專利名稱：渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)是公知的。然而，有效控制發(fā)動機(jī)中渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速從而對施加給進(jìn)氣的升壓進(jìn)行控制一直是個問題。需要廢氣門或者復(fù)雜的氣門裝置。而且，由于必須滿足針對所有發(fā)動機(jī)的嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)，因此使用高壓渦輪增壓器是成問題的，這是因?yàn)檫@種渦輪增壓器對流動強(qiáng)加的限制以及從而對排氣的冷卻趨于導(dǎo)致催化轉(zhuǎn)化器點(diǎn)火的不可接受的延遲。傳統(tǒng)上，在具有兩級渦輪增壓的發(fā)動機(jī)中，精細(xì)地控制由每個渦輪增壓器相對另一個渦輪增壓器提供的升壓是個問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，包括可變?nèi)莘e的燃燒室；進(jìn)氣門裝置，其對進(jìn)入所述燃燒室的空氣的流動進(jìn)行控制；燃料輸送裝置，用于將燃料輸送至空氣中并與空氣混合；排氣門裝置，用于控制來自所述燃燒室的廢氣(combusted gas)的流動；壓縮機(jī)裝置，用于在允許空氣進(jìn)入所述燃燒室之前壓縮空氣；致動器裝置，用于打開和關(guān)閉所述排氣門裝置；以及電子控制器，其控制所述致動器裝置的操作，從而控制所述排氣門裝置的打開和關(guān)閉，其中所述排氣門裝置包括連接至第一排氣管的至少一個第一排氣門；以及至少一個第二排氣門，連接至與所述第一排氣管分開并獨(dú)立的第二排氣管；所述壓縮機(jī)裝置包括第一渦輪增壓器，且所述第一排氣管連接至該第一渦輪增壓器，從而使通過所述第一排氣管的排氣驅(qū)動所述第一渦輪增壓器轉(zhuǎn)動；所述第二排氣管繞過所述第一渦輪增壓器，從而流動通過所述第二排氣管的廢氣不通過所述第一渦輪增壓器而被排放；并且所述電子控制器通過控制所述致動器裝置的操作從而控制所述第一排氣門和第二排氣門的打開和關(guān)閉，其可進(jìn)行操作以控制離開所述燃燒室的廢氣中分別有多大比例的廢氣流動通過所述第一排氣管和所述第二排氣管。
通過使用由電子控制器控制的致動器，可以以這樣的方式控制排氣門的操作，即，使得控制器能控制通過第一渦輪增壓器的廢氣的體積和流量，從而精細(xì)地控制第一渦輪增壓器的操作。


現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的第一實(shí)施例，該內(nèi)燃機(jī)具有單級增壓系統(tǒng)；而且圖2表示根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的第二實(shí)施例，該內(nèi)燃機(jī)具有兩級增壓系統(tǒng)；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的第三實(shí)施例，該內(nèi)燃機(jī)具有渦輪增壓器和機(jī)械增壓器(supercharger)；圖4表示根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的第四實(shí)施例，該內(nèi)燃機(jī)具有電動壓縮機(jī)和渦輪增壓器；圖5表示根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的第五實(shí)施例，該內(nèi)燃機(jī)具有允許改進(jìn)起動操作的起動閥；以及圖6表示根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的第六實(shí)施例，該內(nèi)燃機(jī)具有用于壓縮氣體的貯罐。
具體實(shí)施例方式
在圖1中可看到具有四個氣缸10、11、12和13的四缸發(fā)動機(jī)。每個氣缸都具有進(jìn)氣門“i”和兩個排氣門“a”和“b”。排氣門“a”和“b”至少分別由連接至所述氣門的液壓致動器操作。每個液壓致動器都由電子控制器(未示出)控制，該電子控制器通常是發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的一部分。在同一氣缸中，各排氣門“a”獨(dú)立于排氣門“b”打開和關(guān)閉。
流自氣缸10、11、12和13的廢氣流動通過排氣門“a”而至第一排氣管14。該排氣管14將廢氣繼續(xù)輸送到渦輪增壓器15的渦輪15a級。
排氣門“b”都連接至第二排氣管16，廢氣可通過該第二排氣管從氣缸10、11、12和13經(jīng)過排氣門“b”流到起動器催化轉(zhuǎn)化器17。
在渦輪15a中膨脹的廢氣通過排氣管18從渦輪增壓器15輸出，該排氣管18在接頭19處接合至排氣管16。在接頭19處，流自渦輪增壓器15的廢氣與流動通過排氣管16的廢氣混合，然后混合流經(jīng)過第二催化轉(zhuǎn)化器21而后進(jìn)入大氣。
新鮮的充入空氣(charge air)被吸入到渦輪增壓器15的壓縮機(jī)部分15b中，然后通過進(jìn)氣通道19被繼續(xù)輸送到氣缸10、11、12和13的進(jìn)氣門“i”，充入空氣在向氣缸運(yùn)動的過程中通過中間冷卻器。
電子控制器可利用其對致動器的控制來控制排氣門“a”和“b”的打開和關(guān)閉，從而控制流自各個氣缸的全部廢氣中多大比例的廢氣流向排氣管14，多大比例的廢氣流動通過排氣管16。這樣，控制器可控制渦輪增壓器15的操作。在需要較大的升壓時，將從氣缸10、11、12和13排出的全部廢氣中較大比例的廢氣輸送通過渦輪增壓器15，反之亦然。在發(fā)動機(jī)起動時，從氣缸10、11、12和13排出的廢氣中的大部分(如果不是排出全部廢氣)將通過排氣管16，以確保起動器催化轉(zhuǎn)化器17較早點(diǎn)火，并因此減少發(fā)動機(jī)起動時的排放。
在圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)的第二變型。該發(fā)動機(jī)具有四個氣缸100、101、102和103，每個氣缸都具有進(jìn)氣門“i”、排氣門“a”和排氣門“b”。排氣門“a”和“b”至少都由在電子控制器(未示出)控制下的液壓致動器操作。在同一氣缸中，各排氣門“a”可以獨(dú)立于排氣門“b”進(jìn)行操作。
氣缸100、101、102和103的排氣門“a”都連接至第一排氣管104，該第一排氣管將廢氣引向高壓渦輪增壓器105的渦輪部分105a。氣缸100、101、102和103的排氣門“b”都連接至排氣管106，廢氣通過該排氣管繞過高壓渦輪增壓器105向低壓渦輪增壓器107的渦輪部分107a流動。
排出渦輪增壓器105的渦輪部分105a的膨脹廢氣通過排氣管108流向接頭109，在該接頭109處，膨脹廢氣被輸入到沿排氣管106通過的廢氣流中。直接從排氣門“b”通過的廢氣和從渦輪增壓器105排出的廢氣的混合流于是被輸入低壓渦輪增壓器107的渦輪107a。
從渦輪增壓器107的渦輪107a排出的廢氣通過排氣通道110，經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化器111而進(jìn)入大氣。
被吸入到渦輪增壓器107的壓縮機(jī)部分107b中的充入空氣通過進(jìn)氣管112被排出，以經(jīng)過中間冷卻器113。壓縮空氣一旦在中間冷卻器113中被冷卻就可然后通過高壓渦輪增壓器105的壓縮機(jī)部分105b，或者可完全繞過渦輪增壓器105沿旁路通道114通過。
被供應(yīng)至渦輪增壓器105的壓縮空氣在第一壓力下被供應(yīng)，然后被渦輪增壓器105加壓到較高的第二壓力。離開壓縮機(jī)105b的加壓空氣通過管道115，從而與流動通過旁路通道114的空氣重新混合?；旌虾蟮目諝饬魅缓笸ㄟ^中間冷卻器116和進(jìn)氣管117而至進(jìn)氣門“i”。
在旁路通道114中設(shè)置有旁路閥118。旁路閥118由所述電子控制器控制。旁路閥118的操作將使電子控制器對使多少進(jìn)氣通過高壓渦輪增壓器105進(jìn)行控制。
電子控制器控制排氣門“a”和“b”的打開與關(guān)閉(通過對連接至排氣門的致動器的控制)，從而控制來自氣缸100、101、102和103中的全部廢氣流中多大比例的廢氣流動通過排氣管104，以及多大比例的廢氣流動通過排氣管106。這樣，電子控制器可控制渦輪增壓器105和107的操作。
在某些情況下，優(yōu)選地使所有或至少大部分的廢氣流完全繞過渦輪增壓器105。在這種情況下，排氣門“a”保持完全(或幾乎)關(guān)閉，而排氣門“b”在每個循環(huán)中單獨(dú)地打開和關(guān)閉。在該情況下，電子控制器還將完全打開旁路閥118，從而充入空氣不會通過渦輪增壓器105。例如，在發(fā)動機(jī)的起動時期望完全繞過渦輪增壓器105。因?yàn)闇u輪增壓器105為高壓渦輪增壓器，所以將對來自氣缸的廢氣流形成較大的限制。該限制以及因之產(chǎn)生對廢氣的冷卻將增加催化劑111的點(diǎn)火時間。另一方面，低壓渦輪增壓器107將對廢氣施加小得多的限制，因此在起動狀態(tài)下，廢氣優(yōu)選地只流過渦輪增壓器107。
圖2中描述的系統(tǒng)無需就其本質(zhì)而言不經(jīng)濟(jì)的廢氣門。在圖2的布置中，所有的廢氣都通過渦輪增壓器107。
通過改變排氣門“a”和“b”的氣門正時從而控制通過排氣管104的氣流，可容易地通過電子控制器對供應(yīng)至進(jìn)氣門“i”的進(jìn)氣的升壓水平進(jìn)行控制。而且，控制器可通過控制旁路閥118來控制升壓。
低壓渦輪增壓器107可以是具有較大渦輪的渦輪增壓器，其對廢氣流的限制遠(yuǎn)小于具有較小渦輪的高壓渦輪增壓器105。然而，低壓渦輪增壓器107的較大渦輪尺寸可導(dǎo)致油門響應(yīng)問題，在使用汽車中的發(fā)動機(jī)時這一問題尤為突出。本發(fā)明中，電子控制器辨識發(fā)動機(jī)的加速時間，而且在這樣的時間使大部分廢氣流轉(zhuǎn)向會在打開發(fā)動機(jī)油門時快速反應(yīng)的高壓渦輪增壓器105，由此改善了所述問題。顯然，在這種情況下，旁路閥118關(guān)閉，從而進(jìn)氣門“i”接收到的進(jìn)氣被升壓到最大。
在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較高時，如果對通過排氣管104的廢氣流以及通過旁路通道114的進(jìn)氣流進(jìn)行控制的電子控制器沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，則渦輪增壓器105可能會提供過量的升壓。通常在穩(wěn)定狀態(tài)下的全負(fù)荷和高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的情況下，高壓渦輪增壓器105會基本被繞過，以使得大部分進(jìn)氣將在旁路通道114中流動，而大部分廢氣流將通過排氣管106。
圖3示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的三缸壓縮點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)300，其具有強(qiáng)制進(jìn)氣系統(tǒng)，該強(qiáng)制進(jìn)氣系統(tǒng)包括具有渦輪增壓器301的低壓級和具有機(jī)械增壓器302的高壓級。圖中示出了三個氣缸303、304和305，其中每個氣缸都具有排氣門“a”，該排氣門對經(jīng)由通道309至低壓渦輪增壓器301的渦輪的排氣流進(jìn)行控制。每個氣缸還具有對至旁路通道303的排氣流進(jìn)行控制的排氣門“b”。旁路通道303允許排氣繞過低壓渦輪增壓器301直接流入大氣。
圖3的發(fā)動機(jī)采用經(jīng)由空氣過濾器304吸入到低壓渦輪增壓器301的壓縮機(jī)部分中的充入空氣進(jìn)行工作。加壓過的空氣然后經(jīng)由通道305流向旁路閥306，或者流向高壓機(jī)械增壓器302的壓縮機(jī)部分。然后，在高壓機(jī)械增壓器302中加壓過的充入空氣通過通道307流出。旁路閥306可由發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而對流入機(jī)械增壓器302的壓縮機(jī)的加壓過的充入空氣量進(jìn)行控制。可選地，可采用簡單預(yù)加載機(jī)械閥，其在限定壓力下打開以限制作為對機(jī)械增壓器302的壓縮機(jī)的輸入而流動的換氣(scavenge air)的壓力。旁路換氣以及排出機(jī)械增壓器302的加壓空氣在它們流動通過中間冷卻器308之前混合，然后通過進(jìn)氣門“i”輸送進(jìn)入氣缸303、304、305。
發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)對每個氣缸中的排氣門“a”和“b”的打開進(jìn)行控制，從而控制流向低壓渦輪增壓器301的渦輪的加壓排氣的量。一部分排氣能夠流向渦輪增壓器301的渦輪，而一部分能夠經(jīng)由旁路通道303直接流入大氣。
可設(shè)想到機(jī)械增壓器302通常是羅茨鼓風(fēng)式機(jī)械增壓器。它可以是離合機(jī)械增壓器，從而在電子控制器的控制下，只在某些發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖4中示出了發(fā)動機(jī)的第四變型。示出的發(fā)動機(jī)400具有三個氣缸，每個氣缸都為圖1所示的類型。而且，每個氣缸都具有四個氣缸蓋閥。每個氣缸都具有連接至第一排氣管401的排氣門“a”，而且每個氣缸都具有連接至與第一排氣管401分開的第二排氣管402的排氣門“b”。
在圖4的發(fā)動機(jī)中，經(jīng)由過濾器404吸入新鮮空氣并通過電動壓縮機(jī)405對其壓縮。由電子控制器控制電動壓縮機(jī)405以在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下和/或在起動期間運(yùn)轉(zhuǎn)，而在其它情況下不運(yùn)轉(zhuǎn)。在其它狀況下，旁路閥406打開，以允許充入空氣繞過低壓電動壓縮機(jī)405。
排出低壓壓縮機(jī)405或通過旁路閥406的空氣然后繼續(xù)流向高壓渦輪增壓器407，從而在該渦輪增壓器中被壓縮，之后通過管道408輸出到中間冷卻器409，然后經(jīng)由進(jìn)氣門“i”至發(fā)動機(jī)的氣缸。
廢氣可經(jīng)由排氣門“a”或通過排氣門“b”從氣缸410、411、412排出。這些氣門受到由發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)控制的致動器的控制。該發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)控制氣門“a”和“b”的操作，從而控制多大比例的排氣流動通過排氣管401，多大比例的排氣流動通過排氣管402。流動通過排氣管401的排氣流向高壓渦輪增壓器407的渦輪，而流動通過排氣管402的排氣繞過渦輪增壓器407而直接流入大氣。
圖5表示圖2的發(fā)動機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)的變型，有利地改進(jìn)了該渦輪增壓系統(tǒng)以輔助發(fā)動機(jī)的起動(除起動期間以外，發(fā)動機(jī)將如上所述那樣運(yùn)轉(zhuǎn))。所述發(fā)動機(jī)的附加特征為起動閥520。該閥由發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)控制。在發(fā)動機(jī)起動期間，起動閥520關(guān)閉。而且控制器會改變排氣門的操作。通過關(guān)閉閥520并改變排氣門的操作，控制器可使發(fā)動機(jī)這樣運(yùn)轉(zhuǎn)，即，使得氣體在每個燃燒室中被壓縮，然后經(jīng)由排氣門“a”排出。被排出的氣體為高壓渦輪增壓器502提供動力，并使其開始旋轉(zhuǎn)。從渦輪增壓器502的渦輪排出的氣體然后經(jīng)由排氣門“b”而被輸送回燃燒室中。被輸送回的氣體然后再次被加壓，由排氣門“a”排放，從而再次進(jìn)行循環(huán)。這使得發(fā)動機(jī)如氣壓泵一樣工作，從而在將燃料注入燃燒室并起動發(fā)動機(jī)之前起動高壓渦輪增壓器502，以使其快速旋轉(zhuǎn)。這是非常有利的，特別是因?yàn)樵傺h(huán)的空氣會比新鮮的充入空氣溫度高。提供了這樣的設(shè)備就無需機(jī)械增壓器或電動壓縮機(jī)，所述機(jī)械增壓器或電動壓縮機(jī)通常選擇用來輔助不具有圖5所示的快速起動操作模式的壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)的起動。
盡管圖5的用于快速起動操作系統(tǒng)的布置示出為應(yīng)用于圖2所示的發(fā)動機(jī)，但可通過使離開渦輪增壓器的氣體經(jīng)由排氣門“b”再循環(huán)進(jìn)入燃燒室以用于進(jìn)一步壓縮，從而可將其它附圖的發(fā)動機(jī)布置成提供快速起動模式。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)的另一示例。在該變型中，每個氣缸都具有一種附加排氣門“c”。除了在發(fā)動機(jī)制動和發(fā)動機(jī)起動期間(這期間可利用氣門“c”)之外，排氣門“a”和“b”按上述方式操作。附加排氣門“c”通過通道601、602、603連接至用于存儲壓縮氣體的貯罐604。在發(fā)動機(jī)制動期間，氣門“c”被控制成允許壓縮氣體從氣缸流向貯罐604。這樣，在需要時(例如在發(fā)動機(jī)起動時)就可打開氣門“c”，以將先前存儲的壓縮氣體供應(yīng)給氣缸，從而例如使其在氣缸中膨脹并驅(qū)動活塞往復(fù)運(yùn)動。
只有當(dāng)貯罐還沒有被加壓到其極限時，才操作氣門“c”以允許壓縮氣體向貯罐604流動。只有當(dāng)貯罐604中的壓力足夠時，氣門“c”才允許氣體從貯罐604向氣缸流動。
在圖2和圖5所示的實(shí)施例中，可以由電動助力渦輪增壓器替代低壓渦輪增壓器，該電動助力渦輪增壓器在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時或在起動時由電力輔助，但在其它情況下，由來自發(fā)動機(jī)的排氣提供動力。電動助力渦輪增壓器可用于在高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時輸出電力。
可通過火花點(diǎn)火或壓縮點(diǎn)火來操作上述發(fā)動機(jī)。本發(fā)明可適用于具有任何數(shù)量氣缸的往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)，而且還可適用于除了往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)之外的內(nèi)燃機(jī)(例如，旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī))。
上述排氣門“a”和“b”可以是通過液壓致動器操作的提升氣門。然而，可通過任何其它合適形式的致動器(例如，電磁致動器)來操作提升氣門。實(shí)際上，可由套筒氣門或任何其它可由致動器控制的合適氣門裝置來替代提升氣門。
上述進(jìn)氣門“i”本身可優(yōu)選地由在電子控制器控制下的致動器控制，但這不是必須的，而是可采用任何形式的氣門操作，例如傳統(tǒng)的凸輪和挺桿操作。
上述渦輪增壓器可以為固定幾何形狀的渦輪增壓器或可變幾何形狀的渦輪增壓器。
權(quán)利要求
1.一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，包括可變?nèi)莘e的燃燒室；進(jìn)氣門裝置，其對進(jìn)入所述燃燒室的空氣的流動進(jìn)行控制；燃料輸送裝置，用于將燃料輸送至空氣中并與空氣混合；排氣門裝置，用于控制來自所述燃燒室的廢氣的流動；壓縮機(jī)裝置，用于在允許空氣進(jìn)入所述燃燒室之前壓縮空氣；致動器裝置，用于打開和關(guān)閉所述排氣門裝置；以及電子控制器，其控制所述致動器裝置的操作，從而控制所述排氣門裝置的打開和關(guān)閉，其中所述排氣門裝置包括連接至第一排氣管的至少一個第一排氣門；以及至少一個第二排氣門，連接至與所述第一排氣管分開并獨(dú)立的第二排氣管；所述壓縮機(jī)裝置包括第一渦輪增壓器，且所述第一排氣管連接至該第一渦輪增壓器，從而使通過所述第一排氣管的排氣驅(qū)動所述第一渦輪增壓器轉(zhuǎn)動；所述第二排氣管繞過所述第一渦輪增壓器，從而流動通過所述第二排氣管的廢氣不通過所述第一渦輪增壓器而被排放；并且所述電子控制器通過控制所述致動器裝置的操作從而控制所述第一排氣門和第二排氣門的打開和關(guān)閉，其可進(jìn)行操作以控制離開所述燃燒室的廢氣中分別有多大比例的廢氣流動通過所述第一排氣管和所述第二排氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在所述第一渦輪增壓器的渦輪中膨脹之后離開該第一渦輪增壓器的廢氣，在一接頭處與在所述第二排氣管中流動的廢氣混合，然后混合后的廢氣流流動通過第一催化轉(zhuǎn)化器而后進(jìn)入大氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，還包括第二催化轉(zhuǎn)化器，其設(shè)置在所述第二排氣管中，位于在所述第二排氣管中的廢氣與離開所述第一渦輪增壓器的廢氣混合處的所述接頭的上游。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在發(fā)動機(jī)起動時，所述控制器控制所述第一排氣門和第二排氣門的打開和關(guān)閉，以使離開所述氣缸的廢氣中的全部或至少大部分通過所述第二排氣管，從而通過所述第二催化轉(zhuǎn)化器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，還包括中間冷卻器，用于冷卻從所述渦輪增壓器流向所述氣缸的壓縮空氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述壓縮機(jī)裝置還包括第二渦輪增壓器；所述第一渦輪增壓器為高壓渦輪增壓器，其可以從所述第二渦輪增壓器接收處于第一壓力的壓縮空氣，該第二渦輪增壓器為低壓渦輪增壓器，而且所述第一渦輪增壓器將空氣壓縮到較高的第二壓力；并且在所述第一渦輪增壓器的渦輪中膨脹之后離開該第一渦輪增壓器的廢氣與在所述第二排氣管中流動的廢氣混合，然后混合后的廢氣流驅(qū)動所述第二渦輪增壓器轉(zhuǎn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，離開所述第二渦輪增壓器的廢氣流動通過催化轉(zhuǎn)化器，然后流入大氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，還包括第一中間冷卻器，在所述第二低壓渦輪增壓器中壓縮的空氣在到達(dá)所述第一高壓渦輪增壓器之前通過該第一中間冷卻器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，還包括進(jìn)氣旁路通道，被所述第二渦輪增壓器壓縮的空氣可通過該旁路通道從而繞過所述第一渦輪增壓器流向所述進(jìn)氣門裝置；以及旁路閥裝置，用于對通過所述旁路通道的壓縮空氣的流動進(jìn)行控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述壓縮機(jī)裝置還包括機(jī)械增壓器；所述第一渦輪增壓器為低壓渦輪增壓器，其將進(jìn)氣壓縮到第一壓力；并且所述機(jī)械增壓器為高壓機(jī)械增壓器，其將所述第一渦輪增壓器輸出的壓縮空氣壓縮到比所述第一壓力高的第二壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述壓縮機(jī)裝置還包括旁路通道，被所述第一渦輪增壓器壓縮的壓縮空氣可通過該旁路通道而繞過所述機(jī)械增壓器；以及旁路閥裝置，其對通過所述旁路通道的壓縮空氣的流動進(jìn)行控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述旁路閥為由所述電子控制器控制的電控閥。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述壓縮機(jī)裝置還包括電動壓縮機(jī)，并且所述第一渦輪增壓器為高壓渦輪增壓器，其接收被所述電動壓縮機(jī)壓縮的空氣并將所述空氣加壓到較高水平。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述壓縮機(jī)裝置還包括旁路通道，空氣可通過該旁路通道繞過所述電動壓縮機(jī)，從而直接流向所述渦輪增壓器；以及旁路閥，其對通過所述旁路通道的空氣的流動進(jìn)行控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述控制器對所述旁路閥以及所述電動壓縮機(jī)的操作進(jìn)行控制，從而使所述電動壓縮機(jī)僅在發(fā)動機(jī)起動和/或低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，而在其它情況下，進(jìn)氣完全繞過所述電動壓縮機(jī)而僅由所述渦輪增壓器壓縮。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述壓縮機(jī)裝置包括第二低壓渦輪增壓器，其將空氣壓縮至第一壓力，并且所述第一渦輪增壓器為高壓渦輪增壓器，其將所述低壓渦輪增壓器壓縮的空氣壓縮到比所述第一壓力高的第二壓力；所述第一排氣管將排氣繼續(xù)輸送到所述第一高壓渦輪增壓器，以驅(qū)動所述高壓渦輪增壓器轉(zhuǎn)動，并且所述第二排氣管將排氣繼續(xù)輸送到所述第二低壓渦輪增壓器，而繞過所述第一高壓渦輪增壓器，從而驅(qū)動所述第二低壓渦輪增壓器轉(zhuǎn)動；并且所述控制器控制所述致動器裝置的操作，從而控制在流自所述燃燒室的廢氣中多大比例的廢氣流動通過所述第一排氣管，多大比例的廢氣流動通過所述第二排氣管，所述控制器從而對所述第一高壓渦輪增壓器和所述第二低壓渦輪增壓器的操作進(jìn)行控制。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，離開所述第一高壓渦輪增壓器的膨脹排氣被輸送至所述第二排氣管中，以被繼續(xù)輸送到所述第二低壓渦輪增壓器。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述壓縮機(jī)裝置還包括旁路通道，空氣可通過該旁路通道而繞過所述第一高壓渦輪增壓器；以及旁路閥，其對通過所述旁路通道的空氣的流動進(jìn)行控制。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述旁路閥由所述電子控制器控制。
20.根據(jù)權(quán)利要求10至19中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述壓縮機(jī)裝置還包括中間冷卻器，用于在將壓縮機(jī)進(jìn)氣輸送到所述燃燒室之前冷卻該進(jìn)氣。
21.根據(jù)權(quán)利要求6至20中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，還包括由所述電子控制器控制的起動閥，其能防止排氣在發(fā)動機(jī)起動期間流動通過所述第二排氣管，并且其中由所述第一排氣管供應(yīng)的離開所述渦輪增壓器的排氣被輸送到所述起動閥上游的所述第二排氣管中；并且在發(fā)動機(jī)的起動期間操作所述電子控制器，以關(guān)閉所述起動閥，并打開和關(guān)閉所述排氣門裝置，使得離開所述燃燒室的壓縮氣體經(jīng)由所述第一排氣管而被繼續(xù)輸送到連接至該第一排氣管的所述第一渦輪增壓器，以驅(qū)動所述第一渦輪增壓器，然后使壓縮氣體經(jīng)由所述第二排氣管返回至所述燃燒室，以在該燃燒室中再次被壓縮。
22.根據(jù)權(quán)利要求6至20中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，還包括貯罐；貯罐通道，其從所述燃燒室通向所述貯罐；以及氣缸蓋貯罐氣門裝置，用于控制廢氣從所述燃燒室向所述貯罐的流動，并且還控制所存儲廢氣從所述貯罐向所述燃燒室的流動，從而可將在所述燃燒室中壓縮的廢氣繼續(xù)輸送到所述貯罐以存儲在其內(nèi)，并用于以后返回到所述氣缸以在該氣缸內(nèi)膨脹。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，注入裝置可在上沖程中足夠早地將燃料注入所述燃燒室中，從而使燃料與空氣混合以產(chǎn)生均勻的混合物，然后通過均勻的增壓壓縮點(diǎn)火點(diǎn)燃該混合物，并且其中可選地，所述注入裝置可在所述上沖程中稍后注入燃料以在所述燃燒室中壓縮點(diǎn)火。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，在發(fā)動機(jī)的部分負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，所述控制器在活塞的上沖程期間操作以關(guān)閉所述排氣門裝置，從而將廢氣捕獲在所述燃燒室中，被捕獲的廢氣與燃料和空氣形成混合物，從而在以均勻的增壓壓縮點(diǎn)火操作發(fā)動機(jī)時，起到延遲點(diǎn)燃燃料和空氣混合物的作用。
全文摘要
一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)，包括渦輪增壓器(15)的致動器，用于打開和關(guān)閉排氣門(a、b)；以及電子控制器，其控制所述致動器的操作，從而對排氣門(a、b)的打開和關(guān)閉進(jìn)行控制。所述排氣門包括連接至第一排氣管(14)的第一排氣門(a)，以及連接至第二排氣管(16)的第二排氣門(b)。第一排氣管(14)連接至渦輪增壓器(15)，從而使通過第一排氣管(14)的排氣驅(qū)動渦輪增壓器(15)。第二排氣管(16)繞過渦輪增壓器(15)，從而流動通過第二排氣管的廢氣不經(jīng)過渦輪增壓器(15)而被排放。所述電子控制器通過控制第一排氣門(a)和第二排氣門(b)的打開和關(guān)閉，對離開燃燒室的廢氣中多大比例的廢氣分別流動通過第一排氣管(14)和第二排氣管(16)進(jìn)行控制。
文檔編號F02D13/02GK1910355SQ200580002464
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者詹姆士·威廉·格里菲思·特納 申請人:蓮花汽車有限公司