本發(fā)明涉及一種增壓進(jìn)氣系統(tǒng)，尤其是用于汽車等使用內(nèi)燃機(jī)的交通工具的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及使用該增壓進(jìn)氣系統(tǒng)的交通工具及方法。

背景技術(shù)：

汽車主要包含五大系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，其中只有進(jìn)氣系統(tǒng)在整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展過(guò)程中從未有過(guò)重大技術(shù)性突破，絕大多數(shù)汽車仍沿用傳統(tǒng)自然吸氣系統(tǒng)(被動(dòng)進(jìn)氣系統(tǒng))，僅有少數(shù)汽車采用了強(qiáng)制進(jìn)氣的增壓系統(tǒng)。

傳統(tǒng)強(qiáng)制進(jìn)氣的增壓系統(tǒng)有廢氣增壓、機(jī)械增壓和電動(dòng)增壓，它們的缺陷如下：(1)廢氣增壓缺陷：高溫下工作、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、故障率高、存在安全隱患、造成發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出延遲、消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率、使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗增加；(2)機(jī)械增壓缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、增壓效果較差、消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率、使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗增加；(3)電動(dòng)增壓缺點(diǎn)：增壓效果低下、噪音大。因上述缺陷明顯，目前也只有廢氣渦輪增壓器被主流市場(chǎng)接受，然而其使用率尚不足10％，而這一技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)跨越了一個(gè)世紀(jì)之久而難以普及。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N 201210193224.X、名稱為“一種渦輪增壓裝置以及使用該渦輪增壓裝置的交通工具”(以下簡(jiǎn)稱為D1)的專利申請(qǐng)中給出了有別于以上三種傳統(tǒng)增壓裝置的進(jìn)氣增壓技術(shù)，該技術(shù)解決了傳統(tǒng)增壓器因不得不消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率所帶來(lái)的種種弊端，該專利申請(qǐng)涉及一種利用交通工具行駛過(guò)程中產(chǎn)生的風(fēng)力來(lái)補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的技術(shù)。然而，這種風(fēng)能增壓裝置還存在以下缺陷：排水裝置設(shè)計(jì)不合理、增壓裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且增壓效果不夠理想、空濾器內(nèi)部氣 流量不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)和增壓器的工作需要、以及增壓發(fā)動(dòng)機(jī)自然吸氣的負(fù)壓值等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的所有缺陷，包括D1方案在實(shí)施過(guò)程中存在的一系列問(wèn)題，提出了一種增壓進(jìn)氣系統(tǒng)、使用該增壓進(jìn)氣系統(tǒng)的交通工具及方法。

相應(yīng)地，本發(fā)明提供了一種增壓進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于，包括：集風(fēng)裝置，所述集風(fēng)裝置包括進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口；動(dòng)力渦輪，所述動(dòng)力渦輪包括進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，集風(fēng)裝置的排風(fēng)口與動(dòng)力渦輪的進(jìn)風(fēng)口連接；空氣濾清器，所述空氣濾清器包括主動(dòng)進(jìn)氣口、自然吸氣口和出氣口，動(dòng)力渦輪的排風(fēng)口通過(guò)氣密性的輸氣管道連接到空氣濾清器的主動(dòng)進(jìn)氣口，用于將動(dòng)力渦輪的排風(fēng)口排出的高壓空氣輸送到空氣濾清器內(nèi)；以及增壓渦輪，所述增壓渦輪能夠由動(dòng)力渦輪帶動(dòng)工作，增壓渦輪包括進(jìn)氣口和出氣口，空氣濾清器的出氣口與增壓渦輪的進(jìn)氣口連接，經(jīng)增壓渦輪增壓后的空氣從增壓渦輪的出氣口排出。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該增壓進(jìn)氣系統(tǒng)還包括旁通管路，所述旁通管路從空氣濾清器的出氣口與增壓渦輪的進(jìn)氣口之間的位置旁通連接到增壓渦輪殼體外通往內(nèi)燃機(jī)的管路。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，空氣濾清器的自然吸氣口還用作空氣中的水分和塵埃以及空氣濾清器濾芯表面的積塵從空氣濾清器中排出的排出口。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述排出口中設(shè)置有閥門。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述動(dòng)力渦輪和所述增壓渦輪固定地形成在同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上。

本發(fā)明還提供了一種交通工具，具有內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述交通工具包括如上所述的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)，其中，所述集風(fēng)裝置的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在所述交通工具的迎風(fēng)面上，所述增壓渦輪的出氣口與 所述內(nèi)燃機(jī)的節(jié)氣門相連，用于將由所述增壓渦輪增壓后的空氣輸送給所述內(nèi)燃機(jī)。

本發(fā)明又提供了一種使用如上所述的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：從集風(fēng)裝置的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的空氣推動(dòng)動(dòng)力渦輪工作，動(dòng)力渦輪帶動(dòng)增壓渦輪工作；從動(dòng)力渦輪的排風(fēng)口排出的高壓空氣經(jīng)氣密性的輸氣管道進(jìn)入空氣濾清器內(nèi)，并通過(guò)空氣濾清器的氣流通道沖刷濾芯表面的積塵；以及從空氣濾清器的出氣口排出的經(jīng)過(guò)濾的空氣進(jìn)入增壓渦輪，并經(jīng)增壓渦輪增壓后從增壓渦輪的出氣口排出。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該方法還包括設(shè)置旁通管路，所述旁通管路從空氣濾清器的出氣口與增壓渦輪的進(jìn)氣口之間的位置旁通連接到增壓渦輪殼體外通往內(nèi)燃機(jī)的管路，在交通工具怠速或低速行駛時(shí)，通過(guò)旁通管路的空氣為內(nèi)燃機(jī)補(bǔ)充進(jìn)氣。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，在交通工具處于滑行狀態(tài)或內(nèi)燃機(jī)處在勻速工況時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的節(jié)氣門基本關(guān)閉，高壓空氣通過(guò)旁通管路回流到空氣濾清器內(nèi)。

在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)空氣濾清器的自然吸氣口排出沖刷掉的濾芯表面積塵以及空氣中的水分和塵埃。

根據(jù)本發(fā)明的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)、使用該增壓進(jìn)氣系統(tǒng)的交通工具及方法，依靠用輸氣管道將動(dòng)力渦輪與空氣濾清器氣密連接，清除掉空氣濾清器內(nèi)部積塵，同時(shí)提高空氣濾清器內(nèi)部氣壓，滿足內(nèi)燃機(jī)自然吸氣及增壓渦輪的工作需要，還依靠在增壓渦輪的殼體外增加旁通管路，在交通工具怠速或低速行駛時(shí)，通過(guò)旁通管路的空氣為內(nèi)燃機(jī)補(bǔ)充進(jìn)氣，并且在交通工具處于滑行狀態(tài)或內(nèi)燃機(jī)處在勻速工況時(shí)，高壓空氣通過(guò)旁通管路回流到空氣濾清器內(nèi)，使得內(nèi)燃機(jī)在任何工況下的需氣量得到極致補(bǔ)償和最大化滿足。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的 示意圖；以及

圖2和圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的空氣濾清器的示意圖，其中圖2示出空氣濾清器的排出口(自然吸氣口)中的閥門處于打開狀態(tài)，圖3示出空氣濾清器的排出口中的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)、使用該增壓進(jìn)氣系統(tǒng)的交通工具及方法。在本發(fā)明中，交通工具是使用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力的交通工具，包括但不限于下文中僅僅作為一個(gè)例子進(jìn)行描述的汽車。

參照?qǐng)D1，示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。其中，增壓進(jìn)氣系統(tǒng)總體上用附圖標(biāo)記“1”表示。本發(fā)明的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)1包括集風(fēng)裝置10、動(dòng)力渦輪11、空氣濾清器12和增壓渦輪13。

在該實(shí)施方式中，集風(fēng)裝置10可以為筒狀或任何其它適于集風(fēng)的形狀，包括進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，集風(fēng)裝置10的進(jìn)風(fēng)口通常設(shè)置在裝載有該增壓進(jìn)氣系統(tǒng)1的交通工具的迎風(fēng)面上，以最有效地收集風(fēng)，集風(fēng)裝置10的排風(fēng)口用于將收集的空氣排出以輸送到動(dòng)力渦輪11。

動(dòng)力渦輪11包括進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，集風(fēng)裝置10的排風(fēng)口通過(guò)輸送管路與動(dòng)力渦輪11的進(jìn)風(fēng)口連接，從集風(fēng)裝置10的排風(fēng)口排出的空氣經(jīng)動(dòng)力渦輪11的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入動(dòng)力渦輪11，推動(dòng)動(dòng)力渦輪11工作，即，使動(dòng)力渦輪11的葉輪旋轉(zhuǎn)，動(dòng)力渦輪11帶動(dòng)增壓渦輪13同步工作，即，增壓渦輪13的葉輪在動(dòng)力渦輪11的葉輪的驅(qū)動(dòng)下隨著動(dòng)力渦輪11的葉輪旋轉(zhuǎn)。在一種實(shí)施方式中，動(dòng)力渦輪11和增壓渦輪13固定地形成在同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上。在動(dòng)力渦輪11內(nèi)完成做功的高壓空氣從動(dòng)力渦輪11的排風(fēng)口排出到輸氣管道14。由于動(dòng)力渦輪11的葉輪排出的空氣面對(duì)小于一個(gè)大氣壓的阻力，從而使得排出的空氣流速更快，降低了動(dòng)力渦輪的排氣阻力，同時(shí)提升了增壓器的增壓效果。另外，動(dòng)力渦輪11的氣密性好，內(nèi)部氣壓沒(méi)有損 失，增壓效果更好。

空氣濾清器12包括主動(dòng)進(jìn)氣口、自然吸氣口和出氣口，動(dòng)力渦輪11的排風(fēng)口通過(guò)氣密性的輸氣管道14與空氣濾清器12的主動(dòng)進(jìn)氣口連接，使得從動(dòng)力渦輪11的排風(fēng)口排出的高壓空氣通過(guò)輸氣管道14經(jīng)空氣濾清器12的主動(dòng)進(jìn)氣口輸送到空氣濾清器12內(nèi)，沖刷空氣濾清器12的濾芯(通常為空氣濾清膜)表面的積塵，從空氣濾清器12的排出口15(也是自然吸氣口)排出。還可以從排出口15排出的是由自然風(fēng)帶入的空氣中的水分和塵埃。

增壓渦輪13包括進(jìn)氣口和出氣口，空氣濾清器12的出氣口通過(guò)輸送管路與增壓渦輪13的進(jìn)氣口連接，進(jìn)入增壓渦輪13的空氣可以來(lái)源于自空氣濾清器12的主動(dòng)進(jìn)氣口進(jìn)入空氣濾清器12內(nèi)和自空氣濾清器12的自然吸氣口進(jìn)入空氣濾清器12內(nèi)且經(jīng)空氣濾清器12過(guò)濾后排出的空氣，經(jīng)增壓渦輪13增壓后的空氣從增壓渦輪13的出氣口排出，增壓渦輪13的出氣口通過(guò)輸送管路與裝載有該增壓進(jìn)氣系統(tǒng)1的內(nèi)燃機(jī)16的節(jié)氣門相連，用于將由增壓渦輪13增壓后的空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)16。從圖1中可以看出，動(dòng)力渦輪-空氣濾清器-增壓渦輪形成了閉環(huán)增壓進(jìn)氣系統(tǒng)。

在汽車高速行駛時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)需氣量較大，自然吸氣或傳統(tǒng)增壓方式采用的進(jìn)氣系統(tǒng)造成空氣濾清膜表面積塵增加，空氣通過(guò)濾清器的速度慢、難以滿足增壓渦輪轉(zhuǎn)速的需要。在根據(jù)本發(fā)明的主動(dòng)增壓進(jìn)氣系統(tǒng)中，從汽車迎風(fēng)面上的集風(fēng)裝置進(jìn)氣口進(jìn)入動(dòng)力渦輪內(nèi)部的高壓空氣完成做功后，經(jīng)輸氣管道14直接進(jìn)入到空氣濾清器12內(nèi)部、通過(guò)空氣濾清器的氣流通道沖刷濾芯表面的積塵從排出口15排出，加快了氣流通過(guò)空氣濾清器的速度，從而保證了增壓渦輪的工作需要和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣質(zhì)量，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的需氣量得到極致補(bǔ)償和最大化滿足，同時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣作用，使得輸氣管道14內(nèi)部氣體流速增加，也使得從集風(fēng)裝置進(jìn)入動(dòng)力渦輪的氣流速度加快，增壓渦輪的葉輪速度也會(huì)同步增加，提高了增壓渦輪的工作效率。

再參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)1還可以包括旁通管路17，該旁通管路17從空氣濾清器12的出氣口與增壓渦輪13的進(jìn)氣口之間的位置旁通到增壓渦輪13殼體外通往內(nèi)燃機(jī)16的管路。在汽車怠速或低速行駛時(shí)，由于旁通管路17的存在，發(fā)動(dòng)機(jī)以自然吸氣為主、增壓為補(bǔ)，通過(guò)旁通管17的空氣及時(shí)為發(fā)動(dòng)機(jī)補(bǔ)充進(jìn)氣，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能不受增壓渦輪的葉輪低轉(zhuǎn)速的影響，從而保證了發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)穩(wěn)定和更高效地工作。另外，當(dāng)汽車處于滑行狀態(tài)或發(fā)動(dòng)機(jī)處在勻速工況時(shí)，內(nèi)燃機(jī)16的節(jié)氣門基本關(guān)閉，高壓空氣通過(guò)旁通管道17回流到空氣濾清器內(nèi)，起到泄壓閥的作用，保證了增壓渦輪13的葉輪不受沖擊。

上述實(shí)施方式的風(fēng)能除塵增壓進(jìn)氣系統(tǒng)是一種主動(dòng)增壓進(jìn)氣系統(tǒng)，其極大降低了增壓渦輪的葉輪的傳動(dòng)阻力，同時(shí)極大減少了空氣濾清器的進(jìn)氣阻力，使得汽車不論在低速或高速行駛過(guò)程中都使得發(fā)動(dòng)機(jī)處于富氧燃燒，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下動(dòng)力的全面提升，同時(shí)降低了油耗及排放。

現(xiàn)在參照?qǐng)D2和圖3，示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的空氣濾清器12的示意圖，其中圖2示出空氣濾清器的排出口(自然吸氣口)中的閥門120處于打開狀態(tài)，圖3示出空氣濾清器的排出口中的閥門120處于關(guān)閉狀態(tài)。

空氣濾清器12包括進(jìn)氣口121、分流蓋122、氣流通道123、濾芯124(通常為空氣濾清膜)、排出口(自然吸氣口)和出氣口125，其中，排出口中可以設(shè)置閥門120，在由高壓空氣沖刷掉的濾芯5表面的積塵以及由自然風(fēng)帶入的空氣中的水分和塵埃在空氣濾清器12中積累到一定程度需要清除時(shí)或者在增壓進(jìn)氣系統(tǒng)需要泄壓時(shí)，可以打開閥門120將積塵從空氣濾清器12中排出或者進(jìn)行泄壓，之后可以再關(guān)閉閥門120。根據(jù)該實(shí)施方式的空氣濾清器12的內(nèi)部氣壓可以始終保持大于或等于一個(gè)大氣壓，從而使增壓效果更好。并且，本發(fā)明所采用的空氣過(guò)濾技術(shù)不僅提高了進(jìn)氣效率，而且極大減少了空氣濾清器積塵，積塵量不再隨進(jìn)氣量的增加而累積，保證 了發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣質(zhì)量。

在一種實(shí)施方式中，閥門120的打開和關(guān)閉可以通過(guò)閥門活塞126、受力彈簧127和防塵栓128來(lái)實(shí)現(xiàn)。

另一方面，一種包括根據(jù)本發(fā)明的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)的交通工具，具有內(nèi)燃機(jī)，集風(fēng)裝置的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在交通工具的迎風(fēng)面上，增壓渦輪的出氣口與內(nèi)燃機(jī)的節(jié)氣門相連，用于將由增壓渦輪增壓后的空氣輸送給內(nèi)燃機(jī)。

采用根據(jù)本發(fā)明的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)的交通工具表現(xiàn)為：1、能夠長(zhǎng)久保持空氣濾清器的清潔度；2、動(dòng)力與車速同步提升；3、勻速順暢、提速無(wú)延遲；4、油耗下降。這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于富氧工作狀態(tài)的結(jié)果，而傳統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)使得發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期缺氧燃燒，是一種被動(dòng)進(jìn)氣系統(tǒng)。

又一方面，一種使用根據(jù)本發(fā)明的增壓進(jìn)氣系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：從集風(fēng)裝置的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入的空氣推動(dòng)動(dòng)力渦輪工作，動(dòng)力渦輪帶動(dòng)增壓渦輪工作；從動(dòng)力渦輪的排風(fēng)口排出的高壓空氣經(jīng)氣密性的輸氣管道進(jìn)入空氣濾清器內(nèi)，并通過(guò)空氣濾清器的氣流通道沖刷濾芯表面的積塵；以及從空氣濾清器的出氣口排出的經(jīng)過(guò)濾的空氣進(jìn)入增壓渦輪，并經(jīng)增壓渦輪增壓后從增壓渦輪的出氣口排出。

該方法還包括設(shè)置旁通管路，所述旁通管路從空氣濾清器的出氣口與增壓渦輪的進(jìn)氣口之間的位置旁通連接到增壓渦輪殼體外通往內(nèi)燃機(jī)的管路，在汽車怠速或低速行駛時(shí)，通過(guò)旁通管路的空氣為發(fā)動(dòng)機(jī)補(bǔ)充進(jìn)氣。在汽車處于滑行狀態(tài)或發(fā)動(dòng)機(jī)處在勻速工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門基本關(guān)閉，高壓空氣通過(guò)旁通管路回流到空氣濾清器內(nèi)。通過(guò)空氣濾清器的自然吸氣口排出沖刷掉的濾芯表面積塵以及空氣中的水分和塵埃。

在全球倡導(dǎo)“節(jié)能減排”的今天，可以確信，本發(fā)明的主動(dòng)增壓進(jìn)氣系統(tǒng)極大地提高了進(jìn)氣效率、顯著提升了增壓效果且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使得汽車不論在低速或高速行駛過(guò)程中都使發(fā)動(dòng)機(jī)處于富氧燃 燒，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下動(dòng)力的全面提升并同時(shí)降低了油耗及排放，這些優(yōu)勢(shì)表明本發(fā)明的主動(dòng)增壓進(jìn)氣系統(tǒng)在汽車產(chǎn)業(yè)及以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力主導(dǎo)的交通工具如雨后春筍的今天，將會(huì)有極其廣闊的應(yīng)用前景。