[發(fā)明專利]提高使用超級(jí)渦輪增壓器的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料效率

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980160440.0
• 申請(qǐng)日: 2009-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN102549248A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 埃德·范戴尼;福爾克爾·舒馬赫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 范戴尼超級(jí)渦輪有限公司
• 主分類號(hào): F02B33/44
• 分類號(hào): F02B33/44
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

背景技術(shù)

對(duì)于客運(yùn)車輛及商用車輛而言，提高功率和燃料效率是極為重要的。一種用于提高從發(fā)動(dòng)機(jī)中可獲得功率的方法是使用渦輪增壓器來增加能夠供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的空氣量。隨著空氣量的增加，在每個(gè)燃燒沖程期間，能夠應(yīng)用增加的燃料量來由此提高由發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的功率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施方式因此可包括一種具有高效率的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)；超級(jí)渦輪增壓器，該超級(jí)渦輪增壓器耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)，以便在推進(jìn)系(propulsion?train)與超級(jí)渦輪增壓器之間傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能；閥，該閥調(diào)節(jié)來自超級(jí)渦輪增壓器的壓縮空氣的氣流，該氣流在來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣進(jìn)入超級(jí)渦輪增壓器之前與排氣混合，從而壓縮空氣將排氣冷卻至低于預(yù)定最高溫度以防止損壞超級(jí)渦輪增壓器。

本發(fā)明的實(shí)施方式因此可進(jìn)一步包括一種提高發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的效率的方法，該方法包括：將超級(jí)渦輪增壓器耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)；在來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣進(jìn)入超級(jí)渦輪增壓器之前，將來自超級(jí)渦輪增壓器的壓縮空氣的氣流提供至排氣，從而壓縮空氣將排氣冷卻至低于預(yù)定最高溫度的溫度以防止損壞超級(jí)渦輪增壓器并且為進(jìn)入超級(jí)渦輪增壓器的排氣提供附件質(zhì)量。

本發(fā)明的實(shí)施方式因此可進(jìn)一步包括一種具有高效率的超級(jí)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)；超級(jí)渦輪增壓器，其中該超級(jí)渦輪增壓器包括：渦輪，該渦輪由流過渦輪的氣體混合物產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能；壓縮機(jī)，機(jī)械地耦接至渦輪，該壓縮機(jī)壓縮空氣源并且將壓縮空氣提供至發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管；傳動(dòng)裝置，機(jī)械地耦接至渦輪和壓縮機(jī)，該傳動(dòng)裝置將來自渦輪的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能傳遞至推進(jìn)系以提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率并且防止損壞超級(jí)渦輪增壓器，并且將來自推進(jìn)系的推進(jìn)系轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能傳遞至壓縮機(jī)以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪遲滯；反饋閥，該反饋閥調(diào)節(jié)與排氣相混合以形成氣體混合物的壓縮空氣的一部分，壓縮空氣的該部分足以將排氣冷卻至低于預(yù)定最高溫度以防止損壞渦輪，并且為排氣提供空氣的附加質(zhì)量，附加質(zhì)量為渦輪增加附加轉(zhuǎn)動(dòng)能。

本發(fā)明的實(shí)施方式因此可進(jìn)一步包括一種提高超級(jí)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的效率的方法，該方法包括：從超級(jí)渦輪增壓器的壓縮機(jī)提供壓縮空氣；將壓縮空氣的一部分與來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣相混合以形成氣體混合物，該氣體混合物的溫度不超過預(yù)定最高溫度以防止損壞渦輪增壓器的渦輪；由氣體混合物驅(qū)動(dòng)渦輪；將過量的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能從渦輪傳遞至推進(jìn)系，否則過量的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能將促使渦輪以會(huì)對(duì)壓縮機(jī)造成損壞的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明的實(shí)施方式因此可進(jìn)一步包括一種提高超級(jí)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的效率的方法，該方法包括：提供發(fā)動(dòng)機(jī)；提供催化轉(zhuǎn)化器，該催化轉(zhuǎn)化器連接至接近發(fā)動(dòng)機(jī)的接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的排氣出口，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣激活催化轉(zhuǎn)化器中的放熱反應(yīng)，該放熱反應(yīng)將附加能量增加至發(fā)動(dòng)機(jī)排氣并且在催化轉(zhuǎn)化器的輸出端處產(chǎn)生比發(fā)動(dòng)機(jī)排氣更熱的催化轉(zhuǎn)化器排氣；利用壓縮機(jī)將壓縮空氣的氣流提供至發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口；在位于催化轉(zhuǎn)化器下游的混合腔中將壓縮空氣的一部分與催化轉(zhuǎn)化器排氣相混合，以產(chǎn)生催化轉(zhuǎn)化器排氣與壓縮空氣的氣體混合物；利用控制閥調(diào)節(jié)進(jìn)入混合腔中的壓縮空氣的氣流，以便維持氣體混合物低于最高溫度，并且以便在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行階段期間維持壓縮空氣的氣流穿過壓縮機(jī)，否則此時(shí)在壓縮機(jī)中將出現(xiàn)喘振；將氣體混合物供應(yīng)至渦輪，該渦輪響應(yīng)于氣體混合物的氣流而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能；將來自渦輪的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能傳遞至壓縮機(jī)，當(dāng)穿過渦輪的氣體混合物的氣流足以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)時(shí)，壓縮機(jī)利用轉(zhuǎn)動(dòng)能來壓縮空氣源以產(chǎn)生壓縮空氣；提取來自渦輪的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能中的至少一部分，并且當(dāng)不需要來自渦輪的渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能的該部分來運(yùn)行壓縮機(jī)時(shí)，將渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能的該部分施加至推進(jìn)系；當(dāng)穿過渦輪的氣體混合物的氣流不足以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)時(shí)，將來自推進(jìn)系的推進(jìn)系轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能提供至壓縮機(jī)以防止渦輪遲滯。