CN214616756U - 一种涡轮增压发动机及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涡轮增压发动机及汽车，包括涡轮增压器、发动机和调节机构；调节机构包括检测模块、管路模块、控制模块和数据处理模块；检测模块包括压气机出口空气流量及压力传感器和发动机进气流量及压力传感器；管路模块包括进气旁通管和废气旁通管；控制模块包括设于进气旁通管上的进气旁通电磁阀和设于废气旁通管上的废气旁通电磁阀；压气机出口空气流量及压力传感器的数据端、发动机进气流量及压力传感器的数据端、进气旁通电磁阀的控制端、废气旁通电磁阀的控制端分别与数据处理模块通信连接。本实用新型实施例提供的涡轮增压发动机及汽车，能够改善涡轮增压发动机的进气匹配问题，进而保障了汽车的行驶性能。

Description

一种涡轮增压发动机及汽车

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种涡轮增压发动机及汽车。

背景技术

现如今，涡轮增压技术凭借着能够减小发动机尺寸、提高发动机功率和减少有害物质排放的优点，逐渐成为发动机发展的重要方向。

涡轮增压的原理是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮增压器的涡轮室内的涡轮，涡轮高速旋转又带动同轴的叶轮，叶轮压缩由空气滤清器管道送来的空气，使之增压送入车辆发动机的气缸。但是，发明人经研究发现，在不同工况下，现有的涡轮增压发动机，会出现涡轮增压器的供气量与车辆发动机所需要的进气量不相匹配的问题，例如，当车辆发动机处于低转速时，排出的废气较少，导致压气机难以提供足够的进气量，而当发动机处于瞬变减速时，发动机所需的即时供气量较少，但压气机仍在提供较多的压缩空气。

实用新型内容

本实用新型提供一种涡轮增压发动机及汽车，以解决现有的涡轮增压发动机的进气匹配度较低的技术问题，通过构建围绕调节机构的涡轮增压发动机的具体结构，可以有效解决现有技术的不足，改善涡轮增压发动机的进气匹配问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种涡轮增压发动机，包括涡轮增压器、发动机和调节机构；

所述调节机构包括检测模块、管路模块、控制模块和数据处理模块；

所述检测模块至少包括压气机出口空气流量及压力传感器和发动机进气流量及压力传感器；

所述管路模块包括进气旁通管和废气旁通管；所述进气旁通管的一端与所述涡轮增压器的压气机的进气主管连接，所述进气旁通管的另一端与所述发动机的进气主管连接；所述废气旁通管的一端与所述涡轮增压器的涡轮机进气主管连接，所述废气旁通管的另一端与所述涡轮增压器的涡轮后排气管连接；

所述控制模块包括设于所述进气旁通管上的进气旁通电磁阀和设于所述废气旁通管上的废气旁通电磁阀；

所述压气机出口空气流量及压力传感器的数据端、所述发动机进气流量及压力传感器的数据端、所述进气旁通电磁阀的控制端、所述废气旁通电磁阀的控制端分别与所述数据处理模块通信连接。

作为其中一种优选方案，所述涡轮增压器的压气机为离心式压气机。

作为其中一种优选方案，所述调节机构还包括储气模块，所述储气模块包括至少两个压力容器，各个所述压力容器的开口与所述发动机的进气主管连接。

作为其中一种优选方案，所述管路模块还包括与所述压力容器数量相同的压力容器管道和公共管道；

所述进气旁通管的另一端通过所述公共管道与所述发动机的进气主管连接；

每一所述压力容器的开口和与其对应的所述压力容器管道的一端连接，各个所述压力容器管道的另一端通过所述公共管道与所述发动机的进气主管连接。

作为其中一种优选方案，所述检测模块还包括压气机的进气主管压力传感器、压气机的进气主管温度传感器、发动机进气歧管压力传感器和设于每一所述压力容器内的压力容器压力传感器；

压气机的进气主管压力传感器的数据端、压气机的进气主管温度传感器的数据端、发动机进气歧管压力传感器的数据端和设于每一所述压力容器内的压力容器压力传感器的数据端分别与所述数据处理模块通信连接。

作为其中一种优选方案，所述控制模块还包括设于每一所述压力容器开口处的压力容器电磁阀；

各个所述压力容器电磁阀的控制端分别与所述数据处理模块通信连接。

作为其中一种优选方案，所述调节机构还包括节气门模块；

所述节气门模块包括节气门和节气门传感器；

所述节气门传感器，其设于所述节气门内，且所述节气门传感器的数据端与所述数据处理模块通信连接。

作为其中一种优选方案，所述数据处理模块的通信端与车载智能终端连接。

作为其中一种优选方案，所述车载智能终端为车辆ECU或车载T-BOX。

本实用新型另一实施例提供了一种汽车，包括如上所述的涡轮增压发动机。

相比于现有技术，本实用新型实施例的有益效果在于以下所述中的至少一点，通过设计涡轮增压发动机的具体结构，其中的调节机构由检测模块、管路模块、控制模块和数据处理模块相互配合，管路模块给涡轮增压发动机的进出气调节提供了额外的旁通管道，使得调节更为灵活；检测模块用于检测涡轮增压发动机在工作过程中的进气相关参数；控制模块用于对相关管道的开度进行对应调整；数据处理模块用于对接收到的进气相关参数进行处理，从而为控制模块的调节提供数据支撑。通过上述方式，能够实时调节涡轮增压发动机的实时工况，从而改善了涡轮增压发动机的进气匹配问题，进而提高了采用涡轮增压发动机的汽车的行驶性能。

附图说明

图1是本实用新型其中一种实施例中的涡轮增压发动机的调节机构的部分结构示意图；

图2是本实用新型其中一种实施例中的发动机的进气和排气相关结构示意图；

图3是本实用新型其中一种实施例中的涡轮增压发动机的结构示意图；

其中，1、涡轮增压器；11、压气机；12、涡轮机；111、压气机的进气主管；112、涡轮机进气主管；113、涡轮后排气管；114、压气机的进气主管压力传感器；115、压气机的进气主管温度传感器；2、发动机；211、公共管道；222、发动机进气歧管压力传感器；31、压气机出口空气流量及压力传感器；32、发动机进气流量及压力传感器；41、进气旁通管；42、废气旁通管；51、进气旁通电磁阀；52、废气旁通电磁阀；61、压力容器；61’压力容器、；611、压力容器管道；611’压力容器管道、；612、压力容器压力传感器；612’、压力容器压力传感器；613、压力容器电磁阀；613’、压力容器电磁阀；7、节气门；71、节气门传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本申请描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”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。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有定义，本实用新型所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实用新型中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，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申请中的具体含义。

本实用新型一实施例提供了一种涡轮增压发动机，具体的，请参见图1，图1示出为本实用新型其中一种实施例中的涡轮增压发动机的调节机构的部分结构示意图，请参见图2，图2示出为本实用新型其中一种实施例中的发动机的进气和排气相关结构示意图，请参见图3，图3示出为本实用新型其中一种实施例中的涡轮增压发动机的结构示意图，如图所示，本实用新型实施例中的涡轮增压发动机，包括涡轮增压器1、发动机2和调节机构，其中涡轮增压器的结构与现有技术并无二致，主要包括压气机11和涡轮机12；所述调节机构包括检测模块B、管路模块、控制模块C和数据处理模块A；所述检测模块至少包括压气机出口空气流量及压力传感器31和发动机进气流量及压力传感器32；所述管路模块包括进气旁通管41和废气旁通管42；所述进气旁通管41的一端与所述涡轮增压器的压气机11的进气主管111连接，所述进气旁通管41的另一端与所述发动机2的进气主管210连接；所述废气旁通管42的一端与所述涡轮增压器的涡轮机12进气主管112连接，所述废气旁通管42的另一端与所述涡轮增压器1的涡轮后排气管113连接；所述控制模块包括设于所述进气旁通管41上的进气旁通电磁阀51和设于所述废气旁通管42上的废气旁通电磁阀52；所述压气机出口空气流量及压力传感器31的数据端、所述发动机进气流量及压力传感器32的数据端、所述进气旁通电磁阀51的控制端、所述废气旁通电磁阀52的控制端分别与所述数据处理模块A通信连接。

在本实施例中，不需要对传统的涡轮增压器1结构进行改动，涡轮增压器的相关的构件例如压气机11、涡轮机12、传动轴及相关轴承、压气机蜗壳、以及废气涡轮蜗壳等的选用需要结合具体的车型与产品设计要求，在此不再赘述。

此外，需要说明的是，在本实施例中的涡轮增压发动机中，可以在涡轮增压器的压气机的进气主管处设置空气滤清器用于过滤空气；可以在压气机出口与发动机的进气主管之间设置中冷器，用于冷却经压气机压缩后升温的气体；可以在涡轮增压器的涡轮机的后排气管处设置后处理装置，用于处理排出的废气，起到保护环境的作用。当然关于涡轮增压器的其他优选构件均需要结合具体的车型与产品设计要求，在此不再赘述。

关于涡轮增压器压气机，一般包括轴流式、离心式和混合式三种基本类型，在本实施例中选用离心式压气机。

进一步地，在上述实施例中，所述调节机构还包括储气模块，所述储气模块包括至少两个压力容器(图中显示为61和61’)，各个所述压力容器的开口与所述发动机2的进气主管210连接。

需要说明的是，压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，在本实施例中，压力容器主要针对于气体。压力容器与进气旁通管可以共用与发动机进气主管连接的接口管道，压力容器也可以有独立的管道与发动机进气主管连接，进气旁通管与压力容器逻辑上是不通流的，即当压力容器电磁阀打开时，进气旁通电磁阀必然是处于关闭状态，当进气旁通电磁阀打开时，压力容器电池阀必然要处于关闭状态。

下面对压力容器与进气旁通管共用管道的实施方式进行详细说明，需要说明的是，下述只是其中一种优选的方式，在不脱离本实用新型原理的前提下，做出任何其他若干连接方式的改进和润饰，都属于本实用新型的保护范围。

优选地，所述管路模块还包括与所述压力容器数量相同的压力容器管道(图中显示为611和611’)和公共管道211；所述进气旁通管41的另一端通过所述公共管道211与所述发动机2的进气主管210连接；每一所述压力容器的开口和与其对应的所述压力容器管道的一端连接，各个所述压力容器管道的另一端通过所述公共管道211与所述发动机2的进气主管210连接。

在本实施例中，可以理解的是，公共管道211、发动机2的进气主管210、进气旁通管41、以及各压力容器管道在物理结构上可以属于同一管道的不同管段，名称的区别只是为了更好地理解本实用新型的原理，当然，上述公共管道211、发动机2的进气主管210、进气旁通管41、以及各压力容器管道在物理结构上也可以为独立的管道，每段独立的管道设置对应的管道结构、材质、长度等，以此方式连接为一体，在这其中，各独立管道的结构、材质、长度、厚度等参数指标需要综合结合实际的车型、设计要求、涡轮增压发动机所要实现的具体功能等相关因素，在此不再赘述。

进一步地，在上述实施例中，所述检测模块B还包括压气机的进气主管压力传感器114、压气机的进气主管温度传感器115、发动机进气歧管压力传感器222和设于每一所述压力容器内的压力容器压力传感器(图中显示为612和612’)，应当说明的是，压气机的进气主管压力传感器114、压气机的进气主管温度传感器115和发动机进气歧管压力传感器222均设置于涡轮增压发动机的对应位置处，例如，压气机的进气主管压力传感器114设于压气机的进气主管111处，压气机的进气主管温度传感器115设于压气机的进气主管111处，发动机进气歧管压力传感器222设于发动机进气歧管处。压气机的进气主管压力传感器114的数据端、压气机的进气主管温度传感器115的数据端、发动机进气歧管压力传感器222的数据端和设于每一所述压力容器内的压力容器压力传感器的数据端分别与所述数据处理模块A通信连接。

进一步地，在上述实施例中，所述控制模块还包括设于每一所述压力容器开口处的压力容器电磁阀(图中显示为613和613’)，各个所述压力容器电磁阀的控制端分别与所述数据处理模块A通信连接。

进一步地，在上述实施例中，所述调节机构还包括节气门模块；

所述节气门模块包括节气门7和节气门传感器71；

所述节气门传感器71，其设于所述节气门7内，且所述节气门传感器71的数据端与所述数据处理模块A通信连接。

当然，并非所有的涡轮增压发动机都设置有节气门模块，产品的结构需要结合具体的车型做出相应的调整，在此不再赘述。

本实用新型实施例通过构建上述结构的涡轮增压发动机，通过作为辅助结构的进气旁通管等构件能够对涡轮增压器与发动机之间的进气问题做出较大的改善，例如，当车辆发动机处于低转速时，排出的废气较少，此时涡轮机在废气的驱动下动能无法得到保障，导致与之连接的压气机无法提供足够的进气量，本实用新型通过进气旁通电磁阀控制进气旁通管开启一定开度，向发动机的进气歧管额外补气，即，此时发动机进入自然进气+旁通管补气的双重进气模式，进而保证了发动机的进气量；当发动机处于瞬变减速工况时，发动机所需的即时供气量急剧降低，但此时涡轮机仍在高速运转，导致与之连接的压气机仍在向发动机提供过量的进气量，本实用新型通过进气旁通电磁阀控制进气旁通管开启一定开度，将压气机提供的一部分气体通过进气旁通管导出，从而降低了发动机的实际进气量，进而保证了涡轮增压发动机在特定工况下的工作性能合乎预设。

上述有关涡轮增压发动机的控制方式的描述较为简单，本实用新型实施例中的涡轮增压发动机可以在处理模块A的作用下，实现精准的工况调整，从而保证涡轮增压发动机在特定工况下的工作性能合乎预设，下面列举其中一种控制方式的原理，应当说明的是，以下所述只是其中一种控制方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，本实用新型只保护涡轮增压发动机的具体结构，在不脱离本实用新型结构的前提下，本领域技术人员也可以做出其他有益于涡轮增压发动机的结构的改进和润饰的相关控制方式，在此不再赘述。

当发动机处于低转速工况时，获取本领域内技术人员公知的涡轮增压器的压气机特性曲线图，该图是压气机出口压力比和压气机出口折合质量流量的二维坐标图，图中设置了喘振线、喘振控制线、增压工况临界线、联合运行线、阻塞线。当压气机出口的实际工况点(需要结合相关的计算公式，计算出实际工况点的位置，显示于特性曲线图中)位于喘振控制线周侧第一特定位置处(第一特定位置需要结合传感器数据进行计算，下同)时，则控制进气旁通电磁阀处于完全开启状态，进气旁通管利用自然吸气模式辅助进气；当压气机出口的实际工况点位于增压工况临界线周侧第二特定位置处时则可以逐步减小进气旁通电磁阀位于的开度，同理，当压气机出口的实际工况点进入第三特定位置处时则关闭进气旁通电磁阀。

当发动机处于瞬变减速工况时，仍是基于上述压气机特性曲线图进行控制，当压气机出口的实际工况点位于第四特定位置时，则打开进气旁通电磁阀进行泄压动作，当压气机出口的实际工况点位于第五特定位置时，关闭进气旁通电磁阀以停止泄压动作(以上控制方式没有考虑存在压力容器的情况，实际上，当涡轮增压发动机的调节机构存在压力容器时，且检测到压力容器并未饱和，也可将多余的气体排至压力容器中)。

上述对于进气旁通电磁阀的控制方式是基于压气机出口的实际工况点在压气机特性曲线图中的位置的判断，只是一种优选地实施方式，本领域技术人员也可选用其他控制方式对本实用新型实施例进行控制，例如，通过将数据处理模块与车辆的车载智能终端连接，由车载智能终端对其进行智能控制，从而实现上述有益效果。

进一步地，在上述实施例中，车载智能终端可以为车辆ECU或车载T-BOX，在这其中，ECU(Electronic Control Unit)为电子控制器单元，又称为汽车的“行车电脑”，它们的用途就是控制汽车的行驶状态以及实现其各种功能，主要是利用各种传感器、总线的数据采集与交换，来判断车辆状态以及司机的意图并通过执行器来操控汽车，现如今的ECU已经成为汽车上最为常见的部件之一，依据功能的不同可以分为不同的类型，最常见的有EMS(Engine Mangement System)发动机管理系统，应用在包括汽油机PFI、GDI，柴油机，混合动力系统等，主要控制发动机的喷油、点火、扭矩分配等功能；TCU(Transmision ControlUnit)自动变速箱控制单元，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自动变速器中，根据车辆的驾驶状态采用不同的档位策略，由此可见，利用ECU的EMS发动机管理系统获取相关数据，为本实用新型实施例的涡轮增压发动机提供数据支撑，能够准确地对各工况条件下的车辆进行控制，从而能够实时调节涡轮增压发动机的实时工况，改善了涡轮增压发动机的进气匹配问题。

车载T-BOX更侧重于信息的网络交互，主要体现在与用户的交互过程，即，本实用新型实施例中的涡轮增压发动机，利用车载T-BOX的智能交互，由用户判断车辆的实际行驶工况，在用户终端上进行设置(例如设置车辆进入低转速工况或顺便减速工况的模式)，经车载T-BOX接收这一控制信息，再获取相关的车辆涡轮增压发动机的实际行驶数据，对二者进行整合分析(具体的分析方法可参考上述压气机特性曲线图的方式)，进而能够控制涡轮增压发动机对应动作，保证在用户的控制下，采用涡轮增压发动机的汽车的行驶性能得到有效保障，优化了用户的体验。

本实用新型另一实施例提供了一种汽车，包括如上所述的涡轮增压发动机。

本实用新型实施例提供的涡轮增压发动机及汽车，有益效果在于以下所述中的至少一点：

通过设计涡轮增压发动机的具体结构，其中的调节机构由检测模块、管路模块、控制模块和数据处理模块相互配合，管路模块给涡轮增压发动机的进出气调节提供了额外的旁通管道，使得调节更为灵活；检测模块用于检测涡轮增压发动机在工作过程中的进气相关参数；控制模块用于对相关管道的开度进行对应调整；数据处理模块用于对接收到的进气相关参数进行处理，从而为控制模块的调节提供数据支撑。通过上述方式，能够实时调节涡轮增压发动机的实时工况，从而改善了涡轮增压发动机的进气匹配问题，进而提高了采用涡轮增压发动机的汽车的行驶性能。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种涡轮增压发动机，其特征在于，包括涡轮增压器、发动机和调节机构；

所述调节机构包括检测模块、管路模块、控制模块和数据处理模块；

所述检测模块至少包括压气机出口空气流量及压力传感器和发动机进气流量及压力传感器；

所述管路模块包括进气旁通管和废气旁通管；所述进气旁通管的一端与所述涡轮增压器的压气机的进气主管连接，所述进气旁通管的另一端与所述发动机的进气主管连接；所述废气旁通管的一端与所述涡轮增压器的涡轮机进气主管连接，所述废气旁通管的另一端与所述涡轮增压器的涡轮后排气管连接；

所述控制模块包括设于所述进气旁通管上的进气旁通电磁阀和设于所述废气旁通管上的废气旁通电磁阀；

所述压气机出口空气流量及压力传感器的数据端、所述发动机进气流量及压力传感器的数据端、所述进气旁通电磁阀的控制端、所述废气旁通电磁阀的控制端分别与所述数据处理模块通信连接。

2.如权利要求1所述的涡轮增压发动机，其特征在于，所述涡轮增压器的压气机为离心式压气机。

3.如权利要求1所述的涡轮增压发动机，其特征在于，所述调节机构还包括储气模块，所述储气模块包括至少两个压力容器，各个所述压力容器的开口与所述发动机的进气主管连接。

4.如权利要求3所述的涡轮增压发动机，其特征在于，所述管路模块还包括与所述压力容器数量相同的压力容器管道和公共管道；

所述进气旁通管的另一端通过所述公共管道与所述发动机的进气主管连接；

每一所述压力容器的开口和与其对应的所述压力容器管道的一端连接，各个所述压力容器管道的另一端通过所述公共管道与所述发动机的进气主管连接。

5.如权利要求3所述的涡轮增压发动机，其特征在于，所述检测模块还包括压气机的进气主管压力传感器、压气机的进气主管温度传感器、发动机进气歧管压力传感器和设于每一所述压力容器内的压力容器压力传感器；

压气机的进气主管压力传感器的数据端、压气机的进气主管温度传感器的数据端、发动机进气歧管压力传感器的数据端和设于每一所述压力容器内的压力容器压力传感器的数据端分别与所述数据处理模块通信连接。

6.如权利要求3所述的涡轮增压发动机，其特征在于，所述控制模块还包括设于每一所述压力容器开口处的压力容器电磁阀；

各个所述压力容器电磁阀的控制端分别与所述数据处理模块通信连接。

7.如权利要求1所述的涡轮增压发动机，其特征在于，所述调节机构还包括节气门模块；

所述节气门模块包括节气门和节气门传感器；

所述节气门传感器，其设于所述节气门内，且所述节气门传感器的数据端与所述数据处理模块通信连接。

8.如权利要求1所述的涡轮增压发动机，其特征在于，所述数据处理模块的通信端与车载智能终端连接。

9.如权利要求8所述的涡轮增压发动机，其特征在于，所述车载智能终端为车辆ECU或车载T-BOX。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的涡轮增压发动机。

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