根據(jù)本發(fā)明包括渦輪增壓系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣歧管的三維示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]參考這些附圖，尤其是參考圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)100。尤其，發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)100置于發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣過(guò)濾器120和發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)流單元130之間，并且包括:中央主體101，渦輪102和壓縮機(jī)103聯(lián)接至相同軸104上并且安裝在中央主體101上；兩個(gè)文丘里管105，其包括在中央主體101中，并且終止于噴嘴106 ;滾動(dòng)/滑動(dòng)軸承107，其支撐渦輪102 ;加油器108和倍速器109，其安裝在中央主體101上，分別圖示于圖3和圖4 ;兩個(gè)法蘭擴(kuò)壓器110 ;空氣循環(huán)閥111 ;閥112，其用于排放空氣至外部；空氣再循環(huán)管113，其連接至空氣再循環(huán)閥111 ;連接法蘭114，其用于連接至再循環(huán)閥111，用于兩個(gè)法蘭擴(kuò)壓器110中的一個(gè)；連接器件115，其用于安裝渦輪增壓器103。
[0035]圖3a更詳細(xì)地示出了中央主體101，突出顯示油潤(rùn)滑軸承107，圖3b示出了具有加油器108的軸承107的放大圖。
[0036]圖4a更詳細(xì)地示出了中央主體101，突出顯示倍速器109，圖4b示出了倍速器109的放大圖。
[0037]相反，圖5示出了圖2的系統(tǒng)100，突出顯示空氣遵循的路徑，從空氣過(guò)濾器120出來(lái)，進(jìn)入系統(tǒng)100并且朝向節(jié)流單元130離開(kāi)系統(tǒng)。更具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣相位的通過(guò)過(guò)濾器120的空氣經(jīng)由第一擴(kuò)壓器110被運(yùn)送，對(duì)應(yīng)于文丘里管105中的壓縮機(jī)103。此后，從噴嘴106出來(lái)的空氣被供應(yīng)至聯(lián)接至壓縮機(jī)103的相同軸104上的渦輪102。因此，渦輪102被激活并且因此確定壓縮機(jī)103的移動(dòng)，壓縮機(jī)103開(kāi)始增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。在節(jié)流單元130打開(kāi)的加速相位期間，氣流增加，因此增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓。
[0038]有利地，根據(jù)本發(fā)明，空氣再循環(huán)閥111具有降低渦輪102和節(jié)流單元130之間的空氣壓力的功能，從而確保節(jié)流閥當(dāng)其在加速相位之外關(guān)閉時(shí)的完整性，從而使空氣在空氣再循環(huán)管113中循環(huán)，或者可替換地，通過(guò)空氣放氣閥112將空氣排放至外部。
[0039]有利地，根據(jù)本發(fā)明，渦輪增壓器能夠由輕金屬制成。
[0040]有利地，根據(jù)本發(fā)明，如圖6所示，渦輪增壓系統(tǒng)100包括在內(nèi)燃機(jī)150的進(jìn)氣歧管的每個(gè)進(jìn)氣空氣箱內(nèi)(例如噴射發(fā)動(dòng)機(jī))。這種應(yīng)用實(shí)施例是特別有利的，因?yàn)閲娚浒l(fā)動(dòng)機(jī)有利于增加容積效率，供給導(dǎo)管可以有更大的尺寸，消除逆火的危險(xiǎn)，因?yàn)閷?dǎo)管沒(méi)有燃料，更易于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，因?yàn)閲娚湎到y(tǒng)(栗、任何分配器、調(diào)整器、噴射器)的位置未嚴(yán)格地界定至發(fā)動(dòng)機(jī)的位置。因此，通過(guò)適當(dāng)對(duì)渦輪增壓系統(tǒng)100定尺寸，多個(gè)這種系統(tǒng)100可以在節(jié)流閥之后定位于進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣氣箱內(nèi)，靠近進(jìn)氣閥，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸用一個(gè)這種系統(tǒng)。以該方式，有利地，根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)氣導(dǎo)管中的壓力波用于以發(fā)動(dòng)機(jī)的低和中/低轉(zhuǎn)速增加每個(gè)氣缸的填充。在使用中，當(dāng)渦輪增壓系統(tǒng)100不接收進(jìn)氣空氣時(shí)，其繼續(xù)因慣性旋轉(zhuǎn)并且多余空氣通過(guò)排氣閥112排放至外側(cè)或者從閥111被供應(yīng)回到回路，圖示于圖2和圖5。使用渦輪增壓系統(tǒng)100的裝配件113或者安裝適當(dāng)尺寸的罐能夠用作壓縮空氣的積蓄器，閥111依靠電子控制能夠在最適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻在氣缸中加載更大的空氣體積。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)的操作，申請(qǐng)人已經(jīng)完成了對(duì)渦輪的熱力學(xué)效率、渦輪和壓縮機(jī)之間的傳遞以及壓縮機(jī)的熱力學(xué)效率的理論研究。為此，申請(qǐng)人基于的考慮為，由于后者對(duì)容積機(jī)器的可移動(dòng)壁產(chǎn)生的壓力，熱發(fā)動(dòng)機(jī)將從燃燒的可燃物質(zhì)所獲得的熱量的最高部分轉(zhuǎn)化為燃燒產(chǎn)品的機(jī)械功。申請(qǐng)人考慮的是，為了由排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器的熱力學(xué)分析，通常假設(shè)的是，影響壓縮機(jī)中和渦輪中的空氣和廢氣的轉(zhuǎn)換分別發(fā)生，而不與機(jī)器交換熱量。事實(shí)上，特定熱量被交換，并且由于渦輪增壓器不是理想機(jī)器，因此發(fā)生在其內(nèi)部的轉(zhuǎn)換是無(wú)效率地產(chǎn)生的。渦輪增壓器的效率隨著渦輪增壓器本身的總體效率、在渦輪入口的廢氣的溫度和壓縮機(jī)的空氣進(jìn)氣的溫度之間的比、渦輪中的膨脹比的增加而增加。相反，產(chǎn)量損失是源自于排放動(dòng)能的損失，由于未使用從機(jī)器排放的流體的一部分動(dòng)能，因?yàn)楣潭ê鸵苿?dòng)導(dǎo)管中的摩擦，從一個(gè)葉片至另一葉片的通路具有不同的速度，接頭處流體的邊緣滲漏。此外，如果在渦輪入口處的廢氣的溫度低于特定值，那么因?yàn)闇u輪回收的機(jī)械功率將不足以移動(dòng)壓縮機(jī)，所以渦輪增壓器將不能在優(yōu)化條件下工作。但是，在相反情況下，過(guò)多機(jī)械功率傳遞至壓縮機(jī)軸將趨于將渦輪增壓器的操作點(diǎn)移動(dòng)至更高壓縮比。因?yàn)闊崃W(xué)第二定律指出不可能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，其唯一結(jié)果是轉(zhuǎn)換從做功源吸收的熱量，渦輪的熱力學(xué)效率低于1，渦輪和壓縮機(jī)之間的傳遞的機(jī)械效率低于1，所以壓縮機(jī)的熱力學(xué)效率低于1。當(dāng)前市場(chǎng)上可獲得的渦輪增壓器的總體性能隨著操作條件可變，可以暫時(shí)假設(shè)為0.5/0.65之間。此外，熱力學(xué)第一定律指出，粒子的任何系統(tǒng)均能夠以四種不同方式與外部環(huán)境相互作用:從環(huán)境吸收熱、釋放熱、對(duì)環(huán)境做功、環(huán)境對(duì)其做功。每個(gè)這些相互作用等同于在系統(tǒng)和外部環(huán)境之間交換能量并且系統(tǒng)的內(nèi)能產(chǎn)生改變。如果系統(tǒng)損失熱或者做功，其內(nèi)能減??；如果其接收熱或者環(huán)境對(duì)其做功，那么其內(nèi)能增加。因此，由于位能和動(dòng)能的改變而發(fā)生任何現(xiàn)象。當(dāng)前自動(dòng)化工業(yè)使用的所有渦輪增壓器的操作均是基于以上提到的熱力學(xué)原理，基于排氣相位排放以及吸氣相位吸入的前述等量體積，本發(fā)明也基于此。但是，應(yīng)該考慮的是，本發(fā)明使用預(yù)燃燒空氣，其連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)，既不在導(dǎo)管上也不在渦輪葉片上釋放沉積，由于氣缸盡可能多的填充新鮮空氣的事實(shí)，這導(dǎo)致性能方面的優(yōu)勢(shì)。此外，氣缸的填充受到進(jìn)氣導(dǎo)管的幾何特征的影響以及被排放的幾何形狀影響。因此，使用本發(fā)明增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的總體效率，因?yàn)楸景l(fā)明確保增壓器以及優(yōu)化氣缸的填充，而不阻礙排氣的外側(cè)出口。而且，進(jìn)氣空氣具有的溫度低于這些排氣的溫度，因此，使用本發(fā)明，不必須安裝冷卻系統(tǒng)，也不需要使用重的材料。
[0042]因此，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)，定位于發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣過(guò)濾器和節(jié)流單元之間，不承受公知的渦輪增壓系統(tǒng)經(jīng)受的過(guò)熱。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)的另一優(yōu)勢(shì)包括:中安裝氣缸容量的相同種類(lèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)上的可能性，直接在進(jìn)氣管上，消除用于具體連接的需要，導(dǎo)致降低了生產(chǎn)成本。
[0044]此外，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)允許占據(jù)較小體積以及允許快速安裝。
[0045]此外，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)由于渦輪增壓器能夠由輕金屬制成而具有降低的總重量。
[0046]而且，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)允許增加發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，由于其允許在燃燒周期之后完全清空燃燒室，因此消除了影響公知系統(tǒng)的在后續(xù)周期中燃燒剩余物聚集的問(wèn)題。
[0047]然而，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)允許將固定幾何形狀渦輪替換為可變幾何形狀渦輪以增加渦輪壓縮系統(tǒng)的效率。
[0048]最后，利用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)能夠保持渦輪清潔，節(jié)約維修成本。
[0049]最后清楚的是，能夠修改和改變此處描述和圖示的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)，這并不超出由隨附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)(100)，包括: -中央主體(101)，渦輪(102)和壓縮機(jī)(103)安裝在所述中央主體上并且聯(lián)接至相同軸(104)上；以及 -至少兩個(gè)法蘭擴(kuò)壓器(110)，其連接至兩個(gè)文丘里管(105)，所述兩個(gè)文丘里管包括在所述中央主體(101)中并且終止于噴嘴(106)； 其特征在于，其置于空氣發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)濾器(120)和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流單元(130)之間，所述渦輪(102)從所述噴嘴(106)接收所述空氣過(guò)濾器(120)輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣，所述空氣過(guò)濾器的流量確定所述渦輪(102)的操作以及通過(guò)所述軸(104)確定所述壓縮機(jī)(103)的操作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)(100)，其特征在于，包括空氣再循環(huán)閥(111)和連接至所述閥(111)的空氣再循環(huán)管(113)，所述空氣再循環(huán)閥和所述空氣再循環(huán)管構(gòu)造為用于在所述節(jié)流單元(120)關(guān)閉的構(gòu)造中降低所述渦輪(102)和所述節(jié)流單元(120)之間的空氣壓力。3.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)(100)，其特征在于，其包括用于連接所述再循環(huán)閥(111)的連接法蘭(114)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)(100)，其特征在于，其包括:閥(112)，其用于排放空氣至外部，構(gòu)造為用于在所述節(jié)流單元(120)關(guān)閉的構(gòu)造中降低所述渦輪(102)和所述節(jié)流單元(120)之間的空氣壓力。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)(100)，其特征在于，其包括滾動(dòng)/滑動(dòng)軸承(107)以支撐所述渦輪(102)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)(100)，其特征在于，其包括安裝在所述中央主體(101)上的所述軸承(107)的加油器(108)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)(100)，其特征在于，其包括安裝在所述中央主體(101)上的倍速器(109)。8.—種內(nèi)燃機(jī)(150)的進(jìn)氣歧管，包括根據(jù)前述權(quán)利要求所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)(100)。
【專(zhuān)利摘要】一種發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)(100)，包括：中央主體(101)，渦輪(102)和壓縮機(jī)(103)安裝在中央主體上并且聯(lián)接至相同軸(104)上；以及至少兩個(gè)法蘭擴(kuò)壓器(110)，其連接至兩個(gè)文丘里管(105)，兩個(gè)文丘里管包括在中央主體(101)中并且終止于噴嘴(106)。渦輪增壓系統(tǒng)(100)置于空氣發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)濾器(120)和發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流單元(130)之間，渦輪(102)從噴嘴(106)接收空氣過(guò)濾器(120)輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣，空氣過(guò)濾器的流量確定渦輪(102)的操作以及通過(guò)軸(104)確定壓縮機(jī)(103)的操作。
【IPC分類(lèi)】F02B29/02, F02B33/34
【公開(kāi)號(hào)】CN105358802
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480032380
【發(fā)明人】弗拉奧·費(fèi)蘭蒂
【申請(qǐng)人】弗拉奧·費(fèi)蘭蒂
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2014年5月28日
【公告號(hào)】EP3004586A1