CN202811052U - 一种废气涡轮增压器、发动机以及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种废气涡轮增压器、发动机及车辆，废气涡轮增压器包括：为助燃空气增压的增压装置、以发动机排出废气为动力源并为增压装置提供动力的涡轮装置，汽车发动机废气引入涡轮装置中带动增压装置工作，将进入到增压装置中的助燃空气压缩后，送入发动机进气歧管中。本实用新型废气涡轮增压器利用发动机排出的废气惯性冲力驱动涡轮转动，涡轮带动与其同轴设置的叶轮转动，将增压装置壳体中助燃空气压缩后送入燃烧室，在不消耗发动机本身功率基础上，利用发动机所排出的废气作为动力源在助燃空气进入到燃烧室之前对其进行压缩，在不增加发动机排量与体积的条件下，增加燃油喷射量；实现对汽车发动机排出废气的二次利用，增加发动机的功率。

Description

一种废气涡轮增压器、发动机以及车辆

技术领域

本实用新型涉及一种应用于汽车发动机利用废气增压的装置、以及发动机和车辆，属于汽车技术领域。

背景技术

发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。简单来说，发动机就是一个能量转换机构，即将汽油等燃料的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀，推动活塞作功，转变为机械能。如图1所示，发动机中设置有若干燃烧室3，每个燃烧室3上均设置有进气门和排气门，各燃烧室3的进气口通过进气歧管2与外界连通，为燃烧室3输入燃料和助燃空气。各燃烧室3的出气口通过排气歧管4与外界连通，将燃料燃烧后所产生的废气排出。为了保证燃烧的稳定性，通常在进气歧管2的上游端还设置有用于过滤助燃空气的空气过滤器1。为了环保还在排气歧管4的下游端设置有用于转化废气的三元催化器5。助燃空气经过空气过滤器1的过滤后，通过进气歧管2进入到燃烧室3中，在燃烧室3中辅助燃料燃烧做功后，所生成的废气通过排气歧管4进入到三元催化器5中去除有害气体，然后排到大气中。如何在不增加发动机体积与排量的情况下，安全有效的提高发动机的输出功率一直以来是各个汽车厂家所集中研究的问题。

近年来，以通过提高进气压力是增加汽车发动机功率的所研究的热点方式之一。提高进气压力，又称增压压力可增大进入燃烧室的助燃空气密度，使供入气缸内的空气量增加。这样就可以燃烧更多的燃料，从而大幅度地提高功率，而且还能改善内燃机的燃料经济性。目前，在实践中所采用的增压方法是使用机械增压器，但机械增压器由于受到转速和消耗功率的影响，其增压值很少超过1bar,一般在0.3-0.5bar之间。另外，机械增压最大的缺点就是会消耗发动机产生的功率，因此燃油消耗率比非增压发动机略高。现有的大多数机械增压会消耗掉发动机输出功率的7%，并且随着转速的上升急剧增加，机械增压器的工作速度是有限值的，增压器转子的转速升降程度与曲轴的是同步的，发动机在每分钟7000转的时候机械增压也只能是每分钟7000转，而同样情况下涡轮增压可以达到每分钟10000转或更高，因此，使用机械增压的发动机的转速往往不能过高。提升发动机的功率与扭矩大概在30%-50%之间

实用新型内容

为了解决上述现有技术中采用机械增压器所存在的消耗发动机功率等问题，本实用新型提供了一种废气涡轮增压器，该增压器使用发动机所排出的废气作为动力，在进入燃烧室前对助燃空气进行压缩。使用这种增压器可增加发动机功率、提升扭矩、降低油耗、减少发动机排气污染物。

本实用新型所提供的技术方案为：

一种废气涡轮增压器，其特征在于，所述废气涡轮增压器包括：

用于为助燃空气增压的增压装置，包括：

设置有进气通道和排气通道的增压装置壳体，

用于为助燃空气增压的叶轮，设置在所述增压装置壳体内；

以及，

以发动机排出废气为动力源、为所述增压装置提供动力的涡轮装置，所述涡轮装置包括：

设置有废气进气通道和废气排气通道的涡轮壳体，

用于驱动所述叶轮旋转的涡轮，设置在所述涡轮壳体内，所述涡轮与所述叶轮同轴设置；

汽车发动机废气通过所述废气进气通道进入到所述涡轮壳体中，驱动所述涡轮转动后，再通过所述废气排气通道排出所述涡轮壳体；助燃空气由所述进气通道进入到所述增压装置壳体内，经过与所述涡轮一起转动的所述叶轮的压缩后，再通过所述排气通道进入到发动机进气歧管中。

上述技术方案的有益效果为：本实用新型废气涡轮增压器通过发动机排出的废气作为废气涡轮增压器的动力源，在不损失发动机功率的条件下，在助燃空气进入到发动机燃烧室前对其进行压缩，以增加发动机的功率；即实现了对汽车发动机排出废气的二次利用，又增加了发动机的功率。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以进行以下进一步改进。

进一步的，所述进气通道与设置在汽车发动机进气歧管上游的空气过滤器的出气口相连。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：将增压装置的进气通道与设置在发动机进气歧管上游的用于过滤进入到进气歧管中的助燃空气的空气过滤器相连，将在助燃空气进入到进气歧管之前引入到增压装置中进行增压，保证了对全部助燃空气的增压。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以进行以下进一步的改进。

进一步的，所述废气涡轮增压装置还包括用于对由所述排气通道排出的增压后的助燃空气进行冷却的中冷器，所述中冷器的进气口与所述排气通道连通，所述中冷器的出气口与发动机的进气歧管连通。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：经过增压装置增压的助燃空气在进入到进气歧管之前，应首先进入中冷器进行冷却，以避免由于被压缩后的助燃空气温度过高，降低发动机的充气效率。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以进行以下进一步的改进。

进一步的，所述废气进气通道与发动机废气排气口相连通。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：通过废气进气通道将由发动机排气口排出的废气直接引入到涡轮装置中推动涡轮做功，节约能源提高废气涡轮增压器的工作效率。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以进行以下进一步的改进。

进一步的，所述废气排气通道与三元催化器的进气口相连通。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：由发动机排气口排出的废气，经过涡轮装置的再次利用后经过三元催化器的处理后，将废气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气，以减小对外界环境的污染。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以进行以下进一步的改进。

进一步的，所述涡轮与所述叶轮设置在同一转轴上或分别设置在通过轴承连接设置在同轴设置的两根转轴上。

采用上述进一步技术方案的有益效果为：将涡轮和叶轮同轴设置，可使动力传递更加直接，基本无损耗。

综上所述，本实用新型废气涡轮增压器，废气涡轮增压器利用发动机排出的废气惯性冲力进入涡轮壳体中，驱动涡轮转动，转动的涡轮带动与其同轴设置的叶轮转动，将增压装置壳体中助燃空气压缩后送入燃烧室。本实用新型在不消耗发动机本身功率基础上，利用发动机所排出的废气作为动力源在助燃空气进入到燃烧室之前对其进行压缩。在不增加发动机排量的情况下，压缩更多的空气经过中冷器降低进气温度，进入燃烧室来增加燃料量，从而提高发动机功率和扭矩。

本实用新型的另一个目的在于提供一种发动机，包括用于为燃料提供燃烧空间的若干燃烧室，所述燃烧室上设置有用于输入燃料和助燃空气的进气门和用于排出燃料燃烧所产生废气的排气门；

与各所述燃烧室的进气口相连通的进气歧管；

与各所述燃烧室的排气口相连通的排气歧管；

以及，本实用新型的废气涡轮增压器，所述废气涡轮增压器的废气进气通道与所述发动机排气歧管相连通，所述废气涡轮增压器的排气通道与进气歧管相连通。

本实用新型的还一个目的在于提供一种车辆，具有本实用新型的发动机。

附图说明

图1表示现有发动机配气系统结构示意图；

图2表示本实用新型废气涡轮增压器结构示意图；

图3为设置有本实用新型废气涡轮增压器的发动机的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图2、3所示，一种废气涡轮增压器A，用于在进入燃烧室3前对发动机助燃空气进行压缩，包括：增压装置和涡轮装置。其中，增压装置包括：增压装置壳体6和通过转轴12设置在增压装置壳体6内的叶轮7。增压装置壳体6上还设置有进气通道8和排气通道9，优选的，进气通道8的一端与空气过滤器1的出气口相连，另一端与增压装置壳体6所围成的腔体相连通；排气通道9的一端增压装置壳体6内部腔体相连通，另一端与发动机进气歧管2连通。经过空气过滤器1过滤的助燃空气通过进气通道8输入到增压装置壳体6中，在叶轮7的作用下，助燃空气被压缩，压缩后的助燃空气通过排气通道9进入到进气歧管2中，最后进入到燃烧室3中。涡轮装置包括：涡轮壳体和涡轮；涡轮壳体上设置有废气进气通道13和废气排气通道14，涡轮11通过转轴12设置在涡轮壳体10中。用于将涡轮11设置在涡轮壳体10中的转轴也为转轴12，即涡轮11和叶轮7间隔设置在同一转轴12上。废气进气通道13的一端与发动机排气歧管4的出口端相连，另一端设置在涡轮壳体10上，并与涡轮壳体10所围成用于设置涡轮11的腔体相连通。废气排气通道14一端设置在涡轮壳体10上，也与涡轮壳体10所围成用于设置涡轮11的腔体相连通，另一端与三元催化器5的进气口相连。

当然，在实际应用中，进气通道8与进气歧管2在其上游部分连通，排气通道9与进气歧管2在其下游段连通。废气排气通道14也可直接与汽车的废气管道相连通。

汽车发动机所排出的废气通过废气进气通道13进入到涡轮壳体10中，并利用其本身的惯性冲力进入涡轮壳体10中驱动涡轮11转动。在涡轮壳体10中驱动涡轮11做功后的废气通过废气排气通道14排出，并经过三元催化器5的处理后，去除废气中的有害气体后排入大气。在废气驱动涡轮11转动的同时与涡轮11同轴设置的叶轮7也在涡轮11的带动下转动，新鲜的助燃空气通过空气过滤器1的过滤后，由进气通道8进入到增压装置壳体6中，并在叶轮7的作用下被压缩；经过压缩后的助燃空气，通过排气通道9进入到发动机进气歧管2中，随后进入到燃烧室3中。

本实用新型废气涡轮增压器通过将发动机所排出的废气通过进气通道直接引入到涡轮装置中推动涡轮做功，在不损耗发动机功率的情况下，为废气涡轮增压器提供动力，压缩助燃空气。

本实用新型的优选实施例中，如图3所示，在排气通道9与进气歧管2的连接处还设置有中冷器15，中冷器15的进气口与排气通道9相连，出气口与进气歧管2相连。经过增压装置压缩后的助燃空气，经过中冷器15的冷却后再进入到进气歧管2中，可避免压缩后的助燃空气温度过高对发动机效率产生的不良影响，还可避免由于助燃空气温度过高造成的爆震等情况的发生。

一种发动机，该发动机除现有技术中发动机的基本结构外，还设置有上述实施例中的废气涡轮增压器，废气涡轮增压器的废气进气通道13与发动机排气歧管4相连通，排气通道9与进气歧管2相连通。通过使用废气涡轮增压，可提高发动机的燃烧效率，增加输出扭矩和功率。另外，本实用新型还公开了一种使用带有废气涡轮增压器的发动机的车辆。

以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种废气涡轮增压器，其特征在于，包括：

用于为助燃空气增压的增压装置，所述增压装置包括设置有进气通道和排气通道的增压装置壳体、以及设置在所述增压装置壳体内的用于为助燃空气增压的叶轮；

以及，

以发动机排出废气为动力源、为所述增压装置提供动力的涡轮装置，所述涡轮装置包括设置有废气进气通道和废气排气通道的涡轮壳体、以及设置在所述涡轮壳体内的用于带动所述叶轮旋转的涡轮，所述涡轮与所述叶轮同轴设置；

其中，汽车发动机废气通过所述废气进气通道进入到所述涡轮壳体中，驱动所述涡轮转动后，再通过所述废气排气通道排出所述涡轮壳体；

助燃空气由所述进气通道进入到所述增压装置壳体内，经过在所述涡轮带动下转动的所述叶轮的压缩后，再通过所述排气通道进入到发动机进气歧管中。

2.根据权利要求1所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述进气通道与设置在汽车发动机进气歧管上游的空气过滤器的出气口相连。

3.根据权利要求1所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述废气涡轮增压装置还包括用于对由所述排气通道排出的增压后的助燃空气进行冷却的中冷器；所述中冷器的进气口与所述排气通道连通，所述中冷器的出气口与发动机的进气歧管连通。

4.根据权利要求1所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述废气进气通道与发动机废气排气口相连通。

5.根据权利要求1所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述废气排气通道与三元催化器的进气口相连通。

6.根据权利要求1至5任一项所述的废气涡轮增压器，其特征在于：所述涡轮与所述叶轮设置在同一转轴上。

7.一种发动机，其特征在于：所述发动机包括用于为燃料提供燃烧空间的若干燃烧室，所述燃烧室上设置有用于输入燃料和助燃空气的进气门和用于排出燃料燃烧所产生废气的排气门；

与各所述燃烧室的进气口相连通的进气歧管；

与各所述燃烧室的排气口相连通的排气歧管；

以及，

权利要求1至6任一项所述的废气涡轮增压器，所述废气涡轮增压器的废气进气通道与所述发动机排气歧管相连通，所述废气涡轮增压器的排气通道与进气歧管相连通。

8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求7所述的发动机。

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