CN212202227U - 发动机复合增压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机复合增压系统，包括涡轮增压器、电动增压器、冷却系统，将冷却系统中再增加一个进气口、出气口以及可调节的隔板。空气通过涡轮增压器和电动增压器后的压力不同，前者压力较低，后者压力较高。当电动增压器工作时，关上隔板将冷却系统分成两个独立的部分，高压气体和低压气体分别通过各自的进口管进入独立的冷却系统内，再通过各自的出口管流出；当电动增压器不工作时，打开隔板，让两个部分连通，涡轮增压后的高温气体通过一个进口流入冷却系统冷却后再经两个出口流出。本实用新型的技术方案可以解决现有技术中复合增压系统占用空间大、冷却系统利用率低的技术问题。

Description

发动机复合增压系统

技术领域

本实用新型涉及发动机涡轮增压系统，特别涉及一种发动机复合增压系统。

背景技术

涡轮增压技术有利于发动机的小型化设计、提升动力性和改善油耗，但同时也存在低速扭矩不足和加速响应滞后等问题。

为解决此问题，在涡轮增压系统中增加电动增压器形成发动机复合增压系统，电动增压器不仅可以弥补涡轮增压导致的加速相应迟滞还可以提升低速扭矩。

传统的复合增压系统布置方式如图1(a)-图1(b)所示，电动增压器7布置在涡轮增压器(涡轮增压器包括压气机1和涡轮2)的下游，即冷却系统4后面，可以获得更高的响应性。当气体不需要二次增压时，参见图1(a)，电动增压器7和副冷却系统12处于不工作状态；当气体经过电动增压器7二次增压后，参见图1(b)，压力、温度均升高，必须再进行一次冷却以减小气体发生爆震的倾向；因此，需要增加副冷却系统12冷却电动增压后的高温气体。

这样的布置方式一方面使得整个系统布置的难度增加，需要占据更大的空间，另一方面，受冷却润滑的限制，电动增压器不能长时间高速运转，而空转状态下的流量可忽略不计，这会导致副冷却系统的使用率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中复合增压系统占用空间大、冷却系统利用率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施方式公开了一种发动机复合增压系统，包括发动机本体、涡轮增压器、冷却系统、电动压气机、主进气管道、支进气管道和主排气管道，所述涡轮增压器包括机械连接的压气机与涡轮，所述主排气管道的一端与所述发动机本体的排气口气路连接，所述涡轮设置于所述主排气管道，且所述涡轮的进气口与所述发动机本体的排气口连通，所述压气机的出气口通过所述主进气管道与所述发动机本体的进气口连接并连通，所述主进气管道沿所述主进气管道的长度方向从所述压气机朝向所述发动机本体的方向依次设置有第一三通管、第一单向阀和第二三通管，且位于所述压气机与所述第一三通管之间的所述主进气管道为上游主进气管道，位于所述第一三通管与所述第二三通管之间的所述主进气管道为中游主进气管道，位于所述第二三通管与所述发动机本体之间的所述主进气管道为下游主进气管道，所述第一三通管的其中两个管口分别与所述上游主进气管道、所述中游主进气管道连接，所述第二三通管的其中两个管口分别与所述中游主进气管道、所述下游主进气管道，所述支进气管道的进气口与所述第一三通管的另一个管口连接，所述支进气管道的出气口与所述第二三通管的另一个管口连接，所述电动压气机设置于所述支进气管道上；

所述发动机复合增压系统还包括第二单向阀，所述第二单向阀设置于所述支进气管道上；

所述冷却系统包括冷却本体和隔板，所述隔板将所述冷却本体分隔成第一冷却部分和第二冷却部分，所述第一冷却部分具有第一冷却空间、分别与所述第一冷却空间连通的第一冷却进气口和第一冷却出气口，且所述第一冷却部分位于所述上游主进气管道上；

所述第二冷却部分具有第二冷却空间、分别与所述第二冷却空间连通的第二冷却进气口和第二冷却出气口，且所述第二冷却部分位于所述支进气管道上，并将所述支进气管道分隔成第一支进气管道部分和第二支进气管道部分，且所述第一支进气管道部分位于所述第一三通管的所述另一个管口与所述第二冷却进气口之间，所述电动压气机、所述第二单向阀均设置于所述第一支进气管道部分，所述第二支进气管道部分位于所述第二冷却出气口与所述第二三通管的所述另一个管口之间；

当所述隔板关闭时，所述第一冷却空间与所述第二冷却空间相互独立并不连通；当所述隔板打开时，所述第一冷却空间与所述第二冷却空间连通；

当所述第一单向阀打开，所述隔板打开，所述第二单向阀关闭时，经所述压气机增压后的气体从所述第一冷却部分的所述第一冷却进气口进入所述第一冷却空间中通过两路流向所述下游主进气管道，最终流入所述发动机主体的所述进气口，其中一路为从所述第一冷却出气口经过所述中游主进气管道，另一路为从所述第二冷却空间经过所述第二冷却出气口和所述第二支进气管道部分；

当所述第一单向阀关闭，所述隔板关闭，所述第二单向阀打开时，经所述压气机增压后的气体依次经过所述第一冷却进气口、所述第一冷却空间、所述第一冷却出气口、所述第一三通管、所述电动压气机、所述第二冷却进气口、所述第二冷却空间、所述第二冷却出气口、所述第二支进气管道部分、所述第二三通管和所述下游主进气管道，最终流入所述发动机主体的所述进气口。

采用上述技术方案，本实用新型主要目的是通过对冷却系统进行改动，用一个冷却系统解决了二次增压后的冷却问题，实现了复合增压系统结构更加紧凑、气路容积减小，在不同发动机运行工况下没有空置状态的冷却系统，增压效率更高，同时减小了涡轮增压器与发动机本体之间的气路容积，使得增压器的瞬态响应更快。

根据本实用新型的另一具体实施方式，本实用新型的实施方式公开的发动机复合增压系统，所述冷却系统可以为空空中冷系统。采用空空中冷系统，可以实现整个系统零件更可靠，结构更简单，制造工艺更容易，而且制造成本更低。

根据本实用新型的另一具体实施方式，本实用新型的实施方式公开的发动机复合增压系统，所述发动机复合增压系统还包括支排气管道和设置于所述支排气管道上的旁通废气阀，所述支排气管道的一端连接于所述主排气管道上位于所述涡轮的进气口的上游的部分，所述支排气管道的另一端连接于所述主排气管道上位于所述涡轮的出气口的下游的部分。采用旁通废气阀后，从发动机本体中产生的废气，一部分可以从旁通废气阀排出，避免在发动机转速过高情况下，产生废气不能及时从涡轮中排出，造成涡轮转速过大，从而进一步导致发动机转速过大造成发动机损坏。

根据本实用新型的另一具体实施方式，本实用新型的实施方式公开的发动机复合增压系统，所述电动压气机位于所述第二单向阀与所述第一三通管之间。

根据本实用新型的另一具体实施方式，本实用新型的实施方式公开的发动机复合增压系统，所述第一三通管为电动增压入口三通管、第二三通管均为电动增压出口三通管，采用电动增加出口三通管的优点在于电动增压器本身有压缩机旁通阀回路，因此入口和出口都是三通，采用压缩机旁通阀可以实现用电控，气控来控制，且开度大小可变化，可以用来完全旁通或完全关闭，也可以部分旁通或部分关闭。

根据本实用新型的另一具体实施方式，本实用新型的实施方式公开的发动机复合增压系统，所述第一单向阀为压缩机旁通阀，采用压缩机旁通阀可以实现用电控，气控来控制，且开度大小可变化，可以用来完全旁通或完全关闭，也可以部分旁通或部分关闭。

根据本实用新型的另一具体实施方式，本实用新型的实施方式公开的发动机复合增压系统，所述发动机复合增压系统还包括节气门，所述节气门设置于所述主进气管道上，并位于所述第二三通管与所述发动机本体的进气口之间。

附图说明

图1(a)为现有的发动机复合增压系统在电动增压机工作时的气路流向状态结构示意图；

图1(b)为现有的发动机复合增压系统在电动增压机不工作时的气路流向状态结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的发动机复合增压系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的发动机复合增压系统在电动增压机不工作时的气路流向状态结构示意图；

图4为本实用新型实施例1的发动机复合增压系统在电动增压机工作时的气路流向状态结构示意图；

图5(a)为本实用新型实施例1的发动机复合增压系统在电动增压机工作时的空空中冷系统气路流向状态的结构示意图；

图5(b)为本实用新型实施例1的发动机复合增压系统在电动增压机不工作时的空空中冷系统气路流向状态的结构示意图。

附图标记说明：

现有技术：

1、压气机；2、涡轮；4、冷却系统；7、电动增压器；12；副冷却系统。

本实用新型：

1、压气机；11、压气机的进气口；12、压气机的出气口；

2、涡轮；21、涡轮的进气口；22、涡轮的出气口；

3、旁通阀；

4、冷却系统；41、第一冷却部分；411、第一冷却进气口；412、第一冷却出气口；413、第一冷却空间；42、第二冷却部分；421、第二冷却进气口；422、第二冷却出气口；423、第二冷却空间；43、隔板；

5、第一三通管；6、第一单向阀；7、电动压气机；8、第二单向阀；9、第二三通管；10、节气阀；

11、发动机本体；111、发动机本体的进气口；112、发动机本体的排气口；

13、主进气管道；131、上游主进气管道；132、中游主进气管道；133、下游主进气管道；

14、支进气管道；141、第一支进气管道部分；142、第二支进气管道部分；

15、主排气管道；16、支排气管道。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种发动机复合增压系统，参见图2，包括发动机本体11、涡轮增压器、冷却系统4、电动压气机7、主进气管道13、支进气管道14和主排气管道15。

涡轮增压器包括机械连接的压气机1与涡轮2。主排气管道13的一端与发动机本体的排气口112气路连接，涡轮2设置于主排气管道13，且涡轮的进气口21与发动机本体的排气口112连通。压气机的出气口12通过主进气管道13与发动机本体的进气口111连接并连通。

主进气管道13沿主进气管道的长度方向从压气机1朝向发动机本体11的方向依次设置有第一三通管5、第一单向阀6和第二三通管9。且位于压气机1与第一三通管5之间的主进气管道为上游主进气管道131，位于第一三通管5与第二三通管9之间的主进气管道为中游主进气管道132，位于第二三通管9与发动机本体11之间的主进气管道为下游主进气管道133。

第一三通管5的左管口与中游主进气管道132连接，第一三通管5的下管口与上游主进气管道131连接，第一三通管5的右管口与支进气管道14的进气口连接。第二三通管9的上管口与下游主进气管道133连接，第二三通管9的下管口与中游主进气管道132连接，第二三通管9的右管口与支进气管道14的出气口连接。电动压气机7设置在支进气管道14上。此外，发动机复合增压系统还包括第二单向阀8。

其中，在本实用新型中，冷却系统4采用空空中冷系统，参见图5(a)-图5(b)，包括冷却本体和隔板43，隔板43将冷却本体分隔成第一冷却部分41和第二冷却部分42，通过设置隔板43，可避免第一冷却部分41与第二冷却部分42之间发生气体窜气。第一冷却部分41具有第一冷却空间413、与第一冷却空间413连通的第一冷却进气口411和第一冷却出气口412，且第一冷却部分41位于上游主进气管道131上。

第二冷却部分42具有第二冷却空间423、分别与第二冷却空间423连通的第二冷却进气口421和第二冷却出气口422。且第二冷却部分42位于支进气管道14上，并将支进气管道14分隔成第一支进气管道部分141和第二支进气管道部分142，且第一支进气管道部分141位于第一三通管5的右管口与第二冷却进气口421之间。电动压气机7、第二单向阀8均设置于第一支进气管道部分141，且第二单向阀8位于电动压气机7与冷却系统4的第二冷却部分42之间，第二支进气管道部分142位于第二冷却出气口422与第二三通管9的右管口之间。其中，单向阀8布置在电动压气机7的下游，是为了防止回流。即因为单向阀不允许发生倒流，当冷却系统4中的隔板43打开时，进入冷却系统41的气体只能分别通过第一冷却空间413和第二冷却空间423流向发动机本体11，而不能流向电动压气机7。

当隔板43关闭时，第一冷却空间413与第二冷却空间423相互独立并不连通；当隔板43打开时，第一冷却空间413与第二冷却空间423连通。

参见图3以及图5(b)，当第一单向阀6打开，隔板43打开，第二单向阀8关闭时，经压气机1增压后的气体从第一冷却部分41的第一冷却进气口411进入第一冷却空间413中通过两路流向下游主进气管道133，最终流入发动机主体的进气口111，其中一路为从第一冷却出气口412经过中游主进气管道132，另一路为从第二冷却空间423经过第二冷却出气口422和第二支进气管道部分142。此时电动增压器7处于空转，通过这个回路的流量可忽略不计。

其中，驱动组件可以控制隔板的旋转，使得隔板能够在打开状态和关闭状态之间自由切换。

进一步地，冷却系统中设置有位置传感器，可以检测隔板的位置状态信息(包括打开状态和关闭状态)，并将隔板的位置状态信息反馈给控制器，控制器结合位置传感器反馈的位置状态信息和发动机的工况信息输出控制指令给驱动组件，使得驱动组件驱动隔板旋转至打开或关闭状态。

参见图4以及图5(a)，当第一单向阀6关闭，隔板43关闭，第二单向阀8打开时，经压气机1增压后的气体依次经过第一冷却进气口411、第一冷却空间413、第一冷却出气口412、第一三通管5、电动压气机7、第二冷却进气口421、第二冷却空间423、第二冷却出气口422、第二支进气管道部分142、第二三通管9和下游主进气管道133，最终流入发动机主体的进气口111。

然后，从发动机本体11中产生的废气从发动机的排气口112经主排气通道15进入涡轮2中，涡轮2利用发动机排出的废气的惯性驱动压气机1转动从而实现压缩进入压缩机的气体；经处理后的废气一部分循环至压气机，一部分从涡轮的出气口22排出。

采用上述技术方案，对空空中冷系统进行改进，用一个冷却系统解决了二次增压后的冷却问题，实现了复合增压系统结构更加紧凑、增压效率更高，同时减小了涡轮增压器与发动机本体之间的气路容积，使得增压器的瞬态响应更快。

根据本实用新型的另一具体实施方式，发动机复合增压系统还包括支排气管道16和设置于支排气管道16上的旁通废气阀3，支排气管道16的一端连接于主排气管道15上位于涡轮的进气口21的上游的部分，支排气管道16的另一端连接于主排气管道15上位于涡轮的出气口22的下游的部分。

当发动机排出的废气增加时，涡轮转动的就越快，发动机的增压作用就越强，发动机工作就越猛烈，而发动机的工作越猛烈产生的废气量就越大，这样就会形成一个循环，采用这种方案，可以避免出现这样的一个循环，当废气量大时，可以通过旁通废气阀将废气从支排气管道排出。

根据本实用新型的另一具体实施方式，发动机复合增压系统还包括节气门10，节气门设置在主进气管道13上，具体位于第二三通管9与发动机本体的进气口111之间。采用此技术方案，可以根据发动机所需能量，控制节气门的开启角度，从而调节进气量的大小。

虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (5)

1.一种发动机复合增压系统，包括发动机本体、涡轮增压器、冷却系统、电动压气机、主进气管道、支进气管道和主排气管道，所述涡轮增压器包括机械连接的压气机与涡轮，所述主排气管道的一端与所述发动机本体的排气口气路连接，所述涡轮设置于所述主排气管道，且所述涡轮的进气口与所述发动机本体的排气口连通，所述压气机的出气口通过所述主进气管道与所述发动机本体的进气口连接并连通，所述主进气管道沿所述主进气管道的长度方向从所述压气机朝向所述发动机本体的方向依次设置有第一三通管、第一单向阀和第二三通管，且位于所述压气机与所述第一三通管之间的所述主进气管道为上游主进气管道，位于所述第一三通管与所述第二三通管之间的所述主进气管道为中游主进气管道，位于所述第二三通管与所述发动机本体之间的所述主进气管道为下游主进气管道，所述第一三通管的其中两个管口分别与所述上游主进气管道、所述中游主进气管道连接，所述第二三通管的其中两个管口分别与所述中游主进气管道、所述下游主进气管道，所述支进气管道的进气口与所述第一三通管的另一个管口连接，所述支进气管道的出气口与所述第二三通管的另一个管口连接，所述电动压气机设置于所述支进气管道上，其特征在于，

所述发动机复合增压系统还包括第二单向阀，所述第二单向阀设置于所述支进气管道上；

所述冷却系统包括冷却本体和隔板，所述隔板将所述冷却本体分隔成第一冷却部分和第二冷却部分，所述第一冷却部分具有第一冷却空间、分别与所述第一冷却空间连通的第一冷却进气口和第一冷却出气口，且所述第一冷却部分位于所述上游主进气管道上；

所述第二冷却部分具有第二冷却空间、分别与所述第二冷却空间连通的第二冷却进气口和第二冷却出气口，且所述第二冷却部分位于所述支进气管道上，并将所述支进气管道分隔成第一支进气管道部分和第二支进气管道部分，且所述第一支进气管道部分位于所述第一三通管的所述另一个管口与所述第二冷却进气口之间，所述电动压气机、所述第二单向阀均设置于所述第一支进气管道部分，所述第二支进气管道部分位于所述第二冷却出气口与所述第二三通管的所述另一个管口之间；

当所述隔板关闭时，所述第一冷却空间与所述第二冷却空间相互独立并不连通；当所述隔板打开时，所述第一冷却空间与所述第二冷却空间连通；

当所述第一单向阀打开，所述隔板打开，所述第二单向阀关闭时，经所述压气机增压后的气体从所述第一冷却部分的所述第一冷却进气口进入所述第一冷却空间中通过两路流向所述下游主进气管道，最终流入所述发动机主体的所述进气口，其中一路为从所述第一冷却出气口经过所述中游主进气管道，另一路为从所述第二冷却空间经过所述第二冷却出气口和所述第二支进气管道部分；

当所述第一单向阀关闭，所述隔板关闭，所述第二单向阀打开时，经所述压气机增压后的气体依次经过所述第一冷却进气口、所述第一冷却空间、所述第一冷却出气口、所述第一三通管、所述电动压气机、所述第二冷却进气口、所述第二冷却空间、所述第二冷却出气口、所述第二支进气管道部分、所述第二三通管和所述下游主进气管道，最终流入所述发动机主体的所述进气口。

2.如权利要求1所述的发动机复合增压系统，其特征在于，所述冷却系统为空空中冷系统。

3.如权利要求2所述的发动机复合增压系统，其特征在于，所述发动机复合增压系统还包括支排气管道和设置于所述支排气管道上的旁通废气阀，所述支排气管道的一端连接于所述主排气管道上位于所述涡轮的进气口的上游的部分，所述支排气管道的另一端连接于所述主排气管道上位于所述涡轮的出气口的下游的部分。

4.如权利要求3所述的发动机复合增压系统，其特征在于，所述电动压气机位于所述第二单向阀与所述第一三通管之间。

5.如权利要求1-4中任一项所述的发动机复合增压系统，其特征在于，所述发动机复合增压系统还包括节气门，所述节气门设置于所述主进气管道上，并位于所述第二三通管与所述发动机本体的进气口之间。

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