專利名稱：內(nèi)燃機廢氣渦輪電動壓氣機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機廢氣渦輪電動壓氣機系統(tǒng)，適用于汽車內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
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為使內(nèi)燃機在排量不發(fā)生變化的情況下，發(fā)出更大的功率， 一般采取增加 進(jìn)氣的方法。進(jìn)入汽缸的空氣量增加，就可以增加供油，從而發(fā)出更大的功率。 在大氣狀態(tài)下進(jìn)氣量無法提高，只有通過一套機械提高進(jìn)氣壓力。利用內(nèi)燃機 排氣的能量驅(qū)動渦輪機，渦輪機帶動壓氣機，壓氣機將空氣壓力提高，將壓氣 機排出的一定壓力的空氣進(jìn)入內(nèi)燃機，就是廢氣渦輪增壓器。目前的汽車內(nèi)燃 機增壓系統(tǒng)都是渦輪增壓器一體式的，即廢氣渦輪機與壓氣機共軸。由于內(nèi)燃 機低速小負(fù)荷時，排氣較少，渦輪增壓器的效率較低。內(nèi)燃機高速時，渦輪增 壓器產(chǎn)生的高壓氣體又過多。當(dāng)排氣量和進(jìn)氣量不平衡時，就必須調(diào)整廢氣渦 輪機進(jìn)口氣量和壓氣機排氣量。渦輪能量采用改變噴嘴或放氣閥位置控制的方 法調(diào)整，改變高低速時的效率和輸出，存在的不足是造成密封困難和浪費。此
外，渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)速度高達(dá)300， OOOrmp，在渦輪和壓氣機葉片處各有一盤 滾動軸承作為支撐，軸承受力復(fù)雜，壽命短、噪音大、操縱繁瑣；采用變噴嘴 或放氣閥位置控制，必須在旋轉(zhuǎn)部件上增加控制、操縱裝置，造成旋轉(zhuǎn)部件的 不平衡，高速情況下，操縱困難，旋轉(zhuǎn)慣性力不易平衡，震動增大。制造工藝 復(fù)雜，大批量生產(chǎn)困難，使用中極易產(chǎn)生故障，給使用和維修帶來不便。有的 使用鈦合金制作葉輪，采用特殊的軸承解決噪音和震動問題，但在結(jié)構(gòu)上仍需 改進(jìn)。特別是產(chǎn)品價格很高，只適合在高檔轎車和商務(wù)車上使用
發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠減少排放污染、提 高效率的內(nèi)燃機廢氣渦輪電動壓氣機系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
本發(fā)明由廢氣渦輪子系統(tǒng)和電動壓氣子系統(tǒng)組成；所述的廢氣渦輪子系統(tǒng) 由廢氣渦輪機、發(fā)電機、蓄電池、廢氣處理裝置組成，廢氣渦輪機的進(jìn)氣口與 內(nèi)燃機的排氣管相連接，廢氣渦輪機與發(fā)電機通過傳動裝置相連接，發(fā)電機的
輸出端分別接蓄電池的正極和負(fù)極，廢氣處理裝置的進(jìn)氣口與廢氣渦輪機的廢 氣排氣口相連接；所述的電動壓氣子系統(tǒng)包括有逆變器、變頻調(diào)速電動機、空 氣流量計、壓氣機、濾清器；逆變器的一個輸入端分別接蓄電池的正極和負(fù)極， 逆變器的另一個輸入端接空氣流量計的輸出端，逆變器的輸出端接變頻調(diào)速電 動機的電源端；變頻調(diào)速電動機通過傳動裝置與壓氣機相連接，壓氣機的排氣
口與內(nèi)燃機進(jìn)氣管相連接，空氣流量計安裝在內(nèi)燃機進(jìn)氣管上，濾清器的出氣 口接壓氣機的進(jìn)氣口。
在本發(fā)明中，在壓氣機排氣口處的內(nèi)燃機進(jìn)氣管上還可以安裝有中間冷卻器。
所述的發(fā)電機為內(nèi)部帶有整流器的交流發(fā)電機。
所述的傳動裝置采用下述中的任一種共軸傳動、聯(lián)軸器、皮帶傳動、齒 輪副、離合器、摩擦輪、蝸輪蝸桿。
所述的廢氣渦輪機采用可調(diào)噴嘴式或帶旁通閥式或可變截面蝸殼式。
本發(fā)明的工作原理使用內(nèi)燃機的排氣驅(qū)動廢氣渦輪機，用廢氣渦輪機帶 動交流發(fā)電機發(fā)出電能，發(fā)出的交流電經(jīng)整流后儲存在蓄電池中，使用一個由 逆變器控制的變頻調(diào)速電動機帶動壓氣機。逆變器的一個輸入端分別接蓄電池 的正極和負(fù)極，逆變器的另一個輸入端受控于空氣流量計的輸出。逆變器根據(jù) 內(nèi)燃機的進(jìn)氣量調(diào)整變頻調(diào)速電動機轉(zhuǎn)速，使壓氣機排出的氣量滿足內(nèi)燃機的 要求。發(fā)電機由廢氣渦輪機驅(qū)動，充分利用廢氣的能量，較^、損失。
本發(fā)明的有益效果如下
(1) 用廢氣渦輪機帶動交流發(fā)電機發(fā)出電能，使廢氣渦輪機、發(fā)電機構(gòu)成 一個獨立的子系統(tǒng)。在廢氣渦輪機運行過程中，根據(jù)內(nèi)燃機的排氣狀況調(diào)整廢 氣渦輪機的特性，發(fā)出的電能供應(yīng)負(fù)載(包括用電器和蓄電池)。無須考慮壓氣 機的需求。
(2) 逆變器、變頻調(diào)速電動機、壓氣機構(gòu)成另一個獨立的子系統(tǒng)，壓氣機 由變頻調(diào)速電動機驅(qū)動。變頻調(diào)速電動機由逆變器調(diào)整轉(zhuǎn)速，逆變器根據(jù)空氣 流量計的信號調(diào)整頻率，調(diào)整變頻調(diào)速電動機使壓氣機的供氣壓力和供氣量適 合內(nèi)燃機的需要。解決了大尺寸廢氣渦輪機在內(nèi)燃機高速、蹕氣量大的情況下， 能完全滿足內(nèi)燃機的需要后還有多余氣體的問題；而在內(nèi)燃機低速、排氣量小
的情況下，廢氣渦輪機不能滿足內(nèi)燃機的需要的問題。解決了小尺寸廢氣渦輪 機在內(nèi)燃機高速、排氣量大的情況下，不能完全滿足內(nèi)燃機的需要的問題；而 在內(nèi)燃機低速、排氣量小的情況下，廢氣渦輪機能滿足內(nèi)燃機的需要的問題。 (3)結(jié)構(gòu)簡單、減少了排放污染、提高了效率。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。
具體實施方式

實施例1:
由圖1所示的實施例可知，它由廢氣渦輪子系統(tǒng)和電動壓氣子系統(tǒng)組成； 所述的廢氣渦輪子系統(tǒng)由廢氣渦輪機、發(fā)電機、蓄電池、廢氣處理裝置組成， 廢氣渦輪機的進(jìn)氣口與內(nèi)燃機的排氣管相連接，廢氣渦輪機與發(fā)電機通過傳動 裝置相連接，發(fā)電機的輸出端分別接蓄電池的正極和負(fù)極，廢氣處理裝置的進(jìn) 氣口與廢氣渦輪機的廢氣排氣口相連接；所述的電動壓氣子系統(tǒng)包括有逆變器、 變頻調(diào)速電動機、空氣流量計、壓氣機、濾清器；逆變器的一個輸入端分別接 蓄電池的正極和負(fù)極，逆變器的另一個輸入端接空氣流量計的輸出端，逆變器 的輸出端接變頻調(diào)速電動機的電源端；變頻調(diào)速電動機通過傳動裝置與壓氣機 相連接，壓氣機的排氣口與內(nèi)燃機進(jìn)氣管相連接，空氣流量計安裝在內(nèi)燃機進(jìn) 氣管上，濾清器的出氣口接壓氣機的進(jìn)氣口。
所述的發(fā)電機為內(nèi)部帶有整流器的交流發(fā)電機。
所述的傳動裝置采用下述中的任一種共軸傳動、聯(lián)軸器、皮帶傳動、齒 輪副、離合器、摩擦輪、蝸輪蝸桿。
所述的廢氣渦輪機采用可調(diào)噴嘴式或帶旁通閥式或可變截面蝸殼式。 實施例2:
實施例2與實施例1不同的是在壓氣機排氣口處的內(nèi)燃機進(jìn)氣管上安裝 有中間冷卻器。
中間冷卻器的作用在壓氣機中得到提升壓力的空氣，通過壓氣機的出氣 口進(jìn)入到中間冷卻器中，中間冷卻器將壓縮空氣的溫度降低，降溫后的壓縮空 氣進(jìn)入到內(nèi)燃機進(jìn)氣管中。
權(quán)利要求
1、內(nèi)燃機廢氣渦輪電動壓氣機系統(tǒng)，其特征在于它由廢氣渦輪子系統(tǒng)和電動壓氣子系統(tǒng)組成；所述的廢氣渦輪子系統(tǒng)由廢氣渦輪機、發(fā)電機、蓄電池、廢氣處理裝置組成，廢氣渦輪機的進(jìn)氣口與內(nèi)燃機的排氣管相連接，廢氣渦輪機與發(fā)電機通過傳動裝置相連接，發(fā)電機的輸出端分別接蓄電池的正極和負(fù)極，廢氣處理裝置的進(jìn)氣口與廢氣渦輪機的廢氣排氣口相連接；所述的電動壓氣子系統(tǒng)包括有逆變器、變頻調(diào)速電動機、空氣流量計、壓氣機、濾清器；逆變器的一個輸入端分別接蓄電池的正極和負(fù)極，逆變器的另一個輸入端接空氣流量計的輸出端，逆變器的輸出端接變頻調(diào)速電動機的電源端；變頻調(diào)速電動機通過傳動裝置與壓氣機相連接，壓氣機的排氣口與內(nèi)燃機進(jìn)氣管相連接，空氣流量計安裝在內(nèi)燃機進(jìn)氣管上，濾清器的出氣口接壓氣機的進(jìn)氣口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機廢氣渦輪電動壓氣機系統(tǒng)，其特征在于在 壓氣機排氣口處的內(nèi)燃機進(jìn)氣管上安裝有中間冷卻器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機廢氣渦輪電動壓氣機系統(tǒng)，其特征在 于所述的發(fā)電機為內(nèi)部帶有整流器的交流發(fā)電機。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機廢氣渦輪電動壓氣機系統(tǒng)，其特征在于所 述的傳動裝置采用下述中的任一種共軸傳動、聯(lián)軸器、皮帶傳動、齒輪副、 離合器、摩擦輪、蝸輪蝸桿。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機廢氣渦輪電動壓氣機系統(tǒng)，其特征在于廢 氣渦輪機采用可調(diào)噴嘴式或帶旁通閥式或可變截面蝸殼式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機廢氣渦輪電動壓氣機系統(tǒng)，它由廢氣渦輪子系統(tǒng)和電動壓氣子系統(tǒng)組成；所述的廢氣渦輪子系統(tǒng)由廢氣渦輪機、發(fā)電機、蓄電池、廢氣處理裝置組成；所述的電動壓氣子系統(tǒng)包括有逆變器、變頻調(diào)速電動機、空氣流量計、壓氣機、濾清器；逆變器的一個輸入端分別接蓄電池的正極和負(fù)極，逆變器的另一個輸入端接空氣流量計的輸出端，逆變器的輸出端接變頻調(diào)速電動機的電源端；變頻調(diào)速電動機通過傳動裝置與壓氣機相連接，壓氣機的排氣口與內(nèi)燃機進(jìn)氣管相連接，空氣流量計安裝在內(nèi)燃機進(jìn)氣管上，濾清器的出氣口接壓氣機的進(jìn)氣口。本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單、并且能夠大大提高效率、減少排放污染。
文檔編號F02B41/10GK101182805SQ20071018557
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者勇 姚, 巖 徐, 邸敏艷 申請人:河北師范大學(xué)