专利名称：内燃机废气涡轮电动压气机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机废气涡轮电动压气机系统，适用于汽车内燃机。
背景技术：
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为使内燃机在排量不发生变化的情况下，发出更大的功率， 一般采取增加 进气的方法。进入汽缸的空气量增加，就可以增加供油，从而发出更大的功率。 在大气状态下进气量无法提高，只有通过一套机械提高进气压力。利用内燃机 排气的能量驱动涡轮机，涡轮机带动压气机，压气机将空气压力提高，将压气 机排出的一定压力的空气进入内燃机，就是废气涡轮增压器。目前的汽车内燃 机增压系统都是涡轮增压器一体式的，即废气涡轮机与压气机共轴。由于内燃 机低速小负荷时，排气较少，涡轮增压器的效率较低。内燃机高速时，涡轮增 压器产生的高压气体又过多。当排气量和进气量不平衡时，就必须调整废气涡 轮机进口气量和压气机排气量。涡轮能量采用改变喷嘴或放气阀位置控制的方 法调整，改变高低速时的效率和输出，存在的不足是造成密封困难和浪费。此
外，涡轮增压器的旋转速度高达300， OOOrmp，在涡轮和压气机叶片处各有一盘 滚动轴承作为支撑，轴承受力复杂，寿命短、噪音大、操纵繁琐；采用变喷嘴 或放气阀位置控制，必须在旋转部件上增加控制、操纵装置，造成旋转部件的 不平衡，高速情况下，操纵困难，旋转惯性力不易平衡，震动增大。制造工艺 复杂，大批量生产困难，使用中极易产生故障，给使用和维修带来不便。有的 使用钛合金制作叶轮，采用特殊的轴承解决噪音和震动问题，但在结构上仍需 改进。特别是产品价格很高，只适合在高档轿车和商务车上使用
发明内容
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本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、能够减少排放污染、提 高效率的内燃机废气涡轮电动压气机系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案
本发明由废气涡轮子系统和电动压气子系统组成；所述的废气涡轮子系统 由废气涡轮机、发电机、蓄电池、废气处理装置组成，废气涡轮机的进气口与 内燃机的排气管相连接，废气涡轮机与发电机通过传动装置相连接，发电机的
输出端分别接蓄电池的正极和负极，废气处理装置的进气口与废气涡轮机的废 气排气口相连接；所述的电动压气子系统包括有逆变器、变频调速电动机、空 气流量计、压气机、滤清器；逆变器的一个输入端分别接蓄电池的正极和负极， 逆变器的另一个输入端接空气流量计的输出端，逆变器的输出端接变频调速电 动机的电源端；变频调速电动机通过传动装置与压气机相连接，压气机的排气
口与内燃机进气管相连接，空气流量计安装在内燃机进气管上，滤清器的出气 口接压气机的进气口。
在本发明中，在压气机排气口处的内燃机进气管上还可以安装有中间冷却器。
所述的发电机为内部带有整流器的交流发电机。
所述的传动装置采用下述中的任一种共轴传动、联轴器、皮带传动、齿 轮副、离合器、摩擦轮、蜗轮蜗杆。
所述的废气涡轮机采用可调喷嘴式或带旁通阀式或可变截面蜗壳式。
本发明的工作原理使用内燃机的排气驱动废气涡轮机，用废气涡轮机带 动交流发电机发出电能，发出的交流电经整流后储存在蓄电池中，使用一个由 逆变器控制的变频调速电动机带动压气机。逆变器的一个输入端分别接蓄电池 的正极和负极，逆变器的另一个输入端受控于空气流量计的输出。逆变器根据 内燃机的进气量调整变频调速电动机转速，使压气机排出的气量满足内燃机的 要求。发电机由废气涡轮机驱动，充分利用废气的能量，较^、损失。
本发明的有益效果如下
(1) 用废气涡轮机带动交流发电机发出电能，使废气涡轮机、发电机构成 一个独立的子系统。在废气涡轮机运行过程中，根据内燃机的排气状况调整废 气涡轮机的特性，发出的电能供应负载(包括用电器和蓄电池)。无须考虑压气 机的需求。
(2) 逆变器、变频调速电动机、压气机构成另一个独立的子系统，压气机 由变频调速电动机驱动。变频调速电动机由逆变器调整转速，逆变器根据空气 流量计的信号调整频率，调整变频调速电动机使压气机的供气压力和供气量适 合内燃机的需要。解决了大尺寸废气涡轮机在内燃机高速、跸气量大的情况下， 能完全满足内燃机的需要后还有多余气体的问题；而在内燃机低速、排气量小
的情况下，废气涡轮机不能满足内燃机的需要的问题。解决了小尺寸废气涡轮 机在内燃机高速、排气量大的情况下，不能完全满足内燃机的需要的问题；而 在内燃机低速、排气量小的情况下，废气涡轮机能满足内燃机的需要的问题。 (3)结构简单、减少了排放污染、提高了效率。
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
实施例1:
由图1所示的实施例可知，它由废气涡轮子系统和电动压气子系统组成； 所述的废气涡轮子系统由废气涡轮机、发电机、蓄电池、废气处理装置组成， 废气涡轮机的进气口与内燃机的排气管相连接，废气涡轮机与发电机通过传动 装置相连接，发电机的输出端分别接蓄电池的正极和负极，废气处理装置的进 气口与废气涡轮机的废气排气口相连接；所述的电动压气子系统包括有逆变器、 变频调速电动机、空气流量计、压气机、滤清器；逆变器的一个输入端分别接 蓄电池的正极和负极，逆变器的另一个输入端接空气流量计的输出端，逆变器 的输出端接变频调速电动机的电源端；变频调速电动机通过传动装置与压气机 相连接，压气机的排气口与内燃机进气管相连接，空气流量计安装在内燃机进 气管上，滤清器的出气口接压气机的进气口。
所述的发电机为内部带有整流器的交流发电机。
所述的传动装置采用下述中的任一种共轴传动、联轴器、皮带传动、齿 轮副、离合器、摩擦轮、蜗轮蜗杆。
所述的废气涡轮机采用可调喷嘴式或带旁通阀式或可变截面蜗壳式。 实施例2:
实施例2与实施例1不同的是在压气机排气口处的内燃机进气管上安装 有中间冷却器。
中间冷却器的作用在压气机中得到提升压力的空气，通过压气机的出气 口进入到中间冷却器中，中间冷却器将压縮空气的温度降低，降温后的压縮空 气进入到内燃机进气管中。
权利要求
1、内燃机废气涡轮电动压气机系统，其特征在于它由废气涡轮子系统和电动压气子系统组成；所述的废气涡轮子系统由废气涡轮机、发电机、蓄电池、废气处理装置组成，废气涡轮机的进气口与内燃机的排气管相连接，废气涡轮机与发电机通过传动装置相连接，发电机的输出端分别接蓄电池的正极和负极，废气处理装置的进气口与废气涡轮机的废气排气口相连接；所述的电动压气子系统包括有逆变器、变频调速电动机、空气流量计、压气机、滤清器；逆变器的一个输入端分别接蓄电池的正极和负极，逆变器的另一个输入端接空气流量计的输出端，逆变器的输出端接变频调速电动机的电源端；变频调速电动机通过传动装置与压气机相连接，压气机的排气口与内燃机进气管相连接，空气流量计安装在内燃机进气管上，滤清器的出气口接压气机的进气口。
2、 根据权利要求l所述的内燃机废气涡轮电动压气机系统，其特征在于在 压气机排气口处的内燃机进气管上安装有中间冷却器。
3、 根据权利要求1或2所述的内燃机废气涡轮电动压气机系统，其特征在 于所述的发电机为内部带有整流器的交流发电机。
4、 根据权利要求3所述的内燃机废气涡轮电动压气机系统，其特征在于所 述的传动装置采用下述中的任一种共轴传动、联轴器、皮带传动、齿轮副、 离合器、摩擦轮、蜗轮蜗杆。
5、 根据权利要求4所述的内燃机废气涡轮电动压气机系统，其特征在于废 气涡轮机采用可调喷嘴式或带旁通阀式或可变截面蜗壳式。
全文摘要
本发明涉及一种内燃机废气涡轮电动压气机系统，它由废气涡轮子系统和电动压气子系统组成；所述的废气涡轮子系统由废气涡轮机、发电机、蓄电池、废气处理装置组成；所述的电动压气子系统包括有逆变器、变频调速电动机、空气流量计、压气机、滤清器；逆变器的一个输入端分别接蓄电池的正极和负极，逆变器的另一个输入端接空气流量计的输出端，逆变器的输出端接变频调速电动机的电源端；变频调速电动机通过传动装置与压气机相连接，压气机的排气口与内燃机进气管相连接，空气流量计安装在内燃机进气管上，滤清器的出气口接压气机的进气口。本发明的有益效果是结构简单、并且能够大大提高效率、减少排放污染。
文档编号F02B41/10GK101182805SQ20071018557
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者勇 姚, 岩 徐, 邸敏艳 申请人:河北师范大学