CN101952575A - 用于内燃发动机的进气系统、包括该进气系统的空调系统和燃烧发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种进气系统(10)，以及涉及包括该进气系统的一种空调系统(100、101)和包括该进气系统的一种内燃发动机(200)。该进气系统包括进气口(20)、排气口(30)和涡轮(40)，所述涡轮用于控制进入内燃发动机的燃烧室(202)的空气质量流。所述涡轮设置有包括至少一个叶片(44)的推进器毂(42)。所述推进器毂被布置在进气口和排气口之间，用于推动涡轮的叶片。所述涡轮具有用于确定进入燃烧室的空气质量流的空气流阻力。根据本发明的进气系统的效果是涡轮的使用能够使用在涡轮两边的至少一些压力降来驱动涡轮的叶片，以产生旋转能。

Description

用于内燃发动机的进气系统、包括该进气系统的空调系统和燃烧发动机

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机的进气系统。

本发明进一步涉及包括该进气系统的空调系统，涉及包括该进气系统的燃烧发动机，以及涉及包括该进气系统的车辆。

背景技术

已知的内燃发动机通过调节允许进入发动机气缸的空气质量流来调节发动机功率。尤其是在燃料-空气质量比应该是基本上恒定的火花点火发动机中，发动机功率的调节是通过调节进入气缸的空气质量流来进行的。实际上，空气-燃料质量比应该基本上固定在大约14.7∶1，所述质量比是安装的三元催化转化器正常工作的先决条件。由于每个冲程中流入气缸中的空气的体积是恒定的——取决于气缸的容积，所以通常通过改变燃烧发动机的气缸附近的进气压力来改变所述空气质量流。在已知的火花点火发动机中，通过在气缸的进气口和周围空气之间使用阀来改变进气压力。由于阀两边(across the valve)的压力差，空气在经过该阀后膨胀。所述空气的膨胀过程本质上是等焓的，这就是说空气温度在阀两边保持基本恒定。当流经阀时空气摩擦热补偿了由于空气的膨胀而本应当的温度降低。

使用已知的阀来确定进入内燃发动机气缸的空气质量流的一个缺点是它存在大量的能量损失。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于具有改进效率的内燃发动机的进气系统。

根据本发明的第一方面，所述目的由一种用于控制进入内燃发动机的燃烧室的空气质量流的进气系统来实现，所述进气系统包括进气口、排气口和涡轮，所述涡轮设置有包括至少一个叶片的推进器毂，所述推进器毂被布置在进气口和排气口之间，用于推动所述涡轮的叶片，所述涡轮具有用于确定进入燃烧室的空气质量流的空气流阻力，所述进气系统包括热交换器，所述热交换器被布置在涡轮和排气口之间，用于与来自涡轮的空气质量流进行热能交换。

根据本发明的进气系统的效果是：涡轮的使用能够控制进入内燃发动机的燃烧室的空气质量流，同时能够使用涡轮两边的至少一些压力降用于驱动涡轮的叶片，从而生成涡轮的叶片的旋转能。所述旋转能可用于不同的目的。例如，当进气系统与车辆的内燃发动机一起使用时，涡轮的叶片的旋转能例如可用于推动一个或多个发动机附件，例如动力转向泵，或者例如用于将旋转能转换为电能的交流发电机。在已知的车辆中，这些发动机附件通常由发动机的曲柄轴驱动，因此消耗来自燃烧发动机的功率。通过使用根据本发明的进气系统，所述发动机附件可脱离曲柄轴，降低了燃烧发动机的功率，同时涡轮的旋转能用于推动所述发动机附件。热交换器可用于使用从涡轮流出的冷却空气来冷却另一流体。所述另一流体，例如，可以是第二空气流。例如当所述进气系统用在车辆中时，冷却空气的第二流可用于冷却车辆的内部。

在已知的内燃发动机中，阀用来确定进入发动机气缸的空气质量流。空气膨胀过程是等焓的，其中由于膨胀过程而本应当发生的空气的冷却被空气的摩擦生热补偿。在已知的内燃发动机中的这种空气的摩擦生热导致能量的大量损失。通过使用涡轮来控制进入内燃发动机的燃烧室中的空气质量流，因经过的空气流量而产生的叶片旋转回收可相对容易使用的能量。

根据本发明的进气系统的另一益处是：避免了空气的等焓膨胀，使得空气在穿过涡轮之后被冷却。所述涡轮从穿过涡轮以转动涡轮的叶片的空气流提取热量。结果与进入涡轮的空气相比，离开涡轮的空气具有一个降低的温度。具有降低的温度的所述空气中的一部分可用在热交换器中，以降低另一流体的温度。虽然如此，与周围空气温度相比，流出热交换器并且流入燃烧发动机的空气依然具有降低的温度。当提供所述冷却空气至内燃发动机的燃烧室时，燃烧温度降低，这减少了内燃发动机的氮氧化物的排放。另外，进入燃烧室的冷却空气的使用降低了燃烧室的热负荷，并且降低了导致燃烧发动机的机械磨损的发动机爆震的风险。

根据本发明的进气系统的再一益处是：对于进入内燃发动机的燃烧室的空气质量流的控制可用于再生制动。该再生制动通过减少进入燃烧室的空气质量流来降低车辆的速度。该空气质量流的减少增大了在进气系统的进气口和排气口之间的压力差，这引起涡轮的叶片转动。由再生制动产生的旋转能可用于推动其它的发动机附件或者可用于转换为一种不同的能量，例如存储在蓄电池中的电能。所述再生制动既可应用在火花点火发动机也可应用在压缩点火发动机中。

WO 96/04487和US 5,818,117公开了一种涡轮交流发电机和一种安装在内燃发动机的燃烧进气口的空气流控制组件。所述空气流控制组件包括一种安装在主体内的转子，用于围绕中心轴线旋转。所述转子驱动发电机。在根据WO 96/04487的图4和US 5,818,117的图4a的一个实施方案中，热交换器设备被布置在空气流控制组件的进气口，以从各种来源回收发动机热，用于提高进气交流发电机组件(induction air alternator assembly)的功率输出。根据本发明的进气系统是不同的，因为热交换器被布置在涡轮和排气口之间，用于与来自涡轮的空气流进行热交换。所述差别的作用是：在热交换器中使用的来自涡轮的空气流包括一个与周围空气相比基本上较低的温度，这允许范围更广的应用，例如，将空调单元的冷却流体直接冷却。另外，由于来自涡轮的空气质量流的降低的温度，在来自涡轮的空气流和流经热交换器的另一流体之间的温度差被增大，由此增大了能量交换的效率。

在进气系统的一个实施方案中，涡轮包括一种用于控制涡轮的空气流阻力的装置。所述实施方案的一个益处是：通过改变涡轮的空气流阻力，发动机功率可被调节。

在进气系统的一个实施方案中，所述装置包括一个可调节的导叶，用于通过改变到碰撞涡轮的叶片的空气质量流来控制涡轮的气流阻力。所述涡轮还可称作可变喷嘴涡轮。在一个可变喷嘴涡轮中，涡轮包括至少一个可调节的导叶，该导叶将空气流引导至涡轮的叶片上。当导叶被转动为使得空气流基本上垂直于所述涡轮的叶片时，空气作用在叶片上的力很大，导致涡轮的叶片转动得相对较快。在该种配置中，空气流阻力将会相对较高，降低了内燃发动机的总功率。当导叶被转动为使得空气流相对于叶片成一角度时，空气作用在叶片上的力被减小，导致涡轮的叶片转动变慢，降低了旋转功率。在可调节的导叶的第二配置中，空气流阻力将相对低，增大了内燃发动机的总功率。

在进气系统的一个实施方案中，所述至少一个叶片和/或可调节的导叶包括塑料材料。在进气系统的一个优选的实施方案中，所述叶片和/或可调节的导叶由塑料材料构成。所述实施方案的一个益处是：它相当大地降低了涡轮的成本。与燃烧发送机共同使用的已知涡轮系统是由金属零件制造的，以保证耐热性和耐蚀性，因为这些已知涡轮系统通常用于由燃烧发动机的排气推动。所述排气的恶劣环境需要这样一种材料，其既可以耐排气中的燃料残留物的腐蚀，又可以耐排烟的高温。由于根据本发明的涡轮的布置，所述进气系统通常使用具有周围入口温度的周围空气，该空气随后由于经过根据本发明涡轮膨胀而被冷却。这样，恶劣环境不存在，因而不需要苛刻的耐腐蚀性和耐热性，并且因而能够使用塑料材料来制造叶片和可调节的导叶。使用塑料材料能够减少生产工艺的复杂性，并且将生产较轻重量的涡轮，这能够使涡轮成本大大降低。可使用例如已知的注塑成型技术来节省成本地生产由塑料材料构成的叶片和/或可调节的导叶。同样，进气系统的其他零件可包括塑料材料，例如进气系统的外壳，并且像这样可用于进一步降低进气系统的成本和重量。当然，其他零件同样可通过公知的注塑成型技术来制造。

在进气系统的一个实施方案中，所述装置被布置用于控制涡轮叶片的旋转速度，以控制空气流阻力。优选地，用于控制旋转速度的装置确定了从涡轮提取的旋转能的量，来降低旋转速度，例如，以驱动一个用于产生增大的液压的流体动力泵，该增大的液压例如可用于推动动力转向泵或者制动增强系统。或者，旋转能可通过其他能量存储系统——例如，存储过量的旋转能以为日后使用的飞轮——而被提取。

在进气系统的一个实施方案中，所述装置是一个被涡轮推动、用于控制叶片的旋转速度的交流发电机，交流发电机被配置为用于将叶片的旋转能转换为电能，以及被配置用于通过控制由交流发电机产生的电力的量来控制叶片的转动速度。此实施方案的一个益处是：由交流发电机生成的电能可被存储在蓄电池中，或者可被例如包括所述进气系统的车辆的电子系统使用。

在进气系统的一个实施方案中，热交换器包括一个冷藏单元。所述冷藏单元可包括被从涡轮流出的冷却空气冷却的物质或者流体。本实施方案的一个益处是：所述冷藏单元能够使根据本发明的内燃机的发动机功率临时增大。在满载状态下，涡轮上的压力降基本上为零。由于不存在膨胀，流过涡轮的空气将不再被冷却。冷藏单元可用作中间冷却器，以冷却流动进入内燃发动机的燃烧室的空气。由于流动进入燃烧室的空气的冷却，所述空气的密度较高，导致更多的空气装在燃烧室中。由于所述空气-燃料质量比应当保持基本上恒定，所述由于冷却而增大的空气密度能够使更多的燃料被注入发动机中，并且能够实现内燃发动机的更大转矩。因而，通过使用冷藏单元作为中间冷却器，可以实现内燃发动机的最大转矩的一个临时的增大。

在进气系统的一个实施方案中，热交换器的一种物质组成了冷藏单元。所述实施方案的一个益处是：不要求附加的冷藏单元来提供中间冷却器功能。例如，当热交换器由铜制成，且具有大约5kg的物质时，内燃发动机可在大约90秒的最大转矩过程中从热交换器提取冷却空气，该大约90秒的最大扭矩通常足够用于提供例如在加速时的附加的能量增大。

在进气系统的一个实施方案中，所述进气系统进一步包括用于调节进入燃烧室的空气质量流的空气温度的控制器。由于降低温度的空气可用于流入燃烧室，所以通过调节温度，内燃发动机的效率可被提高。在已知的燃烧发动机(包括在火花点火发动机和压缩点火发动机)中，效率经常不是最佳的，以确保发动机符合例如氮氧化物排放规定。例如，选择点火正时和/或压缩比，以使氮氧化物的排放保持在一个预定的范围内。但是，这就造成了效率的损失。当提供冷却空气至内燃发动机的燃烧室时，燃烧温度下降，这减少了内燃发动机的氮氧化物的排放。利用该效应，冷却空气的使用能够使点火正时和/或压缩比适用于提高内燃发动机的效率。另外，控制器对空气温度的调节能够使控制器，例如，连续地调整点火正时和/或压缩比，以使内燃发动机的效率保持基本上最佳。当控制流入燃烧室的空气温度的另一益处是：燃烧发动机的热负荷可被降低或者可被控制为保持在一个预定水平内。例如，当流入燃烧室的空气包括冷却空气时，发动机的热负荷可比所述发动机的典型的热负荷低。在所述由于冷却空气的热负荷和发动机的典型的热负荷之间的差别可被用于，例如，增大发动机的效率，这导致热负荷的增大。所述效率增大方式可以是例如增大压缩比或者变更点火正时。这些效率增大方式可能最好被禁止用于已知的内燃发动机中，因为这些方式将导致热负荷基本高于典型的热负荷，造成已知的内燃发动机的相当大的磨损。所述控制器可以是，例如，车载式计算机的一部分或者可以是一个单独的控制器。所述控制器可接收指示空气质量流的温度的检测信号和可从例如车载式诊断装置如爆震传感器、气缸压力传感器和/或其他诊断装置来接收其它检测信号。

在进气系统的另一实施方案中，所述控制器调节经由涡轮和/或经由热交换器的空气质量流的空气温度。通过变更涡轮的空气流阻力，可以变更从涡轮流动进入燃烧室的空气温度。另外，当所述进气系统包括热交换器时，例如，包括冷藏单元时，所述控制器可进一步使用热交换器来调节空气质量流的温度。

在进气系统的一个实施方案中，所述进气系统进一步包括被布置在进气口和排气口之间与涡轮串联的阀，所述阀被配置为进一步增大空气流阻力，以确定进入燃烧室的空气质量流。此实施方案的一个益处是：与涡轮串联的阀可用于超出涡轮独自可变更气流阻力的范围来增大空气流量。涡轮仅具有一个所述空气流阻力可被变更的有限的范围。所述范围在内燃发动机中的使用可能是不充分的。通过增加与涡轮串联的阀，进气系统可更改的空气流阻力的范围被增大，同时所述涡轮仍使用该进气系统两边的至少一些压力降来驱动涡轮的叶片，以产生涡轮的叶片的旋转能。同样地，在仍有一些能量被回收的同时，产生了所需(增大的)范围的空气流阻力。

在进气系统的一个实施方案中，所述推进器毂被配置用于推动另一流体，该另一流体在热交换器中与来涡轮的空气质量流进行热交换。所述另一流体可以是周围空气，其被冷却，随后例如被提供或者在车辆的车舱中循环。同样地，根据本实施方案的进气系统起到空调单元的作用，提供冷却空气至车辆的驾驶室中。替代地，所述另一流体可以是用在空调系统中的冷却流体。本实施方案的另一益处是：在未使用交流发电机的同时利用了推进器毂的旋转能。由于交流发电机是一个相对昂贵的元件，当前的实施方案能够使用推进器毂的旋转能，而不需要交流发电机。像这样，可以进一步降低成本，同时仍有效地使用推进器毂的旋转能。

在进气系统的一个实施方案中，所述进气口连接至压缩机，所述压缩机生成压缩空气，并且提供压缩空气至进气口。所述压缩机，例如，可以是由内燃发动机的曲柄轴推动的压缩机。替代地，所述压缩机可以是一个废气增压涡轮机，该废气增压涡轮机从内燃发动机的废气中提取残余能量以生成例如到所述进气系统的压缩空气。在所述系统中，通常被释放到空气中的(例如，经由减压阀、废气旁通阀或者排气阀)过量的涡轮增压机的压力，现在可通过提供所述压缩空气至进气系统的进气口而被再利用。所述额外的压缩空气被转换为涡轮的叶片的额外的旋转能，而不是通过释放过量的压缩空气而浪费。

根据本发明的第二方面，所述目的用如权利要求13所述的空调系统而实现。根据本发明的第三方面，所述目的用如权利要求14中所述的内燃发动机而实现。根据本发明的第四方面，所述目的用如权利要求15中所述的车辆而实现。

附图说明

本发明的这些和其他方面从下文描述的实施方案是明了的，并且将参考下文描述的实施方案来阐明。

在附图中：

图1示出了包括根据本发明的进气系统的火花点火发动机的示意图；

图2示出了包括根据本发明的进气系统的空调系统的示意图；

图3A和图3B示出了具有可调节的导叶的可变喷嘴涡轮的示意图；

图4示出了包括根据本发明的进气系统的另一空调系统的示意图；

图5示出了车辆的示意图。

这些图仅仅是图解性的且未按比例绘制。尤其为了清楚起见，一些尺寸被放大很多。图中相似的部件尽可能地用相同的参考数字进行标识。

具体实施方式

图1示出了包括根据本发明的进气系统10的火花点火发动机200的示意图。火花点火发动机200包括燃烧室202，燃烧室202包括通过活塞杆208连接至曲柄轴210的活塞206。火花点火发动机200进一步包括火花塞204，该火花塞提供点燃空气-燃料混合物的火花并且因此施力至远离火花塞204运动的活塞206。通过活塞杆208，活塞206的运动转换为曲柄轴210的旋转运动。

已知的火花点火发动机典型地包括三元催化转化器(未示出)，以减少来自火花点火发动机的一氧化碳和一氧化氮的排放。为了正常工作，所述催化转化器要求基本上恒定的大约为14.7∶1的空气-燃料比。已知的火花点火发动机中的发动机功率典型地通过调节进入发动机的燃烧室的空气质量流来调节。通常通过在燃烧室的进气口和周围空气之间使用阀来以改变已知燃烧发动机的气缸附近的进气压力，来改变空气质量流。由于阀两边的压力差，空气在经过该阀后膨胀。但是，在已知的火花点火发动机中，所述空气的膨胀过程伴随着膨胀空气的摩擦生热，这导致一个基本上等焓的过程，在所述等焓的过程中，由于膨胀而产生的空气温度降低被因摩擦而产生的空气生热抵消。这导致了能量被损失。

在图1所示的火花点火发动机200中，火花点火发动机200包括一个用于控制进入燃烧室202的空气质量流的进气系统10。进气系统10包括设置有一个推进器毂42(参看图2)的涡轮40，该推进器毂包括至少一个叶片44(参看图2)。进气系统10包括一个进气口20和一个排气口30，空气通过所述进气口20进入进气系统10，空气通过所述排气口30被提供至火花点燃发动机200的燃烧室202。进气系统10被配置为通过涡轮40将空气从进气口20引导至排气口30。在排气口30和燃烧室202之间可以设置歧管50和燃料进入装置(fuel intakemeans)212。涡轮40能够实现控制进入燃烧室202的空气质量流，同时利用涡轮40两边的至少一些压力差来驱动涡轮40的叶片44，以生成旋转能。涡轮40的叶片44的旋转能可以例如用于推动一个或多个发动机附件，例如，动力转向泵(未示出)，或者例如，用于将旋转能转换为电能的交流发电机46(参看图2)。

因此，由于在已知的火花点火发动机中的阀被根据本发明的火花点火发动机200中的涡轮40替换，在已知的火花点火发动机中浪费的膨胀空气的能量，可被部分转换为叶片44的旋转能以及被再利用。

涡轮40的使用进一步阻止空气的等焓膨胀。因此，在经过涡轮40之后，所述空气被冷却。涡轮40从穿过涡轮40的空气流中提取热量，以转动涡轮40的叶片44。使冷却空气流入燃烧室202具有多个优点。首先，燃烧室温度被降低，这减少氮氧化物的排放。其次，冷却空气减少了火花点燃发动机200的热负荷，并且降低了发动机爆震的风险。以及第三，冷却空气具有增大的密度，因而该增大的密度能够在保持一个基本上恒定的空气-燃料比的同时使更多的燃料被注入，产生火花点火发动机200的一个更大的转矩。

另外，来自涡轮40的冷却空气还可被引导穿过一个热交换器110(参看图2)，所述热交换器110可用于冷却第二流体流，该第二流体流例如是进入汽车300(参看图5)的驾驶室的空气流。涡轮40的叶片44的旋转能可用于推动该第二流体流(参看图4)。因此，根据本发明的进气系统10与热交换器110的组合可用作空调系统100，并且可以例如替代车辆中传统的典型地经由发动机的曲柄轴210推动的空调系统。根据本发明的空调系统100将不消耗发动机功率，并且可再利用在已知的火花点火发动机中由于导致等焓膨胀的摩擦生热而在阀中损失的损失能量，用于冷却进入车辆的空气流，且用于推动空气流进入车辆中。

在一个优选的实施方案中，叶片44和/或可调节的导叶48可由塑料材料构成。使用塑料材料能够实现一个不很复杂的生产工艺，并且将产生较轻重量的涡轮40，这使得涡轮40成本大大降低。可例如使用已知的注塑成型技术来节省成本地生产由塑料材料构成的叶片44和/或可调节的导叶48。同样，进气系统10的其他零件可以包括塑料材料，例如进气系统10的外壳，并且像这样可用于进一步降低进气系统10的成本和重量。当然，其他零件同样可通过公知的注塑成型技术来制造。

根据本发明的进气系统10进一步包括用于调节进入燃烧室202的空气质量流的空气温度的控制器60。在已知的燃烧发动机(火花点火发动机以及压缩点火发动机)中，效率通常都不是最佳的，为了确保例如发动机符合氮氧化物的排放规定。例如，选择点火正时(ignitiontiming)和/或压缩比，以使氮氧化物的排放保持在一个预定的范围内。但是，这通常造成了效率损失。当提供冷却空气至内燃发动机200的燃烧室202时，燃烧温度下降，这减少了内燃发动机的氮氧化物排放。利用该效应，冷却空气的使用使得点火正时和/或压缩比能够适合于提高内燃发动机的效率。另外，控制器60可以例如调节空气温度，这能够使控制器60例如连续地调整点火正时和/或压缩比，以使内燃发动机200的效率保持基本最佳。当增大压缩比或者变更点火正时时，内燃发动机200的热负荷可增大。控制器60可以例如调节空气温度，以使在例如增大压缩比或者变更点火正时的同时，内燃发动机200的热负荷保持在一个预定的水平内。控制器60可以例如是车载式(on boardvehicle)计算机(未示出)的一部分或者可以是一个单独的控制器60。控制器可接收指示空气质量流的温度的检测信号(未示出)和可接收来自例如车载式诊断装置(diagnostics)240如爆震传感器(未示出)、气缸压力传感器(未示出)和/或其他诊断装置的其它检测信号。空气质量流的空气温度可通过涡轮和/或通过热交换器来调节。

进入进气系统10的空气流用AI示出，从燃烧室202流出的废气用AO示出。

图1示出的火花点火发动机200进一步包括压缩机220、230的两个实施方案，所述压缩机用于生成压缩空气和用于将该压缩空气的至少一部分提供至进气系统10的进气口20。在第一实施方案中，压缩机230由火花点火发动机200的曲柄轴210推动。替代地，压缩机220可以是一个废气涡轮增压机220，该废气涡轮增压机自从燃烧室202流出的废气AO提取残余能量，并且将该残余能量转换为可用于产生压缩空气的旋转能。由废气涡轮增压机220产生的压缩空气可被提供至根据本发明的进气系统10的AI进气口20。在该系统中，过量的废气涡轮机压力在已知的火花点燃发动机中经常被释放到空气中，现在可通过提供压缩空气至进气系统10的进气口20而被再利用。此额外的压缩空气被转换为涡轮40的叶片44的额外的旋转能。在图1中，从废气涡轮增压机220流出的空气流用Ex示出。过量的压力经常经由例如减压阀(dump valve)(未示出)、废气旁通阀(waste gate)(未示出)、排气阀(blow-off vavle)(未示出)被释放入空气。

或者，进气系统10可连接至压缩点火发动机(未示出)，例如以产生再生制动或者，例如以使用过量的涡轮增压动力来驱动涡轮40。连接至压缩点火发动机的进气系统10可进一步包括热交换器110，并且可起到空调系统100的作用，该空调系统100例如使用过量的涡轮增压动力来驱动空调系统100。

图2示出了包括根据本发明的进气系统10的空调系统100的示意图。进气口20包括周围空气或者压缩空气。进气系统10包括进气口20和排气口30，空气通过进气口20进入进气系统10，以及空气经由排气口30被提供至内燃发动机200的燃烧室202。内燃发动机200在进气系统10两边产生一个压力差。由于使用了用于确定进气系统10的空气流阻力的涡轮40，所以自排气口30流出的空气被冷却。该冷却空气流过图2中示出的空调系统100的热交换器110。热交换器110可使用冷却空气来降低另一流体流的温度，该另一流体流例如经由流体入口115进入热交换器110。所述另一流体流可连接至冷藏单元120，以将部分冷却流体存储用于日后使用。冷藏单元120可例如用于降低流入内燃发动机200的燃烧室202的空气的温度，并且可用作中间冷却器。或者，例如，如前面所说明的，当自进气系统10流出的冷却空气被要求提供附加的转矩至内燃发动机200时，冷藏单元120可用于冷却流入车辆驾驶室的空气的温度。

或者，热交换器110包括一个用作冷藏单元110的预定物质(未示出)。例如，当热交换器110由铜制成且具有大约5千克的物质时，在大约90秒的最大转矩期间，内燃发动机200可从热交换器110提取冷却空气，所述大约90秒的最大转矩足够用于在例如加速到更高速度时或在驶离交通信号灯时提供附加的能量爆发。

在图2示出的空调系统100的实施方案中，涡轮40的旋转能用于推动将旋转能转换为电能的交流发电机46。生成的电能可被存储或可用于其他装置(未示出)。

图2进一步包括涡轮40的一个放大部分，该放大部分是可变喷嘴涡轮40的示意图。在此详细的示意图中，包括被经过的空气推动的推进器叶片44的推进器毂42是可见的。此外，可变喷嘴涡轮40包括可调节的导叶48。这些可调节的导叶48调节穿过可变喷嘴涡轮40的空气流，以及确定可变喷嘴涡轮40的空气流阻力。在图3A和图3B中示出可调节的导叶48如何改变空气流阻力。

或者，涡轮40的空气流阻力可通过改变使用叶片44的旋转能所推动的负载而被改变。例如，交流发电机46可以是从涡轮40提取旋转能以及将旋转能转换为电能的负载。表示为交流发电机46的涡轮40的负载可通过改变由交流发电机46产生的电能而被改变。根据本发明，增大从交流发电机46提取的电能增大了涡轮40上的负载，这减少了涡轮40的叶片44的旋转速度，增大了根据本发明的进气系统10的空气流阻力。

图3A和图3B示出了具有可调节的导叶48的可变喷嘴涡轮40的示意图。这些可调节的导叶48可用于变更可变喷嘴涡轮40的空气流阻力。

图3A示出了可调节的导叶48的第一取向，其中可调节的导叶48被调节，以使得空气可相对容易地流过涡轮40，导致涡轮40的相对低的气流阻力。图3A示出了进气口20、排气口30、推进器毂42、叶片44和可调节的导叶48。可调节的导叶48的第一取向通常代表高的发动机负载和/或速度。在可调节的导叶48的第一取向中示出的导叶48引导空气流，以使空气以一个远离叶片44的法向轴线(未示出)的相对大的角度撞击叶片44，这导致相对小的力施加至叶片44，使得空气相对容易地流过涡轮40，导致相对低的空气流阻力。所述相对低的空气流阻力减小了流过进气系统10的空气的冷却。所以为了给内燃发动机200提供附加的转矩，所述冷藏单元120、110可用作中间冷却器，以在空气进入燃烧室202之前将其冷却。

图3B示出了可调节的导叶48的第二取向，其中可调节的导叶48被调节，以使得空气被引导为以一个相对接近于叶片44的法向轴线(未示出)的角度撞击叶片44，这导致相对大的力施加至叶片44，以推动叶片44。可调节的导叶48的第二取向生成涡轮40的一个相对高的空气流阻力，这导致空气在涡轮40中膨胀，降低了空气流中的空气的温度。所述冷却空气由于空气的密度增大可用于增大内燃发动机200的转矩，以及所述冷却空气可用在空调系统100中，空调系统100例如使用热交换器来冷却随后可用在空调系统100的另一流体。

图4示出了包括根据本发明的进气系统10的另一空调系统101的示意图。在另一空调系统101的实施方案中，推进器毂42被配置用于推动用灰色箭头示出的另一流体。推进器毂42连接至另一转轴104，转轴104推动一用于推动另一流体通过热交换器110的推进装置102。所述另一流体使用从涡轮40流出的冷却空气而被冷却，并且然后可用于例如将车辆300(参看图5)的驾驶室冷却。

图5示出了车辆300的示意图。车辆300，例如，包括根据本发明的空调系统100和/或包括根据本发明的内燃发动机200。车辆300，例如，可是图5示意性示出的轿车300。替代地，车辆300可以是具有根据本发明的内燃发动机200的和/或空调系统100的任何车辆300。

应注意到，上面提及的实施方案说明了本发明，而并非限制本发明，并且在不超出附随的权利要求的范围内，本领域普通技术人员能够设计许多替换的实施方案。

在权利要求中，任何放置在括号中的参考数字不应解释为限制该权利要求。动词“包括(comprise)”以及其词形变化的使用不应排除除了权利要求中所述的以外的元件或者步骤的存在。元件前面的冠词“一个(a)”或者“一个(an)”不排除多个所述元件的存在。本发明可通过包括许多不同元件的硬件来实施。在列举了许多装置的设备权利要求中，这些装置的中的一些可被包含在一个和相同项的硬件中。仅仅是某些措施被陈述在互相不同的从属权利要求中的这一事实并不表示这些措施的组合不能被用于获得优点。

Claims (15)

1.一种用于控制进入内燃发动机(200)的燃烧室(202)的空气质量流的进气系统(10)，所述进气系统(10)包括进气口(20)、排气口(30)和涡轮(40)，所述涡轮设置有包括至少一个叶片(44)的推进器毂(42)，所述推进器毂(42)被布置在进气口(20)和排气口(30)之间，以推动涡轮(40)的叶片(44)，所述涡轮(40)具有用于确定进入燃烧室(202)的空气质量流的空气流阻力，所述进气系统(10)包括热交换器(110)，所述热交换器被布置在涡轮(40)和排气口(30)之间，用于与来自涡轮(40)的空气质量流交换热能。

2.如权利要求1的进气系统(10)，其中所述涡轮(40)包括用于控制涡轮(40)的空气流阻力的装置(46，48)。

3.如权利要求2的进气系统(10)，其中所述装置(48)包括可调节的叶片(48)，用于通过改变碰撞涡轮(40)的叶片(44)的空气质量流来控制涡轮(40)的空气流阻力。

4.如权利要求1、2或者3所述的进气系统(10)，其中所述至少一个叶片(44)和/或所述可调节的导叶(48)包括塑料材料。

5.如权利要求2所述的进气系统(10)，其中所述装置(46)被布置为控制涡轮(40)的叶片(44)的旋转速度，从而控制空气流阻力。

6.如权利要求5所述的进气系统(10)，其中所述装置(46)是由涡轮(40)推动的交流发电机(46)，用于控制叶片(44)的旋转速度，所述交流发电机(46)被配置为将叶片(44)的旋转能转换为电能，以及被配置为通过控制由交流发电机(46)生成的电力的量，来控制叶片(44)的旋转能。

7.如权利要求1所述的进气系统(10)，其中所述热交换器(110)包括冷藏单元(110、120)。

8.如权利要求7所述的进气系统(10)，其中该热交换器(110)的一个物质组成了该冷藏单元(110)。

9.如任一前述权利要求所述的进气系统(10)，其中所述进气系统(10)进一步包括用于调节进入燃烧室(202)的气体质量流的空气温度的控制器(60)。

10.如权利要求9所述的进气系统(10)，其中所述控制器(60)通过涡轮(40)和/或通过热交换器(110)来调节空气质量流的温度。

11.如任一前述权利要求所述的进气系统(10)，其中所述推进器毂(42)被配置用于推动另一流体，所述另一流体在热交换器(110)中与来自涡轮(40)的空气质量流交换热能。

12.如任一前述权利要求所述的进气系统(10)，其中所述进气口(20)连接至压缩机(220、230)，所述压缩机(220、230)产生压缩空气，以及将压缩空气提供至所述进气口(20)。

13.一种空调系统(100、101)，其包括如权利要求1-12中任一项所述的进气系统(10)。

14.内燃发动机(200)，其包括如权利要求1-12所述的进气系统(10)的。

15.车辆(300)，其包括如权利要求1-12中任一项所述的进气系统(10)，或者包括如权利要求13所述的空调系统(100、101)，或者包括如权利要求14所述的内燃发动机(200)。

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