專利名稱：一種廢氣渦輪增壓器、發(fā)動機以及車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種廢氣渦輪增壓器、發(fā)動機以及車輛技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種應(yīng)用于汽車發(fā)動機利用廢氣增壓的裝置、以及發(fā)動機和車輛，屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]發(fā)動機是汽車的心臟，為汽車的行走提供動力，關(guān)系著汽車的動力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性。簡單來說，發(fā)動機就是一個能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)，即將汽油等燃料的熱能，通過在密封汽缸內(nèi)燃燒氣體膨脹，推動活塞作功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。如圖I所示，發(fā)動機中設(shè)置有若干燃燒室 3，每個燃燒室3上均設(shè)置有進氣門和排氣門，各燃燒室3的進氣口通過進氣歧管2與外界連通，為燃燒室3輸入燃料和助燃空氣。各燃燒室3的出氣口通過排氣歧管4與外界連通， 將燃料燃燒后所產(chǎn)生的廢氣排出。為了保證燃燒的穩(wěn)定性，通常在進氣歧管2的上游端還設(shè)置有用于過濾助燃空氣的空氣過濾器I。為了環(huán)保還在排氣歧管4的下游端設(shè)置有用于轉(zhuǎn)化廢氣的三元催化器5。助燃空氣經(jīng)過空氣過濾器I的過濾后，通過進氣歧管2進入到燃燒室3中，在燃燒室3中輔助燃料燃燒做功后，所生成的廢氣通過排氣歧管4進入到三元催化器5中去除有害氣體，然后排到大氣中。如何在不增加發(fā)動機體積與排量的情況下，安全有效的提高發(fā)動機的輸出功率一直以來是各個汽車廠家所集中研究的問題。[0003]近年來，以通過提高進氣壓力是增加汽車發(fā)動機功率的所研究的熱點方式之一。 提高進氣壓力，又稱增壓壓力可增大進入燃燒室的助燃空氣密度，使供入氣缸內(nèi)的空氣量增加。這樣就可以燃燒更多的燃料，從而大幅度地提高功率，而且還能改善內(nèi)燃機的燃料經(jīng)濟性。目前，在實踐中所采用的增壓方法是使用機械增壓器，但機械增壓器由于受到轉(zhuǎn)速和消耗功率的影響，其增壓值很少超過Ibar, —般在O. 3-0. 5bar之間。另外,機械增壓最大的缺點就是會消耗發(fā)動機產(chǎn)生的功率，因此燃油消耗率比非增壓發(fā)動機略高?，F(xiàn)有的大多數(shù)機械增壓會消耗掉發(fā)動機輸出功率的7%，并且隨著轉(zhuǎn)速的上升急劇增加，機械增壓器的工作速度是有限值的，增壓器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速升降程度與曲軸的是同步的，發(fā)動機在每分鐘7000 轉(zhuǎn)的時候機械增壓也只能是每分鐘7000轉(zhuǎn)，而同樣情況下渦輪增壓可以達到每分鐘10000 轉(zhuǎn)或更高，因此，使用機械增壓的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速往往不能過高。提升發(fā)動機的功率與扭矩大概在30%-50%之間實用新型內(nèi)容[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中采用機械增壓器所存在的消耗發(fā)動機功率等問題，本實用新型提供了一種廢氣渦輪增壓器，該增壓器使用發(fā)動機所排出的廢氣作為動力，在進入燃燒室前對助燃空氣進行壓縮。使用這種增壓器可增加發(fā)動機功率、提升扭矩、降低油耗、 減少發(fā)動機排氣污染物。[0005]本實用新型所提供的技術(shù)方案為[0006]一種廢氣渦輪增壓器，其特征在于，所述廢氣渦輪增壓器包括[0007]用于為助燃空氣增壓的增壓裝置，包括[0008]設(shè)置有進氣通道和排氣通道的增壓裝置殼體，[0009]用于為助燃空氣增壓的葉輪，設(shè)置在所述增壓裝置殼體內(nèi)；[0010]以及，[0011]以發(fā)動機排出廢氣為動力源、為所述增壓裝置提供動力的渦輪裝置，所述渦輪裝置包括[0012]設(shè)置有廢氣進氣通道和廢氣排氣通道的渦輪殼體，[0013]用于驅(qū)動所述葉輪旋轉(zhuǎn)的渦輪，設(shè)置在所述渦輪殼體內(nèi)，所述渦輪與所述葉輪同軸設(shè)置；[0014]汽車發(fā)動機廢氣通過所述廢氣進氣通道進入到所述渦輪殼體中，驅(qū)動所述渦輪轉(zhuǎn)動后，再通過所述廢氣排氣通道排出所述渦輪殼體；助燃空氣由所述進氣通道進入到所述增壓裝置殼體內(nèi)，經(jīng)過與所述渦輪一起轉(zhuǎn)動的所述葉輪的壓縮后，再通過所述排氣通道進入到發(fā)動機進氣歧管中。[0015]上述技術(shù)方案的有益效果為本實用新型廢氣渦輪增壓器通過發(fā)動機排出的廢氣作為廢氣渦輪增壓器的動力源，在不損失發(fā)動機功率的條件下，在助燃空氣進入到發(fā)動機燃燒室前對其進行壓縮，以增加發(fā)動機的功率；即實現(xiàn)了對汽車發(fā)動機排出廢氣的二次利用，又增加了發(fā)動機的功率。[0016]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以進行以下進一步改進。[0017]進一步的，所述進氣通道與設(shè)置在汽車發(fā)動機進氣歧管上游的空氣過濾器的出氣口相連。[0018]采用上述進一步技術(shù)方案的有益效果為將增壓裝置的進氣通道與設(shè)置在發(fā)動機進氣歧管上游的用于過濾進入到進氣歧管中的助燃空氣的空氣過濾器相連，將在助燃空氣進入到進氣歧管之前引入到增壓裝置中進行增壓，保證了對全部助燃空氣的增壓。[0019]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以進行以下進一步的改進。[0020]進一步的，所述廢氣渦輪增壓裝置還包括用于對由所述排氣通道排出的增壓后的助燃空氣進行冷卻的中冷器，所述中冷器的進氣口與所述排氣通道連通，所述中冷器的出氣口與發(fā)動機的進氣歧管連通。[0021]采用上述進一步技術(shù)方案的有益效果為經(jīng)過增壓裝置增壓的助燃空氣在進入到進氣歧管之前，應(yīng)首先進入中冷器進行冷卻，以避免由于被壓縮后的助燃空氣溫度過高，降低發(fā)動機的充氣效率。[0022]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以進行以下進一步的改進。[0023]進一步的，所述廢氣進氣通道與發(fā)動機廢氣排氣口相連通。[0024]采用上述進一步技術(shù)方案的有益效果為通過廢氣進氣通道將由發(fā)動機排氣口排出的廢氣直接引入到渦輪裝置中推動渦輪做功，節(jié)約能源提高廢氣渦輪增壓器的工作效率。[0025]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以進行以下進一步的改進。[0026]進一步的，所述廢氣排氣通道與三元催化器的進氣口相連通。[0027]采用上述進一步技術(shù)方案的有益效果為由發(fā)動機排氣口排出的廢氣，經(jīng)過渦輪裝置的再次利用后經(jīng)過三元催化器的處理后，將廢氣中的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物等有害氣體通過氧化和還原作用轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮氣，以減小對外界環(huán)境的污染。[0028]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以進行以下進一步的改進。[0029]進一步的，所述渦輪與所述葉輪設(shè)置在同一轉(zhuǎn)軸上或分別設(shè)置在通過軸承連接設(shè)置在同軸設(shè)置的兩根轉(zhuǎn)軸上。[0030]采用上述進一步技術(shù)方案的有益效果為將渦輪和葉輪同軸設(shè)置，可使動力傳遞更加直接，基本無損耗。[0031]綜上所述，本實用新型廢氣渦輪增壓器，廢氣渦輪增壓器利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力進入渦輪殼體中，驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的渦輪帶動與其同軸設(shè)置的葉輪轉(zhuǎn)動，將增壓裝置殼體中助燃空氣壓縮后送入燃燒室。本實用新型在不消耗發(fā)動機本身功率基礎(chǔ)上， 利用發(fā)動機所排出的廢氣作為動力源在助燃空氣進入到燃燒室之前對其進行壓縮。在不增加發(fā)動機排量的情況下，壓縮更多的空氣經(jīng)過中冷器降低進氣溫度，進入燃燒室來增加燃料量，從而提高發(fā)動機功率和扭矩。[0032]本實用新型的另一個目的在于提供一種發(fā)動機，包括用于為燃料提供燃燒空間的若干燃燒室，所述燃燒室上設(shè)置有用于輸入燃料和助燃空氣的進氣門和用于排出燃料燃燒所產(chǎn)生廢氣的排氣門；[0033]與各所述燃燒室的進氣口相連通的進氣歧管；[0034]與各所述燃燒室的排氣口相連通的排氣歧管；[0035]以及，本實用新型的廢氣渦輪增壓器，所述廢氣渦輪增壓器的廢氣進氣通道與所述發(fā)動機排氣歧管相連通，所述廢氣渦輪增壓器的排氣通道與進氣歧管相連通。[0036]本實用新型的還一個目的在于提供一種車輛，具有本實用新型的發(fā)動機。


[0037]圖I表示現(xiàn)有發(fā)動機配氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0038]圖2表示本實用新型廢氣渦輪增壓器結(jié)構(gòu)示意圖；[0039]圖3為設(shè)置有本實用新型廢氣渦輪增壓器的發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0040]
以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。[0041]如圖2、3所示，一種廢氣渦輪增壓器A，用于在進入燃燒室3前對發(fā)動機助燃空氣進行壓縮，包括增壓裝置和渦輪裝置。其中，增壓裝置包括增壓裝置殼體6和通過轉(zhuǎn)軸12 設(shè)置在增壓裝置殼體6內(nèi)的葉輪7。增壓裝置殼體6上還設(shè)置有進氣通道8和排氣通道9， 優(yōu)選的，進氣通道8的一端與空氣過濾器I的出氣口相連，另一端與增壓裝置殼體6所圍成的腔體相連通；排氣通道9的一端增壓裝置殼體6內(nèi)部腔體相連通，另一端與發(fā)動機進氣歧管2連通。經(jīng)過空氣過濾器I過濾的助燃空氣通過進氣通道8輸入到增壓裝置殼體6中， 在葉輪7的作用下，助燃空氣被壓縮，壓縮后的助燃空氣通過排氣通道9進入到進氣歧管2 中，最后進入到燃燒室3中。渦輪裝置包括渦輪殼體和渦輪；渦輪殼體上設(shè)置有廢氣進氣通道13和廢氣排氣通道14，渦輪11通過轉(zhuǎn)軸12設(shè)置在渦輪殼體10中。用于將渦輪11設(shè)置在渦輪殼體10中的轉(zhuǎn)軸也為轉(zhuǎn)軸12，即渦輪11和葉輪7間隔設(shè)置在同一轉(zhuǎn)軸12上。廢氣進氣通道13的一端與發(fā)動機排氣歧管4的出口端相連，另一端設(shè)置在渦輪殼體10上，并與渦輪殼體10所圍成用于設(shè)置渦輪11的腔體相連通。廢氣排氣通道14 一端設(shè)置在渦輪殼體10上，也與渦輪殼體10所圍成用于設(shè)置渦輪11的腔體相連通，另一端與三元催化器 5的進氣口相連。[0042]當然，在實際應(yīng)用中，進氣通道8與進氣歧管2在其上游部分連通，排氣通道9與進氣歧管2在其下游段連通。廢氣排氣通道14也可直接與汽車的廢氣管道相連通。[0043]汽車發(fā)動機所排出的廢氣通過廢氣進氣通道13進入到渦輪殼體10中，并利用其本身的慣性沖力進入渦輪殼體10中驅(qū)動渦輪11轉(zhuǎn)動。在渦輪殼體10中驅(qū)動渦輪11做功后的廢氣通過廢氣排氣通道14排出，并經(jīng)過三元催化器5的處理后，去除廢氣中的有害氣體后排入大氣。在廢氣驅(qū)動渦輪11轉(zhuǎn)動的同時與渦輪11同軸設(shè)置的葉輪7也在渦輪11 的帶動下轉(zhuǎn)動，新鮮的助燃空氣通過空氣過濾器I的過濾后，由進氣通道8進入到增壓裝置殼體6中，并在葉輪7的作用下被壓縮；經(jīng)過壓縮后的助燃空氣，通過排氣通道9進入到發(fā)動機進氣歧管2中，隨后進入到燃燒室3中。[0044]本實用新型廢氣渦輪增壓器通過將發(fā)動機所排出的廢氣通過進氣通道直接引入到渦輪裝置中推動渦輪做功，在不損耗發(fā)動機功率的情況下，為廢氣渦輪增壓器提供動力， 壓縮助燃空氣。[0045]本實用新型的優(yōu)選實施例中，如圖3所示，在排氣通道9與進氣歧管2的連接處還設(shè)置有中冷器15，中冷器15的進氣口與排氣通道9相連，出氣口與進氣歧管2相連。經(jīng)過增壓裝置壓縮后的助燃空氣，經(jīng)過中冷器15的冷卻后再進入到進氣歧管2中，可避免壓縮后的助燃空氣溫度過高對發(fā)動機效率產(chǎn)生的不良影響，還可避免由于助燃空氣溫度過高造成的爆震等情況的發(fā)生。[0046]—種發(fā)動機，該發(fā)動機除現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)外，還設(shè)置有上述實施例中的廢氣渦輪增壓器，廢氣渦輪增壓器的廢氣進氣通道13與發(fā)動機排氣歧管4相連通，排氣通道9與進氣歧管2相連通。通過使用廢氣渦輪增壓，可提高發(fā)動機的燃燒效率，增加輸出扭矩和功率。另外，本實用新型還公開了一種使用帶有廢氣渦輪增壓器的發(fā)動機的車輛。[0047]以上是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種廢氣渦輪增壓器，其特征在于，包括 用于為助燃空氣增壓的增壓裝置，所述增壓裝置包括設(shè)置有進氣通道和排氣通道的增壓裝置殼體、以及設(shè)置在所述增壓裝置殼體內(nèi)的用于為助燃空氣增壓的葉輪； 以及， 以發(fā)動機排出廢氣為動力源、為所述增壓裝置提供動力的渦輪裝置，所述渦輪裝置包括設(shè)置有廢氣進氣通道和廢氣排氣通道的渦輪殼體、以及設(shè)置在所述渦輪殼體內(nèi)的用于帶動所述葉輪旋轉(zhuǎn)的渦輪，所述渦輪與所述葉輪同軸設(shè)置； 其中，汽車發(fā)動機廢氣通過所述廢氣進氣通道進入到所述渦輪殼體中，驅(qū)動所述渦輪轉(zhuǎn)動后，再通過所述廢氣排氣通道排出所述渦輪殼體； 助燃空氣由所述進氣通道進入到所述增壓裝置殼體內(nèi)，經(jīng)過在所述渦輪帶動下轉(zhuǎn)動的所述葉輪的壓縮后，再通過所述排氣通道進入到發(fā)動機進氣歧管中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述進氣通道與設(shè)置在汽車發(fā)動機進氣歧管上游的空氣過濾器的出氣口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述廢氣渦輪增壓裝置還包括用于對由所述排氣通道排出的增壓后的助燃空氣進行冷卻的中冷器；所述中冷器的進氣口與所述排氣通道連通，所述中冷器的出氣口與發(fā)動機的進氣歧管連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述廢氣進氣通道與發(fā)動機廢氣排氣口相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述廢氣排氣通道與三元催化器的進氣口相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項所述的廢氣渦輪增壓器，其特征在于所述渦輪與所述葉輪設(shè)置在同一轉(zhuǎn)軸上。
7.一種發(fā)動機，其特征在于所述發(fā)動機包括用于為燃料提供燃燒空間的若干燃燒室，所述燃燒室上設(shè)置有用于輸入燃料和助燃空氣的進氣門和用于排出燃料燃燒所產(chǎn)生廢氣的排氣門； 與各所述燃燒室的進氣口相連通的進氣歧管； 與各所述燃燒室的排氣口相連通的排氣歧管； 以及， 權(quán)利要求I至6任一項所述的廢氣渦輪增壓器，所述廢氣渦輪增壓器的廢氣進氣通道與所述發(fā)動機排氣歧管相連通，所述廢氣渦輪增壓器的排氣通道與進氣歧管相連通。
8.—種車輛，其特征在于，所述車輛包括如權(quán)利要求7所述的發(fā)動機。
專利摘要本實用新型提供一種廢氣渦輪增壓器、發(fā)動機及車輛，廢氣渦輪增壓器包括為助燃空氣增壓的增壓裝置、以發(fā)動機排出廢氣為動力源并為增壓裝置提供動力的渦輪裝置，汽車發(fā)動機廢氣引入渦輪裝置中帶動增壓裝置工作，將進入到增壓裝置中的助燃空氣壓縮后，送入發(fā)動機進氣歧管中。本實用新型廢氣渦輪增壓器利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動，渦輪帶動與其同軸設(shè)置的葉輪轉(zhuǎn)動，將增壓裝置殼體中助燃空氣壓縮后送入燃燒室，在不消耗發(fā)動機本身功率基礎(chǔ)上，利用發(fā)動機所排出的廢氣作為動力源在助燃空氣進入到燃燒室之前對其進行壓縮，在不增加發(fā)動機排量與體積的條件下，增加燃油噴射量；實現(xiàn)對汽車發(fā)動機排出廢氣的二次利用，增加發(fā)動機的功率。
文檔編號F02B37/00GK202811052SQ20122049676
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者王振海, 張艷青, 賀燕銘, 馬童立, 李紅強, 周啟順, 趙錦倫 申請人:北京汽車動力總成有限公司