[发明专利]带内置辅助电机的涡轮增压系统及其冷却系统

说明书

发明领域

本发明涉及内燃机排放气体驱动的涡轮增压器，特别是涉及采用一内置电机以提高低排气量时的输出。

发明背景

为了增加特定排放容量的内燃机的动力输出，可借助于一涡轮增压器通过压缩空气来提供附加的空气。附加的空气允许更多的燃料燃烧以增加动力输出。

在很低的发动机速度时，例如低速空转，没有足够的排气能量驱动涡轮增压器快到足以产生显著的助推效果。结果，在发动机节流阀门打开和涡轮增压器运转的快到足以产生足够的助推压力以消除加速时的烟雾之间有一明显的滞后时间。因此采用了齿条限制装置或膜盒控制之类的燃料控制装置，以限制输送到发动机气缸的燃料数量，直到涡轮增压器能输送足够的空气以产生无烟燃烧为止。这些燃料限制装置造成对节流打开的反应较慢，并造成发动机和汽车的反应迟缓。

因此，当需要增加发动机的动力输出的这些时候，就必须提高排气驱动的涡轮增压器的输出。

发明概述

为了帮助了解本发明，可以用概述的形式叙述本发明，它所涉及的是一种废气驱动的涡轮增压器，该涡轮增压器带有一个在排气流速低时维持压缩机速度的内置电机，以便向发动机提供足够的空气，来消除未燃烧的碳氢化合物和排出的烟雾，以及在加速时尽早提高动力。本发明包括的结构限制了电机的温度过高并可限制传导到电机的热量。

本发明的一个方面是通过设置一个内置电机向一个由排气膨胀所驱动的涡轮增压器提供动力，以便提供扭矩来协助驱动轴沿与排气膨胀相同的方向旋转。

本发明的还一个方面是提供一种带有内置电机的废气驱动涡轮增压器，采用冷却电机的措施，以便在运转期间和之后限制电机温度。

本发明的还一个方面是提供一个位于排气涡轮和电机之间的隔热件，以便在运转期间和之后限制热量由排气涡轮传导到电机。

本发明的另一个方面是提供一种排气驱动的压缩机，空气沿一个方向从内置电机流到排气涡轮，以便从电机周围的结构中带走热量。

本发明提出一种涡轮增压系统，其包括：

一个外壳，所述外壳在其内设有第一和第二隔开的轴承，一根轴从一第一端到一第一第二端延伸穿过所述外壳并穿过所述轴承，这样一空气压缩机可安装在所述轴的所述第一端，并且一排气涡轮可安装在所述轴的所述第二端，以便驱动所述轴在所述轴承内转动；和

一个在所述外壳内位于所述轴承之间的电机，所述电机带有一安装在所述轴上的转子和一固定在所述外壳上的定子，这样所述电机可被通电以使所述轴以预先选定的最小速度转动，即使没有充分的废气被供给到涡轮来保持该预先选定的最小速度，该最小速度被预先选定以便除了排气涡轮单独提供的增压空气量之外向一发动机提供增压空气，所述外壳具有一个与所述定子相邻的流体通道在外壳中的所述通道与所述轴承和轴承润滑油供给源连接，其中轴承润滑油流冷却电机。

在所述转子和所述轴承之间有分隔装置，以防止轴承的油进入所述转子。

所述分隔装置包括一安装在所述轴上的甩油环。

所述分隔装置包括一个相互连接所述轴和所述外壳的密封。

所述分隔装置也包括一安装在所述轴上以便与所述轴一起旋转的甩油环。

所述电机转子包括多个磁铁，每块磁铁被成形为一圆柱形管的纵向弓形体。

一卡圈安装在所述轴上并与所述转子磁铁的各端部相邻，所述卡圈环绕所述转子磁铁以便将它们保持在所述轴上。

其进一步包括一个大致在其中部环绕所述磁铁的卡圈。

位于所述轴各端的所述卡圈在其上还支承一密封。

每个所述卡圈还在其上支承一甩油环。

电机转子包括多个磁铁，由在多个磁铁与轴之间隔热件承载在所述轴的所述第二端上安装有一个排气涡轮转子，并且其还包括位于所述排气涡轮转子和所述轴的所述第二端之间的隔热件，以防止热量从所述排气涡轮转子传导到所述轴。

所述轴是中空的且其还包括用以通过所述轴从所述第一端朝所述第二端供给空气的装置，以便从所述轴上带走从所述轴的所述第二端朝所述电机传导的热量。

供给空气的所述装置包括一个气泵，这样即使当所述轴不转动时也可通过所述轴供给空气。

本发明也提出一种涡轮增压系统，其包括：