CN1012911B - 内燃机的增压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及节气门控制内燃机(1，2)配以增压器的设计，增压器在形式上是一台在其压缩室内具有螺旋转子(14，15)的压缩机(10)。

增压器在发动机部分负荷时不起作用，而发动机通常作部分负荷操作时约占其运行时间的95%，因此效率相当低。

本发明克服此缺点的主要特征在于将螺旋压缩机(10)设在进气侧(20)，它具有一个容量调节装置(22)，该装置由节气门或加速踏板操作，当发动机仅在部分负荷时，它被调节到一个适当的位置，此时压缩机(10)用作在发动机进气侧节气作用可变的膨胀机，并且将功率传输给发动机，于是代替了普通的节气门。

Description

本发明涉及节气门控制的内燃机的增压器，该增压器在形式上是一台在其压缩室内装有螺旋转子（阳转子和阴转子）的空气压缩机，并且该增压器通过传动装置与汽车内燃发动机的曲轴相连。

此类已知增压器的缺点是，压缩机在部分负荷工作时效率低。另一个缺点是增压和供油系统的相互配合困难，再者，从部分负荷到满负荷时，在最大增压压力达到之前有迟后现象。

本发明的目的是提出一种上述类型增压器的简单设计。特别是这种增压器在部分负荷时消除了效率低等缺点。

上述目的可通过本发明具有下述特征的设计来达到。本发明提出了一种内燃机的增压器，该增压器在形式上是一台在其压缩室内装有螺旋转子的空气压缩机，增压器通过传动装置与内燃机的曲轴相连。压缩机在进气侧具有容量调节装置，该装置被连接到一个用于调节内燃机功率输出的控制装置，该控制装置在相当于发动机部分负荷时的位置时，将容量调节装置调整至一个相应的位置，即压缩机的作用转变为在发动机吸进侧起可变节流作用的膨胀器模式并取代了节气门，该膨胀器传输功率给内燃机。

本发明基于的概念是，如果一台以螺旋压缩机形式的增压器，在该压缩机进气侧具有容量调节或控制装置，一般具有螺旋压缩机（参看例如端典专利说明书198588号），且容量降低，则压缩机即起膨胀器或膨胀机的作用，同样地作为一个节气门，将节流发动机的吸入口，并传输功率给发动机。它得以实现是直接通过传动或间接通过减速膨胀机，即借助于充电发电机。膨胀效果得以增加是藉发动机与螺旋转子机之间传动的变化，故当转子机起膨胀机的作用时，传动比改变，使螺旋转子机的传动比低于它起压缩机作用的时候的传动比。它得以容易地实现是藉对阳转子的驱动，或者对阴转子的驱动。其结果是在发动机作部分负荷运行或空转时，降低了燃油消耗。节气门不再需要，且可容易地将燃油供给至发动机而也不再需要一般的化油器。其特别重要的优点是，此设计具有一种供油装置，它有若干供油小孔，当容量调节滑阀移动使进气孔趋向全开时使小孔依次暴露出来。它导致了发动机负荷增加时，燃油供应与之成比例增加的良好结果。本发明的另一个特别的优点是，由于在发动机部分负荷时产生膨胀，燃烧空气在其通过膨胀机时经常受冷却。因此，如果发动机负荷需突然快速 增加时，并在发动机部分负荷时在原来起膨胀机作用的转子机以后，仍然冷的燃烧空气（被膨胀器下游冷表面冷却）能够在逐步加速时期削弱燃烧室内的爆震。

现参照用附图介绍的两个举例的实施方案对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明第一实施方案沿图2Ⅰ-Ⅰ线的截面图;

图2是沿图1Ⅱ-Ⅱ线的截面图;

图3是本发明第二实施方案沿图4Ⅲ-Ⅲ线的截面图;

图4是沿图3Ⅳ-Ⅳ线的截面图;

图5是沿图3Ⅴ-Ⅴ线的截面图;

图6是与图5相同的截面图，表示发动机在全负荷时的容量调节装置。

图1和图2介绍的实施方案包括一个四缸内燃机1，它具有一个汽缸头2，一个进气岐管3，进气导管4，进气阀5和排气阀6。

发动机本身无实际的化油器或节气门，而是将螺旋转子机10连接于进气岐管3。而且，燃油喷口11位于进气导管4内，导管形成文氏管，而喷口11经管12连接到盛油浮子室上。

螺旋转子机包括两个螺旋转子，一个阳转子14和一个阴转子15，它们配有为在压缩室16旋转的轴颈，并经装于一个转子轴17上的皮带轮18连接发动机曲轴（未示），而驱动皮带19绕经皮带轮。

转子机包括通向进气孔21的进气口20，进气孔的有效面积可借助于滑阀22进行调节，滑阀装于构成其一部分的压缩室16的壁上，作平行于转子14，15轴线的滑动。上述滑阀在后面将称为容量调节滑阀，它通过联动装置23被连接到汽车的加速踏板或油门踏板24上。

具有靠近进气孔的容量调节阀的此类螺旋转子机是已知技术，并可从专利文献中得到有关技术的描述和介绍。关于这一点指的是瑞典专利说明书219243号，它介绍了相同用途的另一种阀。

当发动机作部分负荷运转时，即加速踏板放松到发动机怠速位置，螺旋转子机基本上起节气门的作用。燃烧空气经进气口20，进气孔21（它被滑阀22调节到最小有效面积）吸入并进入转子机10的工作室和在该室内形成的转子槽，空气随后在上述槽内膨胀并经出气口25离开并前往发动机的进气岐管3。燃烧空气经文氏进气导管4（燃油在这里从喷嘴11被吸出来带走）自岐管3被吸进发动机的汽缸燃烧室。

与借助节气门实行节气控制的情况相反，此时是从转子机10得到能量，转子机起膨胀机的作用，并随后通过传动部件18，19对曲轴的旋转产生影响。

空气在其膨胀时也被冷却。虽然只是获得非常适中的效果，以及上述对曲轴驱动的影响，效果随压力的增加而增加，诸如考虑到在高发动机转数时的发动机转速。当发动机的负荷迅速增加（压下加速踏板）时，冷的燃烧空气瞬息间被送往发动机，于是削弱了在加速时发动机的爆震趋势。此外还有一个优点是，加速踏板直接压下，进气孔21的有效面积随即变宽，藉滑阀22向图1右面移动，发动机受到了一个最大增压压力。通常，在以普通方式增压发动机时，增压器被接合或被启动，当加速踏板压下时，在增压压力形成之前有一个1至2秒的迟后现象。在图1和2介绍的实施方案里，供油是在螺旋转子机10的下游，其优点是使燃油喷嘴11能够位于靠近进气阀5的地方。图3至6所介绍的实施方案与此不同，因为供油是在螺旋转子机的上游。这意味着螺旋转子机10用湿空气操作，它对配用异步转子14，15，即用一个转子驱动另一个转子的转子机特别优越。此类转子机更为简单，所需要的地方比同步转子机小。潮湿将态也改进了转子机的冷却，而且在某些场合改进了转子相互接触表面的润滑。燃油在经过转子机时也与燃烧空气完全混合。

从以下可明白，供油可根据发动机的负荷容易和简单地进行调节，直至发动机的怠速速度，这又是一优点。

在图3和4介绍的实施方案中，滑阀22居于其内的进气口20的一部分和该滑阀的端面构成一个文氏喷嘴30，在燃烧空气流过的方向上可以看到。沿喷嘴30最窄部分或喉部和滑阀纵向延伸的是一条送油管31，它从与浮子室13相通的燃油导管32经过。送油管31伸入具有一定间隙的孔33并具有一串燃油喷口34，35，36或沿管子分布的燃油出口。当滑阀22处于其发动机的空转位置（图5），喷嘴30被调节到其最小的有效面积，而 喷口35，36被孔33的壁盖住。尽管按单位时间燃烧空气的吸入量最小，喷嘴30内的空气流速高到足以靠从喷口34吸油以进行有效地传送，而喷口位于文氏喷嘴最佳位置上。当发动机负荷增加，滑阀22稍微向图5右面移动到下一个喷口35也外露的位置，而通到螺旋转子内部的孔大到足以使转子机像一台被发动机曲轴经皮带19和皮带轮18驱动的压缩机一样开始工作，在发动机全负荷时末了的效果更合适。即滑阀22处于孔开到最大的位置，并且三个喷口34-36全部外露。

螺旋转子机操作时的内压力比等于1，它表示转子机将不作为最佳的压缩机操作运转。然而此点不很重要，因为汽车发动机不会作全载即作增压运行超过约5%的时间。如果希望发动机作较长期的全载运行，转子机可以公知的方式优越地采用一个控制滑阀40以确定一个合适的压力比，如图3和4所介绍。

如果在加速时需要附加燃油，可在转子机处于压缩机模式时向螺旋转子作低压供油来实现，它与采用普通化油器系统中的加速泵同样有效。除了上述优点外，根据本发明的设计在以发动机部分负荷驱动汽车或当发动机空转时也节省了燃油，它从污染方面来讲也是有利的。化油器的作用或多或少体现在实际的发明里，它导致了可观的节约，特别是因为根据图1和2图的实施方案可与为每一个汽缸配备独立的化油器相比。

本发明也可应用于燃油喷射发动机和柴油机，二冲程和四冲程的皆可。

Claims (6)

1、一种内燃机(1，2)的增压器，该增压器在形式上是一台在其压缩室内装有螺旋转子(14，15)的空气压缩机(10)，该增压器通过传动装置与内燃机的曲轴相连，其特征在于，压缩机(10)在进气侧(20)具有容量调节装置(22)，该容量调节装置被连接到一个用于调节内燃机功率输出的控制装置，该控制装置在相当于内燃机部分负荷的位置时，将容量调节装置(22)调整至一个相应的位置，即压缩机(10)的作用转变为在内燃机吸进侧(3)起可变节流作用的膨胀器模式并取代了节气门，该膨胀器传输功率给内燃机(1，2)。

2、根据权利要求1所述的增压器，其特征在于，容量调节装置包括一个滑阀（22），它相对于转子（14，15）作轴向运动，并形成压缩室的可移动壁的一部分，以及一个径向的螺旋压缩机进气孔（21），该进气孔具有面积可变形式的喷嘴装置（30），该喷嘴装置（30）与一个供油装置（31）相通。

3、根据权利要求2所述的增压器，其特征在于，供油装置（31）包括有若干供油口（34，35，36），当容量调节滑阀（22）在移向使进气孔全开的位置时，供油口顺序外露。

4、根据权利要求1-3中任一权利要求所述的增压器，其特征在于，螺旋压缩机在出气侧（25）具有用于确定内压力比的一般控制滑阀（40）。

5、根据权利要求1-3中任一权利要求所述的增压器，其特征在于，螺旋转子机（10）的驱动装置（18，19）这样设置，当螺旋转子机（10）以压缩机模式工作时，由阳转子（14）驱动，而当其以膨胀机模式工作时，由阴转子（15）驱动。

6、根据权利要求4所述的增压器，其特征在于，螺旋转子机（10）的驱动装置（18，19）这样设置，当螺旋转子机（10）以压缩机模式工作时，由阳转子（14）驱动，而当其以膨胀机模式工作时，由阴转子（15）驱动。

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