CN107820535A - 用于涡轮增压对置活塞发动机的具有外部辅助增压的空气处理系统结构 - Google Patents

用于涡轮增压对置活塞发动机的具有外部辅助增压的空气处理系统结构 Download PDF

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Abstract

对置活塞发动机的空气处理系统装备有外部辅助泵送元件，诸如电力辅助压缩机、电力辅助机械增压器或电力辅助涡轮增压器。

Description

用于涡轮增压对置活塞发动机的具有外部辅助增压的空气处 理系统结构
相关申请/优先权
本申请要求2015年4月7日在美国专利局提交的美国专利申请序列号62/143,917的优先权以及2015年6月15日在美国专利局提交的美国专利申请序列号62/171,918的优先权。本申请包含与2013年3月1日提交的题为“EGR For A Two-Stroke Cycle EngineWithout A Supercharger”的共有美国专利申请13/782,802的主题相关的主题，该专利申请于2013年7月11日被公布为US2013/0174548A1。该申请也包含与2013年5月10日提交的题为“Air Handling Constructions With Turbo-Compounding For Opposed-PistonEngines”的共有美国专利申请13/891,622的主题相关的主题，该专利申请于2014年11月13日被公布为US2014/0331656A1。
技术领域
本领域为双冲程循环内燃发动机。具体地，本领域涉及具有空气处理系统的单向流扫气式对置活塞发动机，该空气处理系统提供用于燃烧和输送燃烧产物的加压的增压空气。在一些方面，本领域涉及具有空气处理系统的单向流扫气式对置活塞发动机，该空气处理系统使排气再循环并将排气与加压的增压空气混合，以便降低燃烧温度。
背景技术
双冲程循环发动机是通过曲轴的单次完整旋转和连接至该曲轴的活塞的两个冲程完成动力循环的内燃发动机。双冲程循环发动机的一个示例是对置活塞发动机，其中两个活塞被以对置方式设置在汽缸的孔中，以便在相反方向上往复运动。该汽缸具有纵向隔开的进气道和排气道，该进气道和排气道定位在该汽缸的相应端部附近。对置活塞中的每一个控制气道中的一个，当活塞移动至下止点(BC)位置时打开该气道，并且当活塞从BC朝向上止点(TC)位置移动时关闭该气道。这些气道中的一个气道提供燃烧产物到该孔外面的通道，另一个气道用于容许增压空气进入该孔；这些气道分别被称为“排气”道和“进气”道。在单向流扫气式对置活塞发动机中，当排气流出汽缸的排气道时，增压空气通过汽缸的进气道进入该汽缸。因此，气体在从进气道到排气道的单个方向上流过汽缸(“单向流”)，以便腾空汽缸中的排气并且用增压空气再补给该汽缸(“扫气(scavenging)”)。
在图1中，双冲程循环内燃发动机由具有至少一个带气道(ported)的汽缸50的对置活塞发动机10来实施。也就是说，该发动机可以具有一个带气道的汽缸、两个带气道的汽缸、三个带气道的汽缸或四个或更多个带气道的汽缸。每个汽缸50具有孔(bore)52和在汽缸壁的相应端部处形成或机加工的排气道54和进气道56。排气道54和进气道56中的每一个包括一个或多个周向开口阵列，其中相邻的开口被汽缸壁的实心部分(“桥接部”)分开。在一些描述中，每个开口被称为“气道”；然而，这种“气道”的周向阵列的结构与图1所示的气道结构没有不同。在示出的示例中，发动机10进一步包括两个曲轴71和72。排气活塞60和进气活塞62被可滑动地设置在孔52中，其中这些活塞的端表面61和端表面63彼此相对。排气活塞60被耦接至曲轴71，并且进气活塞被耦接至曲轴72。
当汽缸50的活塞60和活塞62靠近TC时，燃烧室被限定在这些活塞的端表面61和端表面63之间的孔52中。燃料通过至少一个燃料喷射器喷嘴70被直接喷射到燃烧室中，所述喷嘴70被定位于穿过汽缸50的侧壁的开口中。燃料与在这些端表面之间被压缩的增压空气混合，并且响应于压缩的增压空气的加热和加压而点火。随后进行燃烧。
进一步参考图1，发动机10包括耦接至对置活塞发动机的进气道和排气道的空气处理系统80，该进气道和排气道管理提供给发动机10的增压空气和由发动机10产生的排气的输送。该发动机是“涡轮增压的”，就此而言，该空气处理系统包括涡轮增压器120以提供必要的压力来吸气进入发动机10。该涡轮增压器包括压缩机122和涡轮121，压缩机122和涡轮121被耦接以便相互旋转。该空气处理系统结构包括被耦接以提供增压空气至发动机的进气道或多个气道的增压空气流道，以及被耦接以从发动机的排气道或多个气道输送排气的排气流道。增压空气流道包括用于新鲜空气的入口、压缩机、耦接至该压缩机的增压空气通道以及至少一个增压空气冷却器(CAC)，增压空气通过该增压空气通道被输送至发动机的进气道，该至少一个增压空气冷却器在增压空气(或包括增压空气的气体混合物)被递送至进气道之前将其冷却。这种增压空气冷却器能够包含空气-液体装置和/或空气-空气装置，或另一冷却装置。排气流道包括涡轮、输送来自发动机排气道的排气的排气通道以及在涡轮下游的其他部件。在一些实例中，增压空气流道可以包括机械增压器110。
更详细地说，空气处理系统80包括具有涡轮121和压缩机122的涡轮增压器120。涡轮121和压缩机122在公共轴123上旋转。涡轮增压器120从排气汲取能量，所述排气退出排气道54并从排气道54直接流入排气通道124，或者从收集通过排气道54输出的排气的排气歧管125流入排气通道124。就此而言，由穿过涡轮121的排气来使涡轮121旋转。这使压缩机122旋转，促使压缩机122通过压缩从增压空气流道入口流入该压缩机的新鲜进气产生增压空气。由压缩机122产生的增压空气穿过增压空气通道126流到增压空气冷却器127。假定添加机械增压器110，则冷却的增压空气被机械增压器110泵送到进气道。被机械增压器110压缩的空气可以通过第二增压空气冷却器129被输出到进气歧管130。进气道56通过进气歧管130接收由机械增压器110泵送的增压空气。优选地，在多缸对置活塞发动机中，进气歧管130被耦接至与发动机10的进气道或多个气道56连通的进气增压室。
图1所示的空气处理系统可以被构建以通过使排气再循环经过发动机的装有气道的汽缸来减少燃烧产生的NOx。再循环的排气与增压空气混合以降低峰值燃烧温度，这降低了NOx排放。该过程被称为排气再循环(“EGR”)；并且气体被再循环时穿过的流道被称为“EGR回路”。示出的EGR结构利用从排气道经由汽缸外部的EGR回路输送到增压空气子系统中的新鲜进气的进入流(incoming stream)中的排气。
图1示出的EGR回路结构是高压配置(也被称为“短回路”)。就此而言，高压EGR回路使从涡轮的进气口上游的源(source)获得的排气循环至压缩机的输出口下游的混合点。在图1的EGR回路中，排气通道131和EGR阀138将一部分排气从排气歧管125分流，以使该部分排气与由压缩机122输出到增压空气通道126中的增压空气混合。该回路使再循环的排气受到两个冷却器127和129的冷却效应。如果需要较少的冷却，则该部分排气能够围绕冷却器127被分流至机械增压器110的输入端；该可替代的选择使该排气部分仅由增压空气冷却器129冷却。仅冷却排气的专用EGR冷却器可以被并入排气通道131中，与阀门138串联，或者与阀门138的输出气道和机械增压器10的输入端串联。
低压EGR回路(也被称为“长回路”)使从涡轮出口下游的源获得的排气循环至压缩机进气口上游的混合点。典型地，短回路EGR配置的有利方面是快速响应、低复杂性和高持久性，但是以泵送损失、增压空气流道中高浓度的排气燃烧产物以及涡轮滞后为代价。长回路配置的有利方面是较低的泵送损失、穿过涡轮增压器的较高的质量流量以及较高的冷却能力，但是以更缓慢的涡轮响应和更大的复杂性为代价。
图2更详细地示出图1的空气处理系统80。就此而言，新鲜空气从入口149经由空气过滤器150被提供给压缩机122的入口122i。随着压缩机122被涡轮121旋转，被压缩的空气从压缩机的出口122o穿过增压空气通道126并流入机械增压器110的入口151。由机械增压器110泵送的增压空气流过机械增压器的出口152并进入进气歧管130。加压的增压空气被从进气歧管130递送至汽缸50的进气道，这些汽缸被支撑在发动机缸体160中。第二冷却器129可以被提供在增压空气流道中，串联在机械增压器110的输出端与进气歧管130之间。
来自汽缸50的排气道的排气从排气歧管125流入涡轮121的入口121i，并从涡轮的出口121o流入排气出口通道128。包括废气门阀144的涡轮旁通流道143在涡轮121的入口121i和出口121o之间与涡轮121并联。阀门144被操作以控制从发动机流入涡轮121的排气量。完全打开阀门144以绕开涡轮121，允许排气能量在不运转涡轮121和压缩机122的情况下被输送到排气出口通道128中。在一些实例中，涡轮121可以包括可变几何涡轮(VGT)装置，其将提供排气流道中的气体流量(和压力)的进一步控制。在这些方面，涡轮121将具有可以响应于发动机的变化的转速和载荷而变化的有效开口尺寸。在一些实例中，一个或多个后处理装置162被提供在背压阀170下游的排气流道中。排气在EGR阀138的控制下通过EGR通道131被再循环。EGR通道131经由EGR混合器163与增压空气流道流体连通。在一些实例中，虽然不是必需的，但是EGR冷却器(“EGR冷却器164”)被提供在EGR通道131中，与EGR阀138和EGR混合器163串联。在其他实例中，在EGR通道131中可以没有冷却器。
进一步参考图2，空气处理系统被装备用于在增压空气和排气子系统中的独立控制点处控制气体流量。在该增压空气子系统中，通过将机械增压器的出口152耦接至机械增压器的入口151的再循环流道165的操作来控制增压空气流量和增压压力。再循环流道165包括阀门(“再循环阀”)166，阀门166支配进入进气歧管130的增压空气流量并因此支配进气歧管130中的压力。阀门(“背压阀”)170可以被提供在排气出口流道中以支配流出排气子系统的排气的流量并因此支配在排气子系统中的背压。在提供有背压阀170的那些实例中，背压阀170被定位在排气流道中，处于涡轮121的输出端121o与后处理装置162之间。
在空气处理系统中没有机械增压器的情况下，响应于发动机转速突然增大的需求，涡轮增压的二冲程循环发动机可能表现不佳。就此而言，当发动机起动时或当其在低负荷和/或低转速下运转时，排气的流量可能不足以使压缩机能够实现将增压空气的流量(“增压(boost)”)增加到足够实现所请求的发动机转速的水平的必要转速。进一步地，响应于增加的排气流量，涡轮操作可能滞后。为了降低由涡轮增压器施加的瞬态响应时间，机械驱动的机械增压器可以被添加到压缩机出口下游的增压空气流道，以便为需求的增大快速提供需要的增压。然而，机械增压器及其关联的耦接机构给发动机带来额外的重量和尺寸并因此对缩小尺寸构成显著的障碍。
进一步地，在面临增加发动机运转效率的要求的情况下，响应于转速和载荷的变化而快速且精确地控制穿过发动机的气体流量(排气和增压空气)变得更加重要。在图2中图示说明的空气处理系统的控制机械化(control mechanization)代表用于涡轮增压对置活塞发动机的空气处理控制的当前状态。可以看出，用于这种发动机的空气处理控制本质上依赖于对排气流量和增压空气流量的阀门控制调节。空气处理控制中的一些递增改善可以通过使用VGT装置和用于机械增压器的多转速机械驱动装置来实现。然而，这些措施的有效性有限并且效用可疑。
发明内容
期望的是，在起动发动机时以及响应于在低转速和轻负荷状况下遇到的加速需求，装配用于快速又平滑的增压空气流加速的涡轮增压对置活塞发动机的空气处理系统，而不牺牲发动机的效率和/或功率密度。这些以及其他目的和目标可以通过使用用于空气处理系统的增压空气流道的外部辅助泵送元件来实现。这种外部辅助泵送元件可以包括电力辅助压缩机、电力辅助机械增压器或电力辅助涡轮增压器。
令人期望的是，在涡轮增压对置活塞发动机中产生增压空气流的适当元件的外部辅助在比当前可用的空气处理结构可实现的有效性范围更宽的有效性范围内提供增压空气流的更精细控制的基础。
附图说明
图1是具有单向流扫气的现有技术涡轮增压对置活塞发动机的示意图，并且被适当地标记了“现有技术”。
图2是示出用于图1的对置活塞发动机的现有技术空气处理系统的细节的示意图，并且其被适当地标记了“现有技术”。
图3-图8是示出用于涡轮增压对置活塞发动机的空气处理系统的相应实施例的示意图，其中电力辅助压缩机被提供在空气处理系统的增压空气流道中，处于涡轮增压器压缩机的入口上游。
图9-图11是示出用于涡轮增压对置活塞发动机的空气处理系统的相应实施例的示意图，其中电力辅助压缩机被提供在空气处理系统的增压空气流道中，处于涡轮增压器压缩机的出口下游。
图12和图13是示出用于涡轮增压对置活塞发动机的空气处理系统的相应实施例的示意图，其中电力辅助机械增压器被提供在空气处理系统的增压空气流道中，处于涡轮增压器压缩机的出口下游。
图14是示出用于涡轮增压对置活塞发动机的空气处理系统的相应实施例的示意图，其中电力辅助机械增压器被提供在空气处理系统的增压空气流道中，与涡轮增压器压缩机并联。
图15-图20是示出用于装备有电力辅助涡轮增压器的对置活塞发动机的空气处理系统的相应实施例的示意图。
具体实施方式
本公开涉及用于涡轮增压对置活塞发动机的空气处理系统结构和操作的多个方面，应理解的是，这些方面可以与诸如燃料喷射、冷却、润滑等的其他对置活塞发动机系统和功能结合。在本公开中，根据图2的用于涡轮增压对置活塞发动机的空气处理系统按照电力辅助压缩机、电力辅助机械增压器和电力辅助涡轮增压器中的一个的规定而被修改。
电力辅助压缩机：用于涡轮增压对置活塞发动机的空气处理系统通过图3-图11所示的相应实施例来图示说明，其中电力辅助压缩机在发动机启动和加速期间提供增压。由于增压由电力辅助压缩机提供，这些空气处理系统实施例不包括机械增压器。
在本公开中并且参考图3-图11，“电力辅助压缩机”指的是由相关联的电动马达驱动的动态压缩机装置(诸如离心压缩机)。该电力辅助压缩机被提供为单一压缩单元，其没有相关联的涡轮。优选但非必要地，压缩机200及其相关联的电动马达201被提供为单个集成装置。例如，这样的装置是可从获得的商品名为的设备。电力辅助压缩机可以在发动机控制单元的控制下由可再生的电存储器(电池、蓄电池)或其他手段提供动力。在图3-图8图示说明的实施例中，电力辅助压缩机200被设置在增压空气流道中，与压缩机122串联并处于该压缩机122的入口122i上游；在图9-图12中，电力辅助压缩机200被设置在增压空气流道中，与压缩机122串联并处于该压缩机122的出口122o下游。
参考图3，该空气处理系统包括长EGR回路180，该长EGR回路180具有在涡轮出口121o下游的排气流道中的输入端181以及经由EGR混合器163处于增压空气流道中的出口。在该长EGR回路配置的情况下，排气后处理装置162被定位在背压阀的下游，以便当背压阀170关闭时利用流过EGR回路的持续的排气流。电力辅助压缩机200被布置在增压空气流道中，与压缩机122串联并处于压缩机入口122i上游和EGR混合器163下游。在该实施例中，对置活塞发动机10被构建为具有汽缸体，该汽缸体具有开放式进气室，所有入口气道都被定位在该进气室中以便接收增压空气，如在2014年5月21日提交的题为“Air HandlingConstructions For Opposed-Piston Engines”的共有的美国专利申请14/284,058中所教导。该进气室具有在发动机缸体的对立侧上的增压空气入口。为了服务于这些增压空气入口，该增压空气流道包括压缩机122下游的第一支路220和第二支路222。第一支路220和第二支路222具有耦接至压缩机122的出口122o的公共输入端223，并且这些支路中的每一个包括布置在公共输入端223与这些增压空气入口中相应的一个增压空气入口之间的相应的增压空气冷却器224和226。优选地，涡轮121包含VGT装置。
参考图4，除了添加有布置在电力辅助压缩机200与压缩机122之间的增压空气流道中的第三增压空气冷却器230外，该空气处理系统具有如图3所示的相同的结构，该空气处理系统具有如图3所示的相同的结构。
参考图5，该空气处理系统包括按照图3的长EGR回路180。电力辅助压缩机200被布置在增压空气流道中，与压缩机122串联并处于压缩机进口122i上游和EGR混合器163下游。在该实施例中，对置活塞发动机10被构建为具有汽缸体，该汽缸体具有由相应的歧管125和歧管130服务的排气室和进气室。因此，该增压空气流道包括将压缩机出口122o与进气歧管130耦接的单个增压空气通道227。增压空气通道227包括布置在压缩机122的输出端122o与进气歧管130之间的增压空气流道中的增压空气冷却器229。优选地，涡轮121包含VGT装置。除了涡轮121不包含VGT装置之外，在图6中图示说明的空气处理系统具有如图5所示的相同的结构。
参考图7和图8，除了两者都不包括EGR回路或后处理装置之外，该空气处理系统具有如图5的相同的结构；在每种情况下，涡轮121可以包括VGT或固定几何形状装置。进一步地，图8的空气处理系统不包括背压阀。图7中图示说明的空气处理系统包括具有入口233和出口235的阀门控制旁通回路232，入口233在增压空气流道中处于新鲜空气入口149与电力辅助压缩机200的入口200i之间，出口235在增压空气流道中处于电力辅助压缩机的出口200o与压缩机122的入口122i之间。旁通回路232包括旁通阀236。
参考图9中图示说明的空气处理系统，电力辅助压缩机200被布置在增压空气流道中与压缩机122串联，并且位于压缩机出口122o下游和发动机10的进气道上游，具体地，在进气歧管130上游。增压空气冷却器240在增压空气流道中，位于压缩机122的出口122o与电力辅助压缩机200的入口200i之间。在图10中，通过添加增压空气冷却器242来修改图9的空气处理系统，增压空气冷却器242在增压空气流道中处于电力辅助压缩机200的出口200o与进气歧管130之间。在图11中，通过添加阀门控制回流阻止通道242来修改图9的空气处理系统，阀门控制回流阻止通道242在增压空气流道中处于增压空气冷却器240下游，并且具有入口243和出口，该入口在增压空气流道中与电力辅助压缩机200的入口200i共用，该出口在增压空气流道中位于进气歧管130上游并与电力辅助压缩机200的出口200o共用。通道240包括阀门243。回流阻止通道的目的是在不需要电力辅助压缩机200时使主要涡轮增压器无限制地运转。
电力辅助机械增压器：用于涡轮增压对置活塞发动机的空气处理系统由图12-图14中示出的相应实施例图示说明，其中电力辅助机械增压器在发动机启动和加速期间提供增压。
在本公开中并且参考图12-图14，“电力辅助机械增压器”指的是由相关联的电动马达驱动的正排气量空气压缩装置，诸如罗茨式(Roots-type)鼓风机。电力辅助机械增压器不是诸如离心压缩机的动态气流压缩机，其被提供为没有相关联的涡轮的单一压缩单元。例如，在2015年2月19日公布的US 2015/0047617中描述了这种装置。优选但非必要地，机械增压器250及其相关联的电动马达251被提供为单个集成装置。电力辅助机械增压器可以在发动机控制单元的控制下由可再生的电存储器(电池、蓄电池)或其他手段提供动力。在图12和图13中图示说明的实施例中，电力辅助机械增压器250被设置在增压空气流道中，其与压缩机122串联并位于压缩机出口122o下游。在图14中图示说明的实施例中，该机械增压器被设置在增压空气流道中与压缩机322b并联。
参考图12，除了机械增压器110被替换为电力辅助机械增压器250及其相关联的马达251之外，该空气处理系统符合图2的空气处理系统80的结构(其包括短EGR回路131)。进一步地，鉴于由电力辅助机械增压器提供的对增压空气流的控制程度，该空气处理系统不包括机械增压器再循环回路。
参考图13图示说明的实施例，对置活塞发动机10被构建为具有汽缸体，该汽缸体具有开放式排气室和进气室。如于2014年5月21日提交的题为“Air HandlingConstructions For Opposed-Piston Engines”的共有的美国专利申请14/284,058中所教导，该发动机的所有排气道被定位在开放式排气室中以便排出排气，并且所有进气道被定位在开放式进气室中以便接收增压空气。该排气室具有在汽缸体的对立侧上的排气出口并且该进气室具有在发动机缸体的相同对立侧上的增压空气入口。
这些排气出口中的一个排气出口被耦接以经由歧管262将排气提供到涡轮入口122i；另一排气出口通过排气歧管264耦接至短EGR回路260的输入端。短EGR回路260的输出端经由混合器265而布置在增压空气流道中，位于压缩机122下游并处于压缩机出口122o与增压空气冷却器266之间。增压空气冷却器266被布置在增压空气流道中，位于混合器265下游并处于混合器265与电力辅助机械增压器250的入口250i之间。
为了服务于这些增压空气入口，该增压空气流道包括在电力辅助机械增压器250下游的第一支路270和第二支路272。第一支路270和第二支路272具有耦接至电力辅助机械增压器250的出口250o的公共输入端273，并且这些支路中的每一个包括布置在公共输入端273与这些增压空气入口中相应的一个增压空气入口之间的相应增压空气冷却器274和276。涡轮121可以包括VGT装置。
尽管在图12和图13中未示出，但是该空气处理系统可以按照图2所见的再循环流道165而被提供有再循环流道。
参考图14，图示说明的空气处理系统具有比图13中示出和描述的结构更简单的结构。电动马达251机械地驱动机械增压器250以提供电力辅助机械增压器，该电动马达251与涡轮增压器压缩机122并联定位。此外，单个进气歧管130和单个排气歧管125分别定位在汽缸体的两侧。通过该配置，可以使用常规涡轮增压器以避免机械驱动或电力驱动涡轮而提供变速涡轮增压器的复杂性。可选地，可以在涡轮121的低压出口侧121o上在机械增压器250之前添加长EGR回路180。较高的马达转速与在较高压力比下运转的较小机械增压器是兼容的。此外，在使用高效涡轮增压器的情况下，该配置可能更好，因为机械增压器能够供应非常低的空气流量并且在涡轮增压器效率足够高以提供从进气口到排气口的压力差时可以被关掉。定位在压缩机输出端与机械增压器之间的控制阀253可以平衡机械增压器与压缩机输出端之间的空气流量，以便精确地平衡所需的压力差。
电力辅助涡轮增压器：在用于涡轮增压对置活塞发动机的空气处理系统中，该涡轮增压器包含由在图15-图19中示出的相应实施例所图示说明的电力辅助涡轮增压器。在这些实施例中，通过电力辅助将增压提供给压缩机。
在本公开中并且参考图15-图19，“电力辅助涡轮增压器”指的是包含涡轮321和压缩机322的涡轮增压器320，涡轮321和压缩机322被耦接以便在公共轴上相互旋转，相关联的电动马达325也被驱动地耦接至该公共轴。优选但非必要地，涡轮增压器320及其相关联的电动马达325被提供为单个集成装置。例如，在2004年5月25日发布的US 6,739,845中描述了这种装置。电力辅助涡轮增压器可以在发动机控制单元的控制下由可再生的电存储器(电池、蓄电池)或其他手段提供动力。在图14-图19中图示说明的实施例中，电力辅助涡轮增压器320与排气流道中的涡轮和增压空气流道中的压缩机布置在一起。
参考图15-图17，电力辅助涡轮增压器320以与图3的非辅助涡轮增压器120相同的方式被安置在空气处理系统中。按照图15-图17，该空气处理系统包括具有输入端181和出口的长EGR回路180，输入端181在排气流道中处于涡轮出口321o下游，该出口经由EGR混合器163处于压缩机入口322i上游的增压空气流道中。
在图15中图示说明的实施例中，对置活塞发动机10被构建为具有汽缸体，该汽缸体具有开放式进气室，所有入口气道位于该进气室中以便接收增压空气，如在2014年5月21日提交的题为“Air Handling Constructions For Opposed-Piston Engines”的共有的美国专利申请14/284,058中所教导。该进气室具有在发动机缸体的对立侧上的增压空气入口。为了服务于这些增压空气入口，该增压空气流道包括在压缩机322下游的第一支路220和第二支路222。第一支路220和第二支路222具有耦接至压缩机322的出口322o的公共输入端223，并且这些支路中的每一个包括布置在公共输入端223与这些增压空气入口中相应的增压空气入口之间的相应的增压空气冷却器324和326。涡轮321可以包括固定几何形状装置或VGT装置。
在图16中，对置活塞发动机10被构建为具有汽缸体，该汽缸体具有由各自的歧管125和歧管130服务的排气室和进气室。因此，该增压空气流道包括将压缩机出口322o与进气歧管130耦接的单个增压空气通道227。增压空气通道227包括布置在压缩机322的输出端322o与进气歧管130之间的增压空气流道中的增压空气冷却器229。优选地，涡轮321包含VGT装置。除了涡轮321不包含VGT装置之外，图17中图示说明的空气处理系统具有如图16所示的相同的结构。除了后处理装置被从排气流道中移除之外，图18中图示说明的空气处理系统具有如图17所示的相同的结构。
参考图19，除了图示说明的空气处理系统不包含EGR回路之外，该系统具有如图18所示的相同的结构。参考图20，除了图示说明的空气处理系统不包含EGR回路并且不包含背压阀之外，该系统具有如图18所示的相同的结构。
在一些实例中，当涡轮321产生过量的动力时，马达325可以充当发电机并提供电力以供使用或存储。
虽然本公开描述了用于具有对涡轮增压对置活塞发动机进行外部辅助增压的空气处理系统的特定实施例，但是这些实施例仅被阐述为本公开的基础原理的示例。因此，这些实施例不被认为有任何限制意义。

Claims (21)

1.一种用于对置活塞发动机的空气处理系统，所述对置活塞发动机包括具有活塞控制的排气道和进气道的至少一个汽缸，所述空气处理系统包含：
增压空气流道，其被耦接以将增压空气提供给所述对置活塞发动机的至少一个进气道；
排气流道，其被耦接以输送来自所述对置活塞发动机的至少一个排气道的排气；
具有在所述排气流道中的涡轮和在所述增压空气流道中的第一压缩机的涡轮增压器；以及
电力辅助压缩机，其在所述第一压缩机上游的所述增压空气流道中，位于所述增压空气流道的新鲜空气入口与所述第一压缩机的入口之间。
2.根据权利要求1所述的空气处理系统，其进一步包括EGR回路，所述EGR回路包括入口和出口，所述入口在所述涡轮的出口下游耦接至所述排气流道，所述出口在所述电力辅助压缩机上游耦接至所述增压空气流道。
3.根据权利要求2所述的空气处理系统，其进一步包括在所述增压空气流道中位于所述电力辅助压缩机的出口与所述第一压缩机的所述入口之间的增压空气冷却器。
4.根据权利要求2所述的空气处理系统，其进一步包括在所述排气流道中位于所述涡轮的出口与所述EGR回路入口之间的后处理装置。
5.根据权利要求1-4所述的空气处理系统，其中所述涡轮是可变几何涡轮。
6.根据权利要求1-4所述的空气处理系统，其中所述增压空气流道包括在所述第一压缩机下游的第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路具有耦接至所述第一压缩机的出口的公共输入端，并且每个支路包括各自的增压空气冷却器。
7.根据权利要求1所述的空气处理系统，其没有EGR回路。
8.根据权利要求7所述的空气处理系统，其进一步包括：
阀门控制旁通回路，其包括入口和出口，所述入口在所述增压空气流道中位于所述新鲜空气入口与所述电力辅助压缩机的入口之间，所述出口在所述增压空气流道中位于所述电力辅助压缩机的所述出口与所述第一压缩机的所述入口之间；以及
在所述排气流道中位于所述涡轮下游的背压阀。
9.一种用于对置活塞发动机的空气处理系统，所述对置活塞发动机包括具有活塞控制的排气道和进气道的至少一个汽缸，所述空气处理系统包含：
增压空气流道，其被耦接以将增压空气提供给所述对置活塞发动机的至少一个进气道；
排气流道，其被耦接以输送来自所述对置活塞发动机的至少一个排气道的排气；
涡轮增压器，其具有在所述排气流道中的涡轮和在所述增压空气流道中的第一压缩机；以及
电力辅助压缩机，其在所述第一压缩机下游的所述增压空气流道中，位于所述第一压缩机的出口与所述至少一个进气道之间。
10.根据权利要求9所述的空气处理系统，其没有EGR回路。
11.根据权利要求10所述的空气处理系统，其进一步包括在所述增压空气流道中位于所述第一压缩机下游的至少一个增压空气冷却器。
12.根据权利要求11所述的空气处理系统，其中所述至少一个增压空气冷却器在处于所述第一压缩机的所述出口与所述电力辅助压缩机的入口之间的一部分所述增压空气流道中。
13.根据权利要求10所述的空气处理系统，其进一步包括阀门控制的回流阻止回路，所述阀门控制的回流阻止回路包括入口和出口，所述入口在所述增压空气流道中与所述电力辅助压缩机的进气口共用，所述出口在所述增压空气流道中与所述电力辅助压缩机的所述出口共用。
14.一种用于对置活塞发动机的空气处理系统，所述对置活塞发动机包括具有活塞控制的排气道和进气道的至少一个汽缸，所述空气处理系统包含：
增压空气流道，其被耦接以将增压空气提供给所述对置活塞发动机的至少一个进气道；
排气流道，其被耦接以输送来自所述对置活塞发动机的至少一个排气道的排气；
涡轮增压器，其具有在所述排气流道中的涡轮和在所述增压空气流道中的压缩机；
电力辅助机械增压器，其在所述压缩机下游的所述增压空气流道中，位于所述压缩机的出口与所述至少一个进气道之间；以及
EGR回路，其包括入口和出口，所述入口耦接至与至少一个排气道直接流体连通的排气道歧管，所述出口在所述电力辅助机械增压器上游耦接至所述增压空气流道。
15.根据权利要求14所述的空气处理系统，其中所述增压空气流道包括在所述电力辅助机械增压器下游的第一支路和第二支路，所述第一支路和第二支路具有耦接至所述电力辅助机械增压器的出口的公共输入端，并且每个支路包括各自的增压空气冷却器。
16.一种用于对置活塞发动机的空气处理系统，其中所述发动机没有机械增压器并且包括具有活塞控制的排气道和进气道的至少一个汽缸，所述空气处理系统包含：
增压空气流道，其被耦接以将增压空气提供给所述对置活塞发动机的至少一个进气道；
排气流道，其被耦接以输送来自所述对置活塞发动机的至少一个排气道的排气；
电力辅助涡轮增压器，其具有在所述排气流道中的涡轮和在所述增压空气流道中的压缩机；
至少一个增压空气冷却器，其在所述增压空气流道中位于所述压缩机下游。
17.根据权利要求16所述的空气处理系统，其进一步包括在所述排气流道中位于所述涡轮下游的背压阀。
18.根据权利要求17所述的空气处理系统，其进一步包括EGR回路，所述EGR回路包括入口和出口，所述入口在所述背压阀与所述涡轮的出口之间耦接至所述排气流道，所述出口在所述压缩机上游耦接至所述增压空气流道。
19.根据权利要求18所述的空气处理系统，其中所述涡轮是可变几何涡轮。
20.根据权利要求18所述的空气处理系统，其中所述增压空气流道包括在所述压缩机下游的第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路具有耦接至所述压缩机的出口的公共输入端，并且每个支路包括各自的增压空气冷却器。
21.根据权利要求16所述的空气处理系统，其没有EGR回路。
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