CN107725173A - 一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，其包括一个可控制转速压气机，该可控制转速压气机有利于提高汽油发动机的热效率，并改善小排量发动机的动力和性能，以及提高汽油发动机的经济性，其无论是对于降低汽油发动机的使用成本，还是对于改善环境来说，都有着十分重要的意义。另外，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的结构简单、紧凑，其被安装于汽车上时有利于减轻汽车的重量，从而带来十分明显的经济意义。

Description

一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机
技术领域
本发明涉及一种汽油发动机，尤其是涉及一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机通过可控制转速压气机提高汽油发动机的热效率，并改善小排量发动机的动力和性能，以及提高汽油发动机的经济性。
背景技术
汽车节能减排的压力使得现代车用汽油机都朝高功率、小排量的方向发展，为了同时满足整车动力性、经济性需求，现代车用汽油机纷纷采用增压直喷、可变气门正时技术(VV T)/可变气门升程(VVL)、稀薄燃烧、废气再循环(EGR)等诸多先进技术。由于汽油机通过调整节气门开度控制负荷，不可避免地导致部分负荷存在较大的泵气损失，使经济性受到限制，在低负荷区域泵气损失甚至占高压循环平均指示压力的30％。然而低负荷区域恰恰是整车常用工况，因此开展汽油机换气过程的研究是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机通过可控制转速压气机提高汽油发动机的热效率，并改善小排量发动机的动力和性能，以及提高汽油发动机的经济性。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，其中该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机包括一个第一进气管、一个第二进气管、一个第一排气管、一个第二排气管、一个第三排气管、一个可控制转速压气机、一个节气门、一个气缸组、一个尾气控制阀、一个控制器、一个废气涡轮器、一个发电机以及一个超级电容，该第一进气管连通该可控制转速压气机的进口，该第二进气管的两个端部分别连通该可控制转速压气机的出口和该气缸组的进口，该节气门设置于该第二进气管，该第一排气管连通该气缸组的出口，该第二排气管和该第三排气管分别连通该第一排气管，该尾气控制阀设置于该第一排气管或者该第二排气管，该尾气控制阀被可操作地连接于该控制器，以藉由该控制器控制该尾气控制阀阻止该第一排气管连通该第二排气管，该第二排气管连通该废气涡轮器的进口，该废气涡轮器连通该第三排气管，该发电机被可操作地设置于该废气涡轮器，该超级电容电性地连接于该发电机，该可控制转速压气机和该控制器分别电性地连接于该超级电容。
作为对本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的进一步优选的实施例，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机包括一个压力传感器，该压力传感器设置于该第二进气管，并且该压力传感器连接于该超级电容和该控制器。
作为对本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的进一步优选的实施例，该节气门为三叶片节气门。
作为对本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的进一步优选的实施例，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机包括一个驱动链条，该驱动链条的两个端部分别设置于该废气涡轮器和该发电机，以使得该发电机被可操作地设置于该废气涡轮器。
作为对本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的进一步优选的实施例，该废气涡轮器包括一个外壳、一个涡轮叶片组以及一个涡轮齿轮，该涡轮叶片组设置于该外壳的安装腔内，并且该外壳的该安装腔连通该第二排气管，该涡轮齿轮设置于该外壳的外部，并且该涡轮齿轮连接于该涡轮叶片组，以藉由该涡轮叶片组带动该涡轮齿轮同步地转动，该发电机具有一个电机齿轮，该涡轮齿轮和该电机齿轮分别设置于该驱动链条的两个端部。
作为对本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的进一步优选的实施例，该压力传感器设置于该节气门和该可控制转速压气机之间。
作为对本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的进一步优选的实施例，该气缸组是一个小排量气缸组。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机包括一个可控制转速压气机，该可控制转速压气机有利于提高汽油发动机的热效率，并改善小排量发动机的动力和性能，以及提高汽油发动机的经济性，其无论是对于降低汽油发动机的使用成本，还是对于改善环境来说，都有着十分重要的意义。另外，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的结构简单、紧凑，其被安装于汽车上时有利于减轻汽车的重量，从而带来十分明显的经济意义。该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机利用该可控制转速压气机体改传统的节气门，解决节流损失，有利于提高汽油发动机在各个负荷状态下的热效率，并且有利于气缸小型化和降低汽车重量，该可控制转速发动机在小负荷状态下的热效率能够提高5％-6％左右，在中高负压状态下的热效率能够提高1％-2％左右。另外，与该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机相互连接的油门踏板在突变时该可控制转速压气机的降速延迟能够被有效地控制和优化。该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机提供了一个节气门(例如三叶片节气门)，其提高了整个该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的工作稳定性和安全性。该可控制转速压气机能够使该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机保持在70％以上热效率工作点，与传统的相比要提高20％的效率。另外，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机与传统的自然吸气汽油机、废气涡轮汽油机和机械增压汽油机相比，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机被配置该可控制转速压气机能够控制该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的进气量，提高了该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的灵敏度和安全性，并且该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机不需要外界供电，自给自足，其提供的超级电容能够很好地存储和供给电能，并且该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机通过提高混合气燃烧效率，减少了尾气中有害气体和颗粒物的产生。
附图说明
为了获得本发明的上述和其他优点和特点，以下将参照附图中所示的本发明的具体实施例对以上概述的本发明进行更具体的说明。应理解的是，这些附图仅示出了本发明的典型实施例，因此不应被视为对本发明的范围的限制，通过使用附图，将对本发明进行更具体和更详细的说明和阐述。在附图中：
图1为本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的一个工作状态的概念图。
图2为本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的另一个工作状态的概念图。
图3为本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的一个可控制转速压气机的立体示意图。
图4为本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的一个废气涡轮器的立体示意图。
图5为本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的一个废气涡轮器的剖视示意图；
图6为图5的剖视图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
如图1至图5所示，根据本发明的发明精神提供了一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，其应用于小排量汽油机，以有利于提高小排量汽油机的热效率和性能，并对于降低汽油机的使用成本和改善环境具有十分积极的作用。具体地说，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机包括一个第一进气管1、一个第二进气管2、一个第一排气管3、一个第二排气管4、一个第三排气管5、一个可控制转速压气机6、一个节气门7、一个气缸组8、一个尾气控制阀9、一个控制器10、一个废气涡轮器11、一个发电机12以及一个超级电容 13。
该第一进气管1连通该可控制转速压气机6的进口，该第二进气管2的两个端部分别连通该可控制转速压气机6的出口和该气缸组8的进口，该节气门7设置于该第二进气管2，该第一排气管3连通该气缸组8的出口，该第二排气管4和该第三排气管5分别连通该第一排气管3，该尾气控制阀9设置于该第一排气管3或者该第二排气管4，该尾气控制阀9被可操作地连接于该控制器10。例如，该尾气控制阀9可活动地设置于该第一排气管3或者该第二排气管4，以使得该控制器10能够控制该尾气控制阀9的工作状态，从而使得该尾气控制阀9能够阻止该第一排气管3和该第二排气管4相连通。该第二排气管4连通该废气涡轮器 11的进口，该废气涡轮器11连通该第三排气管5，该发电机12被可操作地设置于该废气涡轮器11，该超级电容13电性地连接于该发电机12，该可控制转速压气机6和该控制器10分别电性地连接于该超级电容13。
优选地，该节气门7为三叶片节气门。优选地，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机包括一个压力传感器14，该压力传感器14设置于该第二进气管2，并且该压力传感器 14连接于该超级电容13和该控制器10。更优选地，该压力传感器14设置于该节气门7和该可控制转速压气机6之间。
如图4和图5，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机包括一个驱动链条15，该驱动链条15的两个端部分别设置于该废气涡轮器11和该发电机12，以使得该发电机12被可操作地设置于该废气涡轮器11。优选地，该废气涡轮器11包括一个外壳111、一个涡轮叶片组112以及一个涡轮齿轮113，该涡轮叶片组112设置于该外壳111的安装腔内1410，并且该外壳1110的该安装腔连通该第二排气管4，该涡轮齿轮113设置于该外壳111的外部，并且该涡轮齿轮113连接于该涡轮叶片组112，以藉由该涡轮叶片组112带动该涡轮齿轮113同步地转动，该发电机12具有一个电机齿轮121，该涡轮齿轮113和该电机齿轮121分别设置于该驱动链条15的两个端部，其中通过该驱动链条15，该废气涡轮器11能够将动力传输至该发电机12，以通过该发电机12发电。
该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机能够回收和利用能量，以使得该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机不需要额外的部件提供电能，从而实现电能的自给自足。具体地说，当配置有该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的汽车在起步低工况时，位于前段的该可控制转速压气机6工作以增加进气量，提高该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的输出，同时，该控制器10控制该尾气控制阀9关闭，以阻止该第一排气管3 和该第二排气管4相互连通，从而排掉这部分的低速尾气，同时也能够让该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的排气通常。当该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机的转速提高到中高工况时，该控制器10控制该尾气控制阀9打开，以使得该第一排气管3和该第二排气管4相互连通，此时，在不影响该第一排气管3和该第三排气管5相连通而排出尾气的情况下，一部分尾气会从该第一排气管3进入到该第二排气管4，并在通过该废气涡轮器11之后再进入到第三排气管5被排出。在这部分尾气通过该废气涡轮器11的通过中，尾气在该安装腔1110内驱动该涡轮叶片组112转动，该涡轮叶片组112带动该涡轮齿轮113同步地转动，此时，该驱动链条15能够将动力传输给该发电机12，以通过该发电机12将动能转化为电能，并且电能存储到该超级电容13内，以在后续为该可控制转速压气机6和该控制器10提供电能。当汽车停止时，该废气涡轮器11并不会离开停止转送，这时，该控制器10 可以控制该尾气控制阀9仍然处于打开状态以回收能量。该发电机12产生的电力通过该超级电容13进行回收，其对不同转速的发电适应性好，提高电能迅速，从而在后续能够快速地加快该可控制转速压气机6的转速。
本发明的该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机将该可控制转速压气机6替代传统的压气机和节气门，可以减少节流损失，当需要质量流量大时，可以提高该可控制转速压气机6的转速，当开始小时，额可以降低该可控制转速压气机6的转速，当处于全负荷时，进气质量流量大大增加，所以喷油量也得到了提高，为了得到和原本汽油机相同的输出，减小气缸排量以减小进入气缸混合气的量，从而使得该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机可以是小排量发动机，即，该气缸组8为小排量气缸组。另外，与该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机相连接的油门踏板只要处于连续变化时，就能够通过该可控制转速压气机6的转速连续变化来表达，当该油门踏板突变时，为提高电机动态响应，将采用质量小的该可控制转速压气机6的叶片和该节气门7，该节气门7用于该油门踏板突变时瞬间该可控制转速压气机6不能迅速降速时应急节流，该可控制转速压气机6的转速降低到指定转速后取消该应急节流，提高安全性，这样的节流只是出现在该油门踏板突变时，节流损失很小。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，其特征在于，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机包括一个第一进气管、一个第二进气管、一个第一排气管、一个第二排气管、一个第三排气管、一个可控制转速压气机、一个节气门、一个气缸组、一个尾气控制阀、一个控制器、一个废气涡轮器、一个发电机以及一个超级电容，该第一进气管连通该可控制转速压气机的进口，该第二进气管的两个端部分别连通该可控制转速压气机的出口和该气缸组的进口，该节气门设置于该第二进气管，该第一排气管连通该气缸组的出口，该第二排气管和该第三排气管分别连通该第一排气管，该尾气控制阀设置于该第一排气管或者该第二排气管，该尾气控制阀被可操作地连接于该控制器，以藉由该控制器控制该尾气控制阀阻止该第一排气管连通该第二排气管，该第二排气管连通该废气涡轮器的进口，该废气涡轮器连通该第三排气管，该发电机被可操作地设置于该废气涡轮器，该超级电容电性地连接于该发电机，该可控制转速压气机和该控制器分别电性地连接于该超级电容。
2.如权利要求1所述的一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，其特征在于，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机包括一个压力传感器，该压力传感器设置于该第二进气管，并且该压力传感器连接于该超级电容和该控制器。
3.如权利要求2所述的一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，其特征在于，该节气门为三叶片节气门。
4.如权利要求3所述的一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，其特征在于，该带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机包括一个驱动链条，该驱动链条的两个端部分别设置于该废气涡轮器和该发电机，以使得该发电机被可操作地设置于该废气涡轮器。
5.如权利要求4所述的一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，其特征在于，该废气涡轮器包括一个外壳、一个涡轮叶片组以及一个涡轮齿轮，该涡轮叶片组设置于该外壳的安装腔内，并且该外壳的该安装腔连通该第二排气管，该涡轮齿轮设置于该外壳的外部，并且该涡轮齿轮连接于该涡轮叶片组，以藉由该涡轮叶片组带动该涡轮齿轮同步地转动，该发电机具有一个电机齿轮，该涡轮齿轮和该电机齿轮分别设置于该驱动链条的两个端部。
6.如权利要求5所述的一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，其特征在于，该压力传感器设置于该节气门和该可控制转速压气机之间。
7.如权利要求1-6中的任意一个所述的一种带有可控制转速压气机的自供电增压汽油机，其特征在于，该气缸组是一个小排量气缸组。
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