恒定压缩比的涡轮-机械增压内燃机制造技术

本发明专利技术公开了一种恒定压缩比的涡轮-机械增压内燃机，在可变压缩比的机械增压内燃机的基础上增加涡轮增压器，即一台使用涡轮增压器增压的机械增压内燃机。可变压缩比的机械增压内燃机，包括含变速器的机械增压器、压燃内燃机。变速器是齿轮定比变速器时具有2至8个变速比，也可以采用无级变速并具有连续可变的速比。变速器连接内燃机的曲轴和机械增压气的驱动轴，而变速器的变速由电子系统控制。在适当控制率的控制下，本发明专利技术可以实现近似恒定增压的内燃机，是一种接近理想特征的高功率密度和高效率的内燃机技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内燃机，尤其是带有高增压比的增压装置的内燃机，其增压压力恒定，可以极大提高内燃机的增压压力，降低油耗。
技术介绍
可变压缩比内燃机的作用是可以使用增压压力更大的涡轮增压器并且其涡轮迟滞最小。涡轮迟滞的不良影响是提高涡轮增压压缩比的最主要的障碍，随着涡轮增压器的增压压力的上升，涡轮迟滞效应越明显。但是单纯改变活塞上止点的位置的方法是一种不良可变压缩比的方法，因为这样会改变压缩终点时气缸容积的形状，对燃料在气缸内高效率燃烧是不利的，会影响燃烧效率、内燃机效率和排放等指标。此外，改变奥拓内燃机基本结构带来各种附加的惯性震动，因此不仅机械机构更加复杂，而且破坏了原有的平衡性和稳定性，复杂本身也降低了可靠性，成本也偏高，因此尽管数十年来很多可变压缩比的方法出现却未大规模应用的原因。通常改变活塞、连杆、活塞销、曲轴轴颈、气缸盖与曲轴的相对位置等方法的核心就是改变由曲轴、连杆和活塞、气缸盖组成的内燃机基本结构，而这个结构恰恰是最好不要更改的结构。因此真正适合大规模应用的可变压缩比技术是不可以触及这些结构的技术。申请号为CN103133126A的名为混合增压器的专利技术，一种新型发动机增压器，混合增压器。可为发动机处于低转数或高转数时全时段增压。它是在涡轮增压器的基础之上加长涡轮轴，并在加长涡轮轴前端安装电磁离合器借以皮带与发动机动力轴相连接。这种设计采用的电磁离合器只是相当于2速的变速器，因此其压力波动还是很大的。而且离心压缩机的启动压力比机械增压器要低，因此低转速能力不好。现有技术也有具有二速变速器的机械驱动的离心增压器，但离心增压器的增压压力不是恒定的，具有较大的变化率，低转速时压力太低，高转速时压力太高；而且转速太高，长时间运行的寿命不如罗茨泵等机械增压器，所以不是最佳的选择。
技术实现思路
本专利针对上述缺陷，并根据以上所述的问题和思路，作出新的解决方案。本专利技术提供恒定压缩比的涡轮-机械增压内燃机，在可变压缩比的机械增压内燃机的基础上增加涡轮增压器，即一台使用涡轮增压器增压的机械增压内燃机。可变压缩比的机械增压内燃机，包括含变速器的机械增压器和内燃机。变速器是齿轮定比变速器时具有2至8个变速比，也可以采用无级变速并具有连续可变的速比。变速器连接内燃机的曲轴和机械增压气的驱动轴，而变速器的变速由电子系统控制。涡轮增压器的离心压气机的入口是环境大气，而出口的气流经管道导入机械增压器的入口，而机械增压器的出口通过管路连接气缸的进气管。气缸的排气管连接三元催化剂装置后再连接所述涡轮增压器的动力涡轮的入口，其出口则通向环境大气。涡轮增压器中的离心压气机设置一个旁路阀门，阀门在环境大气与机械增压器入口之间，在涡轮增压器转速很低的时候打开。恒定压缩比的涡轮-机械增压内燃机的控制律是：在内燃机曲轴转速上升排气增加带动涡轮增压器转速上升时，降低机械增压器变速器的速比和增压比，控制率的条件是保持总增压比不变或近似不变。可变压缩比的机械增压内燃机的控制方法是，内燃机可以在停车或者运行过程中，调节含变速器的机械增压器的变速器的速比，当机械增压器的转速不变时而内燃机曲轴转速提高，则内燃机总压缩比变小，其他状态的控制律可以以此类推。机械增压器也可以是多级机械增压器的串联，总增压比提高至1.6至8或者更高。机械增压器也可以是除罗茨泵以外的其他形式的机械增压器。具体实施方式通常的带机械增压器的内燃机中，机械增压器的驱动轴与曲轴的关联方式是固定速度比，至多有一个离合器，以便断开机械增压器，令其停转。在此基础上，本专利技术增加一个变速器用以连接曲轴和机械增压器，利用电子计算机控制变速，可以改变机械增压器相对于曲轴的转速比例。这个比例的改变会改变机械增压器的增压比例，因为机械增压器是控制流量而不是控制压力，调节机械增压器的转速，改变其流量，就改变了增压比。只要机械增压器的流量不小于内燃机的自然吸气量，那么机械增压器和内燃机组成的系统的总体压缩比是可以随变速器的速比改变而改变的。变速器是齿轮定比变速器时具有2至8个变速比，就如通常的内燃机变速器一样，可以使用通常变速的缩小版，包括控制变速用的电子系统。可选的速度比例越多，增压压力的曲线越平滑，内燃机的压力波动也更小。最好采用无级变速并具有连续可变的速比，这样可以做到连续无级别改变增压压力，更符合可变压缩比的定义。空气是具有弹性的物质，具有自动缓冲压力变化的能力。因此，可变压缩比的机械增压内燃机的控制方法是，内燃机可以在停车或者运行过程中，调节含变速器的机械增压器的变速器的速比，当机械增压器的转速不变时而内燃机曲轴转速提高，则内燃机总压缩比变小，其他状态的控制律可以以此类推。具有可变压缩比的机械增压内燃机之后，根据现有的技术原理，可以为这样的内燃机系统添加涡轮增压部件，构成恒定增压压力的内燃机。这样做的目的是同时兼顾涡轮增压内燃机的高功率密度和消除涡轮迟滞效应，具体的连接方法就是将可变压缩比的机械增压内燃机等同于一台普通的自然吸气内燃机，而后给这个内燃机添加涡轮增压器，即涡轮增压器的离心压气机的入口是环境大气，而出口的气流经管道导入机械增压器的入口，而机械增压器的出口通过管路连接气缸的进气管。气缸的排气管链接涡轮增压器的动力涡轮的入口，其出口则通向环境大气。同时，涡轮增压器中的离心压气机设置一个旁路阀门，阀门在环境大气与机械增压器入口之间，在涡轮增压器转速很低的时候打开，为机械增压器提供足够高度进气压力，或者更详细的说，是确保机械增压器的入口气体的总压力保持在环境大气压力的水平上。中冷器的作用是给经过增压之后的空气冷却，但是在压缩燃烧的内燃机中是不可以对进入内燃机的气体进行冷却的，因此当内燃机的点燃方式是压缩燃烧这种方式时，通常涡轮增压系统所必需的中冷器是必需要去掉的，即增压后的空气直接进入机械增压器。在寒冷环境中，容纳增压后的空气的进气管也可以做成保温结构，以便保护进气道温度。节气门是火花塞点燃式汽油内燃机的必备部件之一，在本专利技术中的位置在离心压气机与机械增压器之间的管道中，这样可以降低机械增压器的负荷，降低功率损耗。但当内燃机是压燃内燃机时，节气门就不需要了，可以直接省去。恒定压缩比的涡轮-机械增压内燃机的控制律是：在内燃机曲轴转速上升排气增加带动涡轮增压器转速上升时，降低机械增压器变速器的速比和增压比，控制率的条件是保持总增压比不变或近似不变。当然，当变速器采用无级变速器时，可以将总增压压力控制在一个相对稳定的压力上，而采用有限个档位的变速本文档来自技高网...

【技术保护点】
恒定压缩比的涡轮‑机械增压内燃机，在可变压缩比的机械增压内燃机的基础上增加涡轮增压器，即一台使用涡轮增压器增压的机械增压内燃机。所述可变压缩比的机械增压内燃机，包括含变速器的机械增压器、压燃内燃机。所述变速器是齿轮定比变速器时具有2至8个变速比，也可以采用无级变速并具有连续可变的速比。所述变速器连接内燃机的曲轴和机械增压气的驱动轴，而变速器的变速由电子系统控制。所述涡轮增压器的离心压气机的入口是环境大气，而出口的气流经管道导入所述机械增压器的入口，而机械增压器的出口通过中路连接气缸的进气管。气缸的排气管连接三元催化剂装置后再连接所述涡轮增压器的动力涡轮的入口，其出口则通向环境大气。所述涡轮增压器中的离心压气机设置一个旁路阀门，阀门在环境大气与所述机械增压器入口之间，在涡轮增压器转速很低的时候打开。所述恒定压缩比的涡轮‑机械增压内燃机的控制律是：在内燃机曲轴转速上升排气增加带动涡轮增压器转速上升时，降低机械增压器变速器的速比和增压比，控制率的条件是保持总增压比不变或近似不变。

【技术特征摘要】
1.恒定压缩比的涡轮-机械增压内燃机，在可变压缩比的机械增压内燃机的基础上增加涡轮增
压器，即一台使用涡轮增压器增压的机械增压内燃机。
所述可变压缩比的机械增压内燃机，包括含变速器的机械增压器、压燃内燃机。所述变
速器是齿轮定比变速器时具有2至8个变速比，也可以采用无级变速并具有连续可变的速比。
所述变速器连接内燃机的曲轴和机械增压气的驱动轴，而变速器的变速由电子系统控制。
所述涡轮增压器的离心压气机的入口是环境大气，而出口的气流经管道导入所述机械增
压器的入口，而机械增压器的出口通过中路连接气缸的进气管。气缸的排气管连接三元催化
剂装置后再连接所述涡轮增压器的动力涡轮的入口，其出口则通向环境大气。
所述涡轮增压器中的离心压气机设置一个旁路阀门，阀门在环境大气与所述机械增压器
入口之间，在涡轮增压器转速很低的时候打开。
所述恒定压缩比的涡轮-机械增压内燃机的控制律是：在内燃机曲轴转速上升排气增加带
动涡轮增压器转速上升...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱譞晟，
申请(专利权)人：朱譞晟，
类型：发明
国别省市：上海;31