[发明专利]发动机增压系统、汽车及发动机增压系统的控制方法

说明书

为克服现有发动机增压系统中存在动力响应慢、工况效率低和难以高负荷工作的问题，本发明提供了一种发动机增压系统，包括发动机、涡轮压气机、电机和废气涡轮机，所述涡轮压气机设置于所述发动机的进气管道，所述废气涡轮机设置于发动机的出气管道，所述发动机、电机和废气涡轮机各自独立地驱动或协同驱动所述涡轮压气机。本发明还提供了包括上述发动机增压系统的一种汽车及发动机增压系统的控制方法。本发明提供的发动机增压系统结合了发动机、电机和废气涡轮机三种动力装置，在发动机全转速范围内皆能提供最快的动力响应速度，促进气缸内的燃油充分燃烧。

技术领域

本发明属于汽车设备技术领域，具体涉及一种发动机增压系统、汽车及发动机增压系统的控制方法。

背景技术

发动机增压系统就是将空气预先压缩后供入气缸，以提高空气密度以及增加进气量的加压系统。通过发动机增压系统可使发动机进气量增加，增加循环供油量，从而可增加发动机功率。现有的发动机增压系统主要有：

废气涡轮增压：配有废气增压器的发动机增压系统，外界空气经过空滤后通往废气涡轮增压器的压气机，进气得以压缩，压缩后的高温高压气体经过中冷器的冷却后通往发动机，而发动机排出的高能量气体通往涡轮机从而推动增压器运转。相比于普通的自然吸气发动机，废气涡轮利用了原本损失至大气中的废气能量来提高发动机充气量、降低泵气损失，从而提高发动机的动力性能，使燃料燃烧更加完全，提高燃烧效率降低排放。但由于发动机较低转速的工况下废气能量不足以推动废气涡轮有效工作，故在此工况下废气涡轮增压效果不明显；再者通过发动机排出的废气来推动废气涡轮使之建立起一定的转速要有一定的过程，即“涡轮迟滞”现象，具体表现为动力响应慢，驾驶性不佳。为了克服上述问题，现有“双涡轮增压”的技术方案，即采用两个质量较轻的小涡轮来减缓“涡轮迟滞”现象，同时满足发动机中高转速下的充气量。

机械增压：机械增压器分鲁氏式、罗茨式、离心式三种。与废气涡轮器相似，外界空气经过空滤后到达机械增压器处受到增压，增压了的空气流经中冷器冷却后通往发动机。机械增压器是直接与发动机连接的，因此它的运转需要消耗发动机一定的功率，效率不如废气涡轮增压，不过机械增压器可以随发动机的运转而运转，使得迟滞现象大大削弱，具体表现为动力响应快，低转速下提速性能佳。不过机械增压的缺点是其摩擦损耗会随着转速的上升而提高，在高转速下的效率较低。

TSI发动机双增压：TSI是Twincharged Stratified Injection的简写，TSI发动机同时整合了废气涡轮增压器与机械增压器，利用了各自的优势，在低转速下使用机械增压器，在中低转速下同时使用机械增压器与废气涡轮增压器，在中高转速与高转速下断开机械增压器的动力并把机械增压器短路，仅使用废气涡轮增压器。

三涡轮增压：随着电气化技术的日益发展，如今出现一种“电子涡轮增压器”，即利用高转速电机为动力源来驱动压气机的增压器，在该电机的带动下压气机能在极短的时间内从静止达到相当高的转速，响应速度甚至比机械增压还要快，在发动机转速低的工况下相当有效，但该电机不能长时间高负荷地工作。其中的三个涡轮包括一个电子涡轮和两个废气涡轮，通过进气系统中的阀门来改变气路，针对在现有的一类发动机，该系统有以下几种工作模式：

(1)发动机怠速：只有1号废气涡轮工作：

(2)怠速～1400r/min：电子涡轮介入，1号废气涡轮增压后的进气通往电子涡轮处再次得到增压，由于电子涡轮响应速度快，即使在低转速下动力输出响应性也佳；

(3)1400～2300r/min：电子涡轮退出，1号废气涡轮单独工作，由于此工况下排气压力足够，故1号废气涡轮单独工作能满足要求；

(4)2300～2800r/min：2号废气涡轮介入工作，与1号废气涡轮串联，2号废气涡轮增压后的进气通往1号废气涡轮得到再次增压后送往发动机，从而保证中转速下的动力性；

(5)2800r/min后：1号废气涡轮与2号废气涡轮并联，两者独立工作。