CN114135499B - 一种串并联可变式两级电动增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种串并联可变式两级电动增压器，包括第一级压气机、高速电机、第二级压气机和管路，第一级压气机、第二级压气机背对背安装于高速电机两侧，三者同轴设置，两级压气机均由高速电机直接驱动，第一级压气机、第二级压气机的进出口以管路相连；第一级压气机出口管路及第二级压气机进口管路分别安装一个切换阀，两个切换阀均有三种开关状态，通过两个切换阀的状态组合，实现两级电动增压的串联模式、并联模式以及旁通模式。本发明所述的串并联可变式两级电动增压器，只需两个切换阀即可实现三种工作模式的转换，切换阀控制简单、可靠性好，整体结构集成度高。

Description

一种串并联可变式两级电动增压器
技术领域
本发明属于电动增压技术领域，尤其是涉及一种串并联可变式两级电动增压器。
背景技术
电动增压器是车用涡轮增压技术的重要发展方向，电动增压与涡轮增压组合而成的复合增压技术能够显著增强车辆的动力性并改善燃油经济性。在复合增压内燃机中，为尽可能满足内燃机面工况需求，在内燃机低速区域电动增压工作在小流量、高压比区域，在内燃机中等转速区域电动增压工作在大流量、小压比区域，这对电动增压的工况覆盖范围提出了很高要求。尤其是考虑到内燃机高原环境适应性时，要求电动增压覆盖的压比流量范围和电机工作范围更宽，现有电动增压技术难以满足需求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种串并联可变式两级电动增压器，以有效拓展电动增压器工况范围，适应内燃机面工况及海拔适应性需求。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种串并联可变式两级电动增压器,包括第一级压气机、高速电机、第二级压气机和管路，第一级压气机、第二级压气机背对背安装于高速电机两侧，三者同轴设置，两级压气机均由高速电机直接驱动，第一级压气机、第二级压气机的进出口以管路相连；第一级压气机出口管路及第二级压气机进口管路分别安装一个切换阀，两个切换阀均有三种开关状态，通过两个切换阀的状态组合，实现两级电动增压的串联模式、并联模式以及旁通模式。
进一步的，所述管路包括总进气管、二级进气管、二级总管、回气管、二级出气管、一级进气管、一级出气管和总出气管，总进气管一分为二，分别为二级进气管和一级进气管，一级进气管连接至第一级压气机的进气口，第一级压气机的出气口通过一级出气管与总出气管、回气管连通，且三者交接处安装第一级压气机出口切换阀；回气管的另一端分别与二级进气管、二级总管连通，且三者交接处安装第二级压气机进口切换阀，二级总管与第二级压气机的进气口连通，第二级压气机的出气口通过二级出气管与总出气管连通。
进一步的，所述在需要高压比、小流量工况时，电动增压器工作在串联模式，第一级压气机出口切换阀将一级出气管和总出气管之间截住，且使得一级出气管和回气管连通，第二级压气机进口切换阀将二级进气管、二级总管截住，且使得二级总管、回气管连通，气体经总进气管、一级进气管进入第一级压气机压缩后，经一级出气管、回气管、二级总管后进入第二级压气机被进一步压缩，最后经过二级出气管、总出气管排出；第一级压气机及第二级压气机在气路上为串联连接，电动增压器的总压比近似为第一级压气机及第二级压气机压比之积。
进一步的，所述在需要低压比、大流量工况时，电动增压器工作在并联模式，第一级压气机出口切换阀将一级出气管和总出气管之间连通，且一级出气管、总出气管均与回气管截住，第二级压气机进口切换阀将二级总管、二级进气管截住，且使得回气管、二级总管连通，气体从电动增压器进口总进气管分为两路，分别经一级进气管进入第一级压气机压缩后，经一级出气管汇入总出气管，经二级进气管、二级总管进入第二级压气机压缩后，经二级出气管汇入总出气管；电动增压器的总压比近似为单级压气机压比，最大流量为两级压气机最大流量之和。
进一步的，所述在不需电动增压器工作或流量超出增压器最大流量时，电动增压器不工作，切换至旁通模式，第一级压气机出口切换阀将一级出气管和总出气管之间截住，且使得总出气管和回气管连通，第二级压气机进口切换阀将回气管、二级进气管连通，且回气管、二级进气管均与二级总管截住，气体从电动增压器进口先后经总进气管、二级进气管、第二级压气机进口切换阀、回气管和第一级压气机出口切换阀，从总出气管流出，不经过两级压气机。
相对于现有技术，本发明所述的串并联可变式两级电动增压器具有以下优势：
(1)本发明所述的串并联可变式两级电动增压器，串联模式适应小流量、高压比工况，并联模式适应大流量、低压比工况，旁通模式适应不需要电动增压或流量超过电动增压最大流量范围的工况；通过串联、并联工作模式的切换，大幅拓展电动增压器的工作范围。
(2)本发明所述的串并联可变式两级电动增压器，只需两个切换阀即可实现三种工作模式的转换，切换阀控制简单、可靠性好，整体结构集成度高。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的串并联可变式两级电动增压器的串联模式示意图；
图2为本发明实施例所述的串并联可变式两级电动增压器的并联模式示意图；
图3为本发明实施例所述的串并联可变式两级电动增压器的旁通模式示意图。
附图标记说明：
1-第一级压气机；2-高速电机；3-第二级压气机；4-第一级压气机出口切换阀；5-第二级压气机进口切换阀；6-管路；61-总进气管；62-二级进气管；63-二级总管；64-回气管；65-二级出气管；66-一级进气管；67-一级出气管；68-总出气管。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种串并联可变式两级电动增压器，如图1至图3所示，包括第一级压气机1、高速电机2、第二级压气机3、第一级压气机出口切换阀4、第二级压气机进口切换阀5和管路6，第一级压气机1、第二级压气机3背对背安装于高速电机2两侧，且第一级压气机1、第二级压气机3均与高速电机2同轴，均由高速电机2直接驱动，第一级压气机1、第二级压气机3的进出口以管路6相连；第一级压气机1出口管路及第二级压气机2进口管路分别安装一个切换阀，两个切换阀均有三种开关状态，通过两个切换阀的状态组合，实现两级电动增压的串联模式、并联模式以及旁通模式。
管路6包括总进气管61、二级进气管62、二级总管63、回气管64、二级出气管65、一级进气管66、一级出气管67和总出气管68，总进气管61一分为二，分别为二级进气管62和一级进气管66，一级进气管66连接至第一级压气机1的进气口，第一级压气机1的出气口通过一级出气管67与总出气管68、回气管64连通，且三者交接处安装第一级压气机出口切换阀4；回气管64的另一端分别与二级进气管62、二级总管63连通，且三者交接处安装第二级压气机进口切换阀5，二级总管63与第二级压气机3的进气口连通，第二级压气机3的出气口通过二级出气管65与总出气管68连通。一种串并联可变式两级电动增压器，通过两个切换阀的状态组合，实现电动增压器串联模式、并联模式和旁通模式的切换，有效拓展电动增压器工况范围，适应内燃机面工况及海拔适应性需求。
一种串并联可变式两级电动增压器的工作原理为：
电动增压器运转时，第一级压气机1及第二级压气机3以相同转速工作。第一级压气机出口切换阀4、第二级压气机进口切换阀5均有三种状态，通过两个切换阀的不同状态组合，实现两级电动增压的串联模式、并联模式以及旁通模式。
在需要高压比、小流量工况时，电动增压器工作在串联模式，两个切换阀状态如图1所示，第一级压气机出口切换阀4将一级出气管67和总出气管68之间截住，且使得一级出气管67和回气管64连通，第二级压气机进口切换阀5将二级进气管62、二级总管63截住，且使得二级总管63、回气管64连通，气体经总进气管61、一级进气管66进入第一级压气机1压缩后，经一级出气管67、回气管64、二级总管63后进入第二级压气机3被进一步压缩，最后经过二级出气管65、总出气管68排出；第一级压气机1及第二级压气机3在气路上为串联连接，电动增压器的总压比近似为第一级压气机1及第二级压气机3压比之积。
在需要低压比、大流量工况时，电动增压器工作在并联模式，两个切换阀状态如图2所示，第一级压气机出口切换阀4将一级出气管67和总出气管68之间连通，且一级出气管67、总出气管68均与回气管64截住，第二级压气机进口切换阀5将二级总管63、二级进气管62截住，且使得回气管64、二级总管63连通，气体从电动增压器进口总进气管61分为两路，分别经一级进气管66进入第一级压气机1压缩后，经一级出气管67汇入总出气管68，经二级进气管62、二级总管63进入第二级压气机3压缩后，经二级出气管65汇入总出气管68。电动增压器的总压比近似为单级压气机压比，最大流量为两级压气机最大流量之和。
在不需电动增压器工作或流量超出增压器最大流量时，电动增压器不工作，切换至旁通模式，两个切换阀状态如图3所示，第一级压气机出口切换阀4将一级出气管67和总出气管68之间截住，且使得总出气管68和回气管64连通，第二级压气机进口切换阀5将回气管64、二级进气管62连通，且回气管64、二级进气管62均与二级总管63截住，气体从电动增压器进口先后经总进气管61、二级进气管62、第二级压气机进口切换阀5、回气管64和第一级压气机出口切换阀4，从总出气管68流出，不经过两级压气机。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种串并联可变式两级电动增压器，其特征在于：包括第一级压气机、高速电机、第二级压气机和管路，第一级压气机、第二级压气机背对背安装于高速电机两侧，三者同轴设置，两级压气机均由高速电机直接驱动，第一级压气机、第二级压气机的进出口以管路相连；第一级压气机出口管路及第二级压气机进口管路分别安装一个切换阀，两个切换阀均有三种开关状态，通过两个切换阀的状态组合，实现两级电动增压的串联模式、并联模式以及旁通模式；管路包括总进气管、二级进气管、二级总管、回气管、二级出气管、一级进气管、一级出气管和总出气管，总进气管一分为二，分别为二级进气管和一级进气管，一级进气管连接至第一级压气机的进气口，第一级压气机的出气口通过一级出气管与总出气管、回气管连通，且三者交接处安装第一级压气机出口切换阀；回气管的另一端分别与二级进气管、二级总管连通，且三者交接处安装第二级压气机进口切换阀，二级总管与第二级压气机的进气口连通，第二级压气机的出气口通过二级出气管与总出气管连通。
2.根据权利要求1所述的一种串并联可变式两级电动增压器，其特征在于：在需要高压比、小流量工况时，电动增压器工作在串联模式，第一级压气机出口切换阀将一级出气管和总出气管之间截住，且使得一级出气管和回气管连通，第二级压气机进口切换阀将二级进气管、二级总管截住，且使得二级总管、回气管连通，气体经总进气管、一级进气管进入第一级压气机压缩后，经一级出气管、回气管、二级总管后进入第二级压气机被进一步压缩，最后经过二级出气管、总出气管排出；第一级压气机及第二级压气机在气路上为串联连接，电动增压器的总压比近似为第一级压气机及第二级压气机压比之积。
3.根据权利要求1所述的一种串并联可变式两级电动增压器，其特征在于：在需要低压比、大流量工况时，电动增压器工作在并联模式，第一级压气机出口切换阀将一级出气管和总出气管之间连通，且一级出气管、总出气管均与回气管截住，第二级压气机进口切换阀将二级总管、二级进气管截住，且使得回气管、二级总管连通，气体从电动增压器进口总进气管分为两路，分别经一级进气管进入第一级压气机压缩后，经一级出气管汇入总出气管，经二级进气管、二级总管进入第二级压气机压缩后，经二级出气管汇入总出气管；电动增压器的总压比近似为单级压气机压比，最大流量为两级压气机最大流量之和。
4.根据权利要求1所述的一种串并联可变式两级电动增压器，其特征在于：在不需电动增压器工作或流量超出增压器最大流量时，电动增压器不工作，切换至旁通模式，第一级压气机出口切换阀将一级出气管和总出气管之间截住，且使得总出气管和回气管连通，第二级压气机进口切换阀将回气管、二级进气管连通，且回气管、二级进气管均与二级总管截住，气体从电动增压器进口先后经总进气管、二级进气管、第二级压气机进口切换阀、回气管和第一级压气机出口切换阀，从总出气管流出，不经过两级压气机。
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