CN107605589A - 一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器及控制方法，包括相连接的涡轮增压器压气机和涡轮增压器涡轮机，所述涡轮增压器压气机的机壳与涡轮增压器涡轮机的蜗壳相对接，涡轮增压器压气机的输入端连接有压气机进气管，涡轮增压器压气机的输出端经压气机排气管与发动机的进气口相连接，所述发动机的废气排出口经排气管路与涡轮增压器涡轮机的输入端相连接，涡轮增压器涡轮机的输出端连接有涡轮机排气管，所述蜗壳内设置有连接涡轮增压器涡轮机的输入端与涡轮机排气管的旁通管路，蜗壳内位于旁通管路与涡轮增压器涡轮机的输入端侧壁相连接的端部上设置有旁通阀，所述涡轮增压器涡轮机上还设置有控制旁通阀启闭的旁通阀启闭装置。该废气涡轮增压器不仅结构紧凑，而且使用方便，高效便捷。

Description

一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器及 控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器及控制方法。

背景技术

当今社会，随着能源的短缺以及环境污染的日益严重，汽车尾气的排放标准日益严格，因此，废气涡轮增压器被广泛的应用于汽车之上。涡轮增压器利用发动机废气能量驱动涡轮高速旋转，带动同轴的叶轮将外界空气压缩送入气缸，使燃料得到充分的燃烧，达到提高功率降低油耗的目的。具体来说，就是气体从空气滤清器由进气管路经过中冷器流入压气机的输入端，气体经过压缩后经进气管路进入发动机的入气口。而空气压缩的动力来自于涡轮增压器涡轮机，发动机排出的废气经排气管路流经涡轮机的输入端，利用废气的能量驱动涡轮，再由涡轮机带动压气机压缩空气。发动机运转过程中，在节气门开度较小的低速小负荷工况下，涡轮增压器并不需要增压，此时涡轮增压器一边增压，节气门一边节流，排气背压较大，对发动机非常不利，应使发动机转换为自然吸气模式。而在发动机转速很高较大负荷工况下，为了限制增压压力，涡轮增压器亦不需要增压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器及控制方法，不仅结构紧凑，而且使用方便，高效便捷。

本发明的技术方案在于：一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，包括相连接的涡轮增压器压气机和涡轮增压器涡轮机，所述涡轮增压器压气机的机壳与涡轮增压器涡轮机的蜗壳相对接，涡轮增压器压气机的输入端连接有压气机进气管，涡轮增压器压气机的输出端经压气机排气管与发动机的进气口相连接，所述发动机的废气排出口经排气管路与涡轮增压器涡轮机的输入端相连接，涡轮增压器涡轮机的输出端连接有涡轮机排气管，所述蜗壳内设置有连接涡轮增压器涡轮机的输入端与涡轮机排气管的旁通管路，蜗壳内位于旁通管路与涡轮增压器涡轮机的输入端侧壁相连接的端部上设置有旁通阀，所述涡轮增压器涡轮机上还设置有控制旁通阀启闭的旁通阀启闭装置。

进一步地，所述压气机排气管上设置有节气门，压气机排气管上位于节气门前侧设置有节气门前出口，压气机排气管上位于节气门后侧设置有节气门后出口。

进一步地，所述旁通阀启闭装置包括设置于蜗壳一侧的第一真空罐和设置于蜗壳另一侧的第二真空罐，所述旁通阀上铰接有另一端穿出蜗壳的摇臂，所述摇臂的中部支撑在蜗壳上，摇臂的下端部分别与由第一真空罐驱动的第一推杆和由第二真空罐驱动的第二推杆相铰接。

进一步地，所述第一真空罐包括由第一上壳体和第一下壳体固连形成的第一罐状结构，所述第一罐状结构内固连有与第一上壳体形成密闭空腔的第一内置膜片，第一罐状结构内设置有位于第一内置膜片与第一下壳体之间的第一内置弹簧，所述节气门前出口经第一上壳体通入第一罐状结构。

进一步地，所述第一推杆的一端与第一内置膜片固连且另一端依次横向穿过第一内置弹簧及第一下壳体，第一推杆的另一端部上设置有与摇臂相铰接并滑动配合的第一长槽孔。

进一步地，所述第二真空罐包括由第二上壳体和第二下壳体固连形成的第一罐状结构，所述第一罐状结构内固连有与第二上壳体形成密闭空腔的第二内置膜片，第一罐状结构内设置有位于第二内置膜片与第二上壳体之间的第二内置弹簧，所述节气门后出口经第二上壳体通入第二罐状壳体。

进一步地，所述第二推杆的一端与第二内置膜片固连且另一端横向穿出第二下壳体，第二推杆的另一端部上设置有与摇臂相铰接并滑动配合的第二长槽孔。

进一步地，所述压气机排气管上位于节气门处设置有节气门位置传感器，压气机排气管上位于节气门前、后对应设置有节气门前压力传感器、节气门后压力传感器。

进一步地，所述压气机进气管上设置有空气滤清器和中冷器，压气机进气管上位于空气滤清器和中冷器之间设置有空气流量计，所述空气滤清器、中冷器、涡轮增压器压气机、节气门依次串联构成空气压缩路径，所述旁通阀、涡轮增压器涡轮机构成废气排出路径。

一种应用于所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器的控制方法，步骤如下：

1）当发动机处于节气门后的进气压力低于一个标准大气压的小负荷时：第一推杆不移动，第二推杆拉动摇臂打开废气旁通阀，实现汽油机小负荷的废气旁通，降低排气背压；

2）当发动机处于节气门后的进气压力大于一个标准大气压，但节气门前压力未达到增压压力限值的中等负荷时：第一推杆和第二推杆不移动，废气旁通阀关闭；

3）当发动机处于大负荷，节气门前的压力高于增压压力限值时：第二推杆不移动，第一推杆推动摇臂打开废气旁通阀，实现汽油机大负荷的废气旁通。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：结构设计简单、合理，通过对废气旁通阀的合理控制，正是为了实现发动机在自然吸气式和涡轮增压式两种模式之间的转换，既能保留原有的泄压功能，又能实现在发动机小负荷时废气旁通阀全开的功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图（旁通阀关闭时的示意图）；

图2为本发明的第一真空罐内部结构示意图；

图3为本发明的第二真空罐内部结构示意图；

图4为本发明的在第二推杆拉动下旁通阀开启的示意图；

图5为本发明的在第一推杆推动下旁通阀开启的示意图；

图中：1-蜗壳；1a-旁通管路；2-旁通阀；3-摇臂；4-第一真空罐；5-第一推杆；5a-第一长槽孔；6-第二推杆；6a-第二长槽孔；7-第二真空罐；8-节气门前出口；9-节气门后出口；10-压气机排气管；11-节气门；12-节气门后压力传感器；13-节气门位置传感器；14-节气门前压力传感器；15-空气滤清器；16-空气流量器；17-中冷器；18-壳体；19涡轮增压器压气机；20-涡轮增压器涡轮机；21-第一内置膜片；22-第一上壳体；23-第一内置弹簧；24-第一下壳体；25-第二内置膜片；26-第二内置弹簧；27-第二上壳体；28-第二下壳体。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。

参考图1至图5

一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，包括相连接的涡轮增压器压气机19和涡轮增压器涡轮机20，所述涡轮增压器压气机的机壳18与涡轮增压器涡轮机的蜗壳1相对接，涡轮增压器压气机的输入端连接有压气机进气管，涡轮增压器压气机的输出端经压气机排气管10与发动机的进气口相连接，所述发动机的废气排出口经排气管路与涡轮增压器涡轮机的输入端相连接，涡轮增压器涡轮机的输出端连接有涡轮机排气管，所述蜗壳内设置有连接涡轮增压器涡轮机的输入端与涡轮机排气管的旁通管路1a，蜗壳内位于旁通管路与涡轮增压器涡轮机的输入端侧壁相连接的端部上设置有旁通阀（废气旁通阀）2，所述涡轮增压器涡轮机上还设置有控制旁通阀启闭的旁通阀启闭装置，以达到增压或泄压的目的。

本实施例中，所述压气机排气管上设置有节气门11，压气机排气管上位于节气门前侧设置有节气门前出口8，压气机排气管上位于节气门后侧设置有节气门后出口9，从而实现分别控制第一真空罐和第二真空罐。

本实施例中，所述旁通阀启闭装置包括设置于蜗壳一侧的第一真空罐4和设置于蜗壳另一侧的第二真空罐7，所述第一真空罐和第二真空罐分别与蜗壳固定连接。所述旁通阀上铰接有另一端穿出蜗壳的摇臂3，所述摇臂的中部支撑在蜗壳上，摇臂的下端部分别与由第一真空罐驱动的第一推杆5和由第二真空罐驱动的第二推杆6相铰接，从而通过第一推杆和第二推杆分别单独推动摇臂摆动。

本实施例中，所述第一真空罐包括由第一上壳体22和第一下壳体24固连形成的第一罐状结构，所述第一罐状结构内固连有与第一上壳体形成密闭空腔的第一内置膜片21，第一罐状结构内设置有位于第一内置膜片与第一下壳体之间的第一内置弹簧23，所述节气门前出口经第一上壳体通入第一罐状结构，从而通过控制第一内置膜片运动，进而驱动第一推杆运动。

本实施例中，所述第一推杆的一端与第一内置膜片固连且另一端依次横向穿过第一内置弹簧及第一下壳体，第一推杆的另一端部上设置有与摇臂相铰接并滑动配合的第一长槽孔5a，以便设置于摇臂3上用于与第一推杆相铰接的铰接头在第一长槽孔内滑动。

本实施例中，所述第二真空罐包括由第二上壳体27和第二下壳体28固连形成的第一罐状结构，所述第一罐状结构内固连有与第二上壳体形成密闭空腔的第二内置膜片25，第一罐状结构内设置有位于第二内置膜片与第二上壳体之间的第二内置弹簧26，所述节气门后出口经第二上壳体通入第二罐状壳体，从而通过控制第一内置膜片运动，进而驱动第一推杆运动。

本实施例中，所述第二推杆的一端与第二内置膜片固连且另一端横向穿出第二下壳体，第二推杆的另一端部上设置有与摇臂相铰接并滑动配合的第二长槽孔6a，以便设置于摇臂3上用于与第二推杆相铰接的铰接头在第二长槽孔内滑动，旁通阀的启闭是通过摇臂3在第一、第二推杆的长槽孔内滑动来控制的。

本实施例中，所述压气机排气管上位于节气门处设置有节气门位置传感器12，以便检测节气门的位置。压气机排气管上位于节气门前、后对应设置有节气门前压力传感器14、节气门后压力传感器13，以便检测节气门前后的气压。

本实施例中，所述压气机进气管上设置有空气滤清器15和中冷器17，压气机进气管上位于空气滤清器和中冷器之间设置有空气流量计16，所述机壳内的空气滤清器、中冷器、涡轮增压器压气机、节气门依次串联构成空气压缩路径，所述蜗壳内由旁通阀、涡轮增压器涡轮机构成废气排出路径。

由于本结构是要通过节气门后的进气压力来控制旁通阀2的开闭的，当节气门后压力小于1个标准大气压时（小负荷，废气旁通阀需要开启），废气旁通阀2开启，当节气门后的压力大于1个标准大气压时（较大负荷，废气旁通阀需要关闭），废气旁通阀2关闭。

一种应用于所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器的控制方法，步骤如下：

1）当发动机处于节气门后的进气压力低于一个标准大气压的小负荷时，如图4所示：由于节气门后出口与第二真空罐连通，因此第二内置膜片和第二上壳体内部呈负压状态，在外部大气压的压力下第二内置膜片压缩第二内置弹簧向第二上壳体方向移动，并且第二内置膜片会带动第二推杆同时移动，第一推杆不移动，第二推杆拉动摇臂打开废气旁通阀，实现汽油机小负荷的废气旁通，降低排气背压；

2）当发动机处于节气门后的进气压力大于一个标准大气压，但节气门前压力未达到增压压力限值的中等负荷时，如图1所示：第一真空罐内第一内置膜片与第二真空罐内第二内置膜片均处于自由伸张状态，第一推杆和第二推杆不移动，废气旁通阀关闭，充分发挥废气涡轮增压器的增压作用；

3）当发动机处于大负荷，节气门前的压力高于增压压力限值时，如图5所示：由于节气门前出口与第一真空罐连通，第一内置膜片与第一上壳体固接形成的密闭空腔内压力也高于增压压力限值，第一内置膜片克服膜片移动预留量后压缩第一内置弹簧向第一下壳体移动，同时带动第一推杆同方向移动，第二推杆不移动，第一推杆推动摇臂打开废气旁通阀，实现汽油机大负荷的废气旁通，防止产生过增压。

上述实施案例提供的检验试验台不仅能满足普通车用涡轮增压器的性能测试检验，还可以适用可变截面涡轮增压器（VGT）的性能试验，节能环保，自动化程度高，适用于高校、科研机构试验研究及企业产品测试，可扩展性强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器及控制方法并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，包括相连接的涡轮增压器压气机和涡轮增压器涡轮机，其特征在于，所述涡轮增压器压气机的机壳与涡轮增压器涡轮机的蜗壳相对接，涡轮增压器压气机的输入端连接有压气机进气管，涡轮增压器压气机的输出端经压气机排气管与发动机的进气口相连接，所述发动机的废气排出口经排气管路与涡轮增压器涡轮机的输入端相连接，涡轮增压器涡轮机的输出端连接有涡轮机排气管，所述蜗壳内设置有连接涡轮增压器涡轮机的输入端与涡轮机排气管的旁通管路，蜗壳内位于旁通管路与涡轮增压器涡轮机的输入端侧壁相连接的端部上设置有旁通阀，所述涡轮增压器涡轮机上还设置有控制旁通阀启闭的旁通阀启闭装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，其特征在于，所述压气机排气管上设置有节气门，压气机排气管上位于节气门前侧设置有节气门前出口，压气机排气管上位于节气门后侧设置有节气门后出口。

3.根据权利要求2所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，其特征在于，所述旁通阀启闭装置包括设置于蜗壳一侧的第一真空罐和设置于蜗壳另一侧的第二真空罐，所述旁通阀上铰接有另一端穿出蜗壳的摇臂，所述摇臂的中部支撑在蜗壳上，摇臂的下端部分别与由第一真空罐驱动的第一推杆和由第二真空罐驱动的第二推杆相铰接。

4.根据权利要求3所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，其特征在于，所述第一真空罐包括由第一上壳体和第一下壳体固连形成的第一罐状结构，所述第一罐状结构内固连有与第一上壳体形成密闭空腔的第一内置膜片，第一罐状结构内设置有位于第一内置膜片与第一下壳体之间的第一内置弹簧，所述节气门前出口经第一上壳体通入第一罐状结构。

5.根据权利要求4所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，其特征在于，所述第一推杆的一端与第一内置膜片固连且另一端依次横向穿过第一内置弹簧及第一下壳体，第一推杆的另一端部上设置有与摇臂相铰接并滑动配合的第一长槽孔。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，其特征在于，所述第二真空罐包括由第二上壳体和第二下壳体固连形成的第一罐状结构，所述第一罐状结构内固连有与第二上壳体形成密闭空腔的第二内置膜片，第一罐状结构内设置有位于第二内置膜片与第二上壳体之间的第二内置弹簧，所述节气门后出口经第二上壳体通入第二罐状壳体。

7.根据权利要求6所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，其特征在于，所述第二推杆的一端与第二内置膜片固连且另一端横向穿出第二下壳体，第二推杆的另一端部上设置有与摇臂相铰接并滑动配合的第二长槽孔。

8.根据权利要求2所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，其特征在于，所述压气机排气管上位于节气门处设置有节气门位置传感器，压气机排气管上位于节气门前、后对应设置有节气门前压力传感器、节气门后压力传感器。

9.根据权利要求2或8所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器，其特征在于，所述压气机进气管上设置有空气滤清器和中冷器，压气机进气管上位于空气滤清器和中冷器之间设置有空气流量计，所述空气滤清器、中冷器、涡轮增压器压气机、节气门依次串联构成空气压缩路径，所述旁通阀、涡轮增压器涡轮机构成废气排出路径。

10.一种应用于权利要求6所述的一种基于旁通阀控制的双真空罐式汽油机废气涡轮增压器的控制方法，其特征在于，步骤如下：

1）当发动机处于节气门后的进气压力低于一个标准大气压的小负荷时：第一推杆不移动，第二推杆拉动摇臂打开废气旁通阀，实现汽油机小负荷的废气旁通，降低排气背压；

2）当发动机处于节气门后的进气压力大于一个标准大气压，但节气门前压力未达到增压压力限值的中等负荷时：第一推杆和第二推杆不移动，废气旁通阀关闭；

3）当发动机处于大负荷，节气门前的压力高于增压压力限值时：第二推杆不移动，第一推杆推动摇臂打开废气旁通阀，实现汽油机大负荷的废气旁通。