CN113047942A - 发动机用电动增压装置 - Google Patents

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张磊
范建权
张伟
谢毅
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Abstract

本发明提供了一种发动机用电动增压装置，其特征在于包括连接管，连接管上设置有单向阀，所述单项阀将连接管分为第一连接管和第二连接管；第一连接管的端口作为电压增压装置的入口，第二连接管的端口作为电压增压装置的出口；第一连接管的侧面向外侧延伸形成第三连接管，所述第三连接管和第一连接管相连通；电动增压器固定设置于第三连接管的端口处，第三连接管与电动增压器的入口相连通；电动增压器的出口通过管道与第二连接管相连通；第三连接管的端口侧面设置有压缩空气入口，压缩空气从压缩空气入口经第三连接管进入电动增压器的入口。本发明降低了电动增压器的需求功率，从而降低其驱动电机的发热量。

Description

发动机用电动增压装置
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机用电动增压装置。
背景技术
涡轮增压，是一种利用发动机运行产生的废气驱动空气压缩机的技术。增压的目的是为了在不增加发动机排量的情况下增加发动机进气量，增大发动机等效压缩比，从而增加发动机功率密度和扭矩密度。
发动机工作时，排出的高温高压废气以一定角度高速冲击涡轮叶片，推动涡轮高速旋转，涡轮又带动同轴的压气机叶轮高速旋转，使空气增压进入汽缸。当发动机转速增加时，废气排出速度与涡轮转速同步增加，叶轮压缩更多的空气进入汽缸。空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，就可以增加发动机的平均有效压力。
电动增压，是利用电机驱动压气机，根据发动机不同工况，控制电机转速，达到满足发动机对增压压力的需求。
一般涡轮增压发动机在低转速时由于废气能力不足导致增压压力不足，限制喷油量增加，造成低转速扭矩性能差，这对汽车的动力性能是不利的。
涡轮增压不能同时兼顾低速与高速性能，缩小增压器涡壳会改善低转速性能，但是为了使增压器高转速不超速，采用废气旁通把发动机的一部分排气旁通掉，从而损失一部分废气能量，导致效率下降。另一方面，增大增压器涡壳会改善高转速性能，但会导致低转速时效率和响应性能恶化。
由于涡轮增压器存在气动滞后现象，导致发动机低转速响应迟缓。
同时，若仅采用电动增压，虽然满足发动机不同工况对增压压力的需求，但是无法利用发动机废气能量，使得发动机经济性下降。现有技术是通过废气旁通阀泄气来减小压比，一方面带有旁通阀增压器的设计加工难度增大、控制难度大，另一方面增加了进气阻力，浪费废气产生的能量。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种发动机用电动增压装置，降低了电动增压器的需求功率，从而降低其驱动电机的发热量。
本发明提供了一种发动机用电动增压装置，其特征在于包括连接管，连接管上设置有单向阀，所述单项阀将连接管分为第一连接管和第二连接管；第一连接管的端口作为电压增压装置的入口，第二连接管的端口作为电压增压装置的出口；第一连接管的侧面向外侧延伸形成第三连接管，所述第三连接管和第一连接管相连通；电动增压器固定设置于第三连接管的端口处，第三连接管与电动增压器的入口相连通；电动增压器的出口通过管道与第二连接管相连通；第三连接管的端口侧面设置有压缩空气入口，压缩空气从压缩空气入口经第三连接管进入电动增压器的入口。
上述技术方案中，所述电压增压装置的出口与废气涡轮增压器的入口相连通，废气涡轮增压器的出口与发动机的进气管相连通，发动机的废气驱动废气涡轮增压器的涡轮运转。
上述技术方案中，发动机的进气压力正常时，单向阀默认处于常闭状态，电压增压装置不通入压缩空气，电动增压器默认不工作。
上述技术方案中，当发动机进气压力低时，压缩空气从压缩空气入口进入第三连接管，电动增压器开始工作，发动机进气通过电动增压装置入口与压缩空气一同经电动增压器入口进入电动增压器，从电动增压器出口进入第二连接管，并从电动增压装置出口进入废气涡轮增压器的入口；上述过程中，电动增压装置出口压力大于电动增压装置入口压力，单向阀不开启。
上述技术方案中，当电动增压器工作一段时间，且发动机进气压力回升至指定值后，电动增压器停止工作，压缩空气不再进入第三连接管，电动增压装置处于抽真空状态，电动增压装置出口压力小于电动增压装置入口压力，单向阀开启；发动机进气经电动增压装置入口、单向阀后，从电动增压器出口进入废气发动机涡轮增压器入口。
上述技术方案中，还包括控制器，控制器用于驱动电动增压器的工作状态变换；控制器实时接收发动机的进气压力信息，根据发动机的进气压力信息选择是否驱动电动增压器工作，根据发动机的进气压力信息选择压缩空气是否进入第三连接管。
上述技术方案中，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于发动机的进气管内，用于检测发动机的进气压力并实时反馈至控制器。
上述技术方案中，还包括储气罐，储气罐通过管道与压缩空气入口相连通，储气罐与压缩空气入口连通的管道上设置有压缩空气喷嘴；控制器根据发动机的进气压力信息驱动压缩空气喷嘴的开闭状态变化；储气罐通过管道向第三连接管输送压缩空气。
本发明采用了一种电动增压装置，将电动增压、整车储气系统供气和废气涡轮增压并用，并将其集中于一个管道结构上，保证电动增压、整车储气系统供气和废气涡轮增压的进出气端口都集中在一个结构上，保证气体流转的效率，有效利用废气能量，不产生多余的浪费。电动增压和储气系统供气增大低转速时的发动机进气量，有助于低转速时的扭矩输出；由于电动增压器和储气系统供气均使用外部能量，不依赖于发动机废气能量，从而避免了涡轮增压器气动滞后的影响，改善发动机低转速响应性。
在发动机低转速低扭矩工况时，由电动增压和储气系统供气提供大部分的增压压力。随着转速和扭矩的提高，涡轮增压器能使发动机获得更大的功率，与此同时，电动增压器的增压压力逐渐降低，储气系统停止供气。在高转速高扭矩工况时，由涡轮增压器提供所有的增压压力，此时电动增压器停止工作，减小进气阻力。
由于电动增压器经常处于高温下工作，电动增压器的运转本身也产生热量，因此为了保证电动增压器的正常工作，电动增压、整车储气系统供气协同工作显得尤为重要。通过汽车储气系统在电动增压器进气口提供高压进气，一定程度降低了电动增压器的需求功率，从而降低其驱动电机的发热量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2位本发明的系统示意图
1-电动增压装置的入口，2-第一连接管，3-单向阀，4-第二连接管，5-电动增压装置的出口，6-电动增压器出口，7-电动增压器，8-电动增压器入口，9-压缩空气入口，10-第三连接管，11-压缩空气喷嘴，12-发动机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明提供了一种发动机用电动增压装置，其特征在于包括连接管，连接管上设置有单向阀3，所述单向阀3将连接管分为第一连接管2和第二连接管4；第一连接管2的端口作为电压增压装置的入口1，第二连接管4的端口作为电压增压装置的出口5；第一连接管2的侧面向外侧延伸形成第三连接管10，所述第三连接管10和第一连接管2相连通；电动增压器7固定设置于第三连接管10的端口处，第三连接管10与电动增压器的入口8相连通；电动增压器的出口6通过管道与第二连接管4相连通；第三连接管10的端口侧面设置有压缩空气入口9，压缩空气从压缩空气入口经第三连接管进入电动增压器的入口。
上述技术方案中，所述电压增压装置的出口5与废气涡轮增压器的入口相连通，废气涡轮增压器的出口与发动机的进气管相连通，发动机的废气驱动废气涡轮增压器的涡轮运转。
本发明结合废气涡轮增压器一起工作，工作过程如下：
压缩空气喷嘴11默认处于常关位置，单向阀3默认处于常关位置，电动增压器7默认不工作。
当发动机进气压力低时，压缩空气从压缩空气入口9进入第三连接管，电动增压器7开始工作，发动机进气通过电动增压装置入口1与压缩空气一起通过电动增压器入口8进入电动增压器，从电动增压器出口6进入第二连接管，并从电动增压装置出口5进入废气涡轮增压器压气机入口，在此过程中，由于电动增压装置出口5压力大于电动增压装置入口1压力，单向阀3不开启。
当电动增压器工作一段时间发动机进气压力升高后，电动增压器7停止工作，压缩空气不再进入第三连接管，此时，电动增压装置处于一种抽真空状态，电动增压装置出口5压力小于电动增压装置入口1压力，发动机进气通过电动增压装置入口1，经过单向阀3后，从电动增压器出口5进入发动机涡轮增压器压气机入口。
本发明中，压缩空气入口可以配设在电动增压器的入口侧；或者也可以配设在电动增压器出气口侧。
如图2所示，上述技术方案中，还包括控制器，控制器用于驱动电动增压器的工作状态变换；控制器实时接收发动机的进气压力信息，根据发动机的进气压力信息选择是否驱动电动增压器工作，根据发动机的进气压力信息选择压缩空气是否进入第三连接管。
上述技术方案中，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于发动机的进气管内，用于检测发动机的进气压力并实时反馈至控制器。
上述技术方案中，还包括储气罐，储气罐通过管道与压缩空气入口相连通，储气罐与压缩空气入口连通的管道上设置有压缩空气喷嘴11；控制器根据发动机的进气压力信息驱动压缩空气喷嘴的开闭状态变化；储气罐通过管道向第三连接管输送压缩空气。
上述技术方案中，若控制器根据发动机进气压力信息判断发动机处于急加速的进气量需求快速增大的工况运行，需要辅助进气，则控制器通过发动机转速、加速踏板开度、压力信息，依据预先设定的控制参数，控制电动增压器的电动机在需求转速运行，驱动电动增压器的的压气机压缩空气，同时控制压缩空气喷嘴进行周期性开启、关闭控制，驱动储气罐供气。
上述技术方案中，若控制器判断发动机处于低转速大扭矩的进气量需求大的工况运行，需要增大进气量，则控制器通过发动机转速、加速踏板开度、压力信息，依据预先设定的控制参数，控制电动增压器的电动机在需求转速运行，驱动电动增压器的的压气机对进气进行增压。
上述技术方案中，当电动增压器的电动机运行时，若压力传感器检测到发动机的进气压力低于最低阈值，则控制器控制压缩空气喷嘴开启，驱动储气罐供气。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种发动机用电动增压装置，其特征在于包括连接管，连接管上设置有单向阀，所述单项阀将连接管分为第一连接管和第二连接管；第一连接管的端口作为电压增压装置的入口，第二连接管的端口作为电压增压装置的出口；第一连接管的侧面向外侧延伸形成第三连接管，所述第三连接管和第一连接管相连通；电动增压器固定设置于第三连接管的端口处，第三连接管与电动增压器的入口相连通；电动增压器的出口通过管道与第二连接管相连通；第三连接管的端口侧面设置有压缩空气入口，压缩空气从压缩空气入口经第三连接管进入电动增压器的入口。
2.根据权利要求1所述的发动机用电动增压装置，其特征在于所述电压增压装置的出口与废气涡轮增压器的入口相连通，废气涡轮增压器的出口与发动机的进气管相连通，发动机的废气驱动废气涡轮增压器的涡轮运转。
3.根据权利要求2所述的发动机用电动增压装置，其特征在于发动机的进气压力正常时，单向阀默认处于常闭状态，电压增压装置不通入压缩空气，电动增压器默认不工作。
4.根据权利要求2所述的发动机用电动增压装置，其特征在于当发动机进气压力低时，压缩空气从压缩空气入口进入第三连接管，电动增压器开始工作，发动机进气通过电动增压装置入口与压缩空气一同经电动增压器入口进入电动增压器，从电动增压器出口进入第二连接管，并从电动增压装置出口进入废气涡轮增压器的入口；上述过程中，电动增压装置出口压力大于电动增压装置入口压力，单向阀不开启。
5.根据权利要求4所述的发动机用电动增压装置，其特征在于当电动增压器工作一段时间，且发动机进气压力回升至指定值后，电动增压器停止工作，压缩空气不再进入第三连接管，电动增压装置处于抽真空状态，电动增压装置出口压力小于电动增压装置入口压力，单向阀开启；发动机进气经电动增压装置入口、单向阀后，从电动增压器出口进入废气发动机涡轮增压器入口。
6.根据权利要求5所述的发动机用电动增压装置，其特征在于还包括控制器，控制器用于驱动电动增压器的工作状态变换；控制器实时接收发动机的进气压力信息，根据发动机的进气压力信息选择是否驱动电动增压器工作，根据发动机的进气压力信息选择压缩空气是否进入第三连接管。
7.根据权利要求6所述的发动机用电动增压装置，其特征在于还包括压力传感器，所述压力传感器设置于发动机的进气管内，用于检测发动机的进气压力并实时反馈至控制器。
8.根据权利要求7所述的发动机用电动增压装置，其特征在于还包括储气罐，储气罐通过管道与压缩空气入口相连通，储气罐与压缩空气入口连通的管道上设置有压缩空气喷嘴；控制器根据发动机的进气压力信息驱动压缩空气喷嘴的开闭状态变化；储气罐通过管道向第三连接管输送压缩空气。
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