0的示例性實(shí)施例。在該實(shí)施例中(不旨在為限制性的)，沖擊式渦輪機(jī)210通過(guò)齒輪252和251被直接耦合到機(jī)械增壓器110。關(guān)于該耦合，較高速度渦輪機(jī)210和低速度曲軸72之間的齒數(shù)比能夠通過(guò)在中間具有中等速度的機(jī)械增壓器110更好地管理。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)速度能夠?yàn)?000rpm ;機(jī)械增壓器速度可為5*2000 = 1000rpm ;且復(fù)合式渦輪機(jī)速度能夠?yàn)?*10000 = 80000rpmo這要求發(fā)動(dòng)機(jī)和復(fù)合式渦輪機(jī)之間的一個(gè)惰齒輪管理這種高速度比；在中間的機(jī)械增壓器110充當(dāng)惰齒輪。既然機(jī)械增壓器110是動(dòng)力消耗設(shè)備且沖擊式渦輪機(jī)為動(dòng)力產(chǎn)生設(shè)備，動(dòng)力傳輸?shù)臋C(jī)械損失能夠較低。因此，通過(guò)產(chǎn)生沖擊式渦輪機(jī)的動(dòng)力不能覆蓋的唯一額外的機(jī)械增壓器功必須在發(fā)動(dòng)機(jī)、曲軸71，和機(jī)械增壓器110之間傳輸。這可意味著曲軸和機(jī)械增壓器之間較低厚度的齒輪251和270 (或使用較低強(qiáng)度材料)。在沖擊式渦輪機(jī)210產(chǎn)生比機(jī)械增壓器110所要求的更多動(dòng)力的情況下，該額外的動(dòng)力可通過(guò)這些齒輪傳輸回曲軸。
[0054] 雖然參照帶有兩個(gè)曲軸的對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)描述空氣處理結(jié)構(gòu)，應(yīng)該理解，這些結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用到帶有一個(gè)或多個(gè)曲軸的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，這些結(jié)構(gòu)的各個(gè)方面能夠應(yīng)用到帶有端口的汽缸的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，所述帶有端口的汽缸相對(duì)設(shè)置，和/或在一個(gè)或多個(gè)曲軸的任一側(cè)上設(shè)置。因此，提供到這些結(jié)構(gòu)的保護(hù)由所附權(quán)利要求唯一限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括帶有排氣端口和進(jìn)氣端口的至少一個(gè)汽缸、提供增壓空氣到至少一個(gè)進(jìn)氣端口的增壓空氣通道、從至少一個(gè)排氣端口接收廢氣的排氣通道、以及可操作以抽取所述增壓空氣通道中的增壓空氣的機(jī)械增壓器；其特征在于: 所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括沖擊式渦輪機(jī)，所述沖擊式渦輪機(jī)具有經(jīng)耦合以從所述排氣通道接收廢氣的第一渦輪機(jī)輸入，以及驅(qū)動(dòng)地耦合到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)元件的旋轉(zhuǎn)輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括廢氣再循環(huán)(EGR)環(huán)路，所述廢氣再循環(huán)(EGR)環(huán)路具有耦合到所述排氣通道的環(huán)路輸入和耦合到所述增壓空氣通道的環(huán)路輸出。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述旋轉(zhuǎn)元件是齒輪系和電轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括通過(guò)齒輪系耦合的兩個(gè)曲軸，且所述旋轉(zhuǎn)元件為所述曲軸中的一個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪增壓器，所述渦輪增壓器帶有耦合到所述增壓空氣通道的增壓空氣輸出、耦合到所述排氣通道的第二渦輪機(jī)輸入，以及渦輪機(jī)輸出，且所述第一渦輪機(jī)輸入耦合到所述渦輪機(jī)輸出。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述旋轉(zhuǎn)元件是齒輪系和電轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括通過(guò)齒輪系耦合的兩個(gè)曲軸，且所述旋轉(zhuǎn)元件為所述曲軸中的一個(gè)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪增壓器，所述渦輪增壓器帶有耦合到所述增壓空氣通道的增壓空氣輸出、耦合到所述排氣通道的第二渦輪機(jī)輸入，和渦輪機(jī)輸出，且與所述第二渦輪機(jī)輸入一樣，所述第一渦輪機(jī)輸入耦合到所述排氣通道。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述旋轉(zhuǎn)元件是齒輪系和電轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括通過(guò)齒輪系耦合的兩個(gè)曲軸，且所述旋轉(zhuǎn)元件為所述曲軸中的一個(gè)。11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)不包括渦輪增壓器。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)不包括渦輪增壓器。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)不包括廢氣再循環(huán)(EGR)環(huán)路。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括后處理布置，所述后處理布置包括緊接著所述沖擊式渦輪機(jī)的渦輪機(jī)輸出逐一布置的柴油機(jī)氧化催化劑設(shè)備、選擇性催化還原設(shè)備和柴油機(jī)微粒過(guò)濾器設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括: 所述排氣通道中的旁通閥，所述旁通閥可操作地調(diào)節(jié)通過(guò)所述沖擊式渦輪機(jī)的廢氣流量；以及 控制機(jī)構(gòu)，其響應(yīng)于空氣管理輸入和發(fā)動(dòng)機(jī)工況可操作地控制所述旁通閥。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括廢氣再循環(huán)(EGR)環(huán)路，所述廢氣再循環(huán)(EGR)環(huán)路具有耦合到所述排氣通道的環(huán)路輸入和耦合到所述增壓空氣通道的環(huán)路輸出，且所述控制機(jī)構(gòu)響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)工況可操作地控制所述機(jī)械增壓器、所述EGR環(huán)路，和所述旁通閥。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述旋轉(zhuǎn)元件是齒輪系和電轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括通過(guò)齒輪系耦合的兩個(gè)曲軸，且所述旋轉(zhuǎn)元件為所述曲軸中的一個(gè)。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪增壓器，所述渦輪增壓器帶有耦合到所述增壓空氣通道的增壓空氣輸出、耦合到所述排氣通道的第二渦輪機(jī)輸入和渦輪機(jī)輸出，且所述第一渦輪機(jī)輸入耦合到所述渦輪機(jī)輸出。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述旋轉(zhuǎn)元件是齒輪系和電轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括通過(guò)齒輪系耦合的兩個(gè)曲軸，且所述旋轉(zhuǎn)元件為所述曲軸中的一個(gè)。22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪增壓器，所述渦輪增壓器帶有耦合到所述增壓空氣通道的增壓空氣輸出、耦合到所述排氣通道的第二渦輪機(jī)輸入，和渦輪機(jī)輸出，且所述第一渦輪機(jī)輸入耦合到與所述第二渦輪機(jī)輸入并聯(lián)的所述排氣通道。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述旋轉(zhuǎn)元件是齒輪系和電轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括通過(guò)齒輪系耦合的兩個(gè)曲軸，且所述旋轉(zhuǎn)元件為所述曲軸中的一個(gè)。25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步包括后處理布置，所述后處理布置包括緊接所述沖擊式渦輪機(jī)的渦輪機(jī)輸出逐一安置的柴油機(jī)氧化催化劑設(shè)備、選擇性催化還原設(shè)備和柴油機(jī)微粒過(guò)濾器設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)。26.—種操作根據(jù)權(quán)利要求1至25中任一項(xiàng)所述的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其包括: 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)帶有端口的汽缸中生成廢氣； 從所述帶有端口的汽缸的排氣端口輸送廢氣穿過(guò)排氣通道； 再循環(huán)來(lái)自所述排氣通道的一部分廢氣； 加壓新鮮空氣； 將再循環(huán)的廢氣與所述加壓的新鮮空氣混合以形成增壓空氣； 加壓所述增壓空氣； 通過(guò)所述帶有端口的汽缸的進(jìn)氣口提供所述增壓空氣； 將一部分所述廢氣轉(zhuǎn)換為沖擊式渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)；以及 親合所述沖擊式渦輪機(jī)的所述旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)元件。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包括:響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)空氣管理?xiàng)l件和發(fā)動(dòng)機(jī)工況，通過(guò)調(diào)節(jié)被轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的所述一部分廢氣，控制發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力。28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包括:響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)空氣管理?xiàng)l件和發(fā)動(dòng)機(jī)工況，通過(guò)調(diào)節(jié)被轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的所述一部分廢氣，控制質(zhì)量流量和壓力下降中的一個(gè)。
【專(zhuān)利摘要】一種對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有裝備有渦輪復(fù)合式系統(tǒng)的空氣處理系統(tǒng)，所述渦輪復(fù)合式系統(tǒng)包括動(dòng)力渦輪機(jī)，用于響應(yīng)于排氣流流入渦輪機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)輸出。旋轉(zhuǎn)輸出被連接到曲軸或?qū)χ没钊l(fā)動(dòng)機(jī)的其它旋轉(zhuǎn)元件以用于將一些廢氣能量轉(zhuǎn)換為供應(yīng)到曲軸的機(jī)械能。
【IPC分類(lèi)】F02B41/10, F01B7/14, F02B75/28
【公開(kāi)號(hào)】CN105189970
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480026159
【發(fā)明人】N·納迦, S·D·奈克
【申請(qǐng)人】阿凱提茲動(dòng)力公司
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2014年5月8日
【公告號(hào)】EP2978950A1, US20140331656, WO2014182890A1, WO2014182890A8