一种非同轴电机外置式电辅助涡轮增压器系统技术方案

本发明专利技术属于柴油机增压器技术领域，具体涉及一种非同轴电机外置式电辅助涡轮增压器系统。本发明专利技术中电动机与发电机外置布置，不受高温排气的影响，且便于对发动机进行散热设备的布置。本发明专利技术采用非同轴设计，取消了增压器与涡轮的耦合，使压气机的控制得到简化；ECU根据发动机工况实时控制电动机，使压气机始终工作在最优转速，实现了增压器与发动机的全工况匹配；废气涡轮回收废气能量并反馈到电源中，提升了发动机的燃油经济性。升了发动机的燃油经济性。升了发动机的燃油经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种非同轴电机外置式电辅助涡轮增压器系统


[0001]本专利技术属于柴油机增压器
，具体涉及一种非同轴电机外置式电辅助涡轮增压器系统。

技术介绍

[0002]传统的废气涡轮增压器，依靠发动机的废气驱动涡轮旋转，涡轮与压气机同轴连接，故涡轮的旋转会带动压气机旋转，从而增加进气的气体密度，达到增压的效果。但是传统的废气涡轮增压器存在如下缺点：1、在发动机低工况运行时，废气能量不足，导致发动机“欠增压”；发动机高工况运行时，废气能量过大，导致发动机“过度增压”。2、由于压气机转子势必存在一个转动惯量，并且废气
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涡轮，压气机
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进气是气动连接，故当发动机处于加速工况时，增压压力的升高会滞后于发动机的工况改变时刻，即“涡轮迟滞”现象。而电辅助涡轮增压技术，是克服传统涡轮增压器上述缺点的重要技术之一。在废气能量不足时，利用电动机驱动压气机，保证了发动机低工况的进气量；废气能量过剩时，可利用涡轮驱动发电机进行发电，回收多余能量；电动机良好的瞬态性能，也能一定程度上的缓解“涡轮迟滞”。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供可实现增压器与发动机的全工况匹配，缓解涡轮迟滞，回收废气能量的一种非同轴电机外置式电辅助涡轮增压器系统。
[0004]一种非同轴电机外置式电辅助涡轮增压器系统，包括柴油机、进气总管、排气总管、压气机、涡轮、电动机、发电机、整流稳压模块、电源、ECU、BMS；所述柴油机分别连通进气总管和排气总管，进气总管通过进气通道连接压气机，排气总管通过排气通道连接涡轮；所述压气机与电动机同轴连接，涡轮与发电机同轴连接，发电机通过导线连接整流稳压模块，整流稳压模块通过导线连接电源，电源通过导线连接电动机；所述BMS通过控制电路连接电源，对电源进行控制；所述ECU通过控制电路连接电动机，对电动机进行控制；所述压气机和涡轮各自独立工作，压气机只由电动机驱动，涡轮只驱动发电机，电源起到储存电能和提供电能的作用，并由BMS控制。
[0005]进一步地，柴油机工作时，新鲜空气进入压气机；ECU根据柴油机的工况，读取map图，实时控制电动机的转速，电动机直接驱动压气机，保证柴油机当前工况的进气压力；被压缩的空气通过进气总管进入柴油机；在缸内燃烧后的废气通过排气总管流向涡轮，废气推动涡轮旋转后排入大气；涡轮的旋转会带动同轴连接的发电机旋转，发出的电能经过导线进入整流稳压模块，而后通过导线充入电源中，同时电源向电动机提供电能，并受BMS电池管理系统的控制，防止过度充放电。
[0006]本专利技术的有益效果在于：
[0007]本专利技术中电动机与发电机外置布置，不受高温排气的影响，且便于对发动机进行散热设备的布置。本专利技术采用非同轴设计，取消了增压器与涡轮的耦合，使压气机的控制得到简化；ECU根据发动机工况实时控制电动机，使压气机始终工作在最优转速，实现了增压
器与发动机的全工况匹配；废气涡轮回收废气能量并反馈到电源中，提升了发动机的燃油经济性。
附图说明
[0008]图1为本专利技术中一种非同轴电机外置式电辅助涡轮增压器系统的示意图。
具体实施方式
[0009]下面结合附图对本专利技术做进一步描述。
[0010]本专利技术提出了一种新型的电辅助涡轮增压器布置结构，并提供了控制方法。具体表现为压气机和涡轮非同轴连接，各自独立工作。压气机由外置的独立无刷直流高速电机驱动，涡轮驱动独立的外置发电机发电。发电机所发的电经过整流稳压存入电源，驱动压气机的电动机的电来自此电源。此新型布置结构优点在于：外置式布置便于对电动机和发电机进行散热，非同轴结构使压气机与涡轮解耦，各自独立工作，简化了电动机的控制。控制方法为：驱动压气机的电动机由ECU控制，ECU根据柴油机的运行工况，读取压气机map图，控制压气机始终运行在当前工况所对应的最优转速下。本专利技术使压气机转速实时可控，增压压力灵活易控，可使压气机终工作在最优转速，从而保证了柴油机全工况下的增压器匹配问题，大大改善了柴油机低工况增压不足的问题，以及加速工况增压器的瞬态性能，提高了柴油机的效率。
[0011]如图1所示，本专利技术提供的一种非同轴电机外置式电辅助涡轮增压器系统，包括柴油机1、进气总管2、压气机3、ECU(4)、电动机5、电源6、BMS(电池管理系统)7、整流稳压模块8、发电机9、涡轮10、排气总管11
[0012]柴油机1分别连通进气总管2和排气总管11，进气总管2通过进气通道连接压气机3，排气总管11通过排气通道连接涡轮10；压气机3与电动机5同轴连接，涡轮10与发电机9同轴连接；发电机9通过导线连接整流稳压模块8，整流稳压模块8通过导线连接电源6，电源6通过导线连接电动机5。BMS(7)通过控制电路连接电源6，对电源6进行控制；ECU(4)通过控制电路连接电动机5，对电动机5进行控制。压气机3和涡轮10各自独立工作，压气机3只由电动机5驱动，涡轮10只驱动发电机9，电源6起到储存电能和提供电能的作用。
[0013]柴油机工作时，新鲜空气进入压气机3，ECU(4)根据柴油机的工况，读取map图，实时控制电动机5的转速，电动机5直接驱动压气机3，保证柴油机1当前工况的进气压力。被压缩的空气通过进气总管2进入柴油机1。在缸内燃烧后的废气通过排气总管11流向涡轮10，废气推动涡轮10旋转后排入大气。涡轮10的旋转会带动同轴连接的发电机9旋转，发出的电能经过导线进入整流稳压模块8，而后通过导线充入电源6中。同时，电源6向电动机5提供电能，并受BMS(7)的控制，防止过度充放电。
[0014]本专利技术的优势在于：电动机与发电机外置布置，不受高温排气的影响，且便于对发动机进行散热设备的布置；非同轴设计，取消了增压器与涡轮的耦合，使压气机的控制得到简化；ECU根据发动机工况实时控制电动机，使压气机始终工作在最优转速，实现了增压器与发动机的全工况匹配；废气涡轮回收废气能量并反馈到电源中，提升了发动机的燃油经济性。
[0015]以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技
术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非同轴电机外置式电辅助涡轮增压器系统，其特征在于：包括柴油机、进气总管、排气总管、压气机、涡轮、电动机、发电机、整流稳压模块、电源、ECU、BMS；所述柴油机分别连通进气总管和排气总管，进气总管通过进气通道连接压气机，排气总管通过排气通道连接涡轮；所述压气机与电动机同轴连接，涡轮与发电机同轴连接，发电机通过导线连接整流稳压模块，整流稳压模块通过导线连接电源，电源通过导线连接电动机；所述BMS通过控制电路连接电源，对电源进行控制；所述ECU通过控制电路连接电动机，对电动机进行控制；所述压气机和涡轮各自独立工作，压气机只由电动机驱动，涡轮只驱动发电机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王银燕，陈元萍，杨传雷，王贺春，段宝印，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：