專利名稱：內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪電動(dòng)壓氣機(jī)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(jī)廢氣渦輪電動(dòng)壓氣機(jī)系統(tǒng)，適用于汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
'
為使內(nèi)燃機(jī)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(wú)法提高，只有通過(guò)一套機(jī)械提高進(jìn)氣壓力。利用內(nèi)燃機(jī) 排氣的能量驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，渦輪機(jī)帶動(dòng)壓氣機(jī)，壓氣機(jī)將空氣壓力提高，將壓氣 機(jī)排出的一定壓力的空氣進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)，就是廢氣渦輪增壓器。目前的汽車(chē)內(nèi)燃 機(jī)增壓系統(tǒng)都是渦輪增壓器一體式的，即廢氣渦輪機(jī)與壓氣機(jī)共軸。由于內(nèi)燃 機(jī)低速小負(fù)荷時(shí)，排氣較少，渦輪增壓器的效率較低。內(nèi)燃機(jī)高速時(shí)，渦輪增 壓器產(chǎn)生的高壓氣體又過(guò)多。當(dāng)排氣量和進(jìn)氣量不平衡時(shí)，就必須調(diào)整廢氣渦 輪機(jī)進(jìn)口氣量和壓氣機(jī)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(shí)的效率和輸出，存在的不足是造成密封困難和浪費(fèi)。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(jī)葉片處各有一盤(pán) 滾動(dòng)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(dòng)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(lái)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(dòng)問(wèn)題，但在結(jié)構(gòu)上仍需 改進(jìn)。特別是產(chǎn)品價(jià)格很高，只適合在高檔轎車(chē)和商務(wù)車(chē)上使用
發(fā)明內(nèi)容
'
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠減少排放污染、提 高效率的內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪電動(dòng)壓氣機(jī)系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)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(dòng)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(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、廢氣處理裝置組成，廢氣渦輪機(jī)的進(jìn)氣口與 內(nèi)燃機(jī)的排氣管相連接，廢氣渦輪機(jī)與發(fā)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置相連接，發(fā)電機(jī)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(jī)的廢 氣排氣口相連接；所述的電動(dòng)壓氣子系統(tǒng)包括有逆變器、變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、空 氣流量計(jì)、壓氣機(jī)、濾清器；逆變器的一個(gè)輸入端分別接蓄電池的正極和負(fù)極， 逆變器的另一個(gè)輸入端接空氣流量計(jì)的輸出端，逆變器的輸出端接變頻調(diào)速電 動(dòng)機(jī)的電源端；變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置與壓氣機(jī)相連接，壓氣機(jī)的排氣
口與內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管相連接，空氣流量計(jì)安裝在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管上，濾清器的出氣 口接壓氣機(jī)的進(jìn)氣口。
在本發(fā)明中，在壓氣機(jī)排氣口處的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管上還可以安裝有中間冷卻器。
所述的發(fā)電機(jī)為內(nèi)部帶有整流器的交流發(fā)電機(jī)。
所述的傳動(dòng)裝置采用下述中的任一種共軸傳動(dòng)、聯(lián)軸器、皮帶傳動(dòng)、齒 輪副、離合器、摩擦輪、蝸輪蝸桿。
所述的廢氣渦輪機(jī)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(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)廢氣渦輪機(jī)，用廢氣渦輪機(jī)帶 動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，發(fā)出的交流電經(jīng)整流后儲(chǔ)存在蓄電池中，使用一個(gè)由 逆變器控制的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓氣機(jī)。逆變器的一個(gè)輸入端分別接蓄電池 的正極和負(fù)極，逆變器的另一個(gè)輸入端受控于空氣流量計(jì)的輸出。逆變器根據(jù) 內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣量調(diào)整變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使壓氣機(jī)排出的氣量滿足內(nèi)燃機(jī)的 要求。發(fā)電機(jī)由廢氣渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，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(jī)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，使廢氣渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)構(gòu)成 一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)。在廢氣渦輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的排氣狀況調(diào)整廢 氣渦輪機(jī)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(wú)須考慮壓氣 機(jī)的需求。
(2) 逆變器、變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、壓氣機(jī)構(gòu)成另一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，壓氣機(jī) 由變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)由逆變器調(diào)整轉(zhuǎn)速，逆變器根據(jù)空氣 流量計(jì)的信號(hào)調(diào)整頻率，調(diào)整變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)使壓氣機(jī)的供氣壓力和供氣量適 合內(nèi)燃機(jī)的需要。解決了大尺寸廢氣渦輪機(jī)在內(nèi)燃機(jī)高速、蹕氣量大的情況下， 能完全滿足內(nèi)燃機(jī)的需要后還有多余氣體的問(wèn)題；而在內(nèi)燃機(jī)低速、排氣量小
的情況下，廢氣渦輪機(jī)不能滿足內(nèi)燃機(jī)的需要的問(wèn)題。解決了小尺寸廢氣渦輪 機(jī)在內(nèi)燃機(jī)高速、排氣量大的情況下，不能完全滿足內(nèi)燃機(jī)的需要的問(wèn)題；而 在內(nèi)燃機(jī)低速、排氣量小的情況下，廢氣渦輪機(jī)能滿足內(nèi)燃機(jī)的需要的問(wèn)題。 (3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)施方式

實(shí)施例1:
由圖1所示的實(shí)施例可知，它由廢氣渦輪子系統(tǒng)和電動(dòng)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(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、廢氣處理裝置組成， 廢氣渦輪機(jī)的進(jìn)氣口與內(nèi)燃機(jī)的排氣管相連接，廢氣渦輪機(jī)與發(fā)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng) 裝置相連接，發(fā)電機(jī)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(jī)的廢氣排氣口相連接；所述的電動(dòng)壓氣子系統(tǒng)包括有逆變器、 變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、空氣流量計(jì)、壓氣機(jī)、濾清器；逆變器的一個(gè)輸入端分別接 蓄電池的正極和負(fù)極，逆變器的另一個(gè)輸入端接空氣流量計(jì)的輸出端，逆變器 的輸出端接變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的電源端；變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置與壓氣機(jī) 相連接，壓氣機(jī)的排氣口與內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管相連接，空氣流量計(jì)安裝在內(nèi)燃機(jī)進(jìn) 氣管上，濾清器的出氣口接壓氣機(jī)的進(jìn)氣口。
所述的發(fā)電機(jī)為內(nèi)部帶有整流器的交流發(fā)電機(jī)。
所述的傳動(dòng)裝置采用下述中的任一種共軸傳動(dòng)、聯(lián)軸器、皮帶傳動(dòng)、齒 輪副、離合器、摩擦輪、蝸輪蝸桿。
所述的廢氣渦輪機(jī)采用可調(diào)噴嘴式或帶旁通閥式或可變截面蝸殼式。 實(shí)施例2:
實(shí)施例2與實(shí)施例1不同的是在壓氣機(jī)排氣口處的內(nèi)燃機(jī)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(jī)中得到提升壓力的空氣，通過(guò)壓氣機(jī)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(jī)進(jìn)氣管中。
權(quán)利要求
1、內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪電動(dòng)壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在于它由廢氣渦輪子系統(tǒng)和電動(dòng)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(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、廢氣處理裝置組成，廢氣渦輪機(jī)的進(jìn)氣口與內(nèi)燃機(jī)的排氣管相連接，廢氣渦輪機(jī)與發(fā)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置相連接，發(fā)電機(jī)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(jī)的廢氣排氣口相連接；所述的電動(dòng)壓氣子系統(tǒng)包括有逆變器、變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、空氣流量計(jì)、壓氣機(jī)、濾清器；逆變器的一個(gè)輸入端分別接蓄電池的正極和負(fù)極，逆變器的另一個(gè)輸入端接空氣流量計(jì)的輸出端，逆變器的輸出端接變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的電源端；變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置與壓氣機(jī)相連接，壓氣機(jī)的排氣口與內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管相連接，空氣流量計(jì)安裝在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管上，濾清器的出氣口接壓氣機(jī)的進(jìn)氣口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪電動(dòng)壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在于在 壓氣機(jī)排氣口處的內(nèi)燃機(jī)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(jī)廢氣渦輪電動(dòng)壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在 于所述的發(fā)電機(jī)為內(nèi)部帶有整流器的交流發(fā)電機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪電動(dòng)壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所 述的傳動(dòng)裝置采用下述中的任一種共軸傳動(dòng)、聯(lián)軸器、皮帶傳動(dòng)、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(jī)廢氣渦輪電動(dòng)壓氣機(jī)系統(tǒng)，其特征在于廢 氣渦輪機(jī)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(jī)廢氣渦輪電動(dòng)壓氣機(jī)系統(tǒng)，它由廢氣渦輪子系統(tǒng)和電動(dòng)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(jī)、發(fā)電機(jī)、蓄電池、廢氣處理裝置組成；所述的電動(dòng)壓氣子系統(tǒng)包括有逆變器、變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)、空氣流量計(jì)、壓氣機(jī)、濾清器；逆變器的一個(gè)輸入端分別接蓄電池的正極和負(fù)極，逆變器的另一個(gè)輸入端接空氣流量計(jì)的輸出端，逆變器的輸出端接變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的電源端；變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置與壓氣機(jī)相連接，壓氣機(jī)的排氣口與內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管相連接，空氣流量計(jì)安裝在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管上，濾清器的出氣口接壓氣機(jī)的進(jìn)氣口。本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、并且能夠大大提高效率、減少排放污染。
文檔編號(hào)F02B41/10GK101182805SQ20071018557
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:河北師范大學(xué)