会导致燃油燃烧不充分，增加了污染物排放；机械增压器的动力由发动机提供，能够随发动机同步增压，虽然很好的解决了迟滞效应，但是会浪费发动机输出功率，还会增加燃油消耗，高速时加速效果不足；机械废气涡轮双增压器能够有效弥补上述两种增压器的不足，但是结构复杂，占据空间大，成本较高，难以普及。
因此，研究和发明出一种能够缓解涡轮迟滞效应的废气涡轮增压器，对于提高增压效果、降低燃油浪费、减少成本具有重大的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种气压储能式涡轮增压装置，该装置能够缓解涡轮迟滞效应，降低了燃油浪费，节能减排，成本低。
本发明的技术方案是：
一种气压储能式涡轮增压装置，包括涡轮增压器和储气室，所述涡轮增压器的气体输出端通过进气管道与气缸连通，储气室通过第一阀门与进气管道连通，所述第一阀门用于控制储气室与进气管道之间的开闭。
作为本发明的进一步改进，所述第一阀门为常闭阀，当汽车减速导致进气管道内气压超过预设值时，第一阀门打开，打开时间为1s-1.5s；当汽车加速时，第一阀门打开，打开时间为1s-2s。
作为本发明的进一步改进，所述的第一阀门为二位二通阀，其两个接口分别与储气室和进气管道连通。
作为本发明的进一步改进，所述储气室内设有膜片，膜片将储气室内部分隔成为上腔和下腔，所述上腔通过第一阀门与进气管道连通，所述下腔内设有复位弹簧，复位弹簧的两端分别固定在膜片和储气室的壳体上。
作为本发明的进一步改进，所述进气管道上设有气气换热器，气气换热器用于外部空气和气缸进气之间的热交换，气气换热器的出口端通过管道依次与油气换热器、第二阀门和下腔连通，油气换热器用于涡轮增压器冷却机油和外部空气的热交换，油气换热器内部油道的两端分别与冷却机油道连接。
作为本发明的进一步改进，所述气气换热器的进口端设有第一单向阀，空气可以进入气气换热器，反之不行；所述气气换热器与油气换热器之间设有第二单向阀，气体只能从气气换热器进入油气换热器，反之不行。
作为本发明的进一步改进，所述的第二阀门为二位三通阀，其三个接口分别与油气换热器、下腔和大气连通；汽车加速时，第一阀门与第二阀门联动，下腔与油气换热器连通，其它状况时，下腔与大气连通。
作为本发明的进一步改进，所述的冷却机油道与油气换热器通过管螺纹密封连接。
作为本发明的进一步改进，所述进气管道上设有用于气体冷却的中冷器。
本发明的有益效果是：
1）在一般状况下，第一阀门处于关闭状态，当汽车减速时，第一阀门打开一段时间，在此过程中，由涡轮惯性在进气管道内产生的高压气体进入储气室，此时储气室储气并蓄能；当汽车加速时，第一阀门打开一段时间，在此过程中，储气室向进气管道内加入回收的高压气体，此时储气室释放能量；本发明采用的这种气压储能方式可以保护减速时节气门体和涡轮不受损害，可以缓解加速时涡轮迟滞效应造成的燃油燃烧不充分的现象，达到了节能减排目的。
2）复位弹簧加快了储气室向进气管道内加入高压气体的速度。
3）气气换热器和油气换热器可以对外部空气加热，汽车加速时，加热后的外部空气进入下腔连同复位弹簧一起推动膜片上移，由于补充了额外的动力，缩短了上腔向进气管道喷入回收的高压气体的时间。
4）本发明基本不消耗外部能量，对进气能量进行二次利用，大大提高了进气能量的利用率。
5）本发明结构简单，不需要对涡轮增压器进行大范围改动，不需要过高的成本即可有效解决涡轮迟滞效应带来的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明图1中气气换热器单向阀的局部示意图。
图中：1-第一阀门；2-储气室；3-上腔；4-膜片；5-下腔；6-复位弹簧；7-第二阀门；8-油气换热器；9-涡轮增压器；10-气气换热器；11-中冷器；12-第一单向阀；13-第二单向阀；14-冷却机油道。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种气压储能式涡轮增压装置，包括涡轮增压器9和储气室2（涡轮增压器9是现有废气涡轮增压装置的基础组成部分，本发明在现有技术的基础上加设了用于气压储能的储气室2以及控制连通的第一阀门1），所述涡轮增压器9的气体输出端通过进气管道与气缸连通，储气室2通过第一阀门1与进气管道连通，所述第一阀门1用于控制储气室2与进气管道之间的开闭。
在本发明中，所述的第一阀门1为常闭阀（如图1所示，在本实施例中，第一阀门1为二位二通阀，其两个接口分别与储气室2和进气管道连通），当汽车减速导致进气管道内气压超过预设值时，第一阀门1打开，打开时间为1s-1.5s；当汽车加速时，第一阀门1打开，打开时间为1s-2s。（可以在油门踏板上设置位置传感器，当位置传感器监测到加速动作时，向第一阀门1的控制端发出开启指令，此时，第一阀门1开启而且开启动作与加速动作同步）。
在一般状况下，第一阀门1处于关闭状态，当汽车减速时，第一阀门1打开一段时间，在此过程中，由涡轮惯性在进气管道内产生的高压气体进入储气室2，此时储气室2蓄能；当汽车加速时，第一阀门1打开一段时间，在此过程中，储气室2向进气管道内加入回收的高压气体，此时储气室2释放能量；本发明采用的这种气压储能方式可以保护减速时节气门体和涡轮不受损害，可以缓解加速时涡轮迟滞效应造成的燃油燃烧不充分的现象，达到了节能减排目的。本发明基本不消耗外部能量，对进气能量进行二次利用，大大提高了进气能量的利用率；本发明结构简单，不需要对涡轮增压器9进行大范围改动，不需要过高的成本即可有效解决涡轮迟滞效应带来的问题。
如图1所示，在本实施例中，所述储气室2内设有膜片4，膜片4将储气室2内部分隔成为上腔3和下腔5，所述上腔3通过第一阀门1与进气管道连通，所述下腔5内设有复位弹簧6，复位弹簧6的两端分别固定在膜片4和储气室2的壳体上。储气室2蓄能时，推动膜片4压缩复位弹簧6，储气室2释放能量时，复位弹簧6推动膜片4，加快了储气室2向进气管道内加入高压气体的速度
如图1所示，在本实施例中，所述的进气管道上设有气气换热器10，气气换热器10用于外部空气和气缸进气之间的热交换，气气换热器10的出口端通过管道依次与油气换热器8、第二阀门7和下腔5连通，油气换热器8用于涡轮增压器冷却机油和外部空气的热交换，油气换热器8内部油道的两端分别与冷却机油道14连接。
如图1所示，在本实施例中，所述的第二阀门7为二位三通阀，其三个接口分别与油气换热器8、下腔5和大气连通，所述的二位三通阀能够控制下腔5连通油气换热器8或者大气（二位三通阀的控制方式有很多种，如电磁控制、液控等），汽车加速时，第一阀门1与第二阀门7联动，下腔5与油气换热器8连通，其它状况时，下腔5与大气连通。
气气换热器10和油气换热器8可以对外部空气加热，第二阀门7在一般情况下控制下腔5与大气连通，汽车加速时，第二阀门7控制下腔5与油气换热器8连通（此时第一阀门1和第二阀门7处于联动状态，第一阀门1的开启时间和第二阀门7的换向时间相同），在此过程中，加热后的外部空气进入下腔5连同复位弹簧6一起推动膜片4上移，由于补充了额外的动力，缩短了上腔3向进气管道喷入回收的高压气体的时间。
如图1和图2所示，在本实施例中，所述气气换热器10的进口端设有第一单向阀12，空气可以进入气气换热器10，反之不行；所述气气换热器10与油气换热器8之间设有第二单向阀13，气体只能从气气换热器10进入油气换热器8，反之不行。
在本实施例中，所述的冷却机油道14与油气换热器8通过管螺纹密封连接。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种气压储能式涡轮增压装置，其特征在于：包括涡轮增压器和储气室，所述涡轮增压器的气体输出端通过进气管道与气缸连通，储气室通过第一阀门与进气管道连通，所述第一阀门用于控制储气室与进气管道之间的开闭；所述进气管道上设有气气换热器，气气换热器用于外部空气和气缸进气之间的热交换，气气换热器的出口端通过管道依次与油气换热器、第二阀门和下腔连通，油气换热器用于涡轮增压器冷却机油和外部空气的热交换，油气换热器内部油道的两端分别与冷却机油道连接。
2.如权利要求1所述的气压储能式涡轮增压装置，其特征在于：所述第一阀门为常闭阀，当汽车减速导致进气管道内气压超过预设值时，第一阀门打开，打开时间为1 s-1.5s；当汽车加速时，第一阀门打开，打开时间为1s-2s。
3.如权利要求2所述的气压储能式涡轮增压装置，其特征在于：所述的第一阀门为二位二通阀，其两个接口分别与储气室和进气管道连通。
4.如权利要求1所述的气压储能式涡轮增压装置，其特征在于：所述储气室内设有膜片，膜片将储气室内部分隔成为上腔和下腔，所述上腔通过第一阀门与进气管道连通，所述下腔内设有复位弹簧，复位弹簧的两端分别固定在膜片和储气室的壳体上。
5.如权利要求1所述的气压储能式涡轮增压装置，其特征在于：所述气气换热器的进口端设有第一单向阀，空气可以进入气气换热器，反之不行；所述气气换热器与油气换热器之间设有第二单向阀，气体只能从气气换热器进入油气换热器，反之不行。
6.如权利要求1所述的气压储能式涡轮增压装置，其特征在于：所述的第二阀门为二位三通阀，其三个接口分别与油气换热器、下腔和大气连通；汽车加速时，第一阀门与第二阀门联动，下腔与油气换热器连通，其它状况时，下腔与大气连通。
7.如权利要求1所述的气压储能式涡轮增压装置，其特征在于：所述的冷却机油道与油气换热器通过管螺纹密封连接。
8.如权利要求1所述的气压储能式涡轮增压装置，其特征在于：所述进气管道上设有用于气体冷却的中冷器。
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