CN112240238A - 一种双增压系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车发动机增压系统技术领域，涉及一种双增压系统，包括发动机、涡轮增压器及电动增压器；发动机通过第一排气管路与涡轮增压器连接；涡轮增压器通过管路与电动增压器连接；电动增压器通过第一进气管路与发动机连接；发动机排出的废气通过第一排气管路进入涡轮增压器，以驱动涡轮增压器的涡轮；涡轮带动涡轮增压器的压轮转动；压轮压缩来自第二进气管路的空气，压缩后的一级压缩空气进入电动增压器；在损态工况下，电动增压器对一级压缩空气进行二级增压，增压后的二级压缩空气通过第一进气管路进入发动机。本发明的双增压系统，可避免涡轮增压机的涡轮迟滞现象。

Description

一种双增压系统

技术领域

本发明属于汽车发动机增压系统技术领域，特别是涉及一种双增压系统。

背景技术

发动机增压系统是将空气压缩后供入气缸，以提高空气密度、增加进气量，使发动机增加循环供油量，从而可增加发动机功率，以得到良好的加速性。当前，发动机增压系统的增压类型大多为涡轮增压，涡轮增压主要是利用废气涡轮机带动与其同轴安装的压轮的叶轮工作，新鲜空气在压轮内增压后进入气缸，进而增加发动机功率。虽然涡轮增压能够提升发动机的动力，但是涡轮增压明显缺点是动力输出反应滞后。叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，也就是说从驾驶者踩油门加大功率到叶轮转动将更多空气压进发动机获得更大动力之间存在一个时间差，称为“迟滞现象”。

为了进一步提高发动机功率，并改善“迟滞现象”，当前技术中提出双增压系统，如采用两个相互独立的涡轮增压器的增压系统。当发动机在两个涡轮增压器的共同作用时，进气效率大幅提升，增压效果更加显著，动力性得到很大提升。这样双涡轮增压技术在提高发动机动力性的同时，可以改善涡轮增压的“迟滞现象”。但是，涡轮增压器叶轮的惯性作用依然存在，双涡轮增压发动机并不能避免“涡轮迟滞”现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的包括双涡轮增压器的双增压系统不能避免涡轮迟滞效应的问题，提供一种双增压系统。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种双增压系统，包括发动机、涡轮增压器及电动增压器；所述发动机通过第一排气管路与所述涡轮增压器连接；所述涡轮增压器通过管路与所述电动增压器连接；所述电动增压器通过第一进气管路与所述发动机连接；

所述发动机排出的废气通过所述第一排气管路进入所述涡轮增压器，以驱动所述涡轮增压器的涡轮；所述涡轮带动所述涡轮增压器的压轮转动；所述压轮压缩来自第二进气管路的空气，压缩后的一级压缩空气进入所述电动增压器；在损态工况下，所述电动增压器对所述一级压缩空气进行二级增压，增压后的二级压缩空气通过所述第一进气管路进入所述发动机。

可选的，所述双增压系统还包括中冷器；所述电动增压器通过管路与所述中冷器连接；所述中冷器通过第一进气管路与所述发动机连接；增压后的二级压缩空气进入所述中冷器；所述中冷器对所述二级压缩空气降温，降温后的二级压缩空气通过所述第一进气管路进入所述发动机。

可选的，所述管路包括并联的第一支路和第二支路；在所述第一支路上设置有单向阀，所述单向阀的流入方向为：所述涡轮增压器至所述中冷器的方向；在所述第二支路上设置所述电动增压器；

在常规工况下，所述单向阀处于开启状态，所述电动增压器处于怠速状态，所述一级压缩空气通过所述第一支路和所述第二支路进入所述中冷器；

在损态工况下，所述所述单向阀处于关闭状态，所述电动增压器处于工作状态；所述一级压缩空气进入所述第二支路，所述电动增压器对所述一级压缩空气进行二级增压。

可选的，所述双增压系统还包括卸压管路，所述卸压管路的一端与所述第一进气管路连通，所述卸压管路的另一端与所述第二进气管路连通，所述卸压管路上设置有卸压阀。

可选的，所述涡轮增压器的排气口连接第二排气管路，所述第二排气管路上设置有用于净化排出气体的气体净化装置。

可选的，所述气体净化装置包括三元催化器和颗粒捕集器；从所述涡轮增压器排出的废气通过所述第二排气管路进入所述三元催化器，经所述三元催化器净化后的一级气体进入所述颗粒捕集器，所述颗粒捕集器过滤所述一级气体中的颗粒，将过滤后的二级气体排入大气。

可选的，所述第一进气管路包括进气总管和进气歧管；所述进气总管和所述进气歧管之间设置有节气阀；一级压缩空气或二级压缩空气通过所述节气阀后，进行分流进入并联的多个进气歧管。

可选的，在常规工况下，所述电动增压器处于怠速状态，所述一级压缩空气通过所述电动增压器进入所述第一进气管路。

可选的，所述第二进气管路上设置有空气滤清器；外界空气进入所述空气滤清器，经过所述空气滤清器过滤杂质后，进入所述涡轮增压器的压轮。

可选的，所述损态工况包括急加速工况和低速大负荷工况。

本发明实施例中，发动机排出的废气通过第一排气管路进入涡轮增压器；通过废气的惯性冲力来驱动涡轮增压器的涡轮；涡轮带动与涡轮同轴的压轮转动；压轮压缩来自第二进气管路的新鲜空气，经该压轮压缩后的一级压缩空气进入电动增压器；在损态工况下，电动增压器对一级压缩空气进行二级增压，可以理解为该电动增压器设置于该涡轮增压器的下游，即使涡轮增压器存在迟滞现象，电动增压器在合适时机(如急加速工况下)通过电动机对一级压缩空气进行二级增压，快速的建立增压的功能，有效的避免涡轮迟滞现象，提高扭矩响应。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的双增压系统的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的双增压系统的结构示意图。

说明书中的附图标记如下：

11、发动机；

12、涡轮增压器；121、涡轮；122、压轮；

13、电动增压器；

14、中冷器；

15、第一排气管路；151、排气总管；152、排气歧管；

16、第一进气管路；161、进气总管；162、进气歧管；

17、管路；171、第一支路；172、第二支路；

18、单向阀；

19、卸压管路；

20、节气阀

21、卸压阀；

22、第二排气管路；

23、三元催化器；

24、颗粒捕集器；

25、空气滤清器；

26、第二进气管路。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1所示，图1为本发明实施例提供的一种双增压系统的一个实施例的结构示意图。该双增压系统包括发动机11、涡轮增压器12、电动增压器13及中冷器14；发动机11通过第一排气管路15与涡轮增压器12连接；涡轮增压器12通过管路17与电动增压器13连接；电动增压器13通过管路与中冷器14连接；中冷器14通过第一进气管路16与发动机11连接。

发动机11排出的废气通过第一排气管路15进入涡轮增压器12，该涡轮增压器12包括涡轮121和压轮122；通过废气的惯性冲力来驱动涡轮增压器12的涡轮121；涡轮121带动与涡轮121同轴的压轮122转动；压轮122压缩来自第二进气管路26的新鲜空气，经该压轮122压缩后的一级压缩空气进入电动增压器13；控制器识别加速踏板的动作，确定车辆当前的工况，若控制器确定当前为损态工况，控制器向电动增压器13发送用于指示损态工况的第一信号，该电动增压器13根据接收到的第一信号，进入工作状态，电动增压器13对一级压缩空气进行二级增压，增压后的二级压缩空气通过所述第一进气管路16进入所述发动机11。

需要说明的是，本发明实施例中的损态工况是指：在一定时间内，发动机11有转速和负荷的突然变化，发动机11增加输出功率的工况，例如负荷从小负荷到大负荷的工况，该损态工况包括但不限定于急加速工况与低速大负荷工况等。

本发明实施例中，发动机11排出的废气通过第一排气管路15进入涡轮增压器12；通过废气的惯性冲力来驱动涡轮增压器12的涡轮121；涡轮121带动与涡轮121同轴的压轮122转动；压轮122压缩来自第二进气管路26的新鲜空气，经该压轮122压缩后的一级压缩空气进入电动增压器13；在损态工况下，电动增压器13对一级压缩空气进行二级增压，可以理解为该电动增压器13设置于该涡轮增压器12的下游，即使涡轮增压器12存在迟滞现象，电动增压器13在合适时机(如急加速工况下)通过电动机对一级压缩空气进行二级增压，快速的建立增压的功能，避免涡轮121迟滞现象，提高扭矩响应。

在一实施例中，所述双增压系统还包括中冷器14；所述电动增压器13通过管路与所述中冷器14连接；所述中冷器14通过第一进气管路16与所述发动机11连接；增压后的二级压缩空气进入所述中冷器14；所述中冷器14对所述二级压缩空气降温，降温后的二级压缩空气通过第一进气管路16进入发动机11。

空气被压缩，压缩过的空气分子距离变小，会相互挤压、磨擦产生热能，增压后的二级压缩空气进入中冷器14；通过中冷器14对二级压缩空气降温，降温后的二级压缩空气通过第一进气管路16进入发动机11，避免温度过高的气体进入气缸造成爆震。

在一实施例中，在常规工况下，电动增压器13处于怠速状态(即非工作状态)，一级压缩空气通过电动增压器13进入中冷器14。通过中冷器14对一级压缩空气降温，降温后的一级压缩空气通过第一进气管路16进入发动机11，避免温度过高的气体进入气缸造成爆震。

在一实施例中，请参阅图2所示，图2为本发明实施例提供的一种双增压系统的另一个实施例的结构示意图。管路17包括并联的第一支路171和第二支路172；在第一支路171上设置有单向阀18，单向阀18的流入方向为：涡轮增压器12至中冷器14的方向(图2中该单向阀18的流入方向为A→B的方向)；在第二支路172上设置电动增压器13。

在常规工况下，涡轮增压器12对外界空气进行压缩，压缩后的一级压缩空气进入第一支路171和第二支路172，该单向阀18为常开式，单向阀18处于开启状态，电动增压器13处于怠速状态，即该电动增压器13处于非工作状态，一级压缩空气通过第一支路171和第二支路172进入中冷器14。中冷器14对该一级压缩空气降温，降温后的一级压缩空气通过第一进气管路16进入发动机11，为发动机11供气。

需要说明的是，本发明实施例中的常规工况指：发动机11转速稳定，在一定时间内，没有转速和负荷的突然变化，该常规工况包括但不限定于怠速小负荷工况、均速小负荷工况，均速中等负荷工况等等。

在损态工况下，电动增压器13处于工作状态；一级压缩空气进入第二支路172，电动增压器13对一级压缩空气进行二级增压后，从该电动增压器13中输出二级压缩空气，该二级压缩空气很少一部分会流入第一支路171，此时，单向阀18与中冷器14之间的二级压缩空气压力大于单向阀18与涡轮增压器12之间的一级压缩空气的压力，该单向阀18进入截止状态，防止二级压缩空气回流，从涡轮增压器12输出的一级压缩空气不断通过第二支路172进入该电动增压器13，由该电动增压器13进行二级增压，增压后的二级压缩空气进入中冷器14；通过中冷器14对二级压缩空气降温，降温后的二级压缩空气通过第一进气管路16进入发动机11，为发动机11供气。电动增压器13设置于该涡轮增压器12的下游，即使涡轮增压器存在迟滞现象，电动增压器13在合适时机(如急加速工况下)通过电动机对一级压缩空气进行二级增压，快速的建立增压的功能，避免涡轮121迟滞现象，提高扭矩响应。

本发明实施例中，兼顾低速扭矩与高速功率，发动机11运行在损态工况下，通过电动增压器13与涡轮增压器12进行联合增压，可以提高低速扭矩与扭矩响应，且有效避免涡轮增压机12的迟滞现象。发动机11运行在常规工况下，通过涡轮增压器12进行增压，可以提高常规工况的功率输出。

在一实施例中，请参阅图1或图2进行理解，第一进气管路16包括进气总管161和并联的多个进气歧管162；进气总管161和进气歧管162之间设置有节气阀20。节气阀20是控制增压空气进入发动机11的一道可控阀门。节气阀20开启状态时，一级压缩空气或二级压缩空气进入进气总管161，通过该节气阀20后，分流进入并联的多个进气歧管162，从多个进气歧管162进入发动机11的气缸。

在一实施例中，请参阅图1或图2进行理解，双增压系统还包括卸压管路19，卸压管路19的一端与第一进气管路16连通，卸压管路19的另一端与第二进气管路26连通，卸压管路19上设置有卸压阀21。需要说明的是，该卸压阀为常闭式，当第一进气管路16中的压缩空气的压力大于阈值时，该卸压阀21开启，第一进气管路16中的压缩空气从卸压管路排出至第二进气管路26，减小第一进气管路16中的气体压力。例如，在没有扭矩需求工况下(如在收油门工况下)，节气门突然关小甚至关闭，但增压空气还在涡轮增压器12的驱动下源源不断进入第一进气管路16，这时第一进气管路16中的压力就会骤然升高，会对第一进气管路16形成较大的冲击。

该双增压系统包括卸压管路19及设置在该卸压管路19上的卸压阀，一方面可以减小第一进气管路16中的气体压力，保护第一进气管路16和节气阀20。另一方面，压缩空气进入第二进气管路26，增加第二进气管路26中进入涡轮增压器12的压轮122的气体量。

在一实施例中，涡轮增压器12的排气口连接第二排气管路22，第二排气管路22上设置有用于净化排出气体的气体净化装置。该气体净化装置用于净化排入大气中的废气。

在图中未示出的一个实施例中，该气体净化装置可以集三元催化器23的功能和颗粒捕集器24的功能为一体，可以理解的是，该三元催化器23和颗粒捕集器24可以集中在一个装置内。

其中，三元催化器23的作用为：可将排出的废气中CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。以将无害的气体排入到大气中，降低环境污染，保护环境。颗粒捕集器24的作用为：用于过滤废气中的颗粒排放物。废气以一定的流速通过多孔性的壁面，这个过程称为“壁流”。颗粒捕集器24由具有一定孔密度的蜂窝状陶瓷组成，通过交替封堵蜂窝状多孔陶瓷过滤体，废气六被迫从孔道壁面通过，颗粒物分别经过扩散、拦截、重力和惯性等方式被捕集过滤。

在一实施例中，请参阅图1或图2进行理解，气体净化装置包括三元催化器23和颗粒捕集器24；从涡轮增压器12排出的废气首先通过第二排气管路22进入三元催化器23，然后，经三元催化器23净化后的一级气体进入颗粒捕集器24，颗粒捕集器24过滤一级气体中的颗粒，将过滤后的二级气体排入大气，以降低环境污染。

在一实施例中，请参阅图1或图2进行理解，第二进气管路26上设置有空气滤清器25；外界空气进入空气滤清器25，经过空气滤清器25过滤杂质后，进入涡轮增压器12的压轮122。空气滤清器25是一种清除空气中的微粒杂质的装置，用于为发动机11提供清洁的空气。该空气滤清器25可以为离心分离滤清器，借助进气的旋转气流，将灰尘粒子在离心力的作用下从空气中分离出来。可以为机械过滤滤清器，含灰尘粒子流通过多孔介质滤芯时，超过一定尺寸的粒子将被留在介质内。

在一实施例中，请参阅图1或图2进行理解，该第一排气管路15包括排气总管151和并联的多个排气歧管152，发动机11排出的废气经过并联的多个排气歧管152，在排气总管151汇总后流入涡轮增压器12。

在一实施例中，请参阅图1或图2进行理解，发动机11为四缸发动机。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双增压系统，其特征在于，包括发动机、涡轮增压器及电动增压器；所述发动机通过第一排气管路与所述涡轮增压器连接；所述涡轮增压器通过管路与所述电动增压器连接；所述电动增压器通过第一进气管路与所述发动机连接；

所述发动机排出的废气通过所述第一排气管路进入所述涡轮增压器，以驱动所述涡轮增压器的涡轮；所述涡轮带动所述涡轮增压器的压轮转动；所述压轮压缩来自第二进气管路的空气，压缩后的一级压缩空气进入所述电动增压器；在损态工况下，所述电动增压器对所述一级压缩空气进行二级增压，增压后的二级压缩空气通过所述第一进气管路进入所述发动机。

2.根据权利要求1所述的双增压系统，其特征在于，所述双增压系统还包括中冷器；所述电动增压器通过管路与所述中冷器连接；所述中冷器通过第一进气管路与所述发动机连接；增压后的二级压缩空气进入所述中冷器；所述中冷器对所述二级压缩空气降温，降温后的二级压缩空气通过所述第一进气管路进入所述发动机。

3.根据权利要求2所述的双增压系统，其特征在于，所述管路包括并联的第一支路和第二支路；在所述第一支路上设置有单向阀，所述单向阀的流入方向为：所述涡轮增压器至所述中冷器的方向；在所述第二支路上设置所述电动增压器；

在常规工况下，所述单向阀处于开启状态，所述电动增压器处于怠速状态，所述一级压缩空气通过所述第一支路和所述第二支路进入所述中冷器；

在损态工况下，所述所述单向阀处于关闭状态，所述电动增压器处于工作状态；所述一级压缩空气进入所述第二支路，所述电动增压器对所述一级压缩空气进行二级增压。

4.根据权利要求1所述的双增压系统，其特征在于，所述双增压系统还包括卸压管路，所述卸压管路的一端与所述第一进气管路连通，所述卸压管路的另一端与所述第二进气管路连通，所述卸压管路上设置有卸压阀。

5.根据权利要求1所述的双增压系统，其特征在于，所述涡轮增压器的排气口连接第二排气管路，所述第二排气管路上设置有用于净化排出气体的气体净化装置。

6.根据权利要求5所述的双增压系统，其特征在于，所述气体净化装置包括三元催化器和颗粒捕集器；从所述涡轮增压器排出的废气通过所述第二排气管路进入所述三元催化器，经所述三元催化器净化后的一级气体进入所述颗粒捕集器，所述颗粒捕集器过滤所述一级气体中的颗粒，将过滤后的二级气体排入大气。

7.根据权利要求1所述的双增压系统，其特征在于，所述第一进气管路包括进气总管和并联的多个进气歧管；所述进气总管和所述进气歧管之间设置有节气阀；一级压缩空气或二级压缩空气通过所述节气阀后，进行分流进入并联的多个进气歧管。

8.根据权利要求1所述的双增压系统，其特征在于，在常规工况下，所述电动增压器处于怠速状态，所述一级压缩空气通过所述电动增压器进入所述第一进气管路。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的双增压系统，其特征在于，所述第二进气管路上设置有空气滤清器；外界空气进入所述空气滤清器，经过所述空气滤清器过滤杂质后，进入所述涡轮增压器的压轮。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的双增压系统，其特征在于，所述损态工况包括急加速工况和低速大负荷工况。

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