專利名稱：內燃機多級增壓裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于內燃機增壓系統，具體涉及一種內燃機多級增壓裝置。
背景技術：
在柴油機的進氣系統中，最廣泛被應用的是渦輪增壓。渦輪增壓器實際上是一種利用發動機排氣能量來驅動的空氣壓縮機，當發動機轉速增快，廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量和調整發動機的轉速，就可以增加發動機的輸出功率了。然而渦輪增壓器雖然有協助發動機增力的作用，但也有它的缺點，其中最明顯的是，“滯后響應”，即由于葉輪的慣性作用對油門驟時變化反應遲緩，即使經過改良后的最快反應時間也要1. 7秒， 使發動機延遲增加或減少輸出功率。這對于要突然加速或超車的汽車而言，瞬間會有點提不上勁的感覺。另外渦輪增壓器在發動機低轉速時效率低下，難以為燃燒室提供足夠燃燒的空氣，在車輛處于低速行駛時渦輪增壓器甚至會由于使發動機排氣受阻而變成發動機的阻礙。機械增壓則沒有渦輪增壓器上述的缺點，不存在“滯后響應”，機械增壓器風葉轉速始終與發動機處于同步狀態，在中低速時和瞬間加速時的增壓效率要遠遠大于渦輪增壓器。然而機械增壓器的動力來之于發動機，在運轉時需要消耗發動機功率，隨著發動機轉速增高，這種動力消耗的情況就越嚴重。所以在發動機處于高轉時，機械增壓器的效率要低于渦輪增壓器。2006年，德國大眾汽車公司推出TSI復合增壓發動機(機械增壓+渦輪增壓)目的是利用機械增壓來克服渦輪增壓器低速時效率低下的問題。使得1.4L排量的汽油發動機的動力輸出表現媲美2. 4L自然吸氣發動機。而目前在柴油機上則沒有類似技術。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于設計提供一種以渦輪增壓與機械增壓復合的柴油機增壓系統的技術方案。所述的內燃機多級增壓裝置，包括柴油發動機，其特征在于所述的柴油發動機傳動連接機械增壓器，柴油發動機和機械增壓器之間設置通過柴油發動機轉速來控制離合狀態的電磁離合器，同時柴油發動機的進氣端管路連接渦輪增壓器，所述的機械增壓器與渦輪增壓器分別與進氣管相通，進氣管與機械增壓器的增壓器進氣管和增壓器出氣管管路連接，并且在增壓器進氣管和增壓器出氣管之間的進氣管上設置單向閥。所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的柴油發動機的曲軸皮帶盤與電磁離合器上設有的電磁離合器皮帶盤皮帶連接，電磁離合器皮帶盤與機械增壓器上設有的機械增壓器皮帶盤皮帶連接。所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的柴油發動機的曲軸皮帶盤上設置轉速信號傳感器，所述的轉速信號傳感器與電磁離合器通過設置電控單元控制。
所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的柴油發動機上設置發動機進氣管和發動機出氣管，發動機進氣管和發動機出氣管分別與渦輪增壓器的進氣端的連接，渦輪增壓器的排氣端一側與廢氣排管連接。所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的機械增壓器為離心式機械增壓O所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的機械增壓器包括殼體，殼體中設置低速軸和高速軸，所述的低速軸中部連接設置低速齒輪，下部套接設置機械增壓器皮帶輪，所述的高速軸中部連接設置高速齒輪，上部連接葉輪，葉輪外設置渦輪壓蓋，渦輪壓蓋上設置增壓器進氣管和增壓器出氣管，上述的低速齒輪和高速齒輪嚙合連接。所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的進氣管上設置三通管I和三通管 II，三通管I和三通管II之間設置單向閥，三通管I和三通管II與機械增壓器的增壓器出氣管和增壓器進氣管管路連接。所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的進氣管的進氣端上設置空濾器。上述的內燃機多級增壓裝置，設計合理，在柴油發動機上同時設置機械增壓器和渦輪增壓器，改變渦輪增壓滯后相應及機械增壓消耗發動機動能的現象，本明顯提高了柴油機中低速時的扭矩與功率，在降低油耗的同時使尾氣排放得到很大改善。如在康明斯 EQB160-20發動機上使用，原機功率為160PS，使用本發明裝置后，動力提升15%以上，綜合油耗下降8%以上，尾氣排放減少40%以上。
圖1為本發明的結構示意圖2為本發明中單項閥關閉狀態的氣路示意圖； 圖3為本發明中單項閥打開狀態的氣路示意圖； 圖4為本發明中機械增壓器的結構示意圖； 圖5為本發明中電控單元的控制原理圖。圖中1-機械增壓器；2-機械增壓器皮帶盤；3-電磁離合器；4-電磁離合器皮帶盤；5-電控單元；6-轉速信號傳感器；7-曲軸皮帶盤；8-柴油發動機；9-發動機進氣管； 10"發動機出氣管；11"廢氣排管；12-渦輪增壓器；13-三通管I ； 14-單向閥；15-三通管 II ；16-空濾器；17-進氣管；18-增壓器進氣管；19-增壓器出氣管；20-葉輪；21-渦輪壓蓋；22-殼體；23-低速齒輪；24-低速軸；25-高速軸；26-高速齒輪。
具體實施例方式以下結合說明書附圖來進一步說明本發明。如圖1所示，內燃機多級增壓裝置包括了柴油發動機8，柴油發動機8的曲軸皮帶盤7上通過皮帶傳動連接了設置在電磁離合器3上的電磁離合器皮帶盤4，電磁離合器皮帶盤4上通過皮帶傳動連接了機械增壓器1上的機械增壓器皮帶盤2。因此機械增壓器1是利用柴油發動機8的動力進行運作的。柴油發動機8的曲軸皮帶盤7上設置了轉速信號傳感器6，用來監測柴油發動機8 的轉速。轉速信號傳感器6和電磁離合器3是由電控單元5 (單片機等控制單元)控制的，如圖5所示。如圖4所示，柴油發動機8為離心式機械增壓器，其具體結構包括殼體22，殼體22 中設置平行的低速軸M和高速軸25，低速軸M中部套接設置低速齒輪23，下部連接設置機械增壓器皮帶輪2，高速軸25中部連接設置高速齒輪沈，上部連接葉輪20，葉輪20外設置渦輪壓蓋21，渦輪壓蓋21上設置增壓器進氣管18和增壓器出氣管19，并且低速齒輪23 和高速齒輪沈是嚙合連接的。同時在柴油發動機8上管路連接渦輪增壓器12，渦輪增壓器12具體通過發動機進氣管9和發動機出氣管10與柴油發動機8連接，渦輪增壓器12與廢氣排管11連接。機械增壓器1與渦輪增壓器12與進氣管17是相通的。進氣管17上設置三通管 I 13和三通管II 15，三通管I 13和三通管II 15之間設置單向閥14，三通管I 13—端連接渦輪增壓器12，一端還連接了機械增壓器1的增壓器出氣管19，三通管II 15上連接了增壓器進氣管18。同時為了吸入比較干凈的空氣，在進氣管17的進氣端上設置空濾器16。如圖2和3所示，使用時，利用設置在曲軸皮帶盤7上設置轉速信號傳感器6測得柴油發動機8轉速信號，利用電控單元6控制電磁離合器3的離合以達到控制機械增壓器1 的工作。在柴油發動機8怠速至額定轉速60%時，機械增壓器1處于工作狀態，此時單向閥 14在進氣管17中氣壓的作用下處于關閉狀態，空氣經進氣管17和機械增壓器進氣管18進入機械增壓器1，由機械增壓器1壓縮，并通過機械增壓器出氣管19傳輸至渦輪增壓器12 的進氣口，再經由渦輪增壓器12 二次增壓進入柴油發動機8氣缸；在柴油發動機8達到額定轉速的60%以上，因此時渦輪增壓器12已經進入最佳工作效率，機械增壓器1已無需工作，所以通過電控單元5將其關閉，此時單向閥14處于開啟狀態，空氣經由原進氣管17進入渦輪增壓器12 ；待柴油發動機8轉速回落到額定轉速40%左右，電控單元5控制電磁離合器3的吸合使機械增壓器1重新工作。
權利要求
1.內燃機多級增壓裝置，包括柴油發動機(8)，其特征在于所述的柴油發動機(8)傳動連接機械增壓器(1 )，柴油發動機(8)和機械增壓器(1)之間設置通過柴油發動機(8)轉速來控制離合狀態的電磁離合器(3)，同時柴油發動機(8)的進氣端管路連接渦輪增壓器 (12)，所述的機械增壓器(1)與渦輪增壓器(12)分別與進氣管(17)相通，進氣管(17)與機械增壓器(1)的增壓器進氣管(18)和增壓器出氣管(19)管路連接，并且在增壓器進氣管 (18)和增壓器出氣管(19)之間的進氣管(18)上設置單向閥(14)。
2.如權利要求1所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的柴油發動機(8)的曲軸皮帶盤(7 )與電磁離合器(3 )上設有的電磁離合器皮帶盤(4 )皮帶連接，電磁離合器皮帶盤(4)與機械增壓器(1)上設有的機械增壓器皮帶盤(2)皮帶連接。
3.如權利要求1所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的柴油發動機(8)的曲軸皮帶盤(7 )上設置轉速信號傳感器(6 )，所述的轉速信號傳感器(6 )與電磁離合器(3 )通過設置電控單元(5)控制。
4.如權利要求1所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的柴油發動機(8)上設置發動機進氣管(9)和發動機出氣管(10)，發動機進氣管(9)和發動機出氣管(10)分別與渦輪增壓器(12)的進氣端的連接，渦輪增壓器(12)的排氣端一側與廢氣排管(11)連接。
5.如權利要求1所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的機械增壓器(1)為離心式機械增壓器。
6.如權利要求1所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的機械增壓器(1)包括殼體(22)，殼體(22)中設置低速軸(24)和高速軸(25)，所述的低速軸(24)中部連接設置低速齒輪(23)，下部套接設置機械增壓器皮帶輪(2)，所述的高速軸(25)中部連接設置高速齒輪(26 )，上部連接葉輪(20 )，葉輪(20 )外設置渦輪壓蓋(21)，渦輪壓蓋(21)上設置增壓器進氣管(18)和增壓器出氣管(19)，上述的低速齒輪(23)和高速齒輪(26)嚙合連接。
7.如權利要求1所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的進氣管(17)上設置三通管I (13)和三通管II (15)，三通管I (13)和三通管II (15)之間設置單向閥(14)，三通管 I (13)和三通管II (15)與機械增壓器(1)的增壓器出氣管(19)和增壓器進氣管(18)管路連接。
8.如權利要求1所述的內燃機多級增壓裝置，其特征在于所述的進氣管(18)的進氣端上設置空濾器(16)。
全文摘要
內燃機多級增壓裝置，屬于內燃機增壓系統。其包括柴油發動機，柴油發動機傳動連接機械增壓器，柴油發動機和機械增壓器之間設置通過柴油發動機轉速來控制離合狀態的電磁離合器，同時柴油發動機的進氣端管路連接渦輪增壓器，機械增壓器與渦輪增壓器分別與進氣管相通，進氣管與機械增壓器的增壓器進氣管和增壓器出氣管管路連接，并且在增壓器進氣管和增壓器出氣管之間的進氣管上設置單向閥。上述的內燃機多級增壓裝置，設計合理，在柴油發動機上同時設置機械增壓器和渦輪增壓器，改變渦輪增壓滯后相應及機械增壓消耗發動機動能的現象，本發明明顯提高了柴油機中低速時的扭矩與功率，在降低油耗的同時使尾氣排放得到很大改善。
文檔編號F02M35/10GK102155289SQ20111009625
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月18日 優先權日2011年4月18日
發明者唐堅梁, 唐武均, 宣海軍 申請人:杭州申財科技有限公司