TR201819790A2 - Kompresör ve türbi̇ni̇n ayri şaftlar üzeri̇nde olmasiyla veri̇mi̇ arttirilan bi̇r elektri̇kli̇ turbo si̇stemi̇ ve buna i̇li̇şki̇n çalişma yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Mevcut buluş, tekniğin bilinen durumundaki sistemlerde kompresör ve türbinin aynı şaft üzerinde bulunmasından kaynaklanan tüm dezavantaj ve kısıtlamaları ortadan kaldırmak üzere kompresör (4) ve türbinin (9) ayrı şaftlar üzerinde yapılandırıldığı, kompresörün (4) türbin (9) yerine ayrı bir elektrik motoru olan kompresör motoru (3) vasıtasıyla sürüldüğü, motor-jeneratör olarak çalışan tek bir makine yerine ayrı ayrı motor ve jeneratör kullanılarak sistemin daha hızlı, verimli, optimum, ölçeklenebilir ve esnek olmasının sağlandığı bir elektrikli turbo (1) sistemi ve buna ilişkin çalışma yöntemi ortaya koymaktadır.

Description

TARIFNAME KOMPRESÖR VE TÜRBININ AYRI SAFTLAR ÜZERINDE OLMASIYLA VERIMI ARTTIRILAN BIR ELEKTRIKLI TURBO SISTEMI VE BUNA ILISKIN ÇALISMA YÖNTEMI Teknik Alan Bulus, içten yanmali motorda turbo gecikmesini, yakit tüketimini ve emisyonunu azaltmak amaciyla kullanilan elektrikli turbo sistemleriyle ilgilidir.

Daha belirgin olarak mevcut bulus, teknigin bilinen durumundaki elektrikli turbo sistemlerinde kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasindan kaynaklanan tüm dezavantaj ve kisitlamalari ortadan kaldirmak üzere kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde yapilandirildigi, kompresörün türbin yerine ayri bir elektrik motoru vasitasiyla sürüldügü (çalistirildigi), motor- jeneratör olarak çalisan tek bir makine yerine ayri ayri motor ve jeneratör kullanilarak sistemin daha verimli, optimum, ölçeklenebilir ve esnek olmasinin saglandigi bir elektrikli turbo sistemi ve buna Iliskin çalisma yöntemiyle ilgilidir.

Teknigin Bilinen Durumu Halihazirdaki elektrikli turbo sistemlerinde kompresör ve türbin ayni saft üzerinde bulunmakta ve kompresör türbin tarafindan tahrik edilmektedir. Kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde olmasindan dolayi kompresör ve türbin seçimi ayri ayri yapilamamakta, böylece sistemin en verimli sekilde kullanilmasi mümkün olmamaktadir.

Kompresörün ve türbinin ayni saft üzerinde çalismasindan dolayi kompresör Istenilen devir yerine türbin ile ayni devirde çalismaktadir. Bu durum içten yanmali motora gönderilen havanin basincinin tam olarak kontrol edilememesine ve yanma veriminin yüksek seviyede tutulamamasina sebep olmaktadir. Ayrica içten yanmali motorda yanma isleminin optimum sekilde gerçeklesememesiyle türbine aktarilan yanma gazlarinin enerjisinin dolayisiyla da jeneratör tarafindan üretilen enerjinin maksimum seviyede olmasi mümkün olmamaktadir.

Kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasi yataklama ve dolayisiyla yaglama ihtiyacini beraberinde getirmektedir. Yaglama sistemi çok yüksek devirlerde çalisan turbolar Için performans ve verim açisindan çok önemli olmakla beraber turbo sistemine fazladan maliyet, bakim ve onarim is yükü getirmektedir. Ayrica yataklama ve beraberindeki yaglama sisteminde ortaya çikan teknik zorluklar asilamadigi taktirde yataklama sisteminde problemler olusarak turbo sistemi çalisamaz hale getirebilecektir.

Kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde çalismasi türbin tarafindaki yüksek sicakliklarin kompresör tarafina iletilmesine ve kompresörün isinmasina sebep olmaktadir. Bu durum her ne kadar türbin tarafindaki kadar olmasa da kompresör tarafi için malzeme seçiminde tamamen özgür olunamamasina sebep olmaktadir.

Kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde çalismasi kompresör, elektrik makinesi ve türbinin boyutlarinin birbirinden bagimsiz olarak seçilememesine sebep olmaktadir. Sistemde kullanilan türbinin boyutuna uygun kompresör kullanilmasi gerekliligi içten yanmali motora gönderilen hava basincinin oldukça kisitli olmasina sebep olmaktadir. Daha yüksek enerjili egzoz gazlari (yanma gazlari) elde edilebilecekken türbin boyutu yüzünden kullanilmak zorunda kalinan küçük boyutlu kompresör sebebiyle daha düsük enerjili egzoz gazlari elde edilmekte ve dolayisiyla jeneratörden daha az enerji elde edilmektedir.

Kompresör, elektrik makinesi ve türbinin ayni saft üzerinde çalismasi sistemin blok halinde bulunmasini gerektirdiginden sistemin araç üzerindeki yerlesimi konusunda esnek ve özgür olunmasi mümkün olmamaktadir.

Ayrica, teknigin bilinen durumundaki elektrikli turbo sistemlerinde kullanilan ve hem motor hem de jeneratör olarak çift yönlü çalisan elektrik makineler sadece motor veya sadece jeneratör olarak çalisan tek yönlü makinelere göre daha düsük verim saglamakta olup bu durum sistemin verimini düsürmektedir.

Bu durum, kompresörün türbinden bagimsiz olabilmesi için kompresörün ve türbinin ayri saftlar üzerinde çalismasina olanak veren, çift yönlü çalisan elektrik makinesi yerine sadece motor ve sadece jeneratör olarak çalisan tek yönlü makineler kullanilarak sistemin genel verimini arttirilmasini saglayan bir elektrikli turbo sistemine ve buna iliskin bir çalisma yöntemine ihtiyaç duyulmasina neden olmustur.

EP2621SOTB1 nolu patent dokümaninda birden fazla kompresör ve türbinin ayri ayri saftlarda paralel sekilde bulundugu bir yapilanmadan bahsedilmektedir. Ancak burada her bir safttaki türbin ve kompresör birbirine bagli durumda oldugundan kompresörler türbinler tarafindan sürülmekte olup kompresörün ayri bir elektrik motor tarafindan sürülmesine iliskin bir sistem ve çalisma yöntemi söz konusu degildir. kompresör yapilanmasi içeren bir sistemden bahsedilmektedir. Ek kompresör, turboya destek olarak devreye girmektedir. Turbo içindeki kompresör ise türbin ile ayni saft üzerinde çalismaktadir.

Turbodaki türbin ayrica bir jeneratöre bagli bulunmakta ve jeneratörde üretilen elektrik ile batarya sarj edilmektedir. Ilave kompresör bu bataryadan aldigi güç ile çalismaktadir. Ancak burada, kompresörü türbinden ayri bir sekilde boyutlandirabilmek ve istenilen devirlerde sürebilmek üzere türbin ve kompresörün birbirinden ayrilmasina iliskin bir sistem söz konusu degildir. üzerinde bulunmakta ve kompresör türbin tarafindan sürülmektedir. Buna ek olarak türbine bagli olarak bulunan jeneratörün motor olarak da çalisabilmesi sayesinde kompresöre fazladan güç verilmektedir. Ancak burada, kompresör ve türbinin ayni saft üzerinden ayrilmasina ve motor- jeneratör (elektrik makinesi) olarak çalisan tek bir makine yerine ayri ayri motor ve jeneratör kullanilmasina iliskin bir sistem ve yöntem söz konusu degildir.

Sonuç olarak kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasindan kaynaklanan tüm dezavantaj ve kisitlamalari ortadan kaldirmak üzere kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde yapilandirildigi, kompresörün türbin yerine ayri bir elektrik motoru vasitasiyla sürüldügü, motor-jeneratör olarak çalisan tek bir makine yerine ayri ayri motor vejeneratör kullanilarak sistemin daha verimli, optimum, ölçeklenebilir ve esnek olmasinin saglandigi bir elektrikli turbo sistemine ve çalisma yöntemine olan gereksinim mevcut bulus konusu çözümün ortaya çikmasini gerekli kilmistir.

Bulusun Amaci ve Kisa Açiklamasi Bulusun amaci, kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasindan kaynaklanan tüm dezavantaj ve kisitlamalari ortadan kaldirmak üzere kompresör ve türbinin ayri saftlar üzerinde yapilandirildigi, kompresörün türbin yerine ayri bir elektrik motoru vasitasiyla sürüldügü, motor- jeneratör olarak çalisan tek bir makine yerine ayri ayri motor ve jeneratör kullanilarak sistemin daha verimli, optimum, ölçeklenebilir ve esnek olmasinin saglandigi bir elektrikli turbo sistemi ve buna iliskin bir çalisma yöntemine ortaya koymaktir.

Bulusun bir baska amaci ise kompresörün türbinden bagimsiz olarak kontrol edilmesini saglamaktir.

Bulusun bir baska amaci ise kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde çalismamasiyla kompresörün türbinden ayri olarak kontrol edilerek türbin devri yerine, istenilen devirde (sistem için anlik optimum devir veya kompresörün en verimli oldugu devir) çalistirilmasini saglamaktir.

Bulusun bir baska amaci, kompresör hizinin türbin hizindan bagimsiz olarak kontrol edilmesiyle içten yanmali motora gönderilen hava basincinin istenilen seviyede tutulmasini saglamaktir.

Bulusun bir baska amaci, içten yanmali motora gönderilen hava basincinin istenilen seviyede tutulmasiyla silindirlerde meydana gelen yanma isleminin yüksek verimde gerçeklesmesini saglamak ve dolayisiyla türbine aktarilan egzoz gazlarinin enerjisini ve jeneratör tarafindan üretilen elektrik enerjisi miktarini maksimuma çikarmaktir.

Bulusun bir baska amaci, kompresör ve türbinin hizlarinin ayri ayri kontrol edilmesiyle hem egzoz çikisinda hem de hava girisinde ayri ayri kontrol edilebilir dirençler yaratarak kontrol edilebilir motor freni olarak kullanilabilmesini mümkün kilmaktir.

Bulusun bir baska amaci türbin ve kompresörün ayni saft üzerinde çalismamasiyla turbo sisteminin yataklama ve yaglama ihtiyacini ortadan kaldirarak yaglama sisteminin getirmis oldugu fazladan maliyeti, bakim ve onarim is yükünü, teknik problemlerin ortaya çikma riskini azaltmaktir.

Bulusun bir baska amaci, ayni saft üzerinde hem jeneratör hem de elektrik motoru olarak çift yönlü çalisan elektrik makinesi yerine ayri ayri motor ve jeneratör kullanilarak sistemin tepki hizini ve verimini arttirmaktir.

Bulusun bir baska amacii kompresör ve türbinin ayni saft üzerinden ayrilmasiyla türbin tarafindaki yüksek sicakliklardan kompresör tarafinin daha az etkilenmesini saglayarak kompresörün mevcut sistemlere göre daha düsük sicakliklarda çalismasina ve dolayisiyla kompresör için malzeme seçiminde daha özgür olunarak düsük maliyetli malzemelerle (örn: plastik) çalisilabilmesine imkan tanimaktir.

Bulusun bir baska amaci, kompresör, elektrik makinesi ve türbinin birbirinden ayrilmasiyla sistemin yerlesimini daha kolay hale getirilerek sistemin blok halinde bulunma zorunlugunu ortadan kaldirmak (sistemi daha esnek hale getirmek) ve dolayisiyla yakin pozisyonlama gerekliligi ortadan kalktigi için gaz akis sistemindeki kayiplari arttiran kivrim baglanti adetlerinin ve bu kivrimlardaki keskin dönüslerin azalmasiyla gaz akis sistemindeki kayiplari en aza indirmektir.

Bulusun bir baska amaci, kompresör ve türbinin birbirinden ayrilmasiyla her iki bilesenin boyutlarinin ve çalisma hizlarinin birbirinden bagimsiz olarak seçilebilmesine (sistem tasarimi konusunda esneklik) imkan tanimaktir.

Bulusun bir baska amaci, kompresörün çift yönlü çalisan bir elektrik makinesi yerine ayri bir elektrik motoru vasitasiyla çalismasiyla kompresörün dolayisiyla da sistemin cevabinin daha hizli olmasini saglamaktir.

Sekillerin Kisa Açiklamasi Sekil 1”de bulus konusu elektrikli turbo sistemine sahip içten yanmali motora ait temel bilesenler ve bunlar arasindaki etkilesim görülmektedir.

Referans Numaralari Elektrikli turbo Kontrolcü Kompresör motoru Kompresör Ara sogutucu Emme manifoldu Içten yanmali motor Egzoz manifoldu Türbin . Türbin jeneratörü 11. Batarya 12. Araç elektronik kontrol ünitesi 13. Güç dönüstürücü 14. Ikinci güç dönüstürücü YG. Yanma gazi E. Elektrik KB. Kontrol baglantisi Bulusun Detayli Açiklamasi Mevcut bulus, teknigin bilinen durumundaki sistemlerde kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasindan kaynaklanan tüm dezavantaj ve kisitlamalari ortadan kaldirmak üzere kompresör (4) ve türbinin (9) ayri saftlar üzerinde yapilandirildigi, kompresörün (4) türbin (9) yerine ayri bir elektrik motoru olan kompresör motoru (3) vasitasiyla sürüldügü, motor-jeneratör olarak çalisan tek bir makine yerine ayri ayri motor ve jeneratör kullanilarak sistemin daha hizli, verimli, optimum, ölçeklenebilir ve esnek olmasinin saglandigi bir elektrikli turbo (1) sistemi ve buna iliskin çalisma yöntemi ortaya koymaktadir.

Içten yanmali motora atmosfer basincinin üzerinde (sikistirilmis) hava göndererek motorda daha fazla yakitin yanmasini ve dolayisiyla motordan daha fazla güç üretilmesini saglayan turbo sistem, hareketini egzoz gazindan (yanma gazi) alan bir tür turbomakinedir. Bir turbo temel olarak emme tarafinda çalisan bir kompresör ve egzoz tarafinda çalisan bir türbinden olusmaktadir. Kompresör ve türbin birbirine mil vasitasiyla bagli olup bir yatak gövdesi içinde yataklanmaktadir. Motordan gelen egzoz gazlari türbin pervanesine çarparak türbin pervanesi, saft ve kompresör pervanesinden olusan rotoru döndürmektedir. Bu dönme hareketiyle birlikte kompresör pervanesi havayi emip sikistirarak havanin basincini ve öz kütlesini arttirmaktadir. Kompresörden sonra ara sogutucuya (intercooler) geçen basinçli ve yogun hava burada soguyarak daha da yogun hale gelmektedir. Iyice yogunlasan hava emme manifoldu üzerinden silindirlere iletilmektedir. Yogun haldeki hava birim hacimde daha fazla oksijen barindirdigindan silindirlerde gerçeklesen yanma islemi esnasinda daha fazla yakit yakilabilmektedir. Daha fazla yakitin yakilmasi daha fazla enerjinin açiga çikarak motorun daha fazla güç üretmesini saglamaktadir. Böylece turboya sahip içten yanmali bir motorun ayni miktardaki yakittan turboya sahip olmayan içten yanmali bir motora göre daha fazla güç üretmesi saglanmaktadir. Asagidaki sekilde turboya sahip bir içten yanmali motora ait temel bilesenler ve çalisma semasi gösterilmektedir.

Emme Içten Yanmali Egzoz Manifoldu Motor Manifoldu Sogutucu Hava Kompresör Türbin Ancak son yillarda hibrit araçlara olan egilimin ve bununla birlikte emisyon kriterlerindeki kisitlarin artmasi sebebiyle turbo sistemlerde de degisiklige gidilerek elektrikli turbo konsepti ortaya çikarilmistir. Elektrikli turbo sistem geleneksel turbo sistemden farkli olarak kompresör ve türbin ile birlikte çalisan bir elektrik makinesi ve harici bir batarya içermektedir. Hem motor hem de jeneratör olarak çift yönlü çalisan elektrik makinesi ayni saft üzerinde kompresör ve türbin ile baglantili bir sekilde bulunmaktadir. Böylece araç motoru düsük yükte çalisirken fazla türbin enerjisi turbodaki bu elektrik makinesinin jeneratör olarak çalismasiyla birlikte elektrige dönüstürülmektedir. Üretilen elektrik turbo sistemde yer alan harici bataryada depolanmaktadir. Sürücü araç pedalina yüklendiginde yani motor yüksek yükte çalistiginda ise turbo sistemdeki elektrik makinesi bu sefer de motor olarak çalismaya baslamakta ve bataryadan çektigi güç ile kompresörün dönüs hizini arttirmaktadir. Kompresörün dönüs hizinin artmasiyla hava daha çabuk emilip sikistirarak yeterli hava basincini saglamakta ve böylece sistemin tork ihtiyacina verdigi tepki süresi kisalmaktadir.

Elektrik makinesi turbo tek basina yeterli hava basincini saglamaya basladiginda motor olarak çalismayi birakarak duruma göre ya jeneratör olarak çalismaya baslamakta ya da pasif hale geçmektedir. Böylece, elektrikli turbo sistem sayesinde sistem tepki süresinin kisalmasinin yani sira daha iyi yakit ekonomisi saglanmakta ve emisyonlar azalmaktadir. Asagidaki görselde ise elektrikli turboya sahip bir içten yanmali motora ait temel bilesenler ve çalisma semasi verilmektedir.

Emme Içten Yanmali Egzoz Manüowu nnotor Manüowu Sogutucu Elektrikli Elektrik Makinesi Hava Kompresör I Halihazirdaki elektrikli turbo sistemlerinde kompresör ve türbin ayni saft üzerinde bulunmakta ve kompresör türbin tarafindan tahrik edilmektedir. Kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde olmasindan dolayi kompresör ve türbin seçiminin birbirinden bagimsiz yapilamamasi, kompresörün istenilen devir yerine türbin ile ayni devirde çalismasi, bundan dolayi içten yanmali motorda gerçeklesen yanma isleminin maksimum verimde gerçeklesememesi ve jeneratör tarafindan üretilen enerjinin maksimum miktarda olamamasi, yataklama ve yaglama ihtiyaci sonucu bakim ve maliyetin artmasi, türbin tarafindaki yüksek sicakliktan kompresör tarafinin etkilenmesiyle kompresör tarafinin malzeme seçiminde özgür olunamamasi, kompresörün boyutunun türbin boyutundan bagimsiz seçilememesi, türbin, elektrik makinesi ve kompresörün blok seklinde pozisyonlanmasi gerekliligi sonucu sistem tasariminda esnek olunamamasinin yani sira kivrim ve keskin dönüslerin artmasiyla gaz akis sistemindeki kayiplarin artmasi, saft vasitasiyla türbin tarafindan sürülen kompresörün dolayisiyla da sistemin tepki hizinin yavas olmasi gibi problemler ortaya çikmakta ve bunun sonucunda sistemin en verimli sekilde kullanilmasi mümkün olmamaktadir.

Mevcut bulus konusu elektrikli turbo (1) sisteminde kompresör (4) ve türbinin (9) ayri saftlar üzerinde yapilandirilmasi, kompresörün (4) türbin (9) yerine bir elektrik motoru olan kompresör motoru (3) vasitasiyla sürülmesi ve motor-jeneratör olarak çalisan tek bir makine yerine ayri ayri motor ve jeneratör kullanilmasi sayesinde yukarida bahsedilen tüm problemler avantaja çevrilmektedir.

Mevcut bulusa ait sistem bilesenleri ve bunlar arasindaki etkilesim Sekil 1'de verilmektedir. Sekilden de görüldügü gibi elektrikli turbo (1) sistemi; elektrikli turbo (1) sistemin çalisip çalismamasini kontrol eden bir kontrolcü (2), bahsedilen kontrolcü (2) tarafindan kontrol edilerek sürülen bir kompresör motoru (3), bahsedilen kompresör motorunun (3) türbin jeneratöründen (10) ve/veya bataryadan (11) aldigi ilk enerji ile çalistirilan ve böylece içten yanmali motor (7) silindirlerine gönderilecek havanin (H) emilip basinçlandirilmasini saglayan bir kompresör (4), içten yanmali motor (7) silindirlerinde gerçeklesen yanma sonucu olusan yanma gazlarinin (YG) egzoz manifoldu (8) üzerinden iletildigi bir türbin (9), yanma gazlarinin (YG) enerjisi ile dönen türbinle (9) ayni saft üzerinde bulunan ve böylece türbinin (9) dönmesiyle çalismaya baslayarak elektrik (E) üreten bir türbin jeneratörü (10), bahsedilen türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrigin (E) kompresör motorunun (3) çalistirilmasinda kullanilmasindan sonra kalan kisminin depolandigi harici bir batarya (1 1), türbin jeneratörü (10) çikisi ile bahsedilen batarya (11) girisi arasinda bulunan ve türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrigin (E) kompresör motorunun (3) çalistirilmasinda kullanilmasindan sonra kalan kismini dönüstürerek bataryada (11) depolanmaya uygun hale getirilmesini saglayan bir güç dönüstürücü (13), bataryadan (11) aldigi enerjiyi kompresör motorunun (3) kullanabilecegi hale getiren ve batarya (11) ile kompresör motoru (3) arasinda bulunan ikinci bir güç dönüstürücü (14) sistem bilesenlerini ihtiva etmektedir.

Bulus konusu elektrikli turbo (1) sisteminde kompresör (4) ve türbin (9) ayni saft üzerinde çalismamaktadir. Içten yanmali motordan gelen yanma gazlarinin (YG) enerjisi, türbine (9) bagli olarak bulunan türbin jeneratörü (10) tarafindan elektrik (E) enerjisine dönüstürülmektedir.

Silindirlerde ihtiyaç duyulan basinçli hava (H) ise ayri bir kompresör motoru (3) ile sürülen kompresör (4) tarafindan saglanmaktadir. Kompresör motorunu (3) çalistirmak için ihtiyaç duyulan elektrik (E) enerjisi ise türbin jeneratöründen (10) saglanmaktadir. Türbin jeneratörünün (10) tek basina kompresör motorunu (3) süremedigi durumda kompresör motorunu (3) sürmek için ihtiyaç duyulan enerji türbin jeneratörünün (10) yani sira bataryadan (11) destek alinarak saglanmaktadir. Türbin jeneratörünün (10) tek basina kompresör motorunu (3) sürdügü durumda kompresör motorunu (3) sürdükten sonra kalan enerji ile batarya (11) sarj edilmektedir.

Mevcut bulusun alternatif yapilanmalarinda üretilen elektrik (E) miktarini ve dolayisiyla batarya (11) dolulugunu arttirmak amaciyla türbin (9) sayisi (kademe) arttirilabilmektedir. Söz konusu birden fazla türbinin (9) birinin çikisi digerinin girisine bagli olacak sekilde seri olarak çalisabilecegi gibi, paralel olarak baglanarak farkli sirayla devreye girmeleri ve farkli amaçlar için kullanilabilmeleri mümkündür.

Ayrica mevcut bulusun alternatif yapilanmalarinda silindirlere gönderilen havanin (H) basincini ve debisini arttirmak amaciyla birden çok kompresör (4) seri veya paralel olarak baglanarak kullanilabilmektedir.

Bulus konusu elektrikli turbo (1) sisteminin çalisma prensibi asagidaki gibidir; Kontrolcü (2) tarafindan kontrol edilerek sürülen kompresör motoru (3) duruma göre yalnizca türbin jeneratöründen (10), yalnizca bataryadan (11) veya hem türbin jeneratörü (10) hem de bataryadan (11) aldigi ilk enerji ile kompresörü (4) çalistirmaktadir. Çalismaya baslayan kompresör (4) dis ortamdan havayi (H) emerek silindirlere gönderilecek havanin (H) basincini arttirmaktadir. Silindirlere gönderilen havanin (H) basincini ve debisini arttirmak amaciyla birden fazla kompresörün (4) seri veya paralel baglandigi bulusun alternatif yapilanmalarinda kontrolcü (2) tüm kompresörlerin (4) kontrolünü ayri ayri saglamaktadir.

Zorunlu olmamakla beraber kompresör (4) çikisindaki basinçlandirilmis hava (H) eger araç içerisinde ara sogutucu (5) bilesen mevcut ise bu bilesenden geçirilip sogutularak daha yogun hale getirilmektedir. Daha yogun hale gelen havanin (H) birim hacminde daha fazla oksijen bulunacagindan içten yanmali motorun (7) silindirinde gerçeklesen yanma islemi daha verimli hale gelmektedir.

Ara sogutuoudan (5) çikan daha yogun hava (H) emme manifoldu (6) üzerinden içten yanmali motora (7) gönderilerek silindirlerde yanma isleminin gerçeklesmesi saglanmaktadir. Silindirlerde gerçeklesen yanma islemi sonrasinda egzoz manifoldu (8) üzerinden türbine (9) gelen yüksek enerjili yanma gazlari (YG) türbini (9) döndürmektedir.

Dönen türbin (9) kendisiyle ayni saft üzerinde bagli bulunan türbin jeneratörünün (10) çalismasini ve elektrik (E) üretmesini saglamaktadir. Birden fazla seri veya paralel bagli türbinin (9) oldugu bulusun alternatif yapilanmalarinda egzoz manifoldundan (8) geçen yüksek enerjili yanma gazi (YG) tek bir türbine (9) ya da farkli sirayla devreye alinabilecek birden fazla türbine (9) gönderilebilmektedir.

Türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrik (E) ile kompresör motoru (3) çalistirilmaktadir.

Kompresör motoru (3) çalistirildiktan sonra kalan enerji ise güç dönüstürücü (13) vasitasiyla batarya (11) için uygun hale getirilerek bataryada (11) depolanmaktadir. Böylece bataryada (11) depolanan enerji ikinci güç dönüstürücü (14) vasitasiyla kompresör motorunun (3) kullanabilecegi hale geldikten sonra kompresör motoruna (3) ilk enerjiyi vermesinin yani sira türbin jeneratörünün (10) tek basina yetmedigi anlarda kompresör motorunu (3) çalistirmak için türbin jeneratörüyle (10) beraber kullanilmaktadir.

Tüm bu islemler gerçeklesirken içten yanmali motordaki (7) yük ve sicakliklar araç elektronik kontrol ünitesi (12) tarafindan izlenmektedir. Kontrolcü (2) bataryadaki (11) dolulugu en yüksek seviyede tutmak ve içten yanmali motorun (7) silindirlerinde ihtiyaç duyulan hava (H) debisini ve basincini ayarlamak üzere; bataryadan (11) aldigi kontrol baglantisi (KB) verileriyle bataryanin (11) doluluk miktarini, araç elektronik kontrol ünitesinden (12) aldigi kontrol baglantisi (KB) verileriyle içten yanmali motordaki (7) sicaklik degerini izleyerek kompresör motorunun (3) çalismasini kontrol etmektedir.

Teknigin bilinen durumundaki elektrikli turbo sistemlerde kompresör türbin tarafindan sürüldügünden sistemde kompresör, elektrik makinesi ve türbinin ayni saft üzerinde baglanmasi gerekmektedir.

Ancak mevcut bulus konusu elektrikli turbo (1) sistem ve çalisma yöntemi sayesinde kompresör (4) ayri bir elektrik motoru olan kompresör motoru (3) tarafindan sürülmektedir. Mevcut sistemimizde yer alan kompresör motorunu (3) çalistirmak için ihtiyaç duyulan elektrik (E) enerjisi ise türbin jeneratöründen (10) saglanmaktadir. Türbin jeneratörünün (10) tek basina kompresör motorunu (3) süremedigi durumda kompresör motorunu (3) sürmek için ihtiyaç duyulan enerji türbin jeneratörünün (10) yani sira bataryadan (11) destek alinarak saglanmaktadir. Türbin jeneratörünün (10) tek basina kompresör motorunu (3) sürdügü durumda kompresör motorunu (3) sürdükten sonra kalan enerji ile batarya (11) sarj edilmektedir. Böylece kompresörün (4) ve türbinin (9) birbirinden bagimsiz olarak kontrol edilmesi (ayri ayri istenen devirlerde çalistirilmasi), silindirlere gönderilen hava (H) basincinin istenen seviyede tutulmasi, yanma isleminin maksimum verimde gerçeklesmesi, türbine (9) aktarilan yanma gazlarinin (YG) ve dolayisiyla türbin jeneratöründe (10) üretilen elektrik (E) enerjisi miktarinin maksimuma çikarilmasi, türbin, elektrik makinasi ve kompresörün ayni saft üzerinde olmasindan kaynaklan yataklama ve yaglama ihtiyacinin, dolayisiyla da yaglama sisteminin getirdigi fazladan parça ve bakim maliyetlerinin ortadan kaldirmasi, iki yönlü olan elektrik makinalari yerine tek yönlü çalisan ayri ayri jeneratör ve motor kullanilmasi sayesinde verimin arttirilmasi, kompresörün (4) türbin (9) tarafindan gelen sicakliklardan dogrudan etkilenmesi engellendigi için kompresörün (4) malzeme seçiminde özgür olunarak daha düsük maliyetli malzemelerle çalisilabilmesi, türbin, elektrik makinesi ve kompresörün blok seklinde pozisyonlama zorunlulugunun ortadan kaldirilarak gaz akis sistemindeki kayiplari arttiran kivrimli baglanti sayisinin ve keskin dönüslerin azalmasi, kompresörün (4) türbin (9) yerine kompresör motoruyla (3) sürülmesiyle sistemin tepki süresinin kisalmasi, kompresör (4) ve türbin (9) boyutlarinin birbirinden bagimsiz seçilebilmesi mümkün olmaktadir.

Claims (1)

1. ISTEMLER Bulus, elektrikli turbo (1) sistemin çalisip çalismamasini kontrol eden bir kontrolcü (2), içten yanmali motor (7) silindirlerine gönderilecek havanin (H) emilip basinçlandirilmasini saglayan bir kompresör (4), içten yanmali motor (7) silindirlerinde gerçeklesen yanma sonucu olusan yanma gazlarinin (YG) egzoz manifoldu (8) üzerinden iletildigi bir türbin (9), üretilen elektrigin (E) kompresör motorunun (3) çalistirilmasinda kullanilmasindan sonra kalan kisminin depolandigi harici bir batarya (11), türbin jeneratörü (10) çikisi ile bahsedilen batarya (11) girisi arasinda bulunan ve türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrigin (E) kompresör motorunun (3) çalistirilmasinda kullanilmasindan sonra kalan kismini dönüstürerek bataryada (11) depolanmaya uygun hale getirilmesini saglayan bir güç dönüstürücü (13) ve bataryadan (11) aldigi enerjiyi kompresör motorunun (3) kullanabilecegi hale getiren ikinci bir güç dönüstürücü (14) içeren, içten yanmali motorda (7) turbo gecikmesini, yakit tüketimini ve emisyonunu azaltmak amaciyla kullanilan elektrikli turbo (1) sistem olup, özelligi; teknigin bilinen durumundaki elektrikli turbo sistemlerde kompresör ve türbinin ayni saft üzerinde bulunmasindan kaynaklanan problem ve dezavantajlari ortadan kaldirmak üzere; kompresörün (4) ve türbinin (9) ayri saftlar üzerinde bulunmalariyla ve ayri saftlarda bulunmalarini mümkün kilmak üzere; kontrolcü (2) tarafindan kontrol edilerek sürülen ve duruma göre yalnizca türbin jeneratöründen (10), yalnizca bataryadan (11) veya her ikisinden de aldigi ilk hareket enerjisiyle ayni saft üzerinde bulunan kompresörü (4) çalistiran bir kompresör motoru (3), türbinle (9) ayni saft üzerinde bagli bulunan, türbinin (9) dönmesiyle çalismaya baslayarak elektrik (E) enerjisi üreten ve ürettigi elektrikle (E) öncelikle bahsedilen kompresör motorunun (3) çalistirilmasini saglayan, kompresör motoru (3) çalistirildiktan sonra kalan elektrik (E) enerjini ise bataryada (11) depolanmaya uygun hale getirilmek üzere güç dönüstürücüsüne (13) gönderen bir türbin jeneratörü (10) içermesiyle karakterize edilmesidir. Bulus, elektrikli turbo (1) sistemin çalisip çalismamasini kontrol eden bir kontrolcü (2), bahsedilen kontrolcü (2) tarafindan kontrol edilerek sürülen bir kompresör motoru (3), bahsedilen kompresör motorunun (3) sürülmesiyle çalistirilan ve böylece içten yanmali motor (7) silindirlerine gönderilecek havanin (H) emilip basinçlandirilmasini saglayan bir kompresör (4), içten yanmali motor (7) silindirlerinde gerçeklesen yanma sonucu olusan yanma gazlarinin (YG) egzoz manifoldu (8) üzerinden iletildigi bir türbin (9), yanma gazlarinin (YG) enerjisi ile dönen türbinle (9) ayni saft üzerinde bulunan ve böylece türbinin (9) dönmesiyle çalismaya baslayarak elektrik (E) üreten bir türbin jeneratörü (10), bahsedilen türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrigin (E) kompresör motorunun (3) çalistirilmasinda kullanilmasindan sonra kalan kisminin depolandigi harici bir batarya (11), türbin jeneratörü (10) çikisi ile bahsedilen batarya (11) girisi arasinda bulunan ve türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrigin (E) kompresör motorunun (3) çalistirilmasinda kullanilmasindan sonra kalan kismini dönüstürerek bataryada (11) depolanmaya uygun hale getirilmesini saglayan bir güç dönüstürücü (13) ve bataryadan (11) aldigi enerjiyi kompresör motorunun (3) kullanabilecegi hale getiren ikinci bir güç dönüstürücü (14) içeren, içten yanmali motorda (7) turbo gecikmesini, yakit tüketimini ve emisyonunu azaltmak amaciyla kullanilan elektrikli turbo (1) çalisma yöntemi olup, özelligi; kontrolcü (2) tarafindan kontrol edilerek sürülen kompresör motorunun (3) duruma göre yalnizca türbin jeneratöründen (10), yalnizca bataryadan (11) veya hem türbin jeneratörü (10) hem de bataryadan (11) aldigi ilk enerji ile kompresörü (4) çalistirmasi, çalismaya baslayan kompresörün (4) dis ortamdan havayi (H) emerek silindirlere gönderilecek havanin (H) basincini arttirmasi, silindirlere gönderilen havanin (H) basincini ve debisini arttirmak amaciyla birden fazla kompresörün (4) seri veya paralel baglandigi bulusun alternatif yapilanmalarinda kontrolcünün (2) tüm kompresörlerin (4) kontrolünü ayri ayri saglamasi, zorunlu olmamakla beraber kompresör (4) çikisindaki basinçlandirilmis havanin (H) eger araç içerisinde ara sogutucu (5) bilesen mevcut ise bu bilesenden geçirilip sogutularak daha yogun hale getirilmesi, ara sogutucudan (5) çikan daha yogun havanin (H) emme manifoldu (6) üzerinden içten yanmali motora (7) gönderilerek silindirlerde yanma isleminin gerçeklesmesinin saglanmasi, silindirlerde gerçeklesen yanma islemi sonrasinda egzoz manifoldu (8) üzerinden türbine (9) gelen yüksek enerjili yanma gazlarinin (YG) türbini (9) döndürmesi, dönen türbinin (9) kendisiyle ayni saft üzerinde bagli bulunan türbin jeneratörünün (10) çalismasini ve elektrik (E) üretmesini saglamasi, birden fazla seri veya paralel bagli türbinin (9) oldugu bulusun alternatif yapilanmalarinda egzoz manifoldundan (8) geçen yüksek enerjili yanma gazinin (YG) tek bir türbine (9) ya da farkli sirayla devreye alinabilecek birden fazla türbine (9) gönderilmesi, türbin jeneratörü (10) tarafindan üretilen elektrik (E) ile kompresör motorunun (3) çalistirilmasi, kompresör motoru (3) çalistirildiktan sonra kalan enerjinin ise güç dönüstürücü (13) vasitasiyla batarya (11) için uygun hale getirilerek bataryada (1 1 ) depolanmasi, böylece bataryada (11) depolanan enerjinin ikinci güç dönüstürücü (14) vasitasiyla kompresör motoruna (3) ilk enerjiyi vermesinin yani sira türbin jeneratörünün (10) tek basina yetmedigi anlarda kompresör motorunu (3) çalistirmak için türbin jeneratörüyle (10) beraber kullanilmasi islem adimlarini içermesiyle karakterize edilmesidir. Istem 1 e göre bir elektrikli turbo (1) sistem olup, özelligi; hem jeneratör hem de motor olarak çift yönlü çalismasindan dolayi verimi düsük olan elektrik makineleri yerine tek yönlü olmasindan dolayi verimi yüksek olan türbin jeneratörü (10) ve kompresör motorunun (3) kullanilmasiyla karakterize edilmesidir. Istem 2 ye göre bir elektrikli turbo (1) çalisma yöntemi olup, özelligi; bataryadaki (11) dolulugu en yüksek seviyede tutmak ve içten yanmali motorun (7) silindirlerinde ihtiyaç duyulan hava (H) debisini ve basincini ayarlamak üzere; kontrolcünün (2) bataryadan (11) aldigi kontrol baglantisi (KB) verileriyle bataryanin (1 1 ) doluluk miktarini, araç elektronik kontrol ünitesinden (12) aldigi kontrol baglantisi (KB) verileriyle içten yanmali motordaki (7) sicaklik degerini izleyerek kompresör motorunun (3) çalismasini kontrol etmesiyle karakterize edilmesidir. Istem 1 veya 3 e göre bir elektrikli turbo (1) sistem olup, özelligi alternatif yapilanmalarinda birden fazla türbin (9) içermesiyle karakterize edilmesidir. Önceki istemlerden herhangi birine göre bir elektrikli turbo (1) sistem olup, özelligi birden fazla türbin (9) oldugu yapilanmalarda türbinlerden (9) birinin çikisi digerin girisine bagli olacak sekilde seri olarak çalisabilecekleri gibi, farkli amaçlar için kullanilabilmek üzere türbinlerin (9) birbirine paralel sekilde baglanip farkli sirayla devreye girebilmeleriyle karakterize edilmesidir. Istem 1 e göre bir elektrikli turbo (1) sistem olup, özelligi alternatif yapilanmalarinda birden fazla kompresör (4) içermesiyle karakterize edilmesidir. Önceki istemlerden herhangi birine göre bir elektrikli turbo (1) sistem olup, özelligi birden fazla kompresör (4) oldugu yapilanmalarda kompresörlerden (4) birinin çikisi digerin girisine bagli olacak sekilde seri olarak çalisabilecekleri gibi, farkli amaçlar için kullanilabilmek üzere kompresörlerin (4) birbirine paralel sekilde baglanip farkli sirayla devreye girebilmeleriyle karakterize edilmesidir.