發動機負壓能量利用裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發動機領域，尤其涉及一種發動機負壓能量利用的裝置和方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車工業的發展，能源緊缺與環境污染是人們日益關注的問題。如何能在汽車的運行中有效利用能源，尤其是循環利用能源是各廠商以及研究機構一直致力于的課題。其中將汽車運行中的動能轉化為電能是當前的主流研發方向，然而由于效率轉換低的瓶頸結果始終不盡人意。同時，人們卻忽略了將勢能轉換為動能的研究方向，雖然現有技術中有利用發動機吸氣過程中產生的負壓能量的裝置，但是該能量的大小卻只能通過改變發動機的功率來控制，因此在實際應用中有諸多不便，效率低，并沒有很好地利用這種勢能。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種發動機負壓能量利用裝置和方法，可以可控地有效利用發動機工作時產生的負壓。
[0004]根據本發明的一個方面，提供了一種發動機負壓能量利用裝置，該裝置包括:第一空腔，該第一空腔通過第一進氣口與外界相通；第二空腔，該第二空腔與發動機進氣口相通；第二進氣口，該第二進氣口與所述第二空腔相連接，其中當所述第二進氣口開啟時所述第二空腔與外界相通；以及旋轉設備，位于所述第一空腔和所述第二空腔之間，能夠在所述第一空腔和所述第二空腔之間的壓力差的作用下旋轉，并且當所述旋轉設備旋轉時能夠逐漸平衡所述第一空腔與所述第二空腔之間的壓力差。
[0005]根據本發明的優選實施方式，該裝置還可以包括位于第二進氣口與發動機進氣口之間和/或位于所述第一進氣口與所述旋轉設備之間的空氣濾清器。
[0006]根據本發明的優選實施方式，所述旋轉設備可以包括:殼體，該殼體與所述第一空腔的腔壁以及所述第二空腔的腔壁無縫連接；轉軸，該轉軸位于所述殼體的中心位置；以及渦輪，該渦輪將所述第一空腔和所述第二空腔隔離。
[0007]根據本發明的優選實施方式，所述旋轉設備可以驅動風扇或發電機。
[0008]根據本發明的優選實施方式，該裝置還可以包括:控制器，用于控制所述第二進氣口的進氣量。
[0009]根據本發明的優選實施方式，該裝置還可以包括:溫度傳感器，用于測量所述發動機的溫度，并且與所述控制器連接，其中當所述溫度傳感器測得所述發動機的溫度高于或等于溫度預定值時，所述控制器控制關閉所述第二進氣口或減少所述第二進氣口的進氣量；并且在所述動機的溫度低于所述溫度預定值時，所述控制器控制開啟所述第二進氣口或增加所述第二進氣口的進氣量。
[0010]根據本發明的優選實施方式，所述控制器可以獲取蓄電池的電量狀態，并且當所述蓄電池的電量低于或等于電量預定值時，所述控制器控制關閉所述第二進氣口或減少所述第二進氣口的進氣量；以及當所述蓄電池的電量大于所述電量預定值時，所述控制器控制開啟所述第二進氣口或增加所述第二進氣口的進氣量。
[0011]根據本發明的又一個方面，提供了一種動機負壓能量利用方法，該方法包括:設置第一空腔，所述第一空腔通過第一進氣口與外界相通；設置第二空腔，所述第二空腔與發動機進氣口相通，且通過第二進氣口與外界相通；在所述第一空腔和所述第二空腔之間設置旋轉設備，其中所述旋轉設備能夠在所述第一空腔和所述第二空腔之間的壓力差的作用下旋轉，并且當所述旋轉設備旋轉時能夠逐漸平衡所述第一空腔與所述第二空腔之間的壓力差；以及通過控制所述第二進氣口的進氣量來控制所述第一空腔與所述第二空腔之間的壓力差。
[0012]根據本發明的優選實施方式，該方法還可以包括:測量所述發動機的溫度；以及在所述發動機的溫度高于或等于溫度預定值時控制關閉所述第二進氣口或減少所述第二進氣口的進氣量；并且在所述發動機的溫度低于所述溫度預定值時控制開啟所述第二進氣口或增加所述第二進氣口的進氣量。
[0013]根據本發明的優選實施方式，該方法還包括:測量所述蓄電池的電量；在所述蓄電池的電量低于電量預定值時控制關閉所述第二進氣口或減少所述第二進氣口的進氣量；以及使用所述旋轉設備驅動發電機來為蓄電池供電。
[0014]本發明提供的發動機負壓能量利用裝置及方法可以利用發電機工作時產生的負壓來帶動諸如電扇和發電機的設備的旋轉，并且可以通過控制器來根據車輛的即時狀況調整電扇的轉速或發電機的功率，從而在有效地利用能源的同時還能夠更好地配合車輛其它部件的工作。
【附圖說明】
[0015]圖1是根據本發明提供的發動機負壓能量利用裝置的結構示意圖；以及
[0016]圖2是根據本發明優選實施方式提供的發動機負壓能量利用裝置的結構示意圖。
[0017]附圖標記說明
[0018]10第一空腔 20第一進氣口
[0019]30第二空腔 40第二進氣口
[0020]50發動機 60旋轉設備
[0021]70控制器 81、82 空氣濾清器
【具體實施方式】
[0022]下面參考附圖詳細描述本發明。
[0023]參照圖1，本發明提供了一種動機負壓能量利用裝置，該裝置包括:第一空腔10，該第一空腔10通過第一進氣口 20與外界相通；第二空腔30，該第二空腔30與發動機50的進氣口相通；第二進氣口 40，該第二進氣口 40與所述第二空腔30相連接，其中當所述第二進氣口 40開啟時所述第二空腔30與外界相通；以及旋轉設備60，位于所述第一空腔10和所述第二空腔30之間，能夠在所述第一空腔10和所述第二空腔30之間的壓力差的作用下旋轉，并且當所述旋轉設備60旋轉時能夠逐漸平衡所述第一空腔10與所述第二空腔30之間的壓力差。
[0024]作為一種實施方式，旋轉設備60主要包括殼體、轉軸和渦輪。其中，該殼體與第一空腔10的腔壁以及第二空腔30的腔壁無縫連接；其轉軸位于殼體的中心位置并且其渦輪將第一空腔10和第二空腔30隔離。
[0025]當發動機50運轉時在其進氣口處產生了低于大氣壓的負壓，因此與發動機50的進氣口相通的第二空腔30內的氣壓低于大氣壓。同時，第一空腔10通過第一進氣口 20與外界氣壓相通，因此第一空腔10內的氣壓為標準大氣壓。此時，位于第一空腔10和第二空腔20之間的旋轉設備60的兩端有壓差，因此將第一空腔10和第二空腔30隔離的渦輪會在壓差的作用下旋轉，并且帶動起轉軸的旋轉。也就是說，旋轉設備60可以將發動機50運轉時產生的勢能轉化為渦輪和轉軸的動能。
[0026]通常，旋轉設備60的渦輪的旋轉速度僅與發動機的工作功率有關，因此本發明通過第二進氣口 40來調整第二空腔30內的負壓大小，從而調節旋轉設備60的旋轉速度。
[0027]根據本發明的一種優選實施方式，可以設置與第二進氣口 40相連接的控制器70，用于通過控制第二進氣口 40的閥門來控制第二進氣口 40的進氣量，從而調節第二空腔30內的氣壓大小，進而控制旋轉設備60的渦輪的轉速。所述控制器70可以通過諸如CAN總線的方式與車輛的其它部件連接，從而根據特定部件的情況或實際需求來控制第二進氣口40的閥門。
[0028]例如，當操作人員希望旋轉設備60的渦輪降低轉速時，可以使用控制器70加大第二進氣口 40的閥門的開啟量，使更多的空氣進入第二空腔30以減小第二空腔30與標準大氣壓之間的壓差，從而降低旋轉設備60的渦輪轉速。相反，如果操作人員希望提高旋轉設備60的渦輪轉速則可以使用控制器70關閉第二進氣口 40的閥門或者減小閥門的開啟量。
[0029]根據本發明的一種優選實施方式，為了利用這種從勢能轉換的動能，可以將風扇的驅動轉軸與旋轉設備60的轉軸連接，從而使用旋轉設備60的轉軸來驅動風扇的轉動，為發動機50降溫。
[0030]優選地，根據本發明的優選實施方式的負壓能量利用裝置還可以包括與所述控制器70連接的溫度傳感器，用于測量所述發動機50的溫度。其中當所述溫度傳感器測得所述發動機的溫度高于溫度預定值時，所述控制器控制關閉所述第二進氣口或減少所述第二進氣口的進氣量。
[0031]在本發明的優選實施方式中，可以根據發動機型號、發動機排量等各種因素判斷發動機的工作最佳溫度從而設置所述溫度預定值。例如，所述溫度預定值可以被設置為80-100攝氏度，當發動機50的溫度高于100攝氏度時，表明發動機50沒有處于最佳工作溫度，需要風扇來為其降溫。作為一種實施方式，溫度傳感器將檢測到的發動機50的溫度信號發送給控制器70。控制器70判斷該溫度是否大于溫度預定值，并且在判斷結果為是的情況下控制關閉第二進氣口 40的閥門或者減小第二進氣口 40的閥門的開啟量，從而增加了第二空腔30與第一空腔10之間的壓差，使旋轉設備60的渦輪轉速增加，進而使得被驅