CN102182589A - 一种发动机进气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机技术领域，公开了一种发动机进气系统。该发动机进气系统包括涡轮增压器、发动机进气口，还包括空气放大器，所述空气放大器的低压进气口与所述涡轮增压器的压气机的出气口连通，所述空气放大器的出气口与所述发动机进气口连通；所述空气放大器的高压进气口与高压气源连通。在发动机启动或车辆加速时，该发动机进气系统具有较快的进气速度。

Description

一种发动机进气系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种发动机启动或车辆加速时进气速度较快的发动机进气系统。
背景技术
目前，发动机尤其是柴油机的进排气系统普遍采用涡轮增压的方式来提高发动机的动力。涡轮增压是将空气事先进行压缩，再注入发动机的气缸内，涡轮增压通常通过涡轮增压器来实现。
涡轮增压器通常包括压气机和涡轮机，压气机与涡轮机机械连接，压气机设于发动机的进气管上，压气机的出气口与发动机的进气口连通，涡轮机设于发动机的排气管上，涡轮机的进气口与发动机的出气口连通，当发动机运转时，发动机排出的废气流经涡轮机，废气的动能驱动涡轮机的叶轮高速旋转，由于涡轮机的叶轮与压气机的叶轮同轴设置，涡轮机叶轮高速旋转的同时，带动压气机叶轮进行相应的调整旋转，从而使通过压气机内的空气的流速和压力得到增强，增压后的空气进入发动机的燃烧室以供燃油燃烧。柴油机采用废气涡轮增压不仅可以提高功率，还可以减少单位功率质量、缩小整机外形尺寸、降低燃油消耗。
具有涡轮增压器的发动机进气系统，由于涡轮增压器具有滞后的缺点，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，在发动机启动或车辆加速时，使得进入发动机燃烧室内的空气的流量增加较慢，在喷油量增加的情况下，进入发动机燃烧室的空气的量增加较少，进而使得发动机的输出功率增加延迟，这对于突然加速或超车的汽车而言瞬间加速速度较慢；同时，在发动机启动或车辆加速工况时，由于喷油量增加而进气量不足，导致燃料燃烧不充分，造成大量的颗粒排放，而且燃油消耗量较大。
因此，如何研发一种发动机启动或车辆加速时进气速度较快的发动机进气系统，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机进气系统，在发动机启动或车辆加速时，该发动机进气系统具有较快的进气速度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种发动机进气系统，包括涡轮增压器、发动机进气口，还包括空气放大器，所述空气放大器的低压进气口与所述涡轮增压器的压气机的出气口连通，所述空气放大器的出气口与所述发动机进气口连通；所述空气放大器的高压进气口与高压气源连通。
优选的，所述高压气源为制动驱动系统的储气筒，所述储气筒与所述空气放大器的高压进气口连通。
优选的，所述储气筒通过单向节流阀与所述空气放大器的高压进气口连通。
优选的，所述储气筒与所述单向节流阀之间的管路上设有三位三通阀，所述储气筒的出气口与所述三位三通阀的进气口连通，所述三位三通阀的第一出气口直接与单向节流阀的进气口连通，所述三位三通阀的第二出气口通过膨胀室与所述单向节流阀的进气口连通。
优选的，所述空气放大器与发动机进气口之间的进气管上设有用于检测进气压力的进气传感器，并向发动机控制器发出压力信号，所述发动机控制器根据所述进气压力的大小，控制进入发动机的空气的流量。
优选的，所述发动机控制器通过控制所述单向节流阀的开度，以控制进入所述空气放大器的高压进气口的高压气体的流量。
优选的，所述发动机控制器，控制所述空气放大器的高压进气口的开口大小，以控制进入所述空气放大器的高压进气口的高压气体的流量。
优选的，发动机启动时，所述发动机控制控制发动机延迟预设时间运转及喷油。
优选的，所述膨胀室内设有热交换回路，所述热交换回路与发动机排气系统连接。
优选的，所述空气压缩机与所述储气筒之间的管路上设有用于净化空气的处理系统。
本发明提供的发动机进气系统包括涡轮增压器、发动机进气口及空气放大器，空气放大器设于涡轮增压器的压气机与发动机进气口之间的进气管路上，空气放大器的低压进气口与压气机的出气口连通，空气放大器的出气口与发动机进气口连通；空气放大器的高压进气口与高压气源连通。
这种结构的发动机进气系统，在涡轮增压器的压气机与发动机进气口之间的进气管路上设有空气放大器，根据流体力学的基本原理——附壁效应(Coada Effects)，只用少量的压缩空气作为动力源，带动周围空气形成高压、高速气流，流量最大可以为耗气量的50倍；空气放大器上设有高压进气口、低压进气口、出气口，高压进气口设于空气放大器的侧壁，空气放大器的两侧为连通的低压进气口、出气口，低压进气口与所述压气机的出气口连通，所述空气放大器的出气口与所述发动机进气口连通，所述空气放大器的高压进气口与高压气源连通。
在发动机启动或车辆加速时，从高压进气口引入高压气体，可带动低压气体入口处形成高压、高速的气流，使得高压、高速的气流从空气放大器的出气口处流出，可增大进入发动机内的空气的压力和流速，在喷油量增加的情况下，进入发动机燃烧室的空气的量相应增加，进而使得发动机的输出功率快速增加，对于突然加速或超车的汽车而言加速速度较快；同时由于进气量较大，可使得燃料得到充分燃烧，提高燃料的燃烧效率，可减小燃油的消耗量，尾气中不会出现大量的颗粒排放。
附图说明
图1为本发明所提供发动机进气系统的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为图1中空气放大器的结果示意图；
其中，图1-图2中：
空滤器1、压气机2、空气放大器3、低压进气口31、高压进气口32、出气口33、进气传感器4、发动机5、空气压缩机6、ECU7、涡轮机8、排气系统9、单向节流阀10、膨胀室11、单向阀12、三位三通电磁阀13、储气筒14、处理系统15、制动系统16。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种发动机进气系统，在发动机启动或车辆加速时，该发动机进气系统具有较快的进气速度。
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参看图1，图1为本发明所提供发动机进气系统的一种具体实施方式的结构示意图。
请参看图1，图1为本发明所提供发动机进气系统的一种具体实施方式的结构示意图。
如图1所示，本发明所提供的发动机5进气系统包括涡轮增压器、发动机进气口及空气放大器3，涡轮增压器的压气机2设于发动机5的进气管路上，涡轮增压器的涡轮机8设于发动机5的排气管路上，空气放大器3设于涡轮增压器的压气机2与发动机进气口之间的进气管路上，空气放大器3的低压进气口31与压气机2的出气口连通，空气放大器3的出气口33与发动机5进气口连通；空气放大器3的高压进气口32与高压气源连通。
新鲜空气经过空滤器1的过滤后进入压气机2内，经压气机2增压后进入空气放大器3内，经过空气放大器3的放大作用后进入发动机5的燃烧室内，发动机5的废气对涡轮机8作用后进入排气系统9，排入大气中。
这种结构的发动机进气系统，在涡轮增压器的压气机2与发动机进气口之间的进气管路上设有空气放大器3，根据流体力学的基本原理——附壁效应(Coada Effects)，只用少量的压缩空气作为动力源，带动周围空气形成高压、高速气流，流量最大可以为耗气量的50倍；如图2所示，空气放大器3上设有高压进气口32、低压进气口31、出气口33，高压进气口32设于空气放大器3的侧壁，空气放大器3的两侧为连通的低压进气口31、出气口33，低压进气口31与所述压气机2的出气口33连通，所述空气放大器3的出气口33与所述发动机5进气口连通，所述空气放大器3的高压进气口32与高压气源连通。
在发动机5启动或车辆加速时，从高压进气口32引入高压气体，可带动低压气体入口处形成高压、高速的气流，使得高压、高速的气流从空气放大器3的出气口33处流出，可增大进入发动机5内的空气的压力和流速，在喷油量增加的情况下，进入发动机5燃烧室的空气的量相应增加，进而使得发动机5的输出功率快速增加，对于突然加速或超车的汽车而言加速速度较快；同时由于进气量较大，可使得燃料得到充分燃烧，提高燃料的燃烧效率，可减小燃油的消耗量，尾气中不会出现大量的颗粒排放。
优选方案中，所述高压气源具体可以为制动驱动系统的储气筒14，所述储气筒14的出气口与空气放大器3的高压进气口32连通。
如图1所示，制动驱动系统包括空气压缩机6、储气筒14，空气压缩机6的进气口与空滤器1的出气口连通，所述空气压缩机6的出气口通过处理系统15与所述储气筒14连通，所述储气筒14与制动系统16连接，储气筒14的出气口与空气放大器3的高压进气口32连通。空气压缩机6与发动机5机械连接，由发动机5驱动空气压缩机6，经过空滤器1过滤后的新鲜空气进入空气压缩机6内，处理系统15对被空气压缩机6压缩后的高压气体进行净化，净化后的高压气体存储在储气筒14内，为制动系统16的制动提供驱动力；储气筒14内的高压气体还可以作为空气放大器3的高压气源。
优选方案中，储气筒14通过单向节流阀10与空气放大器3的高压进气口32连通，在储气筒14与空气放大器3之间的管路上设有单向节流阀10，通过单向节流阀10可控制进入空气放大器3高压进气口32的高压气体的流量，进而可控制进入发动机5燃烧室的空气的流量。
优选方案中，储气筒14可通过膨胀室11与单向节流阀10的进气口连通，在储气筒14与单向节流阀10之间的管路上设有膨胀室11，膨胀室11的进气口与储气筒14连通，膨胀室11的出气口33与单向节流阀10的进气口连通，更优的方案中，膨胀室11内设有热交换回路，热交换回路可对进入膨胀室11内的高压气体进一步加热，使得膨胀室11内的高压气体进一步膨胀，可以在不增加高压气体量的情况下，增加空气放大器3的喷射时间。
进一步的方案中，膨胀室11内的热交换回路可与发动机5排气管连接，热交换回路可以吸收发动机5排气管内废气的热量对膨胀室11内的高压气体进行加热，把废气中的热能转化为辅助进气的动能，可以充分利用发动机5排出的废气的热能。这种方案中，经过加热后进入空气放大器3的高温气体紧挨发动机5进气管的内表面，且由于膨胀室11加热后同样气压下密度较小，使得高温气体非常方便冷却。
优选方案中，储气筒14与单向节流阀10之间的管路上设有三位三通电磁阀13，储气筒14的出气口与三位三通电磁阀13的进气口连通，三位三通电磁阀13的第一出气口直接与单向节流阀10的进气口连通，三位三通电磁阀13的第二出气口通过膨胀室11与单向节流阀10的进气口连通。发动机5启动或正常工作时，ECU7可控制三位三通电磁阀13的进气口与第一出气口连通，储气筒14内的高压气体分出一路依次经过三位三通电磁阀13、单向节流阀10到达空气放大器3的高压进气口32，可为空气放大器3的高压进气口32提供正常压力的高压气体；发动机5启动后运行过程中再次加速时，ECU7可控制三位三通电磁阀13的进气口与第二出气口连通，储气筒14的高压气体分出一路依次经过三位三通电磁阀13、膨胀室11、单向节流阀10到达空气放大器3的高压进气口32，可增加空气放大器3的喷射时间。
优选方案中，为了防止膨胀室11内的高温高压气体倒流，在膨胀室与三位三通电磁阀13之间设有单向阀12。
优选方案中，在空气放大器3与发动机5进气口之间的进气管上设有进气传感器4，进气传感器4用于检测进气管内的进气压力，并向发动机控制器(以下简称ECU7)发出压力信号；ECU7接收所述压力信号，根据所述进气压力的大小，控制进入发动机5的空气流量，这种方案可使得进入发动机5燃烧室的空气量可与所要燃烧的喷油量相匹配，可提高发动机5的燃烧效率。
具体的方案中，ECU7可通过控制单向节流阀10的开度，以控制进入空气放大器3的高压进气口32的高压气体的流量，来控制进入发动机5燃烧室的空气的流量。
进一步的方案中，若选用的空气放大器3为可调式空气放大器3，即该空气放大器3的高压进气口32的开口大小可调，ECU7可通过控制空气放大器的高压进气口32的开口大小，以控制进入空气放大器3的高压进气口32的高压气体的流量，来控制进入发动机5燃烧室的空气的流量。
优选方案中，在发动机5启动时，为了保证有足够的空气进入发动机5燃烧室，以提高发动机5此时的燃烧效率，ECU7可控制发动机5延迟预设时间运转及喷油，待有足够的流量的空气可进入发动机5的燃烧室时，在启动发动机5运转、喷油，以提高发动机5启动时的燃烧效率。
上述实施例中，由制动驱动系统向空气放大器3的高压进气口32提供高压气体，本发明并不局限于此，可设置独立的高压气源或采用别的高压气源为空气放大器3的高压进气口32提供高压气体，均应在本发明的保护范围内。
以上所述仅是发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发动机进气系统，包括涡轮增压器、发动机进气口，其特征在于，还包括空气放大器，所述空气放大器的低压进气口与所述涡轮增压器的压气机的出气口连通，所述空气放大器的出气口与所述发动机进气口连通；所述空气放大器的高压进气口与高压气源连通。
2.根据权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述高压气源为制动驱动系统的储气筒，所述储气筒与所述空气放大器的高压进气口连通。
3.根据权利要求2所述的发动机进气系统，其特征在于，所述储气筒通过单向节流阀与所述空气放大器的高压进气口连通。
4.根据权利要求3所述的发动机进气系统，其特征在于，所述储气筒与所述单向节流阀之间的管路上设有三位三通阀，所述储气筒的出气口与所述三位三通阀的进气口连通，所述三位三通阀的第一出气口直接与单向节流阀的进气口连通，所述三位三通阀的第二出气口通过膨胀室与所述单向节流阀的进气口连通。
5.根据权利要求1-4任一项所述的发动机进气系统，其特征在于，所述空气放大器与发动机进气口之间的进气管上设有用于检测进气压力的进气传感器，并向发动机控制器发出压力信号，所述发动机控制器根据所述进气压力的大小，控制进入发动机的空气的流量。
6.根据权利要求5所述的发动机进气系统，其特征在于，所述发动机控制器通过控制所述单向节流阀的开度，以控制进入所述空气放大器的高压进气口的高压气体的流量。
7.根据权利要求5所述的发动机进气系统，其特征在于，所述发动机控制器，控制所述空气放大器的高压进气口的开口大小，以控制进入所述空气放大器的高压进气口的高压气体的流量。
8.根据权利要求5所述的发动机进气系统，其特征在于，发动机启动时，所述发动机控制控制发动机延迟预设时间运转及喷油。
9.根据权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述膨胀室内设有热交换回路，所述热交换回路与发动机排气系统连接。
10.根据权利要求4所述的发动机进气系统，其特征在于，所述空气压缩机与所述储气筒之间的管路上设有用于净化空气的处理系统。
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