[发明专利]发动机用带电动增压的多级增压柔性空气系统

说明书

本发明提供了一种发动机用带电动增压的多级增压柔性空气系统，包括电动增压器、发动机、涡轮增压器、储气罐、控制器；进气口通过管道与电动增压器的第一压气机的进气端相连通，进气口通过管道与涡轮增压器的第二压气机的进气端相连通且该管道上设置有单向阀；第一压气机的出气端与第二压气机的进气端通过管道相连通；第二压气机的出气端通过管道经进气中冷器和进气加热器与发动机的进气管相连通；发动机的出气管与涡轮增压器的涡轮进气端相连通；控制器的输出端与电动增压器的电动机电连接；电动机用于驱动第一压气机的运转；涡轮增压器的涡轮通过发动机的出气管的排气能量驱动第二压气机运转。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种发动机用带电动增压的多级增压柔性空气系统。

背景技术

涡轮增压，是一种利用发动机运行产生的废气驱动空气压缩机的技术。增压的目的是为了在不增加发动机排量的情况下增加发动机进气量，增大发动机等效压缩比，从而增加发动机功率密度和扭矩密度。

发动机工作时，排出的高温高压废气以一定角度高速冲击涡轮叶片，推动涡轮高速旋转，涡轮又带动同轴的压气机叶轮高速旋转，使空气增压进入汽缸。当发动机转速增加时，废气排出速度与涡轮转速同步增加，叶轮压缩更多的空气进入汽缸。空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，就可以增加发动机的平均有效压力。

一般涡轮增压发动机在低转速时由于废气能力不足导致增压压力不足，限制喷油量增加，造成低转速扭矩性能差，这对汽车的动力性能是不利的。

涡轮增压不能同时兼顾低速与高速性能，缩小增压器涡壳会改善低转速性能，但是为了使增压器高转速不超速，采用废气旁通把发动机的一部分排气旁通掉，从而损失一部分废气能量，导致效率下降。另一方面，增大增压器涡壳会改善高转速性能，但会导致低转速时效率和响应性能恶化。

由于涡轮增压器存在气动滞后现象，导致发动机低转速响应迟缓。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种发动机用带电动增压的多级增压柔性空气系统，利用电动增压、整车储气系统供气的快速响应能力，解决涡轮增压器的气动滞后问题，改善发动机动态响应性能。

本发明采用的技术方案是：一种发动机用带电动增压的多级增压柔性空气系统，其特征在于：包括电动增压器、发动机、涡轮增压器、储气罐、控制器；进气口通过管道与电动增压器的第一压气机的进气端相连通，进气口通过管道与涡轮增压器的第二压气机的进气端相连通且该管道上设置有单向阀；第一压气机的出气端与第二压气机的进气端通过管道相连通；储气罐的出气端通过管道与第一压气机的进气端相连通且该管道上设置与压缩空气喷嘴；第二压气机的出气端通过管道经进气中冷器和进气加热器与发动机的进气管相连通；发动机的出气管与涡轮增压器的涡轮进气端相连通；涡轮增压器的出气端与外部空气相连通；控制器的输出端与电动增压器的电动机电连接，用于控制其工作状态；电动机用于驱动第一压气机的运转；涡轮增压器的涡轮通过发动机的出气管的排气能量驱动第二压气机运转；进气中冷器两端并联有中冷旁通阀；发动机的进气管设置有进气温度传感器和压力传感器；涡轮增压器的出气端设置有出气温度传感器；其中压力传感器、进气温度传感器和出气温度传感器与控制器的输入端电连接；控制器的输出端与压缩空气喷嘴、中冷旁通阀和进气加热器电连接，控制器基于车辆状态信息驱动三者工作状态的变化。

上述技术方案中，所述储气罐包括两个，两个储气罐通过管道相连通，且该管道上设置有四回路保护阀。

上述技术方案中，单向阀默认处于常闭位置；当电动增压器不工作时，单向阀入口压力大于出口压力，空气通过单向阀和第二压气机导入发动机；当电动增压器工作时，空气分别通过单向阀和第一压气机后经第二压气机导入发动机；当单向阀出口与入口的压力差大于截止压力时，单向阀全关，空气通过第一压气机直接导入第二压气机。

上述技术方案中，压缩空气喷嘴默认处于常闭位置；控制器根据车辆状态驱动压缩空气喷嘴开启或闭合。