一種渦輪增壓系統的製作方法
2023-10-18 12:21:14 2
專利名稱：一種渦輪增壓系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於發動機製造技術領域，特別涉及到一種渦輪增壓系統。
背景技術：
渦輪增壓系統可以利用內燃機工作所產生的廢氣驅動空氣壓縮機，增加進入內燃機的空氣流量，從而令內燃機的效率提升。在現有的渦輪增壓系統中，由於渦輪的本身特性使然，渦輪增壓器只能在一定的流量範圍內工作。在發動機工作的不同工況，排出的廢氣流量波動較大，因此為了使渦輪增壓器適應這種情況，一般採用下述兩種方案1、利用可變渦輪幾何形狀機構調節廢氣氣流流量，如專利號為CN200780005301. 1的專利所提出的利用可轉動的葉片形成的流道控制廢氣流量，這種方案的缺點主要為成本較高，而且由於國內的燃油中硫含量較高，因此調節廢氣流量的葉片經常被廢氣中的雜質堵死，失去其調節廢氣流量的能力；2、在中高轉速工況時，發動機排出的廢氣超出需要，利用旁通系統將多餘的廢氣流入排氣處理系統，這種方案的缺點是總效率較低，因為多餘的廢氣能量被直接排出。另外，由於渦輪增壓器是通過廢氣做功驅動壓氣機壓縮進氣空氣，因此在低轉速且需要突然加速的情況下，由於進氣量增加緩慢而導致渦輪增壓器特有的加速遲滯現象。
發明內容
本發明的目的是提出一種渦輪增壓系統，可以在較寬的流量範圍內工作，同時可以改善渦輪增壓器在低轉速時的加速遲滯現象。本發明的渦輪增壓系統包括廢氣進氣口、廢氣出氣口、空氣進氣管路、渦輪增壓器及中冷器，所述渦輪增壓器的渦輪設置於連接廢氣進氣口與廢氣出氣口的管路中，渦輪增壓器的壓氣機設置於空氣進氣管路內，所述壓氣機的出氣口與所述中冷器的進氣口相通， 關鍵在於所述壓氣機的出氣口還通過一個單向閥與一個儲氣瓶的進氣口相通，所述儲氣瓶的出氣口通過一個管道閥與所述中冷器的進氣口相通。上述渦輪增壓系統的控制方法如下在中高轉速工況下，渦輪增壓器的壓氣機壓入的新鮮空氣一部分經過進入中冷器進入發動機的燃燒室內，以滿足發動機的需要，另一部分進入儲氣瓶中進行儲存。在急需加速時，可以打開管道閥，將儲氣瓶中預先存儲的空氣經中冷器送入發動機的燃燒室內，以提高發動機的瞬時輸出功率。所述渦輪增壓器的數量可以為一個，利用同一個渦輪增壓器完成向發動機及儲氣瓶供氣的工作，這樣可以節省成本。進一步地，為方便布置及保證發動機工作平穩，渦輪增壓器的數量還可以為兩個， 採用兩個渦輪增壓器的渦輪增壓系統的結構如下所述廢氣進氣口與廢氣出氣口通過並聯設置的主廢氣管路、旁通廢氣管路連通，所述旁通廢氣管路的進氣端通過一個第一閥門與主廢氣管路連通；所述渦輪增壓器包括主渦輪增壓器和副渦輪增壓器，所述主渦輪增壓器和副渦輪增壓器的壓氣機均設置於空氣進氣管路內，所述主渦輪增壓器的渦輪設置於主廢氣管路內，所述副渦輪增壓器的渦輪設置於旁通廢氣管路內；所述主渦輪增壓器的壓氣機的出氣口與所述中冷器的進氣口相通；所述副渦輪增壓器的壓氣機的出氣口通過一個單向閥與一個儲氣瓶的進氣口相通，所述儲氣瓶的出氣口通過一個第二閥門與所述中冷器的進氣口相通。上述採用兩個渦輪增壓器的渦輪增壓系統的控制方法如下在中高轉速工況下， 無需所有的廢氣都用來對渦輪增壓器的渦輪做功以增加發動機的進氣，此時打開第一閥門，這樣主渦輪增壓器的壓氣機壓入的新鮮空氣經過進入中冷器進入發動機的燃燒室內， 以滿足發動機正常行駛的需要，副渦輪增壓器的壓氣機壓入的新鮮空氣進入儲氣瓶中進行儲存，同時還可以通過控制第二閥門的開度來控制儲氣瓶中進入發動機的燃燒室內的空氣量，以滿足加速的需要。在低轉速工況下，關閉第一閥門，使所有的廢氣均經過主渦輪增壓器的渦輪，主渦輪增壓器的壓氣機壓入的新鮮空氣經過進入中冷器進入發動機的燃燒室內，以滿足發動機正常行駛的需要，在急需加速時，可以打開第二閥門，將儲氣瓶中的預先存儲的空氣經中冷器送入發動機的燃燒室內，以提高發動機的瞬時輸出功率。進一步地，為方便管路布置和安裝，所述空氣進氣管路由兩路管路構成，其中一路與主壓氣機的進氣口相通，另一路與副壓氣機的進氣口相通。進一步地，為方便控制，所述第一閥門、第二閥門、單向閥均為電磁閥。進一步地，為保證安全，所述儲氣瓶設置有一個限壓閥，以防止儲氣瓶內氣體壓力過大。進一步地，為保證進氣中不含雜質，所述空氣進氣管路的進氣端連接有空氣濾清
ο本發明的渦輪增壓系統結構簡單，能夠在滿足發動機正常行駛需要的同時，將中高轉速工況下的部分廢氣能量預先存儲於儲氣瓶中以用於發動機的急加速，從而改善了渦輪增壓器在低轉速時的加速遲滯現象。
圖1、圖2是實施例1的渦輪增壓系統在兩種工況下的原理圖，圖中箭頭表示氣體流向。
具體實施例方式下面對照附圖，通過對實施實例的描述，對本發明的具體實施方式
如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明。實施例1:
如圖1、2所示，本實施例的渦輪增壓系統包括空氣濾清器1、中冷器2、廢氣進氣口 3、廢氣出氣口 4、空氣進氣管路和渦輪增壓器。廢氣進氣口 3與廢氣出氣口 4通過並聯設置的主廢氣管路5、旁通廢氣管路6連通，旁通廢氣管路6的進氣端通過一個第一閥門7與主廢氣管路5連通；
渦輪增壓器包括主渦輪增壓器8和副渦輪增壓器9，主渦輪增壓器8的壓氣機81和副渦輪增壓器9的壓氣機91均設置於空氣進氣管路內，空氣進氣管路由兩路管路構成，其中一路與壓氣機81的進氣口相通，另一路與壓氣機91的進氣口相通，空氣進氣管路的進氣端
4與空氣濾清器1相連；
主渦輪增壓器8的渦輪82設置於主廢氣管路5內，副渦輪增壓器9的渦輪92設置於旁通廢氣管路6內；主渦輪增壓器的壓氣機81的出氣口與中冷器2的進氣口相通；副渦輪增壓器的壓氣機91的出氣口通過單向閥10與儲氣瓶11的進氣口相通，儲氣瓶11的出氣口通過第二閥門12與中冷器2的進氣口相通。上述第一閥門7、第二閥門12、單向閥10均為電磁閥。為保證安全，儲氣瓶11設置有一個限壓閥13，以防止儲氣瓶11內氣體壓力過大。如圖1所示，本實施例的渦輪增壓系統在中高轉速工況下，第一閥門7打開，發動機排出的廢氣一部分經過主渦輪增壓器8的渦輪82對壓氣機81做功，另一部分通過第一閥門7進入旁通廢氣管路6，經過副渦輪增壓器9的渦輪92對壓氣機91做功。此時，經過空氣濾清器1過濾後的空氣一部分通過管道進入主渦輪增壓器8的壓氣機81，然後流向壓氣機81出氣口，通過管路進入中冷器2，以滿足發動機的正常行駛的需要；另一部分通過管路進入副渦輪增壓器的壓氣機91，再經過壓氣機91壓縮，經單向閥10進入儲氣瓶11內，儲氣瓶11上的限壓閥13可以防止瓶內氣體壓力過大。儲氣瓶11通過管路與中冷器1的進氣管相連通，通過控制第二閥門12的開度來控制儲氣瓶11內的壓縮空氣進入中冷器1的氣體流量，以滿足發動機加速的需要。如圖2所示，本實施例的渦輪增壓系統在低轉速工況下，第一閥門7關閉，發動機排出的廢氣全部經過主渦輪增壓器8的渦輪82對壓氣機81做功，在此狀態下，空氣經過空氣濾清器1過濾，然後經過管道進入主渦輪增壓器8的壓氣機81，被壓氣機81壓縮後流向出氣口，再經過中冷器1冷卻後進入發動機燃燒室，以滿足發動機的正常行駛的需要；當有必要時，例如突然加速或者低速大負荷時，可打開第二閥門12，將儲氣瓶11中的預先存儲的空氣經中冷器1送入發動機的燃燒室內，以提高發動機的瞬時輸出功率，改善渦輪增壓器在低轉速時的加速遲滯現象。
權利要求
1.一種渦輪增壓系統，包括廢氣進氣口、廢氣出氣口、空氣進氣管路、渦輪增壓器及中冷器，所述渦輪增壓器的渦輪設置於連接廢氣進氣口與廢氣出氣口的管路中，渦輪增壓器的壓氣機設置於空氣進氣管路內，所述壓氣機的出氣口與所述中冷器的進氣口相通，其特徵在於所述壓氣機的出氣口還通過一個單向閥與一個儲氣瓶的進氣口相通，所述儲氣瓶的出氣口通過一個管道閥與所述中冷器的進氣口相通。
2.根據權利要求1所述的渦輪增壓系統，其特徵在於所述渦輪增壓器的數量為一個。
3.根據權利要求1所述的渦輪增壓系統，其特徵在於所述廢氣進氣口與廢氣出氣口通過並聯設置的主廢氣管路、旁通廢氣管路連通，所述旁通廢氣管路的進氣端通過一個第一閥門與主廢氣管路連通；所述渦輪增壓器包括主渦輪增壓器和副渦輪增壓器，所述主渦輪增壓器和副渦輪增壓器的壓氣機均設置於空氣進氣管路內，所述主渦輪增壓器的渦輪設置於主廢氣管路內，所述副渦輪增壓器的渦輪設置於旁通廢氣管路內；所述主渦輪增壓器的壓氣機的出氣口與所述中冷器的進氣口相通；所述副渦輪增壓器的壓氣機的出氣口通過一個單向閥與一個儲氣瓶的進氣口相通，所述儲氣瓶的出氣口通過一個第二閥門與所述中冷器的進氣口相通。
4.根據權利要求3所述的渦輪增壓系統，其特徵在於所述空氣進氣管路由兩路管路構成，其中一路與主壓氣機的進氣口相通，另一路與副壓氣機的進氣口相通。
5.根據權利要求3所述的渦輪增壓系統，其特徵在於所述第一閥門、第二閥門、單向閥均為電磁閥。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的渦輪增壓系統，其特徵在於所述儲氣瓶設置有一個限壓閥。
7.根據權利要求6所述的渦輪增壓系統，其特徵在於所述空氣進氣管路的進氣端連接有空氣濾清器。
全文摘要
本發明提出了一種渦輪增壓系統，可以在較寬的流量範圍內工作，同時可以改善渦輪增壓器在低轉速時的加速遲滯現象，具體包括廢氣進氣口、廢氣出氣口、空氣進氣管路、渦輪增壓器及中冷器，渦輪增壓器的渦輪設置於連接廢氣進氣口與廢氣出氣口的管路中，渦輪增壓器的壓氣機設置於空氣進氣管路內，壓氣機的出氣口與中冷器的進氣口相通，壓氣機的出氣口還通過一個單向閥與一個儲氣瓶的進氣口相通，儲氣瓶的出氣口通過一個管道閥與所述中冷器的進氣口相通。上述渦輪增壓系統結構簡單，能夠在滿足發動機正常行駛需要的同時，將中高轉速工況下的部分廢氣能量以壓縮氣體的形式存儲起來以用於發動機的急加速，從而改善了渦輪增壓器在低轉速時的加速遲滯現象。
文檔編號F02B37/12GK102359413SQ201110294828
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者吳超 申請人:奇瑞汽車股份有限公司