[發明專利]四沖程內燃機的充量空氣系統

無效

• 申請號: 96199530.0
• 申請日: 1996-10-28
• 公開（公告）號: CN1207156A
• 公開（公告）日: 1999-02-03
• 發明（設計）人: E·M·哈利米;R·P·馬羅夫;W·E·沃倫維伯
• 申請（專利權）人: 渦輪動力系統有限公司
• 主分類號: F02B37/10
• 分類號: F02B37/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 周備麟,黃力行

技術領域

本發明涉及包括對四沖程內燃機供應充量空氣的透平增壓器和電馬達驅動壓氣機的方法和裝置。

背景技術

在四沖程內燃機中采用透平增壓器增加功率輸出并降低燃料消耗是今天通常的做法。電火花點燃發動機和柴油機均采用透平增壓器，就柴油機來說，其優點是用加入帶后冷卻的透平增壓方法能方便地成倍提高給定氣缸排量的發動機輸出功率。透平增壓器已經歷了數十年的發展，在高速柴油機和汽油機上采用的現代透平增壓器的制造成本低，效率高，其工業產品非常耐久。

雖然透平增壓器采用本來被廢棄的廢氣能量，然而，在發動機排氣系統中安置廢氣透平需要提高發動機氣缸內的平均背壓，以便在透平最后形成足夠的壓降來產生為驅動透平增壓器的壓氣機所需的功率。即使在采用具有較高的總效率的透平增壓的情況下，由四沖程發動機高壓透平增壓造成的背壓值是很高的，任何可采用來降低由透平增壓器透平造成的背壓的措施都能明顯改善發動機性能。例如，若柴油機需要一個2.5倍于大氣壓力的壓比以獲得所希望的發動機額定輸出功率，則單個透平增壓器會在排氣系統內施加一個大約兩倍于大氣壓力的背壓。

今天，在高額定功率輸出發動機上通常采用串聯的透平增壓器。若兩個壓氣機成串聯組合配置，則充量空氣的壓比是各壓氣機壓比的乘積。如前所述，采用串聯壓氣機使其壓比成倍增長，因此能供給發動機高增壓壓力，該壓力超過了單級透平增壓器依靠本身所能產生的壓力。如果，例如一高標定發動機要求有4.5壓比，它超過了單級工業透平增壓器的能力，串聯的透平增壓器要求低壓級為2.1壓比，而高壓級為2.15壓比，其中乘積是4.51總壓比。

發明公開

為有助于了解本發明，可以扼要地說明，本發明是針對充氣系統的，包括四沖程內燃機的一個透平增壓器和一個電馬達驅動壓氣機。馬達驅動壓氣機可對透平驅動壓氣機的進口供給壓力空氣，或者與透平驅動壓氣機的出口并聯，以獲得高壓力或高流量，取決于發動機需要。

本發明的一個目的和優點是通過采用與透平增壓器壓氣串聯的馬達驅動壓氣機，降低了發動機排氣背壓。

本發明的另一目的和優點是提供一種馬達驅動壓氣機，它通過以馬達驅動壓氣機代替一個透平增壓器能降低透平增壓的高標定發動機的造價，同時由于產生了較低的排氣背壓，改善了發動機性能。若作為第二級的透平增壓器壓氣機的壓比是3.0，則馬達驅動壓氣機的壓比只需是1.5。兩壓比的乘積是4.5，等于高標定發動機所要求的壓比。

另一目的和優點是提供一種通過采用馬達驅動壓氣機來改善自然吸氣式四沖程發動機的性能的方法。由于利用了外電源來驅動壓氣機，沒有像透平增壓器那樣將背壓在排氣系統上，便能對發動機增壓。因此，充量空氣密度增加了，能使燃料更有效地燃燒，其結果如所期望那樣，減少了發動機排氣中有害污染物散發到大氣中。

本發明的另一目的和優點是提供一種改善透平增壓四沖程發動機性的方法，這是通過設置一個直接連接于透平增壓器壓氣機和發動機之間進氣管的被供電輔助壓氣機來補償在節流閥突然開啟時透平增壓器壓氣機的時間滯后。

本發明的新穎的特點詳細地規定在所附的權利要求書中。參照下列說明，可對本發明的安排和操作方法以及其它的目的和優點有清楚的了解。

附圖簡介

圖1表示四沖程發動普通的串聯增壓系統；

圖2簡略表示本發明的四沖程發動機充氣系統的第一優先實施例，其中馬達驅動壓氣機與透平增壓器壓氣機成串聯配置；

圖2A表示本發明的四沖程發動機充氣系統的第二優先實施例，其中，馬達驅動壓氣機與馬達輔助透平增壓器壓氣機成串聯配置；

圖3表示本發明的四沖程發動機充氣系統的第三優先實施例，其中，利用馬達驅動壓氣機對發動機充氣；

圖4表示本發明的四沖程發動機充氣系統的第四優先實施例，其中，馬達驅動壓氣機與透平增壓器壓氣機成并聯配置；

圖5表示本發明的四沖程發動機充氣系統的第五優先實施例，其中，馬達驅動壓氣機既可和透平增壓器壓氣機并聯使用，也可和其串聯使用；

圖6表示本發明的四沖程發動機充氣系統的第六優先實施例，其中，馬達驅動壓氣機既可和馬達輔助透平增壓器壓氣機并聯使用，也可和其串聯使用。

實施本發明的最佳模式