電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置，所述裝置包括由高速無(wú)刷電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成的高速無(wú)刷電機(jī)模塊；高速無(wú)刷電機(jī)與廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪和壓氣渦輪相連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制信號(hào)端口與車(chē)載電腦系統(tǒng)連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)系統(tǒng)供電端口與車(chē)載電源相連接。本發(fā)明裝置巧妙地解決了廢氣渦輪的遲滯問(wèn)題，通過(guò)合理的工程調(diào)?？扇∠麄鹘y(tǒng)廢氣渦輪增壓器裝置中的泄壓裝置，解決問(wèn)題并優(yōu)化了結(jié)構(gòu)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
電動(dòng)廢氣渦輪増壓器裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)進(jìn)步發(fā)展，生產(chǎn)生活等社會(huì)活動(dòng)中對(duì)車(chē)輛的環(huán)保、性能、駕駛特性等提出越來(lái)越高的要求。尤其世界各國(guó)迫于環(huán)保要求，車(chē)輛的排量越做越小，但排量的減小，導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率也減小。實(shí)際需求又需要車(chē)輛具有適當(dāng)大的功率輸出，因此渦輪增壓被大規(guī)模應(yīng)用。但在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)，廢氣排量有限導(dǎo)致傳統(tǒng)廢氣式渦輪增壓器不能進(jìn)入有效工作狀態(tài)，待發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上來(lái)后，排氣量也增加到足以驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器進(jìn)入有效工作狀態(tài)。這個(gè)時(shí)間段就存在增壓不夠或無(wú)效，并導(dǎo)致車(chē)輛排氣不暢，業(yè)內(nèi)稱之為渦輪“遲滯”現(xiàn)象。
[0003]“遲滯”現(xiàn)象的存在，具體表現(xiàn)為，車(chē)輛需要加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)未能有足夠的輸出功率來(lái)支持這個(gè)需求，導(dǎo)致駕駛不暢、突然加速和需要車(chē)輛加速躲避危險(xiǎn)而未加速等不良及不安全因素。
[0004]另一類(lèi)增壓器是機(jī)械增壓，它不存在渦輪遲滯現(xiàn)象，但會(huì)消耗掉一部分發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，在高速狀態(tài)下，動(dòng)力損失尤其突出，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。為了解決發(fā)動(dòng)機(jī)在低速到高速大功率輸出的平滑性，人們發(fā)明了雙渦輪增壓，它采取廢氣渦輪增壓和機(jī)械增壓相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短。但實(shí)際使用中存在工作點(diǎn)交接的問(wèn)題，車(chē)輛的平順調(diào)校很有難度，所以調(diào)校難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本昂貴是其非常大的弱點(diǎn)。
[0005]因此，一個(gè)能使車(chē)輛功率輸出強(qiáng)勁而平順、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的增壓器是當(dāng)前燃油車(chē)輛所需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置，此發(fā)明裝置是高速無(wú)刷電機(jī)和傳統(tǒng)廢氣渦輪增壓器的結(jié)合，工作時(shí)發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，互補(bǔ)缺點(diǎn)。利用高速電機(jī)能實(shí)時(shí)介入工作的特性，當(dāng)廢氣渦輪轉(zhuǎn)速不夠時(shí)，高速電機(jī)迅速輔助介入。當(dāng)渦輪過(guò)速時(shí)，利用電剎車(chē)使渦輪降速，避免渦輪壓氣側(cè)過(guò)壓，并把剎車(chē)產(chǎn)生的電能回補(bǔ)給車(chē)輛供電系統(tǒng)。本發(fā)明裝置巧妙地解決了廢氣渦輪的遲滯問(wèn)題，通過(guò)合理的工程調(diào)?？扇∠麄鹘y(tǒng)廢氣渦輪增壓器裝置中的泄壓裝置，解決問(wèn)題并優(yōu)化了結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明提供一種電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置，所述裝置包括由高速無(wú)刷電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成的高速無(wú)刷電機(jī)模塊;高速無(wú)刷電機(jī)與廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪和壓氣渦輪相連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制信號(hào)端口與車(chē)載電腦系統(tǒng)連接，用于控制高速無(wú)刷電機(jī)的工作；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)系統(tǒng)供電端口與車(chē)載電源相連接。
[0008]在一種實(shí)施方式中，高速無(wú)刷電機(jī)與廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪和壓氣渦輪通過(guò)渦輪軸同軸相連接。
[0009]在一種實(shí)施方式中，高速無(wú)刷電機(jī)與廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪和壓氣渦輪非同軸地相連接。
[0010]在一種實(shí)施方式中，高速無(wú)刷電機(jī)與廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪和壓氣渦輪通過(guò)皮帶或變速齒輪相連接。
[0011]在一種實(shí)施方式中，高速無(wú)刷電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以分開(kāi)方式或合成一體地存在。
[0012]在一種實(shí)施方式中，高速無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部包含永磁磁鋼、繞組和相位傳感器。
[0013]在一種實(shí)施方式中，高速無(wú)刷電機(jī)中相位傳感器的信號(hào)是高速無(wú)刷電機(jī)的電控?fù)Q向信號(hào)，又同時(shí)反饋給車(chē)載電腦計(jì)算壓氣渦輪的轉(zhuǎn)速。
[0014]所述廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪，由車(chē)輛廢氣驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)后驅(qū)動(dòng)同軸另一側(cè)的壓氣渦輪，壓縮新鮮空氣，以供汽缸燃油使用。所述壓氣渦輪為壓縮吸入的新鮮空氣并壓入車(chē)輛汽缸以供燃油燃燒使用。所述高速無(wú)刷電機(jī)為車(chē)輛廢氣不足時(shí)輔助提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)壓氣渦輪。
[0015]所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為高速無(wú)刷電機(jī)的控制器，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。其控制信號(hào)包括車(chē)輛電腦計(jì)算的控制信號(hào)(輸入電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)和渦輪轉(zhuǎn)速信號(hào)(反饋給車(chē)輛電腦)。
[0016]電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置在車(chē)輛需要增壓器增壓進(jìn)氣卻增壓不夠時(shí)，由車(chē)載電腦計(jì)算并通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制高速無(wú)刷電機(jī)介入工作，有效消除“遲滯”問(wèn)題。通過(guò)檢測(cè)高速無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部傳感器計(jì)算渦輪轉(zhuǎn)速，采取電剎車(chē)手段來(lái)保護(hù)中心轉(zhuǎn)軸，優(yōu)化后可取消傳統(tǒng)增壓器的泄壓裝置，并把電剎車(chē)所取得的電能回饋給車(chē)輛供電系統(tǒng)。
[0017]本發(fā)明科學(xué)解決了傳統(tǒng)“廢氣渦輪增壓器”的“遲滯”問(wèn)題，利用電機(jī)電剎車(chē)有效控制渦輪的最高轉(zhuǎn)速，保護(hù)中心轉(zhuǎn)軸，優(yōu)化后可取消“泄壓裝置”，不僅解決了問(wèn)題還簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0019]圖1是傳統(tǒng)的廢氣渦輪增壓器裝置的示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置的示意圖；和
[0021]圖3是本發(fā)明電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置的三種最基本的工作模式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0023]如圖1所示，它是傳統(tǒng)的廢氣渦輪增壓器裝置的示意圖，它主要包括壓氣渦輪和廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪，兩者通過(guò)渦輪軸連接;另外，在壓氣渦輪上設(shè)置有泄壓閥。
[0024]發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排出的廢氣，推動(dòng)廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。由此便能帶動(dòng)與之相連的另一側(cè)的壓氣渦輪也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。壓氣渦輪把空氣從進(jìn)氣口強(qiáng)制吸進(jìn)進(jìn)氣，并經(jīng)葉片的旋轉(zhuǎn)壓縮后，再進(jìn)入管徑越來(lái)越小的壓縮通道作二次壓縮，這些經(jīng)壓縮的空氣被注入汽缸內(nèi)燃燒。被壓縮并被冷卻后的空氣經(jīng)進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸，參與燃燒做功。燃燒后的廢氣從排氣管排出，進(jìn)入廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪，推動(dòng)廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，然后尾氣排出處理。渦輪增壓器裝置中通常設(shè)置冷卻系統(tǒng)，以此降低被壓縮空氣的溫度、提高密度，防止發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震。
[0025]一旦渦輪壓縮空氣端的增壓值達(dá)到極限值時(shí)，部分渦輪廢氣直接通過(guò)泄壓閥排出，使得壓氣渦輪的渦輪降速，使得壓氣渦輪進(jìn)氣端進(jìn)氣壓力保持一個(gè)較穩(wěn)定的值。
[0026]如圖2所示，本發(fā)明的一種電動(dòng)廢氣渦輪增壓器，主要包括壓氣渦輪、高速無(wú)刷電機(jī)模塊和廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪。高速無(wú)刷電機(jī)模塊主要包括高速無(wú)刷電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，并且包含有控制信號(hào)端口和系統(tǒng)供電端口?？刂菩盘?hào)端口與車(chē)載電腦系統(tǒng)連接，用于控制高速無(wú)刷電機(jī)的工作；系統(tǒng)供電端口與車(chē)載電源相連接，例如與車(chē)輛DC12V連接。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器機(jī)械和電氣與高速無(wú)刷電機(jī)相連。高速無(wú)刷電機(jī)與壓氣渦輪、和廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪通過(guò)渦輪軸同軸地相連接，或者通過(guò)非同軸地方式相連接，例如皮帶或變速齒輪。
[0027]工作方式:車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，車(chē)載電腦采集車(chē)輛工作數(shù)據(jù)和駕駛數(shù)據(jù)，計(jì)算數(shù)據(jù)并通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制高速無(wú)刷電機(jī)需要介入工作的強(qiáng)度，到達(dá)消除“傳統(tǒng)廢氣渦輪增壓器”因發(fā)動(dòng)機(jī)處在轉(zhuǎn)速不夠時(shí)而引起的“遲滯”現(xiàn)象。通過(guò)高速無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部的傳感器信號(hào)，監(jiān)測(cè)壓氣渦輪轉(zhuǎn)速，當(dāng)壓氣渦輪超速時(shí)，高速無(wú)刷電機(jī)逆向工作，電能回饋到車(chē)輛供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電剎車(chē)，有效保護(hù)渦輪軸，延長(zhǎng)壽命并減少故障。另外，利用電剎車(chē)特點(diǎn)，通過(guò)合理的工程調(diào)?？扇∠皞鹘y(tǒng)廢氣渦輪增壓器”的泄壓裝置，簡(jiǎn)化了裝置，減少了故障點(diǎn)。
[0028]本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)車(chē)輛廢氣排量足夠時(shí)，高速無(wú)刷電機(jī)通過(guò)控制信號(hào)端口接收控制指令，使電機(jī)處于非工作狀態(tài)或亞工作狀態(tài)。
[0029]如圖3所示，本發(fā)明裝置具有三種最基本的工作模式:Ml:電剎車(chē)，M2:怠速或待機(jī)，M3:按數(shù)據(jù)介入工作。當(dāng)車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)，采集車(chē)輛工作數(shù)據(jù)和駕駛數(shù)據(jù)，選擇無(wú)刷電機(jī)模塊的工作模式M1、M2或M3中的一種，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)與渦輪增壓器連接的高速電機(jī)是否電剎車(chē)、怠速或待機(jī)，或者按數(shù)據(jù)介入工作。
[0030]本發(fā)明的無(wú)刷電機(jī)模塊的安裝位置，由車(chē)輛整體設(shè)計(jì)、調(diào)校決定，無(wú)固定或統(tǒng)一方式。本發(fā)明裝置，在實(shí)際應(yīng)用中還涉及高溫隔離問(wèn)題，傳統(tǒng)有效方法在裝置的外殼設(shè)計(jì)相應(yīng)水道，通過(guò)車(chē)輛本身的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。當(dāng)車(chē)輛停止工作后，車(chē)輛本身的機(jī)械冷卻系統(tǒng)會(huì)停止工作，此時(shí)渦輪還處于非常高的溫度，此時(shí)可由小型電子水栗來(lái)參與冷卻，以達(dá)到保護(hù)裝置的目的。
[0031]應(yīng)該理解到披露的本發(fā)明不僅僅限于描述的特定的方法、方案和物質(zhì)，因?yàn)檫@些均可變化。還應(yīng)理解這里所用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了描述特定的實(shí)施方式方案的目的，而不是意欲限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅受限于所附的權(quán)利要求。
[0032]本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將認(rèn)識(shí)到，或者能夠確認(rèn)使用不超過(guò)常規(guī)實(shí)驗(yàn)，在本文中所述的本發(fā)明的具體的實(shí)施方案的許多等價(jià)物。這些等價(jià)物也包含在所附的權(quán)利要求中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置，其特征在于所述裝置包括由高速無(wú)刷電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成的高速無(wú)刷電機(jī)模塊;高速無(wú)刷電機(jī)與廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪和壓氣渦輪相連接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)控制信號(hào)端口與車(chē)載電腦系統(tǒng)連接，用于控制高速無(wú)刷電機(jī)的工作；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)系統(tǒng)供電端口與車(chē)載電源相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置，其特征在于所述高速無(wú)刷電機(jī)與廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪和壓氣渦輪通過(guò)渦輪軸同軸相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1的所述電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置，其特征在于所述高速無(wú)刷電機(jī)與廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪和壓氣渦輪非同軸地相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3的所述電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置，其特征在于所述高速無(wú)刷電機(jī)與廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪和壓氣渦輪通過(guò)皮帶或變速齒輪相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1的所述電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置，其特征在于所述高速無(wú)刷電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以分開(kāi)方式或合成一體地存在。6.根據(jù)權(quán)利要求1的所述電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置，其特征在于所述高速無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部包含永磁磁鋼、繞組和相位傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求6的所述電動(dòng)廢氣渦輪增壓器裝置，其特征在于所述高速無(wú)刷電機(jī)中相位傳感器的信號(hào)是高速無(wú)刷電機(jī)的電控?fù)Q向信號(hào)，又同時(shí)反饋給車(chē)載電腦計(jì)算壓氣渦輪的轉(zhuǎn)速。
【文檔編號(hào)】F02B37/04GK106089407SQ201610444825
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】張文斌
【申請(qǐng)人】張文斌