[發明專利]一種用于汽油機的復合渦輪增壓系統

在審

• 申請號: 201911184577.1
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110878713A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 石秀勇;段毅菲;倪計民;陳沁青;王琦瑋
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F02B37/04
• 分類號: F02B37/04;F02B37/14;F02B37/16;F02B37/18;F02B39/10;F01N5/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種用于汽油機的復合渦輪增壓系統，包括發動機、渦輪增壓器和余熱回收/輔助增壓單元，渦輪增壓器中第一壓氣機的排氣口連接至發動機的進氣端，發動機的排氣端連接至渦輪增壓器中第一渦輪機的進氣口，第一渦輪機的排氣口分別連接至廢氣排氣管和余熱回收/輔助增壓單元，余熱回收/輔助增壓單元中第二壓氣機的排氣口連接至第一壓氣機的進氣口，余熱回收/輔助增壓單元中第二渦輪機的進氣口與第一渦輪機的排氣口連接，第二渦輪機的排氣口連接至廢氣排氣管。與現有技術相比，本發明在渦輪增壓器基礎上設置余熱回收/輔助增壓單元，能夠有效解決發動機低速低扭矩的匹配和瞬態響應遲滯問題，并通過廢氣能量回收，以改善發動機的排放性能。

技術領域

本發明涉及發動機及相關系統技術領域，尤其是涉及一種用于汽油機的復合渦輪增壓系統。

背景技術

能源短缺和環境污染是當今汽車工業進一步發展亟待解決的兩大問題，由于成本、可靠性和便捷性等因素的制約，現階段新能源汽車還未得到大量應用，因此，目前條件下低能耗燃油車的研究仍具有現實意義。隨著汽車動力裝置對發動機動力性、經濟性和排放要求的不斷提高，增壓系統由于能較好地解決以上問題而逐漸成為發動機技術的重要發展方向。

所謂增壓，就是借助安裝在發動機上的專用增壓裝置，預先壓縮進入氣缸的空氣，通過提高進入氣缸中的充氣密度，以增加充氣量。渦輪增壓技術在發動機中的應用已有幾十年的歷史，但汽油機采用渦輪增壓技術比柴油機晚得多。對于增壓汽油機而言，當發動機處于低速時，由于排氣能量較低容易造成起步加速時動力不足。采用廢氣旁通閥式增壓器，使得汽油機在中高速時能夠基本保持穩定的扭矩，從而有效防止渦輪增壓器超速、爆震的問題，但廢氣旁通造成了一部分能量浪費。

此外，由于渦輪增壓器與汽油機之間無機械功傳遞，而是以氣動方式聯系在一起，為了使增壓器的供氣量達到期望值，就需要克服渦輪增壓器的轉動慣量等慣性因素，由此會出現明顯的渦輪“遲滯”效應，使發動機的瞬態響應性能差，進而影響發動機的動力、經濟及排放性能。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于汽油機的復合渦輪增壓系統，結合渦輪增壓器和余熱回收/輔助增壓，以解決汽油機低速時的低扭矩問題和動態響應滯后問題、高速時的廢氣能量浪費問題，改善發動機性能。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種用于汽油機的復合渦輪增壓系統，包括發動機、渦輪增壓器和余熱回收/輔助增壓單元，所述渦輪增壓器包括通過第一中間軸連接的第一壓氣機和第一渦輪機，所述第一壓氣機的排氣口連接至發動機的進氣端，所述發動機的排氣端連接至第一渦輪機的進氣口，所述第一渦輪機的排氣口分別連接至廢氣排氣管和余熱回收/輔助增壓單元，所述余熱回收/輔助增壓單元包括通過第二中間軸依次連接的第二壓氣機、第二離合器、電動/發電機、第一離合器和第二渦輪機，所述第二壓氣機的排氣口連接至第一壓氣機的進氣口，所述第二渦輪機的進氣口與第一渦輪機的排氣口連接，所述第二渦輪機的排氣口連接至廢氣排氣管。

進一步地，所述第一壓氣機的排氣口依次通過第二進氣管、中冷器和發動機進氣管連接至發動機的進氣端。

進一步地，所述發動機的排氣端通過發動機排氣管連接至第一渦輪機的進氣口，所述第一渦輪機的排氣口通過廢氣旁通管連接至第二渦輪機的進氣口。

進一步地，所述廢氣旁通管上設置有廢氣旁通閥，所述廢氣旁通閥的一端連接至第一渦輪機的排氣口，其另一端連接至第二渦輪機的進氣口。

進一步地，所述電動/發電機的輸入端連接有電控單元，所述電控單元用于控制電動/發電機的工作狀態，所述電動/發電機的輸出端連接有用于存儲和釋放電能的蓄電池。

進一步地，所述第二壓氣機的排氣口通過第一進氣管連接至第一壓氣機的進氣口，所述第二壓氣機的進氣口與排氣口之間還連接有進氣旁通管，所述進氣旁通管上設置有電控閥門，所述電控閥門與電控單元相連接，由電控單元控制電控閥門的工作狀態。