CN101395356B - 增压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增压系统(40)，包括带有至少一个进气口(42)和至少一个排气口(44)的增压设备(28)，以及至少一个与增压设备(28)流体相通的怠速阀(30)。怠速阀(30)毗邻排气口(44)而设置，并被配置以选择性地在使用期间限制流体在经过怠速阀(30)而趋向增压设备(28)的方向上的流动。本发明还公开了包括增压系统的一种对应的增压套件和一种内燃机。

Description

增压系统
技术领域
本发明涉及用于内燃机的增压系统，尤其涉及用于与具有较长进气阀开启时间的类型的高性能发动机一起使用的增压系统。
背景技术
为内燃机提供增压设备是公知的，该增压设备的作用是提高用于发动机汽缸中燃烧的空气的密度，并进而提高燃料的燃烧效率和发动机功率。
在图1中显示了一种公知的增压装置10。增压装置10与一个或多个汽缸12相连接，每一个汽缸12容置有在工作期间可移动趋向和离开汽缸12的首部16的活塞14。所包括的进气阀18和排气阀20用于控制进入和离开汽缸12的气体的流动，进气阀与进气导管22相连接，而排气阀20与排气导管24相连接。
增压装置10还包括常规的节流阀26，节流阀26配置以控制进入汽缸12内的空气的流动，并进而控制由汽缸12产生功率。
在节流阀26和汽缸12之间在进气导管22路线上设置增压设备28，增压设备28可以是任何类型，例如带有一副相互啮合的螺旋构件的螺旋式增压器。
在使用期间，可用于增压设备28的空气的数量由节流阀26所控制，增压设备28可控制地增加进入汽缸12内的空气的流量，并以此方式提高汽缸12中的空气的密度和由汽缸12所提供的功率。
虽然对于常规性能的车辆和对于高性能的车辆，这种装置在较高的rpm时工作良好，但是对于高性能的车辆，这种装置在相对较低的rpm时一般工作的不是很好。
不希望受到理论的束缚，本发明的发明者认为显示在图1中的类型的增压装置对于高性能的车辆在相对较低的rpm时的不良性能的原因是因为高性能的车辆一般具有相对较长的进气阀开启时间，这使得进气阀18和排气阀20两者在某些时间同时被开启，并且进气阀18在压缩冲程开始时被开启。在相对较低的发动机rpm时，穿过进气导管22并沿箭头A的方向上的空气的压力足够低，使得汽缸12中的气体能够沿箭头B的方向流回进气导管22内。这使得可用于汽缸12中的燃烧的氧气的数量大量减少，并且使得由汽缸12所产生的功率减小。它还妨碍了发动机的平稳空转。在较高rpm时，行进在箭头A的方向上的空气的压力足够高，使得即使进气阀18和排气阀20两者都是开启的，汽缸12中的气体也不会流回进气导管22内。
在本申请的权利要求中和在本发明的说明书中，除了由于陈述语言或必要的含义而上下文另外要求的地方，词语“包括”或者诸如“包括了”或“包括的”的变体都被使用为包含的意思，即，确定所申明的特征的存在但不排除在本发明的变化实施例中存在或附加进一步的特征。
发明内容
按照本发明的第一方面，提供一种增压系统，包括：
增压设备，带有至少一个进气口和至少一个排气口；以及
至少一个与增压设备流体相通的怠速阀，该怠速阀毗邻排气口而设置，并被配置以在使用期间选择性地限制流体在经过怠速阀而趋向增压设备的方向上的流动。
在一种配置中，怠速阀与增压设备整体地形成。在一种可选的配置中，怠速阀从增压设备分离并能够连接到增压设备。
在一个实施例中，怠速阀为单向阀(one way valve)，其配置以容许流体从增压设备经过怠速阀的流动，而限制流体经过怠速阀向增压设备的流动。
在一个实施例中，怠速阀为蝶阀。在一个可选的实施例中，怠速阀为簧片阀(reed valve)。
怠速阀可以包括至少一个狭缝，其配置以允许在怠速阀处于闭合状态时足以使发动机空转的一定量的空气穿过怠速阀。怠速阀可以包括在闭合位置和开启位置之间可移动的怠速阀构件，并且每一个狭缝可以毗邻怠速阀构件的一个端部而设置。在一个实施例中，提供有两个狭缝。
该系统还可以包括流体旁通机构，其配置以选择性地容许或限制流体从增压设备的进气口到增压设备的排气口的流动，以便从而允许在发动机处于空转状态或在发动机处于负载相对较低的状态期间流体从增压设备的旁路通过。
旁通装置可以包括旁通导管和可以是蝶阀的旁通阀。
该系统可以进一步被配置以控制怠速阀和/或旁通阀的定位，以响应来自使用者的输入和/或来自至少一个传感器的输入。
在一种配置中，控制怠速阀构件的定位以响应使用者对发动机节流的启动、响应加速度传感器或响应压力传感器。
在一种配置中，控制旁通阀构件的定位以响应使用者对发动机节流的启动、响应加速度传感器或响应压力传感器。
按照本发明的第二方面，提供一种用于内燃机的增压套件，该套件包括：
增压设备，带有至少一个进气口和至少一个排气口；以及
至少一个怠速阀，该怠速阀与增压设备是整体的或能够连接到增压设备，使得怠速阀与增压设备流体相通，并且怠速阀被毗邻排气口设置，怠速阀被配置以选择性地在使用期间限制流体在经过怠速阀而趋向增压设备的方向上的流动。
按照本发明的第三方面，提供一种内燃机，包括：
增压设备，带有至少一个进气口和至少一个排气口；以及
至少一个怠速阀，该怠速阀与增压设备的排气口流体相通地连接并位于增压设备和至少一个发动机汽缸之间，怠速阀被配置以选择性地在使用期间限制流体在从至少一个汽缸经过怠速阀而趋向增压设备的方向上的流动。
附图说明
下面将通过仅为实例的方式并参照附图来描述本发明，在附图中：
图1为现有技术的增压装置的示意图；
图2为按照本发明的一个实施例的增压系统的示意图，且所显示的增压系统处于使用在空转状态的过程中；
图3为显示在图2中的增压系统的示意图，且所显示的系统处于使用在较小负载状态的过程中；
图4为显示在图2和3中的增压系统的示意图，且所显示的系统处于使用在较高负载状态的过程中；并且
图5为一种可选的怠速阀的概略性表示，该怠速阀用于与显示在图2至4中的增压系统一起使用。
具体实施方式
参照附图的图2至4，其中显示了按照本发明的一个实施例的增压系统40，且所显示的增压系统40被纳入常规的内燃机内。系统40包括一些相似于显示在图1中所显示的现有技术的增压系统10中的特征，因而用同样的附图标记指示相同的特征。
增压系统40包括怠速阀30，怠速阀30在进气导管22的路线上被设置在增压设备28和汽缸12之间。在一个优选实施例中，每个汽缸12具有一个相关联的怠速阀30，尽管应当了解，其它配置是可能的。例如，可以为所有汽缸12提供一个怠速阀30。
在本实例中，包括本增压系统40的内燃机为高性能的V形双发动机(V-twin)的摩托车发动机，其配置以相对较高的rpm运行，并且该发动机包括相对较长的进气阀开启时间。因而，在某些场合，进气阀18和排气阀20两者均开启，进气阀在压缩冲程开始时开启，并且这种发动机易于使空气从汽缸12逆流到进气导管22。
在此实例中的怠速阀30是蝶阀型的并包括怠速阀构件32，怠速阀构件32在如图2所示的闭合位置和如图3与4所示的完全开启位置之间是可旋转的。在此实例中，怠速阀构件32包括至少一个狭缝，使得即使在怠速阀30处于闭合状态，相对少量的空气也能够穿过怠速阀30而到达汽室12。在本实例中，提供有两个狭缝，每一个狭缝毗邻怠速阀构件32的一个端部而设置。
为了确保怠速阀30实现预期的功能，在此实例中，通过适当的执行器来控制阀构件32的定位，并且设置发动机控制单元(ECU)以控制该执行器并从而控制怠速阀构件32的定位，以响应与车辆相连接的一个或多个传感器。例如，可以控制怠速控制阀的定位以响应使用者对发动机节流的启动、响应加速度传感器、响应设置在进气导管22中的压力传感器等。
应当了解，怠速阀30的功能是限制在相对较低的rpm时气体从汽缸到进气导管22的流动，而不限制在相对较高的rpm时气体在进气导管22和汽缸12之间的流动。如此，能够实现这种功能的任何适合的怠速阀都是可以预期的。例如，如图5所示，一种可选的怠速阀48可以采用簧片阀的形式，怠速阀48包括阀构件50，阀构件50可旋转地相对枢轴连接51而移动趋向和离开限位构件52。应当了解，对于该可选的怠速阀48，是自动工作的，因为怠速阀48作为单向阀工作，并且怠速阀48的开启程度将取决于流经怠速阀48的空气的压力。如此，不需要用于怠速阀48的控制机构。
如同常规的发动机一样，节流阀26被设置在增压器28的上游，节流阀26带有节流阀构件36，节流阀构件36可在如图2至4所示的闭合位置和完全开启位置之间移动，从而调节提供到汽室12用于燃烧的空气的量，并进而调节由发动机所产生的功率的量。应当理解，可以控制节流阀构件36的定位以响应使用者的输入，例如响应使用者对节流的启动。
本实例还包括旁通阀38，该旁通阀在此实例中为蝶阀型，旁通阀38设置在旁通导管40的路线上，旁通导管40在分别为增压设备28的进气和排气口的42和44之间延伸。旁通阀38包括旁通阀构件46，旁通阀构件46可在如图4所示的闭合位置和如图2与3所示的开启位置之间移动。
旁通阀38和旁通导管40用于在发动机工作在空转状态或经受较小的负载时，使穿过节流阀26的空气从增压设备28的旁路通过。这有助于在不需要额外的发动机功率时，使由增压设备28在相对较低的rpm时所做的不必要的功最小化。
应当理解，可以控制旁通阀的定位以响应从车辆传感器所接收到的信息，这些车辆传感器可以与用于启动怠速阀30的车辆传感器相同或不同。
在使用期间，当包括增压设备40的发动机正工作在如图2所示的空转状态时，节流阀26被设置在略微开启的位置，以允许相对少量的空气穿过节流阀26，并且旁通阀38被设置在完全开启的位置，以容许穿过节流阀26的空气从增压设备28的旁路通过。同样，怠速阀30也被设置在完全关闭的位置，怠速阀30只允许相对少量的空气经由狭缝34穿过怠速阀30。
应当了解，在增压设备28和汽缸12之间的闭合的怠速阀30的存在将基本避免在使用期间气体从汽缸12到进气导管22的逆流，即使进气阀18和排气阀20两者都开启并且进气阀18在压缩冲程的初始阶段被开启，因为怠速阀构件32对于空气流动表现出很大的阻力。因而，足够的氧气密度将在空转状态的过程中被保持在汽缸12中，发动机功率将被保持，并且发动机在相对较低的rpm下将平稳地空转。
在如图3所示的相对较小的负载状态的过程中，节流阀26被设置在比处于空转状态时稍稍打开的开启位置，旁通阀28被设置在完全开启位置以允许来自进气阀26的空气从增压设备28的旁路通过，并且怠速阀30被设置在完全开启位置。因为由流经进气导管22的空气产生了足够的压力，从而克服了汽缸12中的背压，不需要使怠速阀30处于完全闭合位置而对逆流提供阻力。
当包括增压系统40的发动机工作在相对较高的负载状态时，情况是相似的，因为由流经进气导管22的空气所产生的压力足够高，从而克服了汽缸12中的背压。如同显示在图2中的较小负载的状态一样，怠速阀30被设置在完全开启位置。节流阀26也被设置在完全开启位置以使穿过节流阀26的氧气的数量最大化，并且旁通阀38被设置在完全闭合位置，使得空气不穿过旁通阀38和旁通导管40，而是穿过增压设备28。增压设备28提高到汽缸12的空气的流量，并从而提高汽缸12中的氧气的密度和燃烧效率以及功率。
对于本领域技术人员显而易见的修改和变型被认为在本发明的范围之内。

Claims (15)

1.一种增压系统，包括：
增压设备，带有至少一个进气口和至少一个排气口；以及
至少一个与增压设备流体相通的怠速阀，该怠速阀毗邻排气口而设置，并被配置以在使用期间选择性地限制流体在经过怠速阀而趋向增压设备的方向上的流动。
2.如权利要求1所述的增压系统，其中，怠速阀与增压设备整体地形成。
3.如权利要求1所述的增压系统，其中，怠速阀从增压设备分离并能够连接到增压设备。
4.如权利要求1所述的增压系统，其中，怠速阀为单向阀，其配置以容许流体从增压设备经过怠速阀的流动，而限制流体经过怠速阀向增压设备的流动。
5.如权利要求1所述的增压系统，其中，怠速阀为蝶阀。
6.如权利要求1所述的增压系统，其中，怠速阀为簧片阀。
7.如权利要求1所述的增压系统，其中，怠速阀包括在闭合位置和开启位置之间可移动的怠速阀构件。
8.如权利要求7所述的增压系统，其中，怠速阀包括至少一个狭缝，其配置以允许在怠速阀处于闭合状态时足以使发动机空转的一定量的空气穿过怠速阀。
9.如权利要求8所述的增压系统，其中，每一个狭缝分别毗邻怠速阀构件的一个端部而设置。
10.如权利要求7所述的增压系统，其中，系统被配置以控制怠速阀构件的定位，以响应来自使用者的输入和/或来自至少一个传感器的输入。
11.如权利要求1所述的增压系统，还包括流体旁通机构，其配置以选择性地容许或限制流体从增压设备的进气口到增压设备的排气口的流动，以便选择性地允许在使用期间流体从增压设备的旁路通过。
12.如权利要求11所述的增压系统，其中，旁通机构包括旁通导管和带有旁通阀构件的旁通阀，该旁通阀构件能够在开启位置和闭合位置之间移动。
13.如权利要求12所述的增压系统，其中，控制旁通阀构件定位以响应来自使用者的输入和/或来自至少一个传感器的输入。
14.一种用于内燃机的增压套件，该套件包括：
增压设备，带有至少一个进气口和至少一个排气口；以及
至少一个怠速阀，该怠速阀与增压设备是整体的或能够连接到增压设备，使得怠速阀与增压设备流体相通，并且怠速阀毗邻排气口而设置，怠速阀被配置以选择性地在使用期间限制流体在经过怠速阀而趋向增压设备的方向上的流动。
15.一种内燃机，包括：
增压设备，带有至少一个进气口和至少一个排气口；以及
至少一个怠速阀，该怠速阀与增压设备的排气口流体相通地连接并位于增压设备和至少一个发动机汽缸之间，怠速阀被配置以选择性地在使用期间限制流体在从至少一个汽缸经过怠速阀而趋向增压设备的方向上的流动。
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