CN216142835U - 发动机进气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种发动机进气系统，包括：进气歧管、发动机气缸、排气歧管、第一增压器、第二增压器、第一进气主路以及第二进气主路，进气歧管和排气歧管分别设于发动机气缸的进气端和排气端，第一增压器包括连通压气机叶轮的第一进气端，第一出气端以及连通涡轮机叶轮的第二进气端和第二出气端，第一进气端与第一进气主路相连，第二进气端与排气歧管相连，第二进气主路连接于第一增压器的第一出气端和进气歧管之间，且第二进气主路上设有第一中冷器，第二增压器与第二进气主路的一部分管路并联，且第二增压器位于第一中冷器的下游，进气歧管内集成有第二中冷器。

Description

发动机进气系统

技术领域

本实用新型涉及汽车发动机领域，特别涉及一种发动机进气系统。

背景技术

涡轮增压器被广泛应用于车辆中，用于增大发动机进气量。涡轮增压器包括与发动机排气通道连通的涡轮机叶轮和与发动机进气通道连通的压气机叶轮，且涡轮机叶轮和压气机叶轮通过轴相连；发动机启动后，由气缸排出的废气会进入涡轮增压器中，推动涡轮机叶轮转动，使压气机叶轮同步转动，吸入外界空气进入燃烧室，提高发动机进气量，增大发动机喷油量，最终达到提高发动机功率的目的。

如上述原理不难看出，涡轮增压器提高发动机功率的效果取决于发动机的排气能量，排气能量越大，涡轮机叶轮转速越快，压气机叶轮单位时间内吸入的空气量越大；发动机处于冷启动或急加速或低转速或低负荷工况时，气缸排出的废气能量较小，连带涡轮机叶轮转动速度较小，压气机叶轮的转速也较小；如此，单个涡轮增压器在发动机处于冷启动或急加速或低转速或低负荷工况时，要么因缺乏动力而几乎无法起到提高发动机功率的作用，要么响应迟钝，需要较长的反应时间。

基于此，技术人员一般会设置多个增压器以解决上述问题。然而，拥有多个增压器的进气系统部件繁多，布置所需空间大，且气体在被多个增压器吸入并压缩提速后，其温度将升高，体积发生膨胀，最终反而导致发动机进气量过低，无法实现提高发动机功率的目的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑的发动机进气系统。

本实用新型提供的实用新型动机进气系统包括：进气歧管、发动机气缸、排气歧管、第一增压器、第二增压器、第一进气主路以及第二进气主路，所述进气歧管和所述排气歧管分别设于所述发动机气缸的进气端和排气端，所述第一增压器包括连通压气机叶轮的第一进气端和第一出气端以及连通涡轮机叶轮的第二进气端和第二出气端，所述第一进气端与所述第一进气主路相连，所述第二进气端与所述排气歧管相连，所述第二进气主路连接于所述第一增压器的所述第一出气端和所述进气歧管之间，且所述第二进气主路上设有第一中冷器，所述第二增压器与所述第二进气主路的一部分管路并联，且所述第二增压器位于所述第一中冷器的下游，所述进气歧管内集成有第二中冷器。

可选地，所述第二中冷器集成于所述进气歧管的稳压腔内。

可选地，所述第二增压器包括增压入口与增压出口，所述增压入口与所述第二进气主路之间通过第一管路连接，所述增压出口与所述第二进气主路之间通过第二管路连接。

可选地，所述第一管路与位于其上游的部分第二进气主路之间的夹角为钝角，所述第二管路与位于其下游的部分第二进气主路之间的夹角为钝角。

可选地，所述第二进气主路与所述第二增压器并联的部分管路上设有电子节流阀。

可选地，还包括回流支路以及设于所述回流支路上的电动阀，所述回流支路一端连通所述第一进气主路，另一端连通所述第二进气主路，所述回流支路与所述第一进气主路的连接点位于所述第一增压器的上游，所述回流支路与所述第二进气主路的连接点位于所述所述第二管路的下游。

可选地，所述第二进气主路上还设有节气门，所述节气门位于所述回流支路与所述第二进气主路的连接点的下游。

可选地，所述第一增压器为涡轮增压器，所述第二增压器为电动增压器，所述第二增压器与48V电源连接。

可选地，所述第一中冷器、所述第二中冷器以及所述第二增压器各自通过独立于发动机的冷却系统冷却。

可选地，所述第二中冷器的体积小于第一中冷器的体积。

综上所述，本实用新型通过合理设计第一增压器和第二增压器之间的相对位置和配合方式，明确空气在发动机进气系统内的流向策略，并针对第一增压器和第二增压器布置多个中冷器，再合理配置每个中冷器在进气系统中的位置与体积，以提供一种结构紧凑，部件精简，布置灵活，所需空间少，且该进气系统即使在发动机处于不利于增压器工作的工况时也根据用户的需求提供强大的动力。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的发动机进气系统的示意图。

图2为本实用新型实施例提供的第一增压器的示意图。

附图标记说明

I-第一进气主路，II-第二进气主路，III-回流支路；

1-第一增压器，101-第一进气端，102-第一出气端，103-第二进气端，104-第二出气端；

2-第二增压器，201-增压入口，202-增压出口；

3-第一中冷器，4-第二中冷器，5-进气歧管，6-发动机气缸，7-排气歧管，8-48V电源，9-电子节流阀，10-第一管路，11-第二管路，12-节气门，13-电动阀，14-空气滤清器，15-后处理系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

如图1所示，本实用新型提供一种发动机进气系统，包括空气滤清器14、第一进气主路I、第二进气主路II、第一增压器1、由48V电源8供能的第二增压器2、第一中冷器3、第二中冷器4、进气歧管5、发动机气缸6、排气歧管7以及后处理系统15。

在本实施例提供的发动机进气系统中，第一增压器1为涡轮增压器，第二增压器2为电动增压器。请一并参阅图2，第一增压器1包括连通压气机叶轮的第一进气端101和第一出气端102，以及连通涡轮机叶轮的第二进气端103和第二出气端104。

第一进气端101与第一进气主路I的一端连通，第一出气端102与第二进气主路II的一端连通，第一进气主路I的另一端与空气滤清器14连通，用于吸入外界空气，第二进气主路II的另一端与进气歧管5连通，进气歧管5与发动机气缸6相连，发动机气缸6与排气歧管7相连，排气歧管7与第一增压器1的第二进气端103连通，第一增压器1的第二出气端104与后处理系统15连通。当发动机工作时，发动机气缸6通过排气歧管7排出废气，废气经由第二进气端103进入第一增压器1中，推动涡轮机叶轮，随即从第二出气端104离开第一增压器1，同时，涡轮机叶轮带动压气机叶轮转动，将外界空气从第一进气端101吸入第一增压器1，经叶轮加速后从第一出气端102离开第一增压器1，进入第二进气主路II。

第一中冷器3位于第二进气主路II上，用于冷却由第一增压器1进入第二进气主路II的空气，以抵消压气机叶轮对空气做功引起的气体温度上升与气体体积膨胀对进气量的影响，达到单位时间内为第二进气主路II导入更多空气的目的。

第二增压器2位于第一中冷器3的下游，其进口和出口均与第二进气主路II连通，在第二进气主路II上形成一条与第二进气主路II的部分管路并联的气体支路。在发动机工作过程中，被冷却的空气离开第一中冷器3后，将行至第二进气主路II与第二增压器2所在支路的分叉口处。第二增压器2包括增压入口201和增压出口202，增压入口201通过第一管路10与第一中冷器3后方的第二进气主路II连通，增压出口202则通过第二管路11与第二进气主路II连通；在第一管路10与第二进气主路II的连通口和第二管路11与第二进气主路II的连通口之间，即第二进气主路II与第二增压器2并联的部分管路上，设置有常开的电子节流阀9。

电子节流阀9的设置目的是：当发动机未处于不利于第一增压器1工作的工况时，电子节流阀9开启，使位于增压入口201和增压出口202之间的第二进气主路II处于通路状态，并令第二增压器2以最低输出功率怠速运行，能使离开第一中冷器3的大部分空气流向第二进气主路II，达到提升发动机进气量的目的。此外，相较于传统的机械单向阀，电子节流阀9能减少节流损失，降低第二增压器2不运行时管路中的进气阻力，减少并联第二增压器2对管路的负面影响，起到降低油耗和保证发动机最大功率的作用。

当发动机处于不利于第一增压器1工作的工况时，关闭电子节流阀9，使离开第一中冷器3的空气流入第二增压器2，并使第二增压器2以正常输出功率运行，能增加单位时间内进入和排出发动机气缸6的空气量，并借由排出发动机气缸6的废气驱动压气机叶轮，减轻第二增压器2的工作负担，形成正反馈，进而克服发动机处于不利于第一增压器1工作的工况时，第一增压器1作功能力弱的缺点。在本实用新型中，前述不利于第一增压器1工作的工况，包括发动机冷启动或急加速或低转速或低负荷等工况，同时本领域技术人员有能力根据实验或随着技术发展重新定义或扩展所述不利于第一增压器1工作的工况所包含的范围。

需要特别说明的是，本实用新型中的第一管路10与第二进气主路II靠近第一中冷器3一侧，即第一管路10与位于其上游的部分第二进气主路II之间的夹角为钝角；第二管路11与第二进气主路II远离第一中冷器3的一侧，即第二管路11与位于其下游的部分第二进气主路II之间的夹角为钝角。此设置目的是减小空气流动损失，节约能源。

进一步地，在第二管路11与第二进气主路II连通口的下游，第二进气主路II分出回流支路III，回流支路III上设有能控制回路通断的电动阀13，且其一端位于第二增压器2和进气歧管5之间，位于第二增压器2的下游，另一端连通第一进气主路I，位于空气滤清器14和第一增压器1之间；在回流支路III与第二进气主路II的连接点的下游，还设有节气门12。如此，当车辆在行驶过程中松开油门致使节气门12关闭时，只需控制电动阀13打开，即可将第二进气主路II内迅速聚集的高压气体引回第一进气主路I，防止第二进气主路II因压力过大而受损，同时也能维持第一增压器1连续运转，不至于产生巨大的转速波动。

在发动机工作过程中，空气通过节气门12后，将进入第二中冷器4被二次冷却，以抵消第二增压器2对空气做功引起的气体温度上升与气体体积膨胀对进气量的影响；随即，空气依次进入进气歧管5和发动机气缸6中，经燃烧后变为废气从排气歧管7中排出，经由第二进气端103进入第一增压器1，推动涡轮机叶轮做功，再经由第二出气端104排出。

需要说明的是，第一中冷器3、第二中冷器4以及第二增压器2各自通过独立于发动机的冷却系统冷却，且第二中冷器4的体积小于第一中冷器3，并与进气歧管5集成为一体，形成集成式水冷进气歧管；第二中冷器4集成在进气歧管5的稳压腔内。在相关技术中，集成式水冷进气歧管中的中冷器大小将直接影响集成式水冷进气歧管的设计难度，中冷器越大，设计难度越高，成本越高，对原进气歧管的性能影响也越大；因此，本实施例的一个重要设计思路是，采用两级冷却，使气体先经过第一中冷器3被初步冷却，然后再经过第二中冷器4，如此，在第二中冷器4中才可以采用体积较小的中冷器，以节省集成式水冷进气歧管的总体布置空间，降低集成式进气歧管的设计难度和设计成本以及对原进气歧管性能的影响。当然地，本领域技术人员可以根据热负荷和空间布置情况适当调节两中冷器的大小，在冷却目标恒定的情况下，第一中冷器3与第二中冷器4之间的体积关系为负相关关系。

综上所述，本实用新型通过合理设计第一增压器1和第二增压器2之间的相对位置和配合方式，明确空气在发动机进气系统内的流向策略，并针对第一增压器1和第二增压器2布置多个中冷器，再合理配置每个中冷器在进气系统中的位置与体积，以提供一种结构紧凑，部件精简，布置灵活，所需空间少，且该进气系统即使在发动机处于不利于增压器工作的工况时也根据用户的需求提供强大的动力。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种发动机进气系统，其特征在于，包括：进气歧管(5)、发动机气缸(6)、排气歧管(7)、第一增压器(1)、第二增压器(2)、第一进气主路以及第二进气主路，所述进气歧管(5)和所述排气歧管(7)分别设于所述发动机气缸(6)的进气端和排气端，所述第一增压器(1)包括连通压气机叶轮的第一进气端(101)和第一出气端(102)以及连通涡轮机叶轮的第二进气端(103)和第二出气端(104)，所述第一进气端(101)与所述第一进气主路相连，所述第二进气端(103)与所述排气歧管(7)相连，所述第二进气主路连接于所述第一增压器(1)的所述第一出气端(102)和所述进气歧管(5)之间，且所述第二进气主路上设有第一中冷器(3)，所述第二增压器(2)与所述第二进气主路的一部分管路并联，且所述第二增压器(2)位于所述第一中冷器(3)的下游，所述进气歧管(5)内集成有第二中冷器(4)。

2.如权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述第二中冷器(4)集成于所述进气歧管(5)的稳压腔内。

3.如权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述第二增压器(2)包括增压入口(201)与增压出口(202)，所述增压入口(201)与所述第二进气主路之间通过第一管路(10)连接，所述增压出口(202)与所述第二进气主路之间通过第二管路(11)连接。

4.如权利要求3所述的发动机进气系统，其特征在于：所述第一管路(10)与位于其上游的部分第二进气主路之间的夹角为钝角，所述第二管路(11)与位于其下游的部分第二进气主路之间的夹角为钝角。

5.如权利要求3所述的发动机进气系统，其特征在于，所述第二进气主路与所述第二增压器(2)并联的部分管路上设有电子节流阀(9)。

6.如权利要求3所述的发动机进气系统，其特征在于，还包括回流支路以及设于所述回流支路上的电动阀(13)，所述回流支路一端连通所述第一进气主路，另一端连通所述第二进气主路，所述回流支路与所述第一进气主路的连接点位于所述第一增压器(1)的上游，所述回流支路与所述第二进气主路的连接点位于所述第二管路(11)的下游。

7.如权利要求6所述的发动机进气系统，其特征在于，所述第二进气主路上还设有节气门(12)，所述节气门(12)位于所述回流支路与所述第二进气主路的连接点的下游。

8.如权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述第一增压器(1)为涡轮增压器，所述第二增压器(2)为电动增压器，所述第二增压器(2)与48V电源(8)连接。

9.如权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述第一中冷器(3)、所述第二中冷器(4)以及所述第二增压器(2)各自通过独立于发动机的冷却系统冷却。

10.如权利要求1所述的发动机进气系统，其特征在于，所述第二中冷器(4)的体积小于所述第一中冷器(3)的体积。

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