[发明专利]一种并联式电动增压系统及其控制方法

说明书

一种并联式电动增压系统，包括发动机本体、涡轮增压器、电动压气机，涡轮增压器包括一号压气机与涡轮，电动压气机包括集成了电控单元的电机与二号压气机，一号压气机、二号压气机的进气口分别经一号阀、二号阀后与进气管气路连接，一号压气机、二号压气机的出气口依次经中冷器、进气歧管后与发动机本体气路连接，排气歧管经涡轮后与排气管气路连接，排气歧管与排气管之间设有与涡轮并联的旁通管路，旁通管路上设置有旁通阀；低速工况时，电动压气机进行增压，废气通过旁通管路排出；中高速工况时，涡轮增压器进行增压，废气通过涡轮排出。本设计不仅提升了发动机的低速扭矩、改善了发动机的低速动态响应性，而且提升了涡轮增压器的工作效率。

技术领域

本发明涉及发动机涡轮增压系统，尤其涉及一种并联式电动增压系统及其控制方法，主要适用于提升发动机低速扭矩、改善发动机低速动态响应性、提升涡轮增压器工作效率。

背景技术

现有发动机涡轮增压系统中，大气通过涡轮增压器的压气机增压后进入发动机中冷器，冷却后的增压气体进入气缸进行燃烧做功，做功后的废气通过排气歧管进入涡轮机膨胀做功，同时带动增压器的运转，最终通过后处理系统排出。常见的涡轮增压器主要有三种，FGT（Fixed Gate Turbocharger）固定截面增压器、WGT（Waste Gate Turbocharger）废气旁通阀式增压器和VGT（Variable Geometry Turbocharger）可变截面式增压器。FGT主要是不可调控的增压器；WGT 主要是由压气机压力控制旁通阀的开启与关闭，当压力太大时，部分发动机废气需要通过旁通阀排出；VGT主要是通过喷嘴环位置在打开与关闭之间无限制的变化使得涡流流道出口面积、增压压力等实现可调。涡轮增压器的结构决定了它不可能同时兼顾低速工况和高速工况，WGT废气旁通阀式增压器为了改善发动机的低速性能，必须使用更小的涡壳来提高低速工况的空燃比，因此在高速工况时为了避免增压器超速和发动机爆压超限需要打开旁通阀进行放气。VGT可变截面式涡轮增压器低速性能比WGT稍好，但为了同时匹配低速与高速工况选型时需要折中考虑；WGT和VGT的动态响应性较差。

中国专利，授权公告号为CN203098040U，授权公告日为2013年7月31日的实用新型公开了一种发动机复合增压系统，包括相互并联的涡轮增压器和电动增压器，电动增压器包括第一压气机、电机和电控单元，第一压气机由电机驱动，电机则受与发动机ECU连接的电控单元控制，通过读取发动机参数控制电机的工作，电动增压器还包括设置在第一压气机出气端的单向阀。虽然该实用新型中电动增压器与涡轮增压器并联，但是电动增压器与涡轮增压器均没有单独工作的时候，涡轮增压器是一直在工作的，而电动增压器只在发动机低速工况时才与涡轮增压器一起工作，起到补气的作用，因此，上述设计使得发动机低速扭矩不足、发动机低速动态响应慢、涡轮增压器工作效率低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的发动机低速扭矩不足、发动机低速动态响应慢、涡轮增压器工作效率低且增压器低速易喘振高速易超速的缺陷与问题，提供一种发动机低速扭矩充足、发动机低速动态响应快、且能同时兼顾发动机中高速工况下使涡轮增压器工作效率更高的并联式电动增压系统及其控制方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种并联式电动增压系统，包括发动机本体、中冷器、涡轮增压器、电动压气机，所述涡轮增压器包括机械连接的一号压气机与涡轮，所述一号压气机的出气口依次经中冷器、进气歧管后与发动机本体气路连接，所述涡轮的进气口经排气歧管后与发动机本体气路连接，涡轮的出气口与排气管气路连接，所述电动压气机包括机械连接的集成了电控单元的电机与二号压气机；

所述并联式电动增压系统还包括与涡轮并联设置的旁通管路，所述旁通管路的一端经排气歧管后与发动机本体气路连接，旁通管路的另一端与排气管气路连接，旁通管路上设置有旁通阀，所述二号压气机的进气口经二号阀后与进气管气路连接，二号压气机的出气口依次经中冷器、进气歧管后与发动机本体气路连接，所述进气管经一号阀后与一号压气机的进气口气路连接。

所述一号阀、二号阀均为电磁阀。