CN1207156A - 四冲程内燃机的充量空气系统 - Google Patents

Abstract

本发明针对四冲程内燃机(54,66,74,90)的充气系统,其中,一废气驱动透平增压器(56,156,76,96,196)和发动机的废气与进气相连通。电马达驱动压气机(62,68,84,114)的出口或连于透平增压器压气机的进口或出口,以便在并联连接中增加空气量,或在串联连接中增加增压压力。电马达驱动压气机的应用提高了发动机加速性能,并降低了发动机背压,减少了未燃燃料。

Description

四冲程内燃机的充量空气系统

技术领域

本发明涉及包括对四冲程内燃机供应充量空气的透平增压器和电马达驱动压气机的方法和装置。

背景技术

在四冲程内燃机中采用透平增压器增加功率输出并降低燃料消耗是今天通常的做法。电火花点燃发动机和柴油机均采用透平增压器，就柴油机来说，其优点是用加入带后冷却的透平增压方法能方便地成倍提高给定气缸排量的发动机输出功率。透平增压器已经历了数十年的发展，在高速柴油机和汽油机上采用的现代透平增压器的制造成本低，效率高，其工业产品非常耐久。

虽然透平增压器采用本来被废弃的废气能量，然而，在发动机排气系统中安置废气透平需要提高发动机气缸内的平均背压，以便在透平最后形成足够的压降来产生为驱动透平增压器的压气机所需的功率。即使在采用具有较高的总效率的透平增压的情况下，由四冲程发动机高压透平增压造成的背压值是很高的，任何可采用来降低由透平增压器透平造成的背压的措施都能明显改善发动机性能。例如，若柴油机需要一个2.5倍于大气压力的压比以获得所希望的发动机额定输出功率，则单个透平增压器会在排气系统内施加一个大约两倍于大气压力的背压。

今天，在高额定功率输出发动机上通常采用串联的透平增压器。若两个压气机成串联组合配置，则充量空气的压比是各压气机压比的乘积。如前所述，采用串联压气机使其压比成倍增长，因此能供给发动机高增压压力，该压力超过了单级透平增压器依靠本身所能产生的压力。如果，例如一高标定发动机要求有4.5压比，它超过了单级工业透平增压器的能力，串联的透平增压器要求低压级为2.1压比，而高压级为2.15压比，其中乘积是4.51总压比。

发明公开

为有助于了解本发明，可以扼要地说明，本发明是针对充气系统的，包括四冲程内燃机的一个透平增压器和一个电马达驱动压气机。马达驱动压气机可对透平驱动压气机的进口供给压力空气，或者与透平驱动压气机的出口并联，以获得高压力或高流量，取决于发动机需要。

本发明的一个目的和优点是通过采用与透平增压器压气串联的马达驱动压气机，降低了发动机排气背压。

本发明的另一目的和优点是提供一种马达驱动压气机，它通过以马达驱动压气机代替一个透平增压器能降低透平增压的高标定发动机的造价，同时由于产生了较低的排气背压，改善了发动机性能。若作为第二级的透平增压器压气机的压比是3.0，则马达驱动压气机的压比只需是1.5。两压比的乘积是4.5，等于高标定发动机所要求的压比。

另一目的和优点是提供一种通过采用马达驱动压气机来改善自然吸气式四冲程发动机的性能的方法。由于利用了外电源来驱动压气机，没有像透平增压器那样将背压在排气系统上，便能对发动机增压。因此，充量空气密度增加了，能使燃料更有效地燃烧，其结果如所期望那样，减少了发动机排气中有害污染物散发到大气中。

本发明的另一目的和优点是提供一种改善透平增压四冲程发动机性的方法，这是通过设置一个直接连接于透平增压器压气机和发动机之间进气管的被供电辅助压气机来补偿在节流阀突然开启时透平增压器压气机的时间滞后。

本发明的新颖的特点详细地规定在所附的权利要求书中。参照下列说明，可对本发明的安排和操作方法以及其它的目的和优点有清楚的了解。

附图简介

图1表示四冲程发动普通的串联增压系统；

图2简略表示本发明的四冲程发动机充气系统的第一优先实施例，其中马达驱动压气机与透平增压器压气机成串联配置；

图2A表示本发明的四冲程发动机充气系统的第二优先实施例，其中，马达驱动压气机与马达辅助透平增压器压气机成串联配置；

图3表示本发明的四冲程发动机充气系统的第三优先实施例，其中，利用马达驱动压气机对发动机充气；

图4表示本发明的四冲程发动机充气系统的第四优先实施例，其中，马达驱动压气机与透平增压器压气机成并联配置；

图5表示本发明的四冲程发动机充气系统的第五优先实施例，其中，马达驱动压气机既可和透平增压器压气机并联使用，也可和其串联使用；

图6表示本发明的四冲程发动机充气系统的第六优先实施例，其中，马达驱动压气机既可和马达辅助透平增压器压气机并联使用，也可和其串联使用。

实施本发明的最佳模式

在图1中以简略的横剖视图表示了一台普通的内燃机，总的以10标记。发动机10有一气缸体12，气缸14位于其内。在本例中，气缸具有垂直的轴线。活塞16在曲柄18的控制下在气缸内上下作往复运动。曲柄围绕曲轴轴线旋转，经连杆20与活塞相连。曲轴和连杆安装在曲柄箱22内，曲柄箱盛有润滑油以润滑发动机的下部。沿曲轴轴线通常有多个气缸。

气缸体内的气缸由气缸盖24盖住。气缸盖有一进气歧管26，并装有进气阀28，后者控制流到气缸的空气流或空气和燃料的混合流，气缸盖24每缸还有一排气口。排气口30受排气阀32控制。各缸进气阀和排气阀的开、闭通过曲轴和控制阀系的凸轮轴的机械连接与活塞的运动相配合。燃料经燃料喷咀34在适当的时刻输入气缸。在某些情况下，燃料可作为燃料空气混合物经进气阀输入气缸。

由于增加了输给气缸的空气量并相应增加燃料量，发动机10的输出功率便能明显地增加。同时，能提高发动机的效率，以产生更大的单位燃料功。为提供额外的空气，离心式压气机36的出口管38连于进气口26。然而，若发动机10要求进气歧管压力为大气压力的4.5倍，即压比为4.5，便超过了单个离心式压气机的能力。可采用两个串联的离心式压气机。离心式压气机40是第一级压气机，有一进口42，经一适当的空滤器自大气吸入空气。出口管44自压气机40接至压气机36的进口，压气机36成为第二级压气机。串联压使压比成倍增长。例如，相对于一台要求有4.5压比的发动机，则低压级离心式压气机40以2.1压比工作，而高压级以2.15压比工作。这便产生4.51的总压比。

串联的离心式压气机由串联的废气透平46和48驱动。排气口30经排气管50连于第一级透平46的进口。第一级透平46的出口经排气管52连于第二级废气透平48的进口。透平48将废气排入大气。这些串联的废气透平对排气口施加一个高背压，而这高背压使发动机的泵吸损失增加。废气透平46直接耦合来驱动离心式压气机36，而废气透平48直接耦合来驱动离心式压气机40。

图2中所示的四冲程内燃机54与发动机10相同。透平增压器56包括一废气透平58，它被连接来接收发动机的热废气，并使它膨胀到大气压。透平58驱动离心式压气机60，后者将压力空气输送到发动机54的进气口。废气透平的转子直接连于离心式压气机的转子，并驱动它。

按照本发明，离心式压气机62的压缩空气出口连于离心式压气机60的进口，形成串联连接压缩系统。离心式压气机62由电马达64驱动。电马达64受控制器67控制，控制器根据诸如来自增压压力传感器和/或节流阀传感器的各种输入信号(总的以标号25标注)自电源69接通电力。这样，压气机成串联布置，但第一级压气机62并非受废气透平驱动。因而并不增高废气背压。若串联透平增压器中的一个被一马达驱动压气机来代替，便形成一个不太复杂的机械结构，因为仅一个透平增压器安装于发动机排气系统，而发动机的背压显著降低。例如若柴油机要求有一个2.5倍于大气压力的压比来获得所希望的发动机标定输出功率，则单个透平增压器便会在排气系统中施加大约两倍于大气压力的背压。然而，若马达驱动压气机62和透平压气机串联使用，则所要求的2.5压比便能从马达驱动压气机62上产生的1.3压比和从透平增压器60上产生的1.92压比来获得。透平增压器压气机60的充气压比自2.5减小到1.92使排气背压减小到大约1.5倍大气压力。因此，发动机的泵吸损失显著减少，使燃料消耗下降，功率输出增加。马达驱动压气机60由来自所要求的进气岐管压力、发动机转速等的各种信号的控制，以产生所述这些结果，且减少了废气污染。

可以用增加马达辅助透平增压器的方法来改善图2中所示的该系统的操作，如图2A所示。马达辅助透平增压器及其操作在1996年7月16日申请的流水号为08/680,671的共同未决的美国专利申请中作了说明。

图2A中所示的透平增压器156(包括透平158和离心压气机160)具有一内部马达-信号发生器156a，控制装置67根据适当的输入信号可对其供电。例如，当发动机以低速和低负荷运转时，可利用一增压压力传感器来对控制装置67发送信号。当发动机要求加速时，增压压力传感器或节流阀传感器能对控制装置67产生一输入信号，此时马达驱动压气机和透平增压器内的马达两者均被供电，以提供加速期间加大的空气供应量。当透平增压器的转动快得足以为发动机提供充足的空气时，来自马达辅助透平增压器156内的马达156a的转子转速信号传输给控制装置67，此时两马达无须外部电力而被断电。

此外，当要求发动机最大功率输出以高转速和高负荷时，控制器67能使透平增压器内的内部马达一信号发生器156a断电，而保持对马达驱动压气机供电。这一情况相当于图2中所示的和上面所述的串联压气机方案。

图3表示的内燃机66相同于发动机10。在该例中，离心式压气机68经进气岐管70连于进气口。压气机68由电马达72驱动，对发动机供应充量空气。控制装置67连于马达、且连于电源69。因此，当期望发动机快速加速时，压气机68由马达72驱动。马达驱动压气机能保持在预定的最低转速，以提供发动机怠速时进气岐管内的增压压力，即在低负荷和低转速工况。这样，当要求发动机加速时，在额外的燃料喷入之前，在气缸中便可有充足量的空气。由于在加速开始时的较高的空气充量，达到发动机高转速的过渡时间明显缩短，燃料燃烧得更加完全，发动机废气中有害的污染物量显著减少。马达驱动压气机68由来自所要求的进气岐管压力、发动机转速等的信号控制，以产生上述这些结果，且减少了废气污染。

图2中表示了离心式压气机的串联连接。当发动机54起动时或以怠速运转时，便出现了问题，或者没有废气流流到透平58，或者流量太小，它可能足够快地转动透平压气机来为加速提供充足的空气。此时，采用压气机62是有帮助的，但当它以低速转动时，经压缩机60的阻尼有时不能使发动机迅速加速。由于这个原因，图4中所示的内燃机74使其透平压气机和其电马达驱动压气机成并联连接。透平压气机76自排气管接收废气流，并使废气膨胀到大气压力。这就驱动了离心式压气机，它将压力空气经管子78和簧片阀80输出到进气岐管82。和这并联的，离心式压气机84受电马达86驱动，将空气经簧片阀88输送到歧管82。

这种并联连接的透平压气机和电马达压气机的布局由于设置了一电驱动辅助压气机84两补偿了在节流阀突然开启时透平增压器压气机76的时间滞后，使透平增压的四冲程发动机的性能获得了改善，其中电驱动辅助压气机84直接连于在透平增压器压气机和发动机之间的发动机进气管。自电驱动压气机经透平增压器的压缩空气回流由一压力驱动单向阀80来防止。当透平压气机达到足够的转速时，其输出压力便克服单向阀，允许其压缩空气进入到发动机岐管。自透平压气机经电驱动压气机的空气回流由一第二压力驱动单方阀88来防止。采用带压力传感器、转速传感器和指令传感的适当的马达控制器，以及时地确保马达切换。

图5中所示发动机90和发动机10相同。相对于图2，正说明了驱动一发动机驱动离心式压气机的废气驱动透平的应用，以及与透平压气机成串联连接的电马达驱动压气机。相对于图4，已说明了与电马达驱动压气机并联连接的废气驱动透平压气机的应用。可以理解，在某些运转工况下，希望充气系统成串联连接，而在某些运转工况下，希望成并联连接。图5表示了管道连接的方式，能使电马达驱动离心式压气机的输出和一废气驱动透平压气机有选择地成并联连接或串联连接。排气管92连于透平增压器96的废气透平部94。透平增压器的离心式压气机98的压力空气输出和发动机90的进气岐管100相连。进气岐管以通常的方式连于进气口。在进气岐管内安装簧片阀102，以允许空气流自压气98仅沿下游方向流向进气口。流量变化率检测器104安装在岐管内，以确定来自压气机98的空气流量变化率。该流量检测器应用于下面所述的控制装置内。

透平压气机98的输入空气来自两个空气源中的任一个。三通106连于透平压气机的进口。三通的一个分支自空滤器108经输入管110连于三通。在输入管110内装有蝶形阀112，后者可以开、闭。

离心式压气机114内电马达116驱动。压气机114自空滤器108经输入管118吸气，输入管118经T形接头连于输入管110。压气机114的压缩空气输出被引至输出管120，输出管内有一弹片阀122，经一T形接头输出管连于弹片阀122下游的进气歧管100。因此，压气机98和114能并联工作，对进气岐管100供给它们的输出。此外，输出管124作为一T形接头连于输出管120，并连于三通106的另一分支。蝶形阀126安装在出口管124内，以便有选择地开闭该管。两蝶形阀112和126连接在一起，并由同一致动器128按这样方式操作，当一个蝶形阀关闭时，另一个则开启。

控制系统130自电源132接收电力，并接收包括发动机转速、进、排气岐管压力、空气流量变化率、指令等的各种信号25，以控制对马达116的供电量，并控制空气致动器128。借助于处在图5中所示的适当位置上的该致动器及蝶形阀112和126，压气机98自空滤器吸气，且该两压气机作并联运转。借助于处在与图5所示相反位置上的致动器128，此时阀112关闭，阀126开启，压气机114将压缩空气排入压气机98的进气口内，从而将该两压气机接成串联，与提供较高的容积流量相反，以提供较高的岐管压力。因此，可以看出，借助于附加的管道和阀系，当透平增压器的输出压力超过电马达压气机的输出压力时，该马达驱动压气机的流道被接入透平增压器压气机98的进气管内。这样，电马达驱动压气机的输出压力被复合到透平增压器的压力上一瞬短时间，以容许提高电马达驱动压气机的充气压力。在某一压力高率时，流量变化率检测由104便对马达控制器130传送信号，空气致动器128促使同步阀112、116阻断进入电马达驱动压气机内的回流，并切断供给马达116的电力，这样，透平增压器便以通常的无辅助模式运转。用这样几种方式，电马达驱动压气机114，常和透平压气机96组合，改善了四冲程内燃机的运转状况。

当发动机90要求自低速加速到带负荷的高速时，希望将图5中所示的发动机充气系统置于并联操作模式。在发动机低转速时，诸如发动机怠速时，透平增压器96不能对发动机提供足够的增压压力。因此，马达驱动压气机114通过发动机低速信号或低增压压力信号由控制器供电，于是经阀122对发动机进气岐管100提供增压压力。当发动机加速到使透平增压器压气机98能对发动机充分充气的转速时，透平增压器压气机输出压力打开阀102，对发动机提供高增压压力。此时，来自检测器104的增压压力信号命令控制器130切断对驱动压气机114的马达116供电，经马达驱动压气机114的空气回流由单向阀122阻断。

当发动机要求以最大输出功率运转时，希望将该系统变换到串联的压气机配置。传送到控制器130的发动机负荷信号使蝶形阀126开启，同时使蝶形阀122关闭。此时，发动机的进气流动路线自空滤器108经导管118到压气机114。压缩空气自压气机114经导管120、蝶形阀126流到透平增压器压气机98。此时，高增压的空气自透平增压器压气机98经单向阀102流到通至发动机进气岐管的导管100。单向阀122防止高增压空气回流到导管120。

在发动机自高速高功率运转减速到低速低负荷工况时，检测器104的低增压压力信号传输给控制器130，于是使蝶形阀移回到图5中所示的位置，它将该两压气机置于并联配置。为下一次发动机加速作准备。压气机114和98的并联配置在发动机加速期间为发动机90提供一增高的增压压力，该压力高于透平增压器能单独提供的压力。这缩短了加速时间，减少了加速期间的冒烟，且减少了有害废气排放。压气机114和98变换到串联操作由于多倍的压气机压力比为发动机提供了高增压压力。吸入空气的联压缩对发动机提供这样的高增压压力，与仅由单个透平增压器所能提供的相比，能产生较高的功率输出。

除了包括透平194和压气机198的透平增压器具有一内部马达-信号发生器196a之外，图6的系统与图5的系统相同。内部马达-信号发生器通过控制器130由电源132供电可以工作，以加强透平增压器196的工作。例如，在发动机低速和低增压期间，来自检测器104的信号驱动控制器130，于是对内部马达-信号发生器196a提供充足的电力，使透平增压器保持预定的转速和增压压力。当接收一个要求超过某一预定加速的加速的输入信号时，控制器130对马达196a输送较高的电功率，以提高透平增压器的转速和增压压力，从而为内燃机90提供所要求的加速。当透平增压器196由内燃机废气能量正在提供充足的压缩空气增压压力时，可以自马达196a对控制器130提供透平增压器转子转速信号，以切断对马达196a供电。

这样，如上所述，马达辅助透平增压器的设置和操作还能提高并有助于在图5的串-并联系统的多个压气机的操作中的灵活性。

本发明以其目前所期望的最佳模式作了说明，显然，在精通本技术领域的人们的能力范围，无须发明能力的训练就可有许多的变型、模式和实施例。因此，本发明的范围是由下列权利要求书的保护范围所限定的。

Claims (53)

1．一种四冲程内燃机的充气系统，包括：

一个第一离心式压气机；

一个第二离心式压气机；

一台具有一进气口的四冲程内燃机；

以串防方式连接第一和第二压气机的管道，对所述进气口输送空气；

一个相连的电马达，驱动所述两压气机中的一个。

2．按权利要求1所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第一压气机由电马达驱动。

3．按权利要求1所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第二压气机由一废气透平驱动。

4．按权利要求3所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第四冲程内燃机有一排气口，并有管道连接所述排气口和废气透平，因此，四冲程内燃机的废气驱动废气透平，而废气透平驱动第二压气机。

5．按权利要求4所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第一压气机由电马达驱动。

6．按权利要求1所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于发动机有一进气口，第二离心式压气机经进气岐管连于所述进气口，第一离心式压气机借助于一空气导管连于第二离心式压气机。

7．按权利要求6所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于所述空气导管还连于所述进气岐管，因此，第一离心式压气机被连接成对第二离心式压气机及所述进气岐管输送空气。

8．按权利要求7所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于在所述导管中有一阀，防止进气岐管内的空气流入所述空气导管。

9．按权利要求8所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于所述阀为单向阀。

10．按权利要求8所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于在第一离心式压气机和第二离心式压气机之间的所述导管内有一阀，有选择地切断自第一离心式压气机到第二离心式压气机的空气，使第一离心式压气机向进气歧管供气，因此两压气机并联工作。

11．按权利要求10所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于在自第一离心式压气机至进气岐管的所述空气导管内的阀为一单向阀，而在第一压气机和第二压气机之间的所述导管内的阀为一在开、闭位置之间可作动的作动阀。

12．按权利要求11所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第二压气机还连于一进气口，而在该进气口内有一作动阀，所述两作动阀连接在一起，当一个开启时，另一个则关闭，因此，第二压气机有选择地自第一压气机连于所述进气口或连于所述空气导管。

13．一种四冲程内燃机的充气系统，包括：

一台具有一进气口和一排气口的四冲程内燃机；

一个具有一进口和一出口的第一离心式充气压气机，所述第一充气压气机的进口被连接成接收大气；

一个具有一进口和一出口的第二离心式充气压气机，第一离心式压气机的出口连于第二离心式压气机的进口，所述进气岐管连于第二离心式压气机的出口及四冲程发动机的进口，一电马达被连接成驱动所述两离心式压气机中的一个；

一废气透平被连接成驱动所述两离心式压气机中的另一个，一排气管连于四冲程发动机的排气口及废气透平，因此，当废气流量小而废气驱动充量空气压气机不能依靠自己来供应充足的充量空气供快速加速时，可驱动电马达驱动压气机来对四冲程内燃机供应高压充量空气，为发动机快速加速作准备。

14．按权利要求13所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第一离心式压气机是由电马达驱动的。

15．按权利要求13所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第二离心式充量空气压气机连于废气透平，由废气透平驱动。

16．按权利要求15所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第一离心式压气机是由电马达驱动的。

17．按权利要求13所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于还包括一控制器，它连接电源和电马达，以控制电马达，并控制电马达驱动离心式充量空气压气机的输出，因此，当废气透平驱动离心式压气机的输出不充足时电马达驱动压气机供应充足的充量空气，以备四冲程内燃机的快速加速。

18．按权利要求17所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第一离心式压气机是由电马达驱动的。

19．按权利要求17所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第二离心式充量空气压气机连于废气透平，受废气透平驱动。

20．按权利要求19所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第一离心式压气机是由电马达驱动的。

21．按权利要求13所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于还包括一根自第一离心式充量空气压气机连至进气岐管的出口导管及在第一和第二充量空气压气机之间的阀系，它有选择地将第一和第二充量空气压气机连成串联和并联。

22．按权利要求21所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第一离心式压气机是由马达驱动的。

23．按权利要求21所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于第二离心式充量空气压气机连于废气透平，由废气透平驱动。

24．按权利要求21所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于，所述阀系包括一可作动阀，它有选择地开、关在第一离心式压气机出口和第二离心式压气机进口之间的连接导管。

25．一种四冲程内燃机的充量空气系统，包括：

一台具有一进气口和排气口的四冲程内燃机，一进气岐管连于所述进气口，一排气岐管连于所述排气口；

一个第一离心式充量空气压气机，第一压气机有一进口和一出口，第一离心式充量空气压气机的出口连于所述进气岐管，一相连的电马达驱动第一离心式充量空气压气机；

一个第二离心式充量空气压气机，它具有一进口和一出口，第二离心式充量空气压气机的出口还连于所述进气岐管；

一个相连的废气透平，驱动第二离心压气机，一个自所述排气口连于废气透平的排气管，将四冲程内燃机的废气供给废气透平以驱动第二离心式压气机，因此，当要求发动机自低速加速到高运转速度时，能提供大的充量空气容积，以降低发动机废气中有害的污染物含量。

26．按权利要求25所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于在第一离心式压气机的出口内有一阀，当第一离心式压气机无动力时，防止空气经第一离心式压气机回流。

27．按权利要求25所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于在第二离心式压气机的出口内有一阀，当第一压气机提供高压力时，防止空气经第二压气机回流。

28．按权利要求27所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于所述阀为一单向阀。

29．按权利要求26所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于所述阀为一单向阀。

30．按权利要求25所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于在每个所述压气的出口内有一单向阀，以防止空气回流。

31．按权利要求25所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于还包括一根连接在第一离心式压气机出口和第二离心式压气机进口之间的导管，因此，所述两压气机有选择地可成串联连接。

32．按权利要求31所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于所述连接第一离心式压气机出口和第二离心式压气机进口的导管包括一个可有选择地操作的阀，因此，所述阀能被开启以允许成串联连接，且能被关闭以阻止第一和第二压气机成串联连接。

33．一种四冲程内燃机的充气系统，包括：

一台具有一进气口和一排气口的四冲程内燃机，一个具有一进口和一出口的离心式充量空气压气机，所述离心式充量空气压气机的出口连于所述进气口；

一个驱动离心式充量空气压气机的电马达；

连于电马达的控制装置，当要求发动机自低速加速到高速时，电马达驱动离心式充量空气压气机，以提供高充气密度来降低发动机废气中的有害污染物浓度。

34．按权利要求33所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于所述控制装置被连接成对电马达供电，它接收相应于发动机运转工况的信号。

35．按权利要求34所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于传输给所述控制装置以控制电马达驱动离心式压气机的信号包括进气歧管压力、发动机转速和命令。

36．一种四冲程内燃机的充气系统，包括：

一台此有一进气口和一排气口的四冲程内燃机，一透平压气机连于所述进气口和排气口，受废气膨胀驱动，并对所述进气口供给空气；

对进气口供给辅助空气的辅助电驱动空气供给装置，在发动机怠速和低负荷时，对进气口提供充足的充量空气，为发动机快速加速作准备，以降低发动机自低速向高速加速时发动机废气中的有害污染物含量。

37．按权利要求36所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于所述辅助电驱动空气供给装置处在电马达驱动充量空气压气机内。

38．按权利要求37所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于一控制装置连于电马达驱动压气机的电马达，当要求补充透平压气机时，它接收各种信号来对马达供电，并驱动压气机，以降低发动机排气中有害污染物的余量。

39．按权利要求38所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于所述控制装置接收相应于发动机运转工况的各种信号，包括发动机转速、进气歧管压力以及驱动电马达的发动机指令。

40．供给四冲程内燃机充量空气的方法，其步骤包括：

将废气驱动透平压气机连接到四冲程内燃机的排气口和进气口，以便对发动机进口供给充量空气；

当要求发动机自低速加速到高速时，按照降低发动机废气中有害污染物含量的要求，连接电马达驱动离心式压气机，对四冲程内燃机供给辅助空气。

41．按权利要求40所述的供给四程冲内燃机充量空气的方法，其特征在于当要求发动机自低速向高速加速时，电马达驱动离心式压气机与废气驱动透平压气机成并联连接，以输送额外容积的空气来降低发动机排气中有害污染物含量，

42．按权利要求40所述的四冲程内燃机的充气系统，其特征在于当透平压气机由于废气流量小而以低速运转时，电马达离心式压气机与透平压气机成串联连接，对发动机进气口提供高压力，为发动机快速加速提供充足的空气，并降低发动机加速时废气中有害污染物的含量。

43．按权利要求3所述的充气系统，其特征在于第二压气机是马达辅助透平增压器的一部分。

44．按权利要求13所述的充气系统，其特征在于连接一电马达来协助废气透平驱动另一压气机。

45．按权利要求44所述的充气系统，其特征在于所述电马达(a)受控制，并接受供电以协助废气透平保持来自另一压气机的预定的最低充量空气密度，(b)受控制，当废气透平能用内燃机废气提供预定的高充量空气密度时，切断对电马达的供电，(c)受控制，当要求内燃机预定的加速负荷时，对电马达供以最大电流。

46．按权利要求33所述的充气系统，其特征在于还包括：一电马达辅助透平增压器，它与发动机废气相连，并可和离心式充量空气压气机一起工作，以对内燃机进气口提供充量空气，所述电马达连于所述控制器，从而被转动来和发动机废气能量一起对所述进气口提供预定的最低充量空气密度。

47．按权利要求46所述的充气系统，其特征在于当要求发动机自低速向高速加速时所述电马达被供以最大电流。

48．按权利要求46所述的充气系统，其特征在于所述马达辅助透平增压器对所述控制器提供一转子转速信号，在转子转速超过预定的高极限时所述控制器切断对电马达供电。

49．按权利要求36所述的充气系统，其特征在于所述辅助电驱动空气供给装置是一个处于透平压气机内的电马达。

50．按权利要求40所述的充气系统，其特征在于还包括将电马达连于废气驱动透平压气机，以协助透平压气机对内燃机供给充量空气的步骤。

51．按权利要求50所述的充气系统，其特征在于还包括对电马达供以电功率，以保持来自透平压气机的预定的最低充量空气密度。

52．按权利要求51所述的充气系统，其特征在于还包括当透平增压器在无须电马达的协助下能提供预定的充量空气密度时，切断对电马达供电。

53．按权利要求50所述的充气系统，其特征在于还包括当要求内燃机加速到超过一预定值时，对电马达供以更高的电功率。

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