混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置及方法,涡轮增压器的叶轮端连接有进气管，叶轮端经入气管与发动机的入气口相连接，发动机废气排出口经管路与涡轮增压器的涡轮端相连接，涡轮端的输出端连接有排气管，排气管上设有动力涡轮，动力涡轮与发电机相连接，发电机通过整流电路、滤波电路、稳压电路与蓄电池的输入端电性连接，蓄电池的输出端依次电性连接逆变器、变频器、高速电机，增压管路上依次设置有压气机、电磁阀，压气机由高速电机驱动，增压管路输入端与进气管相连接，增压管路输出端与入气管相连接，发动机上设置有曲轴转速传感器，本发明专利技术利用发动机排出的二级废气的余热，改善发动机冷启动阶段瞬态响应不足的问题。

Test device and method for improving transient response of waste heat using mixed turbo charging

The invention relates to a method for improving the transient response of the test device and method using hybrid turbocharging heat impeller of turbocharger is connected with an air inlet pipe, the impeller end is connected into the trachea and engine inlet, engine exhaust gas outlet end and the turbine turbocharger pipe connections, the output terminal is connected to the turbine end an exhaust pipe, the exhaust pipe is provided with a power turbine, a power turbine and generator connected to the generator through the rectifier circuit, filter circuit, voltage regulator circuit and the input terminal of the storage battery is electrically connected with the battery output followed by electrically connected inverter, inverter, high speed motor, pressurized pipe is sequentially provided with a compressor, electromagnetic valve, compressor driven by high speed motor, the input pressure pipe connected with the air inlet pipe, and the output end of the pressurizing pipeline into the trachea is connected to the engine A crankshaft speed sensor is provided, and the waste heat of the two exhaust gas exhausted by the engine is used to improve the transient response of the engine during the cold starting stage.

【技术实现步骤摘要】
混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置及方法
本专利技术涉及一种混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置及方法。
技术介绍
汽车在起步、加速时，由于涡轮增压器响应滞后等原因，使得排气烟度急剧升高，排出污染环境、危害健康的“黑烟"，同时使得发动机低速扭矩不足，加速性差。因此，采用技术措施改造现有涡轮增压发动机的汽车，改善发动机的瞬态性能和减少排气烟度，有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上不足之处，提供了一种混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置及方法。本专利技术解决技术问题所采用的方案是，一种混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置，包括控制器、发动机、涡轮增压器、发电机、蓄电池、高速电机、增压管路，所述涡轮增压器的叶轮端的输入端连接有进气管，涡轮增压器的叶轮端的输出端经入气管与发动机的入气口相连接，发动机废气排出口经管路与涡轮增压器的涡轮端的输入端相连接，涡轮增压器的涡轮端的输出端连接有排气管，所述排气管上设置有动力涡轮，动力涡轮与发电机相连接，发电机依次通过整流电路、滤波电路、稳压电路与蓄电池的输入端电性连接，蓄电池的输出端依次电性连接逆变器、变频器、高速电机，所述增压管路上依次设置有压气机、电磁阀，压气机由高速电机驱动，增压管路输入端与进气管相连接，增压管路输出端与入气管相连接，所述发动机上设置有曲轴转速传感器，所述蓄电池、高速电机、发动机、逆变器、变频器、曲轴转速传感器均与控制器电性连接。进一步的，所述进气管上设置有过滤器。进一步的，所述入气管上设置有中冷器。进一步的，所述动力涡轮的尺寸小于涡轮增压器中涡轮的尺寸。进一步的，所述动力涡轮与发电机通过联轴器耦合。一种混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验方法，包括以下步骤：（1）接通电源，正常启动发动机，确定发动机的点火系统，启动系统，润滑系统，冷却系统,燃油供给系统工作正常；（2）发动机处于冷启动的低速阶段，电磁阀打开，蓄电池开始放电，通过逆变器将直流电转化为交流电，为高速电机供电，高速电机驱动压气机为发动机补气，提高了发动机的进气充量，使发动机燃烧充分，改善涡轮增压器瞬态不足的问题，在加速阶段，有效缓解涡轮迟滞的问题；（3）汽车发动机产生的废气为一级废气，一级废气推动涡轮增压器，经过涡轮增压器排出的废气称为二级废气，二级废气推动动力涡轮转动，动力涡轮带动发电机转动进行发电，产生的交流电依次通过整流电路、滤波电路、稳压电路后对蓄电池进行充电，进而完成余热的二次回收与利用；（4）随着发动机转速的提高，涡轮增压器已经与发动机达成了良好的匹配不出现涡轮迟滞和发动机加速冒黑烟的情况，响应良好，曲轴转速传感器将发动机转速反馈给控制器，控制器输出变频信号给变频器，从而使得高速电机工作电源频率降低，高速电机转速下降；（5）当发动机达到稳态工况时，涡轮增压器为发动机提供了足够的压缩空气，高速电机停止运动，电磁阀关闭。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：运行可靠，能利用发动机排出的二级废气的余热，改善发动机冷启动阶段瞬态响应不足的问题，在发动机加速阶段可有效消除涡轮迟滞问题，回收了发动机二级废气中的能量，提高燃油利用率，提升发动机动力性，节能环保，改善了常规涡轮增压器低速转矩不足、涡轮迟滞、加速冒烟和冷起动困难的问题，当涡轮增压器与发动机达到了良好的稳态工况时，通过变频器让电机停止转动，节约电能，不对发动机进行过度的补气。附图说明下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。图1为本专利技术的结构示意图；图2为整流电路、滤波电路、稳压电路的电路图。图中：1-发动机；2-涡轮增压器；3-动力涡轮；4-联轴器；5-发电机；6-整流滤波稳压电路；7-蓄电池；8-逆变器；9-变频器；10-高速电机；11-压气机；12-过滤器；13-中冷器；14-控制器；15-电磁阀；16-整流电路；17-滤波电路；18-稳压电路。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。如图1-2所示，一种混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置，包括控制器14、发动机1、涡轮增压器2、发电机5、蓄电池7、高速电机10、增压管路，所述涡轮增压器2的叶轮端的输入端连接有进气管，涡轮增压器2的叶轮端的输出端经入气管与发动机1的入气口相连接，发动机1废气排出口经管路与涡轮增压器2的涡轮端的输入端相连接，涡轮增压器2的涡轮端的输出端连接有排气管，所述排气管上设置有动力涡轮3，动力涡轮3与发电机5相连接，发电机5依次通过整流电路16、滤波电路17、稳压电路18与蓄电池7的输入端电性连接，蓄电池7的输出端依次电性连接逆变器8、变频器9、高速电机10，所述增压管路上依次设置有压气机11、电磁阀15，压气机11由高速电机10驱动，增压管路输入端与进气管相连接，增压管路输出端与入气管相连接，所述发动机1上设置有曲轴转速传感器，所述蓄电池7、高速电机10、发动机1、逆变器8、变频器9、曲轴转速传感器均与控制器14电性连接。在本实施例中，所述进气管上设置有过滤器2。在本实施例中，所述入气管上设置有中冷器13，增压会导致空气温度上升，空气温升会导致密度的降低，影响充气效率。采用中冷器13可以降低压缩空气温度，进而提高气缸进气量和发动机1的平均有效压力，并且中冷器13降低了发动机1的热力循环的平均温度，减小了发动机1和涡轮的热应力，中冷器13采用单独的冷却水。在本实施例中，所述动力涡轮3的尺寸小于涡轮增压器2中涡轮的尺寸。在本实施例中，所述动力涡轮3与发电机5通过联轴器4耦合。一种混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验方法，包括以下步骤：（1）接通电源，正常启动发动机，确定发动机的点火系统，启动系统，润滑系统，冷却系统,燃油供给系统工作正常；（2）发动机处于冷启动的低速阶段，电磁阀15打开，蓄电池7开始放电，通过逆变器8将直流电转化为交流电，为高速电机10供电，高速电机10驱动压气机11为发动机补气，提高了发动机的进气充量，使发动机燃烧充分，改善涡轮增压器2瞬态不足的问题，在加速阶段，有效缓解涡轮迟滞的问题；（3）汽车发动机产生的废气为一级废气，一级废气推动涡轮增压器2，经过涡轮增压器2排出的废气称为二级废气，二级废气推动动力涡轮3转动，动力涡轮3带动发电机5转动进行发电，产生的交流电依次通过整流电路16、滤波电路17、稳压电路18后对蓄电池7进行充电，进而完成余热的二次回收与利用；（4）随着发动机转速的提高，涡轮增压器2已经与发动机达成了良好的匹配不出现涡轮迟滞和发动机加速冒黑烟的情况，响应良好，曲轴转速传感器将发动机转速反馈给控制器14，控制器14输出变频信号给变频器9，从而使得高速电机10工作电源频率降低，高速电机10转速下降；（5）当发动机达到稳态工况时，涡轮增压器2为发动机提供了足够的压缩空气，高速电机10停止运动，电磁阀15关闭。本专利技术不仅能提高发动机瞬态响应性能，解决发动机加速过程中的涡轮迟滞问题，而且回收了发动机二级废气中的能量，提高燃油利用率，提升发动机动力性，节能环保。一级废气：直接从发动机排气管中排出的高温高压废气，用以推动涡轮增压器2进行工作。二级废气：一级废气推动涡轮增压器2做功后，热能动能减少，从废气涡轮出口端排出，转化为二级废气。涡轮发动机由动力涡轮3与发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置，其特征在于：包括控制器、发动机、涡轮增压器、发电机、蓄电池、高速电机、增压管路，所述涡轮增压器的叶轮端的输入端连接有进气管，涡轮增压器的叶轮端的输出端经入气管与发动机的入气口相连接，发动机废气排出口经管路与涡轮增压器的涡轮端的输入端相连接，涡轮增压器的涡轮端的输出端连接有排气管，所述排气管上设置有动力涡轮，动力涡轮与发电机相连接，发电机依次通过整流电路、滤波电路、稳压电路与蓄电池的输入端电性连接，蓄电池的输出端依次电性连接逆变器、变频器、高速电机，所述增压管路上依次设置有压气机、电磁阀，压气机由高速电机驱动，增压管路输入端与进气管相连接，增压管路输出端与入气管相连接，所述发动机上设置有曲轴转速传感器，所述蓄电池、高速电机、发动机、逆变器、变频器/曲轴转速传感器均与控制器电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置，其特征在于：包括控制器、发动机、涡轮增压器、发电机、蓄电池、高速电机、增压管路，所述涡轮增压器的叶轮端的输入端连接有进气管，涡轮增压器的叶轮端的输出端经入气管与发动机的入气口相连接，发动机废气排出口经管路与涡轮增压器的涡轮端的输入端相连接，涡轮增压器的涡轮端的输出端连接有排气管，所述排气管上设置有动力涡轮，动力涡轮与发电机相连接，发电机依次通过整流电路、滤波电路、稳压电路与蓄电池的输入端电性连接，蓄电池的输出端依次电性连接逆变器、变频器、高速电机，所述增压管路上依次设置有压气机、电磁阀，压气机由高速电机驱动，增压管路输入端与进气管相连接，增压管路输出端与入气管相连接，所述发动机上设置有曲轴转速传感器，所述蓄电池、高速电机、发动机、逆变器、变频器/曲轴转速传感器均与控制器电性连接。2.根据权利要求1所述的混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置，其特征在于：所述进气管上设置有过滤器。3.根据权利要求2所述的混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置，其特征在于：所述入气管上设置有中冷器。4.根据权利要求3所述的混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装置，其特征在于：所述动力涡轮的尺寸小于涡轮增压器中涡轮的尺寸。5.根据权利要求4所述的混合涡轮增压余热利用提高瞬态响应的试验装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫波，寿磊，杨际福，谭晓亮，黄毅鹏，杨南杰，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35