專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)及其電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)及其電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃料必須和吸進(jìn)的空氣成適當(dāng)?shù)谋壤?，才能形成可以燃燒的混合氣，即該混合氣中燃料和空氣的比就是空燃比。從理論上說，每克燃料完全燃燒所需的最少的空氣克數(shù)，叫做理論空燃比。然而，由于自然進(jìn)氣的發(fā)動(dòng)機(jī)受到諸多因素的約束，基本上都無法達(dá)到理論上
14.5的空燃比狀態(tài)。經(jīng)驗(yàn)證，發(fā)動(dòng)機(jī)在自然進(jìn)氣的狀態(tài)下，一般進(jìn)氣量只能達(dá)到設(shè)計(jì)所需的65% 90%，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)也只能發(fā)出原設(shè)計(jì)65% 90%的功率。
因此，為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣能力，從而有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，現(xiàn)有技術(shù)中常采用以下幾種增壓的方法。I、廢氣渦輪增壓器以發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣為動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)廢氣泵帶動(dòng)氣壓泵工作。這種增壓器技術(shù)最為成熟，使用最為普遍。最大優(yōu)點(diǎn)是它可在不增加發(fā)動(dòng)機(jī)排量的基礎(chǔ)上，大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。然而，它的缺點(diǎn)是具有明顯的“滯后響應(yīng)”，即由于葉輪的慣性作用，使得增壓器對(duì)油門的驟然變化反應(yīng)遲緩。2、機(jī)械渦輪增壓器該裝置設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)上并由皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連接，從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸獲得動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)增壓器的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而將空氣增壓吹到進(jìn)氣岐道里。它的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子的速度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是相對(duì)應(yīng)的，所以沒有滯后或超前，動(dòng)力輸出更為流暢；它的缺點(diǎn)是由于要消耗部分引擎動(dòng)力，會(huì)導(dǎo)致增壓效率不高，不能有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。3、復(fù)合渦輪增壓器既采用廢氣渦輪增壓器，又同時(shí)應(yīng)用機(jī)械驅(qū)動(dòng)式渦輪增壓器來克服廢氣渦輪增壓器的滯后反映。它的效益優(yōu)于上述兩者增壓類型，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)會(huì)比上述兩者增壓器更復(fù)雜，造價(jià)以及維修費(fèi)用均更高?，F(xiàn)有一種新型的增壓方式，即電動(dòng)渦輪增壓器增壓，這種增壓器以汽車本身的電力為動(dòng)力源，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作。具有體積小、響應(yīng)速度快，便于安裝，成本低等優(yōu)點(diǎn)，有效地克服了上述三種增壓器各自的缺點(diǎn)。然而，電動(dòng)渦輪增壓器采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是一定的，不能隨著氣缸需要空氣的多少而變速，這樣將會(huì)出現(xiàn)增壓不足或是增壓較多的情況。因此，如何對(duì)現(xiàn)有的電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使得該系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況需要自動(dòng)調(diào)整空氣供給量，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題
實(shí)用新型內(nèi)容
[0013]有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況需要自動(dòng)調(diào)整空氣供給量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，包括檢測(cè)節(jié)氣門開度并將檢測(cè)結(jié)果生成檢測(cè)值的位置傳感器；接收所述位置傳感器的檢測(cè)值，并根據(jù)所述檢測(cè)值輸出控制指令的控制器；接收所述控制器的控制指令，并根據(jù)所述控制指令輸出控制電流的驅(qū)動(dòng)電源；與所述驅(qū)動(dòng)電源連接的電動(dòng)渦輪增壓裝置。 優(yōu)選地，上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)中，所述控制器還包括具有放大功能的控制電路。優(yōu)選地，上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)中，所述電動(dòng)渦輪增壓裝置包括外殼，所述外殼的出氣端與發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械式節(jié)氣門連為一體；設(shè)置在所述外殼的進(jìn)氣端的驅(qū)動(dòng)裝置；設(shè)置在所述外殼的出氣端且與所述驅(qū)動(dòng)裝置相連的葉輪，所述葉輪上設(shè)置有導(dǎo)流葉片。優(yōu)選地，上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)中，所述驅(qū)動(dòng)裝置為主軸與所述葉輪相連的電機(jī)。優(yōu)選地，上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)中，所述導(dǎo)流葉片的底邊與所述葉輪相連且與所述葉輪的中心線成設(shè)定夾角。優(yōu)選地，上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)中，所述導(dǎo)流葉片為螺旋延伸的弧形葉片。優(yōu)選地，上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)中，所述葉輪的頭部設(shè)置有用于分流的蘑菇頭。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的技術(shù)效果是本實(shí)用新型提供的電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，包括依次相連的位置傳感器、控制器、驅(qū)動(dòng)電源以及電動(dòng)渦輪增壓裝置。其中，位置傳感器能夠根據(jù)機(jī)械式節(jié)氣門閥門片開度的大小來檢測(cè)節(jié)氣門的開度，并將檢測(cè)結(jié)果生成檢測(cè)值；控制器則接收該位置傳感器的檢測(cè)值，并根據(jù)這一檢測(cè)值輸出相應(yīng)的控制指令；驅(qū)動(dòng)電源接收上述控制器的控制指令，并根據(jù)控制指令輸出相應(yīng)大小的控制電流；電動(dòng)渦輪增壓裝置與上述驅(qū)動(dòng)電源相連，即驅(qū)動(dòng)電源輸出的控制電流大小能夠控制電動(dòng)渦輪增壓裝置渦流的強(qiáng)弱?？芍?，通過上述電動(dòng)渦流增壓系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)從機(jī)械式節(jié)氣門的開度的大小到電動(dòng)渦輪增壓裝置渦流的強(qiáng)弱的對(duì)應(yīng)關(guān)系，極大地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣適應(yīng)能力和效率，使得在節(jié)氣門與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸之間能夠獲得最佳加速氣流。從而實(shí)現(xiàn)了增壓系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工況的需要來自動(dòng)調(diào)整空氣的供給量。本實(shí)用新型還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)本體和設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的機(jī)械式節(jié)氣門處的電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，所述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)為上述的電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)。由于上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)有上述技術(shù)效果，包括上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)也應(yīng)具備相應(yīng)的技術(shù)效果。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖I為本實(shí)用新型提供的電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)的工作流程圖；[0033]圖2為電動(dòng)渦輪增壓裝置與機(jī)械式節(jié)氣門配合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為電動(dòng)渦輪增壓裝置的葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為導(dǎo)流葉片單片軸向剖面圖；圖5為導(dǎo)流葉片單片徑向剖面圖。上圖中，附圖標(biāo)記和部件名稱之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為I外殼；2機(jī)械式節(jié)氣門；3驅(qū)動(dòng)裝置；4葉輪；5導(dǎo)流葉片；6蘑菇頭；7主軸。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的核心在于提供一種電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工
況需要自動(dòng)調(diào)整空氣供給量。 為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請(qǐng)參考圖1，圖I為本實(shí)用新型提供的電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)的工作流程圖。如圖I所示，本實(shí)用新型提供的電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，包括依次相連的位置傳感器、控制器、驅(qū)動(dòng)電源以及電動(dòng)渦輪增壓裝置。其中，位置傳感器能夠根據(jù)機(jī)械式節(jié)氣門閥門片開度的大小來檢測(cè)節(jié)氣門的開度，并將檢測(cè)結(jié)果生成檢測(cè)值；控制器則接收該位置傳感器的檢測(cè)值，并根據(jù)這一檢測(cè)值輸出相應(yīng)的控制指令；驅(qū)動(dòng)電源接收上述控制器的控制指令，并根據(jù)控制指令輸出相應(yīng)大小的控制電流；電動(dòng)渦輪增壓裝置與上述驅(qū)動(dòng)電源相連，即驅(qū)動(dòng)電源輸出的控制電流的大小能夠控制電動(dòng)渦輪增壓裝置渦流的強(qiáng)弱?？芍ㄟ^上述電動(dòng)渦流增壓系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)從機(jī)械式節(jié)氣門的開度的大小到電動(dòng)渦輪增壓裝置渦流的強(qiáng)弱的對(duì)應(yīng)關(guān)系，極大地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣適應(yīng)能力和效率，使得在節(jié)氣門與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸之間能夠獲得最佳加速氣流。從而實(shí)現(xiàn)了增壓系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工況的需要來自動(dòng)調(diào)整空氣的供給量。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，上述控制器還包括具有放大功能的控制電路。具體地，上述位置傳感器生成的反應(yīng)機(jī)械式節(jié)氣門開度的檢測(cè)值為一電壓值，這個(gè)電壓值是一個(gè)很小的電信號(hào)，控制器接收這一電壓值，根據(jù)內(nèi)部具有放大功能的控制電路，將其適當(dāng)放大，并根據(jù)放大后的電壓值，向與之相連的驅(qū)動(dòng)電源發(fā)出相應(yīng)的控制指令，控制驅(qū)動(dòng)電源發(fā)出相應(yīng)大小的控制電流。從而通過控制電流控制增壓裝置渦流的大小?？芍?，通過增加該具有放大功能的控制電路，可以進(jìn)一步提高本實(shí)用新型控制的精確性，使控制器發(fā)出更為準(zhǔn)確的控制指令。請(qǐng)參考圖2和圖3，圖2為電動(dòng)渦輪增壓裝置與機(jī)械式節(jié)氣門配合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為電動(dòng)渦輪增壓裝置的葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，上述電動(dòng)渦輪增壓裝置包括外殼I以及設(shè)置在外殼I內(nèi)的驅(qū)動(dòng)裝置3和葉輪4，具體地，所述外殼的出氣端能與發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械式節(jié)氣門2連為一體；驅(qū)動(dòng)裝置3設(shè)置在外殼I的進(jìn)氣端，葉輪4設(shè)置在外殼I的出氣端且與驅(qū)動(dòng)裝置3相連，且葉輪4上設(shè)置有導(dǎo)流葉片5?？芍?，在工作時(shí)，葉輪4將受到驅(qū)動(dòng)裝置3提供的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)裝置則受控于上述驅(qū)動(dòng)電源發(fā)出的驅(qū)動(dòng)電流，該驅(qū)動(dòng)電流又是控制器根據(jù)位置傳感器送來的機(jī)械式節(jié)氣門開度信息進(jìn)行分析得出的，即驅(qū)動(dòng)裝置3為葉輪4提供的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力是與實(shí)際工況所需動(dòng)力一一對(duì)應(yīng)的，葉輪4的旋轉(zhuǎn)又帶動(dòng)設(shè)置在葉輪4上的導(dǎo)流葉片5的旋轉(zhuǎn)，從而使得從進(jìn)氣端進(jìn)入的氣流形成渦流，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)氣量，可知，該進(jìn)氣量也是與機(jī)械式節(jié)氣門開度所需的進(jìn)氣量相適應(yīng)的。具體地，上述驅(qū)動(dòng)裝置3為主軸7與葉輪4相連的電機(jī)，電機(jī)是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的一種電磁裝置，俗稱馬達(dá)，它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而作為各種機(jī)械的動(dòng)力源。本實(shí)用新型采用電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，電機(jī)輸出扭矩的大小取決與上述驅(qū)動(dòng)電源發(fā)出的驅(qū)動(dòng)電流,并通過其主軸7將動(dòng)力傳輸至葉輪4。請(qǐng)參考圖4和圖5，圖4為導(dǎo)流葉片單片軸向剖面圖；圖5為導(dǎo)流葉片單片徑向剖面圖。進(jìn)一步地，上述導(dǎo)流葉片5的設(shè)置方式和形狀并不局限，本實(shí)用新型優(yōu)選為如圖3所示的導(dǎo)流葉片5，即，其底邊與葉輪4相連，且連接處均與葉輪4的中心線成設(shè)定夾角，具體地，單片導(dǎo)流葉片5本身呈螺旋延伸的弧形，其軸向剖面圖和徑向剖面圖分別如圖4和圖5所示。 為了起到更好的分流作用，本實(shí)用新型在葉輪4的頭部還設(shè)置有蘑菇頭6。工作時(shí)，電機(jī)通過主軸7驅(qū)動(dòng)葉輪4旋轉(zhuǎn)，葉輪4帶動(dòng)設(shè)置在其上的導(dǎo)流葉片5旋轉(zhuǎn)，當(dāng)空氣通過該電動(dòng)渦流增壓裝置時(shí)，導(dǎo)流葉片5起到了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流的作用，使得空氣從導(dǎo)流葉片5中分離出來，并在導(dǎo)流葉片5的后掠邊緣上產(chǎn)生分離渦流，在蘑菇頭6的作用下，形成對(duì)稱流態(tài)分布，并圍繞著電機(jī)主軸7的軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其產(chǎn)生的氣流經(jīng)匯流聚集，生成具有附加升力動(dòng)能和整體螺旋強(qiáng)脈動(dòng)的加速氣流，經(jīng)過機(jī)械式節(jié)氣門到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸這段距離的運(yùn)行，從而獲得最佳氣流加速，從而完成其渦流增壓效果。本實(shí)用新型還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)本體和設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的機(jī)械式節(jié)氣門處的電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，所述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)為上述的動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)。由于上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)有上述技術(shù)效果，包括上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)也應(yīng)具備相應(yīng)的技術(shù)效果。以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種發(fā)動(dòng)機(jī)及其電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于，包括 檢測(cè)節(jié)氣門開度并將檢測(cè)結(jié)果生成檢測(cè)值的位置傳感器； 接收所述位置傳感器的檢測(cè)值，并根據(jù)所述檢測(cè)值輸出控制指令的控制器； 接收所述控制器的控制指令，并根據(jù)所述控制指令輸出控制電流的驅(qū)動(dòng)電源； 與所述驅(qū)動(dòng)電源連接的電動(dòng)渦輪增壓裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還包括具有放大功能的控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)渦輪增壓裝置包括 外殼(I)，所述外殼(I)的出氣端與發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械式節(jié)氣門(2)連為一體； 設(shè)置在所述外殼(I)的進(jìn)氣端的驅(qū)動(dòng)裝置(3)； 設(shè)置在所述外殼(I)的出氣端且與所述驅(qū)動(dòng)裝置(3)相連的葉輪(4)，所述葉輪(4)上設(shè)置有導(dǎo)流葉片(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置(3)為主軸(7)與所述葉輪⑷相連的電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)流葉片(5)的底邊與所述葉輪(4)相連且與所述葉輪(4)的中心線成設(shè)定夾角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)流葉片(5)為螺旋延伸的弧形葉片。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述葉輪(4)的頭部設(shè)置有用于分流的蘑菇頭(6)。
8.一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)本體和設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體的機(jī)械式節(jié)氣門處的電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)為權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，包括依次相連的位置傳感器、控制器、驅(qū)動(dòng)電源以及電動(dòng)渦輪增壓裝置。其中，位置傳感器檢測(cè)節(jié)氣門的開度，并生成檢測(cè)值；控制器接收并根據(jù)這一檢測(cè)值輸出相應(yīng)的控制指令；驅(qū)動(dòng)電源接收上述控制器的控制指令，并根據(jù)控制指令輸出相應(yīng)大小的控制電流；電動(dòng)渦輪增壓裝置與上述驅(qū)動(dòng)電源相連，即驅(qū)動(dòng)電源輸出的控制電流大小能夠控制電動(dòng)渦輪增壓裝置渦流的強(qiáng)弱?？芍?，通過上述電動(dòng)渦流增壓系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)從機(jī)械式節(jié)氣門的開度的大小到電動(dòng)渦輪增壓裝置渦流的強(qiáng)弱的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)了增壓系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工況的需要來自動(dòng)調(diào)整空氣的供給量。本實(shí)用新型還公開了一種采用上述電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02B39/10GK202483712SQ20122010357
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者呂青山, 姜國清, 李建 申請(qǐng)人:姜國清