CN209671069U - 一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统，包括：涡轮增压器、储气装置以及控制器组件，涡轮增压器包括涡轮机和压缩机，涡轮机的叶轮通过传动轴带动压缩机的叶轮转动，储气装置包括储气筒和气流控制阀，气流控制阀设置于储气筒和涡轮机之间。控制器组件根据车辆的行驶状况控制气流控制阀，气流控制阀打开后，储气筒的内部压力大于大气压，储气筒中的气体驱动涡轮机的叶轮旋转，涡轮机叶轮通过传动轴带动压缩机的叶轮转动，为发动机气缸压入空气，实现进气增压。本申请的涡轮机增压系统不依赖发动机的废气动能而是借助储气筒的气体压力驱动涡轮机的叶轮旋转，实现提前提供正压进气，能够完全消除涡轮机迟滞，提高车辆的驾驶性能。

Description

一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统

技术领域

本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，尤其涉及一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统。

背景技术

涡轮增压，是一种利用内燃机运作转产生的废气驱动空气压缩机的技术。市面上的涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机，涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机。它是利用发动机排出的废气作为动力来推动涡轮室内的涡轮(位于排气道内)，涡轮又带动同轴的压缩机叶轮(位于进气道内)，叶轮压缩由空气滤清器管道送来的新鲜空气，使之增压进入气缸。当发动机转速加快，废气排出速度与涡轮转速也同步加快，空气压缩程度就得以加大，发动机的进气量就相应地得到增加，就可以增加发动机的输出功率了。发动机在低转速时，由于产生的废气量低，不足以带动涡轮的运转。所以，需要等到发动机转速提高之后，废气动力较大时，涡轮机才能启动。这个时间差就是涡轮迟滞。涡轮迟滞越大，表示该发动机的发力转速越高，可利用的发动机转速也越少。如果是大增压发动机。涡轮迟滞大预示着其可能突然发力，对于平常驾驶将难于掌握，驾驶困难甚至有安全隐患。

涡轮迟滞由许多因素影响，包括涡轮的大小、发动机排量、发动机改装程度、涡轮轴的旋转惯性、涡轮的功效、进气损失、排气背压等。一般来说，发动机排量不变，涡轮越大则涡轮迟滞越大，涡轮轴旋转惯性越大(涡轮轴越重)则涡轮迟滞越大。现有技术中一般通过使用低惯量涡轮、可变截面涡轮、双涡轮等方法解决涡轮迟滞的问题，但是这些方法仅仅通过改变涡轮的惯量、尺寸以及形状并不能完全消除涡轮迟滞，仍然会影响车辆驾驶性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种消除涡轮迟滞的涡轮机增压系统，以解决现有技术中的解决涡轮迟滞的方法不能完全消除涡轮迟滞，仍然会影响车辆驾驶性能的问题。

本实用新型提供一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统，所述系统包括：涡轮增压器、储气装置以及控制器组件，所述控制器组件与所述储气装置电连接，所述储气装置与所述涡轮增压器相连通；

所述涡轮增压器包括涡轮机和压缩机，所述涡轮机的叶轮通过传动轴带动所述压缩机的叶轮转动，所述储气装置包括储气筒和气流控制阀，所述储气筒与所述涡轮机相连通，所述气流控制阀设置于所述储气筒和所述涡轮机之间，所述储气筒的内部压力大于大气压，所述控制器组件用于控制气流控制阀。

优选地，所述储气装置还包括空气压缩机，所述空气压缩机与所述储气筒相连通。

优选地，所述储气装置还包括空气滤清器，所述空气滤清器设置于所述空气压缩机与所述储气筒之间。

优选地，所述储气装置还包括调压阀、气压表以及安全阀，所述调压阀设置于所述空气压缩机和所述储气筒之间，所述气压表设置于所述空气压缩机相连通，所述安全阀与所述储气筒相连通。

优选地，所述控制器组件包括ECU控制单元、踏板位置传感器以及发动机转速传感器，所述踏板位置传感器用于监测踏板位置并将踏板位置信号发送至所述ECU控制单元，所述发动机转速传感器用于监测发动机转速并将发送机转速信号发送至所述ECU控制单元。

优选地，所述储气筒与所述涡轮机之间通过排气管相连通，所述排气管内设置有多个喷咀。

由以上技术方案可知，本实用新型提供的消除涡轮机迟滞的涡轮机增压系统，所述系统包括：涡轮增压器、储气装置以及控制器组件，所述控制器组件与所述储气装置电连接，所述储气装置与所述涡轮增压器相连通，所述涡轮增压器包括涡轮机和压缩机，所述涡轮机的叶轮通过传动轴带动所述压缩机的叶轮转动，所述储气装置包括储气筒和气流控制阀，所述储气筒与所述涡轮机相连通，所述气流控制阀设置于所述储气筒和所述涡轮机之间，所述控制器组件用于控制气流控制阀。控制器组件根据车辆的行驶状况控制气流控制阀，气流控制阀打开后，由于储气筒的内部压力大于大气压，储气筒中的气体驱动涡轮机的叶轮旋转，涡轮机叶轮通过传动轴带动压缩机的叶轮转动，为发动机气缸的进气管路压入空气，实现进气增压。本申请提供的消除涡轮迟滞的涡轮增压系统不依赖发动机的废气动能而是借助储气筒的气体压力驱动涡轮机的叶轮旋转，实现提前提供正压进气，能够完全消除涡轮迟滞，提高车辆的驾驶性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的消除涡轮迟滞的涡轮增压系统的整体示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统，请参阅图1，系统包括：涡轮增压器1、储气装置2以及控制器组件3，控制器组件3与储气装置2电连接，储气装置2与涡轮增压器1相连通。

涡轮增压器1包括涡轮机11和压缩机12，涡轮机11的叶轮通过传动轴带动压缩机12的叶轮转动，储气装置2包括储气筒21和气流控制阀22，储气筒21与涡轮机11相连通，气流控制阀22设置于储气筒21和涡轮机11之间，储气筒21的内部压力大于大气压，控制器组件3用于控制气流控制阀22。

其中，涡轮增压器1包括的涡轮机11和压缩机12具体类型不作限制，压缩机12的一端设置有进气口用压入新鲜空气，压缩机12的另一端设置有进气管，进气管与发动机气缸相连通，压缩机2将新鲜空气不断的压入发动机气缸，从而增加发动机的进气量，进一步的增加发动机的输出功率。压缩机12的通过涡轮机11带动旋转，压缩机12和涡轮机11的内部均设置有叶轮，叶轮类型也不作限制。涡轮增压器还可以包括：压气机壳、涡轮机壳、涡轮机涡等主要部件组成，机芯壳体润滑油道、密封环、限位卡簧、隔热板、滚珠轴承等零件组成。

传统涡轮增压器在发动机怠速及较低转速时，由于排出的废气较少，不足以带动涡轮运转，因此涡轮机不工作，此时为负压进气。只有发动机工作并且达到一定转速后，废气压力才足以将涡轮带动，此时，涡轮增压器才开始真正发挥功效，转变为正压进气。发动机低转速时涡轮增压器不介入，是进气系统的累赘，涡轮太小又会形成背压，都会影响发动机的整体性能。

本申请提供的消除涡轮机迟滞的涡轮机增压系统具体的工作原理为控制器组件3根据车辆的行驶状况控制气流控制阀22，气流控制阀22打开后，由于储气筒21的内部压力大于大气压，储气筒21中的气体驱动涡轮机11的叶轮旋转，涡轮机11的叶轮通过传动轴带动压缩机12的叶轮转动，为发动机气缸的进气管路压入空气，实现进气增压。本申请提供的消除涡轮迟滞的涡轮增压系统不依赖发动机的废气动能而是借助储气筒21的气体压力驱动涡轮机11的叶轮旋转，实现提前提供正压进气，能够完全消除涡轮迟滞，提高车辆的驾驶性能。

压缩空气驱动系统针对柴油发动机开发，并且与之配套有气体刹车系统。利用气体的压缩能量，驱动涡轮提前工作，使其响应性能提前，起步速度更快。整套系统主要是在极短的时间内提升涡轮转速，让发动机充气量更加充足，让发动机能够最快速达到相应水平的动力输出，从而让车辆的起步瞬间更快。当驾驶员踩下深油门的时候，仅需0.5秒钟即可将涡轮转速提升至十几万转以上，让发动机用最短的延迟时间提供最大的动力输出。整套系统成本相对较低，结构简单。更重要的一点是，发动机的响应性能有着显著的提升，整体动力性能也得到改善。

进一步，储气装置2还包括空气压缩机23，空气压缩机23与储气筒21相连通。具体的，可以通过空气压缩机23来实现对储气筒21中的气体进行加压，空气压缩机由发动机驱动，空气压缩机将过滤后的空气压入储气筒，由调压法保持储气筒气体压力在10bar左右，整个充气过程会保持一个动态的充气状态，储气筒时刻保持一定的压缩空气，以确保车辆在任何驾驶时刻或者长期停放后，都能提供足够压缩空气。

进一步，储气装置2还包括空气滤清器24，空气滤清器24设置于空气压缩机23与储气筒21之间。空气滤清器24能够提高空气清洁度，提高整个涡轮增压系统的安全性能。

进一步，储气装置2还包括调压阀25、气压表26以及安全阀27，调压阀25设置于空气压缩机23和储气筒21之间，气压表26设置于空气压缩机23相连通，安全阀27与储气筒21相连通。调压阀25、气压表26以及安全阀27能够实时监测空气压缩机23和储气筒21中的压力值，通过实时监测的压力值确保储气筒21中的气体位置在合理的压力范围内。使其既能够满足涡轮的气体压力需求，还能够位置在安全的压力范围内。

进一步，控制器组件3包括ECU控制单元31、踏板位置传感器32以及发动机转速传感器33，踏板位置传感器32用于监测踏板位置并将踏板位置信号发送至ECU控制单元31，发动机转速传感器33用于监测发动机转速并将发送机转速信号发送至ECU控制单元31。ECU控制单元31可以是汽车专用微机控制器，ECU控制单元通过接收踏板位置传感器32发送的踏板位置信号以及发动机转速传感器33发送的发送机转速信号来控制气流控制阀的开关。

当驾驶员急剧地踩下油门踏板时，ECU控制单元根据踏板位置传感器和发动机转速信号等相关信息控制气流控制阀快速释放压缩空气。具体的，车辆怠速时，例如可以是发动机转速为小于800r/min时，压缩空气驱动即储气装置2不介入工作，只有涡轮机11在工作。当驾驶员急剧地踩下油门踏板时，车辆起步，转速大约在850-1500r/min转之间，此时ECU控制单元31检测到踏板位置改变信号和发动机转速的限号，控制气流控制阀22开启，压缩空气驱动涡轮机11做功，涡轮增压器1快速工作。当发动机转速超过1500r/min转后，发动机提供的排气压力已经足够驱动涡轮机11工作，此时的发动机转速信号传送给ECU控制单元31，ECU控制单元31控制气流控制阀22关闭，此时只有发动机提供的排气压力驱动涡轮机11工作。

进一步，储气筒21与涡轮机11之间通过排气管13相连通，排气管内设置有多个喷咀。设置多个喷咀能够提高储气筒21对涡轮机11的驱动能力，提高涡轮机11的转速，使得涡轮机11能够在更短的时间内提升到足够的转速。

以上仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统，其特征在于，所述系统包括：涡轮增压器(1)、储气装置(2)以及控制器组件(3)，所述控制器组件(3)与所述储气装置(2)电连接，所述储气装置(2)与所述涡轮增压器(1)相连通；

所述涡轮增压器(1)包括涡轮机(11)和压缩机(12)，所述涡轮机(11)的叶轮通过传动轴带动所述压缩机(12)的叶轮转动，所述储气装置(2)包括储气筒(21)和气流控制阀(22)，所述储气筒(21)与所述涡轮机(11)相连通，所述气流控制阀(22)设置于所述储气筒(21)和所述涡轮机(11)之间，所述储气筒(21)的内部压力大于大气压，所述控制器组件(3)用于控制气流控制阀(22)。

2.根据权利要求1所述的一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统，其特征在于，所述储气装置(2)还包括空气压缩机(23)，所述空气压缩机(23)与所述储气筒(21)相连通。

3.根据权利要求2所述的一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统，其特征在于，所述储气装置(2)还包括空气滤清器(24)，所述空气滤清器(24)设置于所述空气压缩机(23)与所述储气筒(21)之间。

4.根据权利要求2或3所述的一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统，其特征在于，所述储气装置(2)还包括调压阀(25)、气压表(26)以及安全阀(27)，所述调压阀(25)设置于所述空气压缩机(23)和所述储气筒(21)之间，所述气压表(26)与所述空气压缩机(23)相连通，所述安全阀(27)与所述储气筒(21)相连通。

5.根据权利要求1所述的一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统，其特征在于，所述控制器组件(3)包括ECU控制单元(31)、踏板位置传感器(32)以及发动机转速传感器(33)，所述踏板位置传感器(32)用于监测踏板位置并将踏板位置信号发送至所述ECU控制单元(31)，所述发动机转速传感器(33)用于监测发动机转速并将发送机转速信号发送至所述ECU控制单元(31)。

6.根据权利要求1所述的一种消除涡轮迟滞的涡轮增压系统，其特征在于，所述储气筒(21)与所述涡轮机(11)之间通过排气管(13)相连通，所述排气管内设置有多个喷咀。