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      雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置的制作方法

      文檔序號(hào):11092955閱讀:1418來(lái)源:國(guó)知局
      雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置的制造方法

      本實(shí)用新型涉及汽車電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置。



      背景技術(shù):

      目前,發(fā)動(dòng)機(jī)排放的高溫高壓的廢氣帶走了燃料熱能的40%,大部分發(fā)動(dòng)機(jī)不能有效利用這些能量。廢氣渦輪增壓裝置實(shí)現(xiàn)了部分廢氣動(dòng)能的利用,提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料利用率,目前的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是,廢氣渦輪增壓裝置有一定的時(shí)滯效應(yīng),即在發(fā)動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)時(shí)其轉(zhuǎn)速較低,不能有效提供增壓。只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2000轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)增壓效果才比較明顯。同時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)在3000轉(zhuǎn)/分鐘以上的高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),一般通過(guò)泄壓閥將大部分廢氣不接入廢氣渦輪,而直接接入到排氣管,防止渦輪轉(zhuǎn)速過(guò)快,這樣多余的廢氣能量不能有效利用。而且當(dāng)渦輪增壓器在高速、高負(fù)荷工況下增壓壓力過(guò)高。而且,由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式E=NBSWsin(wt),式中N:線圈匝數(shù),B:磁感應(yīng)強(qiáng)度,W:角速度,S:線圈平面的面積。當(dāng)連接軸轉(zhuǎn)速過(guò)高即角速度過(guò)高時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)太高,不符合車載用電電壓的要求。另外,增壓汽油機(jī)在節(jié)氣門(mén)開(kāi)度突然改變時(shí),增壓器的反應(yīng)將嚴(yán)重滯后,導(dǎo)致加速性能變差。



      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

      本實(shí)用新型的目的是針對(duì)以上不足之處,提供了一種雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置,改善燃油經(jīng)濟(jì)性,提高汽車的動(dòng)力性和加速性能。

      本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采用的方案是:一種雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置,包括一MCU控制單元、與所述MCU控制單元電連的第一電機(jī)、第二電機(jī)、節(jié)氣門(mén)位置傳感器和用于測(cè)量第一電機(jī)和第二電機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器,所述MUC控制單元分別經(jīng)一第一三極管Q1和第二三極管Q2與所述第一電機(jī)和第二電機(jī)電連,所述第一電機(jī)和第二電機(jī)還分別連接一第一電壓調(diào)節(jié)器和第二電壓調(diào)節(jié)器;所述第一電機(jī)和第二電機(jī)設(shè)置于一渦輪增壓器之間,所述渦輪增壓器包括一殼體、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于殼體內(nèi)的渦輪軸和與所述渦輪軸固定連接的進(jìn)氣渦扇和廢氣渦扇,所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定套設(shè)于所述渦輪軸上。

      進(jìn)一步的,所述第一三極管Q1和第二三極管Q2均為PNP型三極管,所述第一三極管Q1的基極與MCU控制單元電連,第一三極管Q1的發(fā)射極經(jīng)一電阻R1與一電源正極連接,第一三極管Q1的集電極與所述第一電機(jī)電連;所述第二三極管Q2的基極與MCU控制單元電連,第二三極管Q2的發(fā)射極經(jīng)一電阻R2與所述電源正極連接,第二三極管Q2的集電極與所述第二電機(jī)電連。

      進(jìn)一步的,所述電源由若干個(gè)蓄電池串聯(lián)組成,所述電源還分別與車載發(fā)電機(jī)、外部負(fù)載和第一電壓調(diào)節(jié)器和第二電壓調(diào)節(jié)器連接。

      進(jìn)一步的,所述第一電壓調(diào)節(jié)器和第二電壓調(diào)節(jié)器均包括依次連接的基準(zhǔn)電路、比較電路和觸發(fā)電路。

      進(jìn)一步的,所述第一電壓調(diào)節(jié)器和第二電壓調(diào)節(jié)器均還包括一半控橋式整流電路,所述第一電機(jī)和第二電機(jī)的輸出端分別與第一電壓調(diào)節(jié)器的半控橋式整流電路和第二電壓調(diào)節(jié)器的半控橋式整流電路連接;所述半控橋式整流電路輸入端與基準(zhǔn)電路連接,所述觸發(fā)電路的輸出端與半控橋式整流電路的輸出端連接。

      進(jìn)一步的,所述第一電機(jī)和第二電機(jī)為永磁式無(wú)刷電機(jī)。

      與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型有以下有益效果:

      (1)本雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置,當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)或第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速在低速時(shí),即轉(zhuǎn)速均低于2000r/min,第一電機(jī)和第二電機(jī)可以同時(shí)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,輔助驅(qū)動(dòng)渦輪軸旋轉(zhuǎn),響應(yīng)速度快,提高增壓壓力,從而提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

      (2)本雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置,當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)或第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速在中速時(shí),即轉(zhuǎn)速均低于2000r/min~3000r/min,第一電機(jī)和第二電機(jī)可以均作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行回收廢氣能量,發(fā)電量多,更充分利用了廢氣能量。

      (3)本雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置,當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)或第二電機(jī)的轉(zhuǎn)速在高速時(shí),即轉(zhuǎn)速均高于3000r/min,第一電機(jī)和第二電機(jī)轉(zhuǎn)速在高速時(shí)發(fā)電運(yùn)行回收廢氣能量并控制渦輪的轉(zhuǎn)速,使其穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi),使其增壓壓力在合適的范圍內(nèi)和避免渦輪速度過(guò)高保護(hù)渦輪機(jī)械機(jī)構(gòu)。

      (4)本雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置,在增壓汽油機(jī)在節(jié)氣門(mén)開(kāi)度突然改變時(shí),控制器控制第一電機(jī)和第二電機(jī)均作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪運(yùn)行,快速響應(yīng),從而極大改善加速性能,提高了動(dòng)力性。

      (5)本雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置,改善排放性能,降低燃燒及排氣噪聲,尤其減少了PM2.5等污染物的排放。

      (6)本雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置,其中兩個(gè)電機(jī),即第一電機(jī)和第二電機(jī)均采用永磁式無(wú)刷電機(jī),具有體積小、重量輕、維護(hù)方便、比功率大等優(yōu)點(diǎn)。

      附圖說(shuō)明

      下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型專利進(jìn)一步說(shuō)明。

      圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

      圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置的電路控制框圖。

      圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的第一電壓調(diào)節(jié)器或第二電壓調(diào)節(jié)器的電路原理圖。

      圖中:1-第一電機(jī);2-第二電機(jī);3-渦輪增壓器;30-殼體;31-渦輪軸;32-進(jìn)氣渦扇;33-廢氣渦扇。

      具體實(shí)施方式

      下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

      如圖1~2所示,本實(shí)施例的一種雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置,包括一MCU控制單元、與所述MCU控制單元電連的第一電機(jī)1、第二電機(jī)2、節(jié)氣門(mén)位置傳感器和用于測(cè)量第一電機(jī)1和第二電機(jī)2轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器,所述MUC控制單元分別經(jīng)一第一三極管Q1和第二三極管Q2與所述第一電機(jī)1和第二電機(jī)2電連,所述第一電機(jī)1和第二電機(jī)2還分別連接一第一電壓調(diào)節(jié)器和第二電壓調(diào)節(jié)器;所述第一電機(jī)1和第二電機(jī)2設(shè)置于一渦輪增壓器3之間,所述渦輪增壓器3包括一殼體30、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于殼體30內(nèi)的渦輪軸31和與所述渦輪軸31固定連接的進(jìn)氣渦扇32和廢氣渦扇33,所述第一電機(jī)1和第二電機(jī)2的轉(zhuǎn)子固定套設(shè)于所述渦輪軸31上。

      從上述可知,本實(shí)用新型的有益效果在于:通過(guò)節(jié)氣門(mén)位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器分別測(cè)量節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度位置和第一電機(jī)1和第二電機(jī)2的轉(zhuǎn)速;然后MCU控制單元根據(jù)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度位置和第一電機(jī)1和第二電機(jī)2的轉(zhuǎn)速,分別控制第一電機(jī)1或第二電機(jī)2進(jìn)行供電,作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器3進(jìn)行增加,或者向外輸出電能,作為發(fā)電機(jī)提供電能,回收廢氣,從而極大改善加速性能,提高了動(dòng)力性。

      在本實(shí)施例中,所述第一三極管Q1和第二三極管Q2均為PNP型三極管,所述第一三極管Q1的基極與MCU控制單元電連,第一三極管Q1的發(fā)射極經(jīng)一電阻R1與一電源正極連接,第一三極管Q1的集電極與所述第一電機(jī)1電連;所述第二三極管Q2的基極與MCU控制單元電連,第二三極管Q2的發(fā)射極經(jīng)一電阻R2與所述電源正極連接,第二三極管Q2的集電極與所述第二電機(jī)2電連。MCU控制單元通過(guò)分別輸出高電平,使得第一三極管Q1和第二三極管Q2導(dǎo)通,第一電機(jī)1和第二電機(jī)2作為電動(dòng)機(jī),驅(qū)動(dòng)渦扇轉(zhuǎn)動(dòng);或者M(jìn)CU控制單元通過(guò)分別輸出低電平,使得第一三極管Q1和第二三極管Q2截止,第一電機(jī)1和第二電機(jī)2作為發(fā)電機(jī),向外輸出電能。

      在本實(shí)施例中,所述電源由若干個(gè)蓄電池串聯(lián)組成,所述電源還分別與車載發(fā)電機(jī)、外部負(fù)載和第一電壓調(diào)節(jié)器和第二電壓調(diào)節(jié)器連接。

      在本實(shí)施例中,所述第一電壓調(diào)節(jié)器和第二電壓調(diào)節(jié)器均包括依次連接的基準(zhǔn)電路、比較電路和觸發(fā)電路。

      在本實(shí)施例中,所述第一電壓調(diào)節(jié)器和第二電壓調(diào)節(jié)器均還包括一半控橋式整流電路,所述第一電機(jī)1和第二電機(jī)2的輸出端分別與第一電壓調(diào)節(jié)器的半控橋式整流電路和第二電壓調(diào)節(jié)器的半控橋式整流電路連接;所述半控橋式整流電路輸入端與基準(zhǔn)電路連接,所述觸發(fā)電路的輸出端與半控橋式整流電路的輸出端連接。工作時(shí),第一電機(jī)1或第一電機(jī)1作為發(fā)電機(jī)輸出的交流電經(jīng)半控橋式整流電路整流穩(wěn)壓后向外部負(fù)載供電。當(dāng)端電壓達(dá)到設(shè)定值時(shí),與基準(zhǔn)電壓比較后,切斷晶閘管觸發(fā)信號(hào),晶閘管延時(shí)至無(wú)正向電壓時(shí)截止,發(fā)電機(jī)輸出電壓降低;當(dāng)端電壓低于設(shè)定值時(shí),控制電路觸發(fā)信號(hào),晶閘管導(dǎo)通,發(fā)電機(jī)對(duì)外輸出,向外部負(fù)載和蓄電池供電,如此周而復(fù)始,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出。

      在本實(shí)施例中,所述第一電機(jī)1和第二電機(jī)2為永磁式無(wú)刷電機(jī)。

      下面通過(guò)本實(shí)施例的具體實(shí)施過(guò)程對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。

      通過(guò)節(jié)氣門(mén)位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器分別測(cè)量節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度位置和第一電機(jī)1和第二電機(jī)2的轉(zhuǎn)速;MCU控制單元根據(jù)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度位置和第一電機(jī)1和第二電機(jī)2的轉(zhuǎn)速,分別控制第一電機(jī)1或第二電機(jī)2進(jìn)行供電,作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器3進(jìn)行增壓,或者向外輸出電能,作為發(fā)電機(jī)提供電能,回收廢氣。

      (1)當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)1或第二電機(jī)2轉(zhuǎn)速均低于2000r/min時(shí),并且節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度位置小于設(shè)定范圍,則通過(guò)MCU控制單元控制第一電機(jī)1或第二電機(jī)2作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器3的渦扇運(yùn)動(dòng);由于節(jié)氣門(mén)的位置變化相對(duì)平緩和第一電機(jī)1和第二電機(jī)2轉(zhuǎn)速過(guò)低,不足以驅(qū)動(dòng)渦輪軸時(shí),第一電機(jī)1或第二電機(jī)2可以同時(shí)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,驅(qū)動(dòng)渦輪軸31轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)進(jìn)氣渦扇32和廢氣渦扇33運(yùn)動(dòng),提高渦輪增壓壓力,進(jìn)而提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

      (2)當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)1或第二電機(jī)2轉(zhuǎn)速為2000r/min~3000r/min時(shí),并且節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度位置小于設(shè)定范圍,則通過(guò)MCU控制單元控制第一電機(jī)1或第二電機(jī)2作為發(fā)電機(jī),輸出電能為車載用電設(shè)備供電或?yàn)樾铍姵爻潆?,從而緩解車載發(fā)電機(jī)的負(fù)擔(dān)。車載用電設(shè)備為車載發(fā)電機(jī)或者其他外部負(fù)載。

      (3)當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)1或第二電機(jī)2轉(zhuǎn)速大于3000r/min時(shí),并且節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度位置小于設(shè)定范圍,則通過(guò)MCU控制單元將第一電機(jī)1和第二電機(jī)2中其中一個(gè)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)繼續(xù)發(fā)電,將電能輸出給另一電機(jī),此時(shí)另一電機(jī)作為電動(dòng)機(jī);或者通過(guò)MCU控制單元將第一電機(jī)1和第二電機(jī)2均作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,控制渦輪的轉(zhuǎn)速;即目的為了降低渦輪軸31的轉(zhuǎn)速,從而防止渦輪增壓壓力過(guò)高。因此,降低渦輪軸31的轉(zhuǎn)速,有利于發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓符合車載電壓的要求。

      (4)當(dāng)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度位置大于設(shè)定范圍,通過(guò)MCU控制單元將第一電機(jī)1和第二電機(jī)2均作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行,增加渦輪增壓壓力,提高加速性能,改善動(dòng)力性。

      另外,MCU控制單元通過(guò)分別輸出高電平,使得第一三極管Q1和第二三極管Q2導(dǎo)通,第一電機(jī)1和第二電機(jī)2作為電動(dòng)機(jī),驅(qū)動(dòng)渦扇轉(zhuǎn)動(dòng);或者M(jìn)CU控制單元通過(guò)分別輸出低電平,使得第一三極管Q1和第二三極管Q2截止,第一電機(jī)1和第二電機(jī)2作為發(fā)電機(jī),向外輸出電能。

      綜上所述,本實(shí)用新型提供的一種雙電機(jī)渦輪增壓發(fā)電裝置,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,控制方便,通過(guò)第一電機(jī)和第二電機(jī)配合進(jìn)行供電或發(fā)電,改善燃油經(jīng)濟(jì)性,提高動(dòng)力性和加速性能。

      上列較佳實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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