[發明專利]一種采用獨立潤滑冷卻系統的雙電機輔助渦輪增壓器

有效

• 申請號: 201811265281.8
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109441622B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張奇;周煜;張銀友;文斌;吳凱
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F02B37/10
• 分類號: F02B37/10;F02B37/12;F02B39/14;F02B39/00;F02B41/10;F02D41/00;F02D29/06
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

本發明公開一種采用獨立潤滑冷卻系統的雙電機輔助渦輪增壓器，提出采用開關磁阻電機的渦輪增壓輔助、發電系統，將電機轉子與渦輪?壓氣機轉子結為一體，并且取消傳統渦輪增壓的廢氣旁通閥機構。發動機低速廢氣能量不足或加速時，調節電機處于電動輔助狀態；發動機高速能量過剩或減速時，調節電機處于發電制動狀態，并儲存電能。本發明采用獨立的潤滑冷卻系統，內置一個齒輪泵作為潤滑冷卻機油循環流動的動力，齒輪泵的主動輪直接安裝在渦輪壓氣機軸上；并在渦輪側加裝功率較小的電機，用來在發動機加速時輔助工作，提高響應速度。本發明提出主電機去除位置傳感器，通過輔助電機的位置信息判斷主電機轉子的位置。提高系統的可靠性，降低成本。

技術領域

本發明涉及渦輪增壓技術領域，具體來說是一種采用獨立潤滑冷卻系統的雙電機輔助渦輪增壓器。

背景技術

渦輪增壓技術可以在保證發動機動力輸出的前提下，有效的減小發動機的尺寸，提高發動機的動力性和經濟性，使得此技術成為未來發動機的發展方向之一。其是利用發動機排出的廢氣能量推動位于排氣道后的渦輪，帶動與渦輪同軸的壓氣機葉輪轉動，然后增壓空氣被送入氣缸，從而提高了發動機的容積效率和動力輸出。但是此技術有一些缺陷：發動機低速運行時，廢氣能量較小，渦輪增壓系統幾乎處于不工作的狀態，不能提供足夠的進氣量，導致發動機輸出動力不足；發動機高速運行時，廢氣能量過剩，將使系統過度增壓。發動機加速時，排氣能量首先需要用來加速渦輪-壓氣機轉子，然后才能壓縮空氣并將增壓后的空氣送入燃燒室，這樣加速瞬態過程中任意時刻的增壓壓力小于相應的穩定工況的增壓壓力，導致發動機加速過程氣缸進氣量不足，燃燒惡化，排放惡化，經濟性變差；發動機減速時，節氣門開度較小，如果渦輪增壓器繼續介入工作的話，可能會帶來一個矛盾，就是渦輪增壓器一面給節氣門前進氣道提供高壓進氣，由于節氣門開度較小，節流作用強阻礙進氣，這樣會造成排氣背壓高，換氣損失大，缸內殘余廢氣增加等影響。即發動機處于瞬變工況時，由于渦輪-壓氣機轉子的慣性會產生延遲現象，產生“渦輪遲滯”現象。

為了解決以上問題，目前比較常用的就是增加廢氣旁通閥機構，但這種機構不僅解決不了低速時廢氣能量不足的問題，而且排出廢氣能量會造成能量浪費，加之其對“渦輪遲滯”現象的沒有明顯的改善。

傳統渦輪增壓引入發動機潤滑系統的機油，對增壓器潤滑并起冷卻作用，但是一旦渦輪增壓系統密封出現問題，渦輪增壓系統機油泄露，會引起發動機潤滑不良，磨損加劇甚至拉缸報廢等不良后果。

發明內容

本發明為了解決渦輪增壓器的“渦輪遲滯”的問題，提出了一種采用獨立潤滑冷卻系統的雙電機輔助渦輪增壓器。

本發明采用獨立潤滑冷卻系統的雙電機輔助渦輪增壓器，包括增壓器殼體、增壓器轉動軸，以及安裝在增壓器轉動軸上的壓氣機與渦輪。同時本發明還包括主電機與輔助電機，均安裝于增壓器轉動軸上，采用開關磁阻電機。

其中，主電機安裝于壓氣機與渦輪之間；輔助電機安裝于增壓器進氣口處；主電機通過自身不同工作模式調節壓氣機轉速；輔助電機用來輔助主電機工作，提高整個增壓系統的響應速度。

本發明采用獨立潤滑冷卻系統的雙電機輔助渦輪增壓器，工作方法具體步驟為：

步驟1：當節氣門開度小于35°時，調節主電機處于發電模式，調節壓氣機轉速低于正常工作區間轉速；此時渦輪增壓器不介入發動機系統，發動機以自然吸氣狀態工作，廢氣能量用來發電蓄能；

步驟2：當節氣門開度大于35°時，調節主電機與輔助電機，使渦輪增壓系統介入發動機；應用主電機與輔助電機配合調節壓氣機轉速。

步驟2中又包含3種控制模式：