CN103291442B - 一种两级增压发动机的进气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两级增压发动机的进气系统，包括空滤器、进气歧管、电磁旁通阀、机械增压器、中冷器、涡轮增压器和进气加热栅格，空滤器通过空滤器出气管分别连接电磁旁通阀和机械增压器，电磁旁通阀和机械增压器通过机械增压器出气管连接涡轮增压器，涡轮增压器通过涡轮增压器到中冷器管路连接中冷器，中冷器通过进气管连接入进气歧管，进气管连接进气歧管处安装有进气加热栅格。本发明的有益效果是：发动机低速时，使发动机有较高的功率输出，提升发动机加速响应；发动机中速时，可以维持发动机高扭矩输出，提升发动机加速响应；发动机高速时，发动机的排放和油耗会大大得到改善，发动机的功率输出平稳。

Description

一种两级增压发动机的进气系统
技术领域
本发明涉及两级增压式内燃机，具体涉及一种两级增压发动机的进气系统。
背景技术
目前增压技术在发动机上的应用越来越广泛，大部分发动机采用单级涡轮增压技术。众所周知，涡轮增压器在发动机低转速时由于排出的废气少增压效果不明显，发动机输出功率低；当发动机由低转速升至高转速时，涡轮增压器增压效果突然提高，发动机的功率也突然提高。反映到整车上，就是踩下油门后，汽车要过几秒后突然加速，使整车的操控性能不好。
因此，需要一个装置使发动机在低速时功率提高，及发动机由低速过渡到高速时，发动机的功率能平稳的提高。
中国专利CN102364070A公开了一种增压发动机进气系统。该系统包括进气歧管(1)、与进气歧管(1)相连的缸盖(2)，所述的进气歧管(1)与缸盖(2)之间连通形成发动机的进气通道(3)，在进气通道(3)上设有将进气通道(3)划分成上、下隔离的上通道(31)和下通道(32)的隔板(4)，进气通道(3)上设有翻转板(5)，该翻转板(5)具有平行进气歧管(1)中心线时使上通道(31)和下通道(32)进气断面最大的第一状态，以及使下通道(32)进气断面变小的第二状态，于第二状态，下通道(32)与进气通道(3)于转动轴(6)与隔板(4)之间连通。采用该方案，能够避免或减小在发动机气道内隔板的末端较强涡流回旋现象的产生。
中国专利CN201486644U公开了一种应用于发动机进气系统的涡轮增压发动机的进气系统，所述的涡轮增压发动机的进气系统包括空气滤清器(1)，节气门(5)，中冷器(6)，排气歧管(7)，催化转化器(8)，涡轮增压器(9)，其特征在于：在所述的空气滤清器(1)与进气歧管(4)之间设置旁通管路(3)，所述的旁通管路(3)与控制其开启和关闭的控制阀(2)连接。采用本实用新型的技术方案，能降低泵气损失及进气背压，提高进气效率，改善涡轮增压发动机低负荷时的加速滞后，降低发动机油耗的涡轮增压发动机的进气系统。
发明内容
针对现有两级发动机进气系统的局限性，本发明提供一种使用更高效的两级增压发动机的进气系统。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种两级增压发动机的进气系统，其特征在于，包括空滤器、进气歧管、电磁旁通阀、机械增压器、中冷器、涡轮增压器和进气加热栅格，所述空滤器通过空滤器出气管分别连接所述电磁旁通阀和所述机械增压器，所述电磁旁通阀和所述机械增压器通过机械增压器出气管连接所述涡轮增压器，所述涡轮增压器通过涡轮增压器到中冷器管路连接所述中冷器，所述中冷器通过进气管连接所述进气歧管，所述进气管连接所述进气歧管处安装有所述进气加热栅格，所述机械增压器通过一个电磁离合器驱动。
上述两级增压发动机的进气系统，其中，所述空滤器出气管与所述电磁旁通阀之间设有第一橡胶管，所述空滤器出气管与所述机械增压器之间依次设有第二橡胶管和机械增压器进气管，所述机械增压器出气管与所述涡轮增压器之间设有涡轮增压器进气管。
上述两级增压发动机的进气系统，其中，所述空滤器出气管为一个三通结构，一侧与所述空滤器连接，另一侧设有两个出口，且分别连接所述电磁旁通阀和所述机械增压器。
上述两级增压发动机的进气系统，其中，所述机械增压器出气管为一个三通结构，一侧与所述涡轮增压器连接，另一侧设有两个端口，分别连接所述电磁旁通阀和所述机械增压器。
上述两级增压发动机的进气系统，其中，发动机处于起动或低速状态时，所述电磁旁通阀处于关闭状态，由所述空滤器滤出的新鲜空气包括两个路径，先经过所述机械增压器再进入所述涡轮增压器，经所述中冷器冷却后进入所述发动机内；或者先经过所述涡轮增压器再进入所述机械增压器，经所述中冷器冷却后进入所述发动机内。
上述两级增压发动机的进气系统，其中，发动机处于中高速状态时，由所述空滤器滤出的部分新鲜空气先经过所述机械增压器直接或中冷后进入所述涡轮增压器，由所述空滤器滤出的另一部分新鲜空气直接进入所述涡轮增压器，最终所有新鲜空气经所述中冷器冷却后进入所述发动机内。
上述两级增压发动机的进气系统，其中，发动机处于高速状态时，机械增压器停止工作，电磁旁通阀打开，空滤器出来的新鲜空气经电磁旁通阀进入涡轮增压器，增压后的空气经中冷器冷却后进入发动机内。
上述两级增压发动机的进气系统，其中，所述电磁旁通阀由ECU控制，当发动机处于起动或低速状态时，ECU控制所述电磁旁通阀关闭；或当所述发动机处于中高速时，所述电磁旁通阀部分开启；或当所述发动机处于高速状态时，ECU控制所述电磁旁通阀完全打开。
上述两级增压发动机的进气系统，其中，所述电磁离合器根据发动机工况结合或分离，从而切断或开启所述机械增压器。
上述两级增压发动机的进气系统，其中，所述进气加热栅格当发动机在低温环境下起动时，可以通过其来加热新鲜空气，使得所述发动机迅速起动。
本发明的有益效果是：发动机低速时，由于机械增压器的介入，弥补了涡轮增压器增压效果不佳的缺点，使发动机在低速时有较高的功率输出，提升发动机加速响应；发动机中速时，机械增压器部分介入，可以维持发动机高扭矩输出，该提升发动机加速响应；发动机高速时，涡轮增压器增压效果满足要求时，在ECU的控制下，机械增压器停止工作以减少发动机的功率消耗，发动机的排放和油耗会大大得到改善，发动机的功率输出平稳，不会有突然的变化。
附图说明
图1是本发明一种两级增压发动机的进气系统的第一轴测图；
图2是本发明一种两级增压发动机的进气系统的第二轴测图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1和2所示本发明一种两级增压发动机的进气系统，包括空滤器1、进气歧管4、电磁旁通阀6、机械增压器8、中冷器11、涡轮增压器14和进气加热栅格15，空滤器1通过空滤器出气管2分别连接电磁旁通阀6和机械增压器8，电磁旁通阀6和机械增压器8通过机械增压器出气管9连接涡轮增压器14，涡轮增压器14通过涡轮增压器到中冷器管路12连接中冷器11，中冷器11通过进气管10连接入进气歧管4，进气管10连接进气歧管4处安装有进气加热栅格15，机械增压器8通过一个电磁离合器驱动；空滤器出气管2与电磁旁通阀6之间设有第一橡胶管3，空滤器出气管2与机械增压器8之间依次设有第二橡胶管5和机械增压器进气管7，机械增压器出气管9与涡轮增压器14之间设有涡轮增压器进气管13。
进一步的，机械增压器8是由一个电磁离合器驱动，电磁离合器受ECU的控制，起动、低速时，ECU输出信号使电磁离合器带动机械增压器8转动；中速时，电磁旁通阀6部分开启，这时部分空气通过电磁旁通阀6直接进入涡轮增压器14，而另一部分空气经机械增压器8压缩后进入涡轮增压器14；高速时，ECU输出信号使电磁离合器停止带动机械增压器8工作。
进一步的，发动机处于低速状态时，由于发动机排气少、排气温度低，涡轮增压器14不能满足发动机进气增压需求，需要机械增压器8同时工作。在ECU的控制下，电磁旁通阀6处于关闭状态，机械增压器8处于工作状态。空滤器1出来的新鲜空气经过空滤器出气管2、第二橡胶管5、机械增压器进气管7进入机械增压器8内，经过增压后的空气通过机械增压器出气管9、可经过一级中冷进入或直接经涡轮增压器进气管13，再进入涡轮增压器14内，经涡轮增压器14增压后的空气通过涡轮增压器到中冷器管路12进入中冷器11内，冷却后的空气经进气管10、进气歧管4进入发动机气缸内。因此，发动机在低速时，进气系统为完全两级增压系统，发动机能输出较高的功率和低端扭矩。
进一步的，发动机处于中高速状态时，尽管发动机排气能量较高，但如仅靠涡轮增压器14可能仍不能满足发动机达到所期望的扭矩输出，需要机械增压器8同时工作，并能提供部分辅助增压。在ECU的控制下，电磁旁通阀6处于部分开启状态，机械增压器8处于工作状态。空滤器1出来的部分新鲜空气经过空滤器出气管2、第二橡胶管5、机械增压器进气管7进入机械增压器8内，经过增压后的空气通过机械增压器出气管9、可经过一级中冷进入或直接经涡轮增压器进气管13，再进入涡轮增压器14内；空滤器1出来的另一部分新鲜空气经过电磁旁通阀6直接进入涡轮增压器进气管13，再进入涡轮增压器14内；经涡轮增压器14增压后的空气通过涡轮增压器到中冷器管路12进入中冷器11内，冷却后的空气经进气管10、进气歧管4进入发动机气缸内。因此，发动机在中高速时，进气系统为非完全两级增压系统，在发动机能输出较高的功率和低端扭矩的同时，也会降低机械增压器功率消耗，进而改善发动机的经济性和排放性。
进一步的，发动机处于高速状态时，由于发动机排气温度达到极高，此时仅用涡轮增压器14就可以满足发动机进气增压需求，在ECU的控制下，电磁离合器分离、电磁旁通阀6处于开启状态，机械增压器8处于停止工作状态。空滤器1出来的新鲜空气经过空滤器出气管2、第一橡胶管3、电磁旁通阀6、机械增压器出气管9、涡轮增压器进气管13进入涡轮增压器14内，经涡轮增压器14增压后的空气通过涡轮增压器到中冷器管路12进入中冷器11内，冷却后的空气经进气管10、进气歧管4进入发动机内。这样，发动机在高速状态下，不仅有较高的功率输出，同时由于机械增压器8停止工作，也减少了发动机的功率消耗和燃油消耗，排放也会改善。
进一步的，该进气系统也可以作为某些二冲程发动机的进气系统，在发动机起动时，涡轮增压器14增压效果差，这时可以靠机械增压器8对进气增压，从而实现起动过程中的气缸的强制扫气过程，使不带有任何其它扫气增压部件的发动机顺利起动。另外，也可以采用第一级为涡轮增压器14和第二级为机械增压器8的两级增压进气系统。这样的系统所需的涡轮增压器14相对较小。通过适当的旁通和控制同样可实现上述功能。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种两级增压发动机的进气系统，其特征在于，包括空滤器、进气歧管、电磁旁通阀、机械增压器、中冷器、涡轮增压器和进气加热栅格，所述空滤器通过空滤器出气管分别连接所述电磁旁通阀和所述机械增压器，所述电磁旁通阀和所述机械增压器通过机械增压器出气管连接所述涡轮增压器，所述涡轮增压器通过涡轮增压器到中冷器管路连接所述中冷器，所述中冷器通过进气管连接所述进气歧管，所述进气管连接所述进气歧管处安装有所述进气加热栅格，所述机械增压器通过一个电磁离合器驱动；所述空滤器出气管为一个三通结构，一侧与所述空滤器连接，另一侧设有两个出口，且分别连接所述电磁旁通阀和所述机械增压器；所述机械增压器出气管为一个三通结构，一侧与所述涡轮增压器连接，另一侧设有两个端口，分别连接所述电磁旁通阀和所述机械增压器。
2.如权利要求1所述两级增压发动机的进气系统，其特征在于，所述空滤器出气管与所述电磁旁通阀之间设有第一橡胶管，所述空滤器出气管与所述机械增压器之间依次设有第二橡胶管和机械增压器进气管，所述机械增压器出气管与所述涡轮增压器之间设有涡轮增压器进气管。
3.如权利要求1所述两级增压发动机的进气系统，其特征在于，发动机处于起动或低速状态时，所述电磁旁通阀处于关闭状态，由所述空滤器滤流出的新鲜空气包括两个路径，先经过所述机械增压器再进入所述涡轮增压器，经所述中冷器冷却后进入所述发动机内；或者先经过所述涡轮增压器再进入所述机械增压器，经所述中冷器冷却后进入所述发动机内。
4.如权利要求1所述两级增压发动机的进气系统，其特征在于，发动机处于中高速状态时，由所述空滤器滤出的部分新鲜空气先经过所述机械增压器直接进入或中冷后进入所述涡轮增压器，由所述空滤器滤出的另一部分新鲜空气直接进入所述涡轮增压器，最终所有新鲜空气经所述中冷器冷却后进入所述发动机内。
5.如权利要求1所述两级增压发动机的进气系统，其特征在于，发动机处于高速状态时，机械增压器停止工作，电磁旁通阀打开，空滤器出来的新鲜空气经电磁旁通阀进入涡轮增压器，增压后的空气经中冷器冷却后进入发动机内。
6.如权利要求1所述两级增压发动机的进气系统，其特征在于，所述电磁旁通阀由ECU控制，当发动机处于起动或低速状态时，ECU控制所述电磁旁通阀关闭；或当所述发动机处于中高速时，所述电磁旁通阀部分开启；或当所述发动机处于高速状态时，ECU控制所述电磁旁通阀完全打开。
7.如权利要求1所述两级增压发动机的进气系统，其特征在于，所述电磁离合器根据发动机工况结合或分离，从而切断或开启所述机械增压器。
8.如权利要求1所述两级增压发动机的进气系统，其特征在于，所述进气加热栅格当发动机在低温环境下起动时，能通过其来加热新鲜空气，使得所述发动机迅速起动。
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