CN203201653U - 一种汽车发动机增压装置及包含该增压装置的汽车发动机 - Google Patents

Abstract

一种汽车发动机增压装置，其特征在于包括进气压缩气缸，所述进气压缩气缸与活塞式内燃发动机燃烧工作气缸的进气端口相连接。该进气压缩气缸采用活塞式工作方式。本实用新型还涉及一种包含上述汽车发动机增压装置的汽车发动机。

Description

一种汽车发动机增压装置及包含该增压装置的汽车发动机

技术领域

本实用新型涉及一种汽车发动机增压装置及包含该增压装置的汽车发动机，特别是一种活塞式内燃汽车发动机进气增压装置和包含该增压装置的汽车发动机。 

背景技术

目前，越来越多的车用发动机采用增压技术来提供更好的峰值功率和扭矩，同时保证油耗经济性的需求。广泛采用的主流活塞式内燃发动机增压技术包括机械增压和废气涡轮增压两种。 

机械增压是由发动机动力输出轴直接驱动发动机进气端的空气压缩装置给进入的空气增压。机械增压器的结构也有很多设计方式，常见的机械增压器有离心式机械增压器、双螺旋式机械增压器(又称“罗茨式增压器”或“罗茨风机”)和“鲁式”机械增压器(Roots)。机械增压的优点是不存在迟滞现象，低转速时动力响应迅速。低速运行状态下发动机的功率和扭矩提升效果比较好，这对于汽车起步加速性能的提升效果明显。 

废气涡轮增压技术则是利用发动机排放的废气压力驱动一个涡轮，再通过涡轮带动进气端的空气压缩装置给进入的空气增压，通常进气端的空气压缩装置也采用的是涡轮。所以一般说的涡轮增压器通常指的是废气涡轮增压器。 

不论是机械增压器还是废气涡轮增压器都要在高速下工作，其旋转部件的转速一般要达到每分钟一万转至十几万转，对材料强度和加工工艺的要求非常高。而且废气涡轮由于工作在发动机废气排放的高温环境中，对材料的耐热性有很高的要求。 

机械增压的缺点是需要损耗部分动力驱动增压机，大约7％左右，影响了发动机的最大输出功率。其高转速时动力损耗比较大，增压效果比较差，而且工作时 噪音较大。 

废气涡轮增压的缺点是存在涡轮迟滞效应，而且发动机低速时动力性能差。 

发明内容

本实用新型就是要克服发动机增压技术中的缺陷，改善动力输出，提高发动机功率。 

本实用新型涉及一种汽车发动机增压装置，包括进气压缩气缸，所述进气压缩气缸与活塞式内燃发动机燃烧工作气缸的进气端口相连接。 

进一步地，本实用新型还涉及一种汽车发动机增压装置，其中所述进气压缩气缸采用活塞式工作方式。 

进一步地，本实用新型还涉及一种包含上述汽车发动机增压装置的汽车发动机。 

根据需要提供的进气量，进气压缩气缸容量是燃烧工作气缸容量的若干倍。当燃烧工作气缸开始吸气冲程的时候，进气压缩气缸进行压缩冲程。这样施加给进入燃烧工作气缸的空气的力不仅来自燃烧工作气缸内比进气口外部空气压力低的真空负压，还有来自进气压缩气缸内活塞的压缩推挤的力，这样就可以让空气更快的进入燃烧工作气缸；同时由于进气压缩气缸活塞的压缩推挤作用，进气压缩气缸内的空气理论上可以完全进入燃烧工作气缸内，极大提高了燃烧工作气缸的充气效率和充气数量，从而使改进后的燃烧工作气缸可以在发动机的不同转速下都能够获得稳定的数倍于原燃烧工作气缸容量的进气量。 

附图说明

附图1是对应进气压缩气缸吸气冲程结束和燃烧工作气缸排气冲程结束时的活塞状态示意图； 

附图2是对应进气压缩气缸压缩冲程结束和燃烧工作气缸吸气冲程结束时的活塞状态示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

进气压缩气缸的功能是辅助进气，包括吸气和压缩两个工作循环冲程；燃烧 工作气缸的功能是利用燃料燃烧做功输出有用功，与已有的活塞式内燃发动机气缸功能和结构相同，例如四冲程发动机或者二冲程发动机的气缸。而进气压缩气缸容积大于燃烧工作气缸容积可以达到增压的效果。在实际应用中，往往通过设计多个燃烧工作气缸以达到增加有效工作缸体容量、提高功率、平顺动力输出等目的。所以，该参考示意图中采用进气压缩气缸曲轴与燃烧工作气缸曲轴并行布置的方式，以方便多缸发动机结构扩展。两根曲轴通过一定的联动装置进行转速传递，并保持一定的同步关系。例如，对于高速发动机，可采用的设计是两曲轴转速相同，两个气缸的活塞保持相位差180度，即一个在上止点时另一个在下止点的位置。如果是匹配四冲程发动机的设计，由于进气压缩气缸一个工作循环只有两个冲程，这样通过合理安排活塞相位关系，一个进气压缩气缸可以给两个燃烧工作气缸配气，4缸发动机可以采用2个或更多进气压缩气缸。而对于低速发动机，可以容许进气压缩气缸曲轴转速高于燃烧工作气缸曲轴转速，从而可以让一个进气压缩气缸给多个燃烧工作气缸配气，达到减少发动机体积的目的。 

例如普通1.6L直列4缸活塞式汽油发动机，燃烧工作气缸工作容积为400ml，燃烧工作气缸的参数为：缸径77mm，行程85.8mm。配置2个4倍于燃烧工作气缸工作容积的进气压缩气缸，每个进气压缩气缸容积为1600ml，进气压缩气缸参数为：缸径108.9mm，行程171.6mm。进气压缩气缸由于不需要承受高压力，曲轴及活塞连杆等部件可以做的很细很轻。实际中考虑进气阻力和进气效率等因素，进气压缩气缸可以比设计需求略大一些，对尺寸的选择要求就放松了许多，例如可以选择进气压缩气缸缸径为110mm，行程170mm。 

下面以匹配四冲程发动机设计中的单个燃烧工作气缸为例，对进气压缩气缸工作循环进行说明。 

当进气压缩气缸处于吸气冲程时，对应的燃烧工作气缸处于排气冲程。此时，进气压缩气缸进气门8打开，燃烧工作气缸进气门9关闭，进气压缩气缸活塞3向下运行，空气经进气压缩气缸进气口5进入进气压缩气缸1；同时，燃烧工作气缸排气门10打开，燃烧工作气缸活塞4向上运行，燃烧工作气缸2内的废气经燃烧工作气缸排气口6排出。当进气压缩气缸活塞3运行到气缸下止点时，进气压缩气缸进气门8关闭，进气压缩气缸吸气冲程结束；同时，燃烧工作气缸活塞4运行到气缸上止点，燃烧工作气缸排气门10关闭，燃烧工作气缸排气冲程 结束。图1对应进气压缩气缸吸气冲程结束和燃烧工作气缸排气冲程结束时的活塞状态。 

当进气压缩气缸处于压缩冲程时，对应的燃烧工作气缸处于吸气冲程。此时，进气压缩气缸进气门8关闭，燃烧工作气缸排气门10关闭，燃烧工作气缸进气门9打开，进气压缩气缸活塞3向上运行，燃烧工作气缸活塞4向下运行，进气压缩气缸1内的空气经进气压缩气缸排气口与燃烧工作气缸进气口连接段7进入燃烧工作气缸2内。当燃烧工作气缸活塞4运行到下止点时，燃烧工作气缸进气门9关闭，进气压缩气缸活塞3运行到上止点，进气压缩气缸压缩冲程结束，燃烧工作气缸吸气冲程结束。图2对应进气压缩气缸压缩冲程结束和燃烧工作气缸吸气冲程结束时的活塞状态。 

本实用新型采用的主动式进气增压装置保证了较高的进气效率，同时与曲轴转速同步的活塞压缩进气方式保证了进气量的稳定性，这样就使得发动机无论在低速运转还是高速运转时都能够顺畅的输出稳定的功率。而且，因为压缩进气的设计，进气量可以进行调节，获得数倍于自然吸气的空气量进入燃烧室，燃烧工作气缸容积不需要很大，只要发动机结构强度足够，发动机的输出功率就可以做的很大，这为大功率发动机的设计提供了技术可行性，同时降低了大功率发动机的体积和重量，有利于提高燃油经济性。 

本实用新型涉及的发动机增压装置不仅限于通常的汽车用汽油发动机和柴油发动机，使用其他燃料的活塞式内燃发动机都可以从该增压装置应用中获得性能提升。使用该增压装置的同时仍然可以配合使用机械增压和废气涡轮增压技术。 

Claims (3)

1.一种汽车发动机增压装置，其特征在于包括进气压缩气缸，所述进气压缩气缸与活塞式内燃发动机燃烧工作气缸的进气端口相连接。 

2.如权利要求1所述的汽车发动机增压装置，其特征在于：所述进气压缩气缸采用活塞式工作方式。 

3.一种包含如权利要求1或2的汽车发动机增压装置的汽车发动机。 

Images