專利名稱：一種增壓汽油機(jī)空氣管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽油機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種增壓汽油機(jī)空氣管理系統(tǒng)。
技術(shù)背景隨著節(jié)能減排的要求提高，汽油機(jī)增壓技術(shù)得到越來越廣泛的運(yùn)用。但由于 汽油機(jī)進(jìn)氣增壓后容易發(fā)生爆震等問題，其增壓比受到限制。國(guó)外研究表明，進(jìn) 氣溫度是影響爆震的主要原因。如果能夠控制進(jìn)氣溫度，就能進(jìn)一步提高增壓比， 使得節(jié)能減排效果更為明顯。現(xiàn)在普遍采用的進(jìn)氣冷卻是采用中冷器，通過與外界的熱交換實(shí)現(xiàn)降溫。但 是中冷器存在部分工況冷卻效果不理想，以及易受環(huán)境因素影響等問題。透平制冷則利用制冷循環(huán)的原理對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行冷卻。該技術(shù)50年代曾在天然氣內(nèi)燃機(jī)中 有所運(yùn)用。但由于經(jīng)濟(jì)成本高、設(shè)計(jì)匹配難度高，以及技術(shù)難度高等原因一直沒 有在柴油機(jī)和汽油機(jī)上實(shí)際運(yùn)用。但近些年，隨著節(jié)能減排法規(guī)的進(jìn)一步加強(qiáng)， 該項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)前景再度引起關(guān)注。此外，汽油機(jī)增壓普遍存在低速扭矩不足的問題。雙渦輪增壓技術(shù)是解決該 問題的途徑之一，已在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用。低速工況下，排氣經(jīng)過低速小排量渦輪， 帶動(dòng)壓氣機(jī)，從而更好的利用低速排氣能量。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種增壓汽油機(jī)空氣管理系統(tǒng)，包括主壓氣機(jī)5、雙效渦輪氣壓機(jī)3，中冷器2，主渦輪6，以及雙效渦輪4，其特征在于中高速工況時(shí)， 雙效渦輪4串聯(lián)在中冷器2后，其后依次串聯(lián)氣缸1和主渦輪6，雙效渦輪4起 到透平制冷的作用；低速工況時(shí)，中冷器2、氣缸1和主渦輪6串聯(lián)后，再串聯(lián)雙效渦輪4，雙效渦輪4起到提高輸出扭矩的作用。所述主壓氣機(jī)5和雙效渦輪氣壓機(jī)3合并為壓氣機(jī)12，并且壓氣機(jī)12和雙 效渦輪4、主渦輪6同軸布置。本發(fā)明的有益效果為可以實(shí)現(xiàn)透平制冷和雙渦輪增壓雙重功能，可更好的 控制進(jìn)氣溫度，允許更高的增壓比和提高低速扭矩；系統(tǒng)在高、中、低不同轉(zhuǎn)速 下采用不同的工作模式，使得不同工況下，系統(tǒng)的工作狀態(tài)得以優(yōu)化。


圖1為本發(fā)明第一種系統(tǒng)的中高速工況時(shí)的流程示意圖； 圖2為本發(fā)明第一種系統(tǒng)的低速工況時(shí)的流程示意圖； 圖3為本發(fā)明第二種系統(tǒng)的中高速工況時(shí)的流程示意圖； 圖4為本發(fā)明第二種系統(tǒng)的低速工況時(shí)的流程示意圖。 圖中標(biāo)號(hào)l陽氣缸；2-中冷器；3-雙效渦輪氣壓機(jī)；4-雙效渦輪；5-主壓氣機(jī)； 6-主渦輪;7-第一閥門;8-第二閥門;9-第三闊門;10-第四閥門; ll-第五閥門；12-壓氣機(jī)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種增壓汽油機(jī)空氣管理系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行說明。 實(shí)施例1圖1為本發(fā)明第一種系統(tǒng)的中高速工況時(shí)的流程示意圖，主壓氣機(jī)5、雙效 渦輪氣壓機(jī)3、中冷器2、雙效渦輪4、氣缸1和主渦輪6依次串聯(lián)。氣體經(jīng)過主 壓氣機(jī)5被壓縮增壓后，進(jìn)入雙效渦輪壓氣機(jī)3， 二次增壓；然后進(jìn)入中冷器2， 通過與冷卻介質(zhì)的熱交換，得以冷卻；然后氣體經(jīng)過第一閥門7和第二閥門8進(jìn)入雙效渦輪4，通過膨脹，使進(jìn)氣溫度降低，通由第三閥門9和第四閥門IO進(jìn)入 氣缸l;氣體在氣缸l內(nèi)燃燒做功后，經(jīng)過主渦輪6和第五閥門ll排出。當(dāng)進(jìn)氣 溫度滿足要求時(shí)，可通過第一閥門7和第四閥門10的控制對(duì)雙效渦輪4進(jìn)行旁 通，氣體從連接第一閥門7和第四閥門IO的氣道直接通過，減少因?yàn)榕蛎浺?的壓力損失。 實(shí)施例2圖2為本發(fā)明第一種系統(tǒng)的低速工況時(shí)的流程示意圖，主壓氣機(jī)5、雙效渦 輪氣壓機(jī)3、中冷器2、氣缸l、主渦輪6和雙效渦輪4依次串聯(lián)。氣體經(jīng)過主壓 氣機(jī)5被壓縮增壓后，進(jìn)入雙效渦輪壓氣機(jī)3， 二次增壓；然后進(jìn)入中冷器2， 通過與冷卻介質(zhì)的熱交換，得以冷卻；然后氣體經(jīng)過第一閥門7和第四閥門10 進(jìn)入氣缸l，氣體在氣缸1內(nèi)燃燒做功后，經(jīng)過主渦輪6，由于低速工況下氣流 量較小，氣體在主渦輪6處膨脹比接近1;然后氣體通過第五閥門11和第二閥門 8，進(jìn)入雙效渦輪4，排氣在雙效渦輪4處得以膨脹，為進(jìn)氣增壓提供能量。仿真結(jié)果證明采用雙效渦輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后，可以在保持進(jìn)氣溫度不變的情況 下，將進(jìn)氣壓力從1.6bar提高到2.0bar。中高速工況下的輸出轉(zhuǎn)矩和功率提高 約10%;低速工況下，扭矩提高約11%。實(shí)施例3圖3為本發(fā)明第二種系統(tǒng)的中高速工況時(shí)的流程示意圖，將主壓氣機(jī)5和雙 效渦輪氣壓機(jī)3合并為壓氣機(jī)12，并且壓氣機(jī)12和雙效渦輪4、主渦輪6同軸 布置；壓氣機(jī)12、中冷器2、雙效渦輪4、氣缸1和主渦輪6依次串聯(lián)。氣體經(jīng) 過壓氣機(jī)12被壓縮增壓后，進(jìn)入中冷器2，通過與冷卻介質(zhì)的熱交換，得以冷卻； 然后氣體經(jīng)過第一閥門7和第二閥門8進(jìn)入雙效渦輪4，通過膨脹，使進(jìn)氣溫度 降低，通由第三閥門9和第四閥門IO進(jìn)入氣缸I;氣體在氣缸l內(nèi)燃燒做功后，經(jīng)過主渦輪6和第五閥門11排出。當(dāng)進(jìn)氣溫度滿足要求時(shí)，可通過第一閥門7 和第四閥門10的控制對(duì)雙效渦輪4進(jìn)行旁通，氣體從連接第一閥門7和第四閥 門10的氣道直接通過，減少因?yàn)榕蛎浺鸬膲毫p失。 實(shí)施例4圖4為本發(fā)明第二種系統(tǒng)的低速工況時(shí)的流程示意圖，將主壓氣機(jī)5和雙效 渦輪氣壓機(jī)3合并為壓氣機(jī)12，并且壓氣機(jī)12和雙效渦輪4、主渦輪6同軸布 置，壓氣機(jī)12、中冷器2、氣缸l、主渦輪6和雙效渦輪4依次串聯(lián)。氣體經(jīng)過 壓氣機(jī)12—級(jí)增壓，然后進(jìn)入中冷器2，通過與冷卻介質(zhì)的熱交換，得以冷卻； 然后氣體經(jīng)過第一闊門7和第四閥門IO進(jìn)入氣缸l，氣體在氣缸1內(nèi)燃燒做功后， 經(jīng)過主渦輪6，由于低速工況下氣流量較小，氣體在主渦輪6處膨脹比接近1; 然后氣體通過第五閥門11和第二閥門8，進(jìn)入雙效渦輪4，排氣在雙效渦輪4處 得以膨脹，為進(jìn)氣增壓提供能量。
權(quán)利要求
1.一種增壓汽油機(jī)空氣管理系統(tǒng)，包括主壓氣機(jī)(5)、雙效渦輪氣壓機(jī)(3)，中冷器(2)，主渦輪(6)，以及雙效渦輪(4)，其特征在于中高速工況時(shí)，雙效渦輪(4)串聯(lián)在中冷器(2)后，其后依次串聯(lián)氣缸(1)和主渦輪(6)，雙效渦輪(4)起到透平制冷的作用；低速工況時(shí)，中冷器(2)、氣缸(1)和主渦輪(6)串聯(lián)后，再串聯(lián)雙效渦輪(4)，雙效渦輪(4)起到提高輸出扭矩的作用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓汽油機(jī)空氣管理系統(tǒng)，其特征在于，所 述主壓氣機(jī)(5)和雙效渦輪氣壓機(jī)(3)合并為壓氣機(jī)(12)，并且壓氣機(jī)(12) 和雙效渦輪(4)、主渦輪(6)同軸布置。
全文摘要
本發(fā)明屬于汽油機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種增壓汽油機(jī)空氣管理系統(tǒng)。包括壓氣機(jī)、中冷器、主渦輪以及雙效渦輪；中高速工況時(shí)，雙效渦輪串聯(lián)在中冷器后，其后依次串聯(lián)氣缸和主渦輪，雙效渦輪起到透平制冷的作用；低速工況時(shí)，中冷器、氣缸和主渦輪串聯(lián)后，再串聯(lián)雙效渦輪，雙效渦輪起到提高輸出扭矩的作用。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)透平制冷和雙渦輪增壓雙重功能，可更好的控制進(jìn)氣溫度，允許更高的增壓比和提高低速扭矩；且系統(tǒng)在高、中、低不同轉(zhuǎn)速下采用不同的工作模式，使得不同工況下，系統(tǒng)的工作狀態(tài)得以優(yōu)化。
文檔編號(hào)F02B41/10GK101333959SQ20081011720
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者張揚(yáng)軍, 汪茂海, 諸葛偉林, 鄭新前, 濤 陳, 瑋 魏 申請(qǐng)人:清華大學(xué)