带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统及车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆工程领域，尤其涉及一种带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统及具有该系统的车辆。
【背景技术】
[0002]目前，车辆的涡轮增压技术得到了广泛的应用，为使小排量增压发动机最大功率达到与大排量自然吸气式发动机相同的水平，与之匹配的涡轮增压器往往需具有较大的设计流量。当发动机在低转速工作时，由于排气能量不足，涡轮作功能力下降，而且压气机远离其高效区工作，效率较低，且受喘振边界限制，导致压气机提供的压缩空气压力降低，发动机进气量减少，发动机低速扭矩不足。另一方面，由于增压发动机进排气管道较长、增压器叶轮转动惯性导致转速上升滞后，小排量增压发动机瞬态响应性能较差，加速滞后，易出现加速冒黑烟等现象。
[0003]传统的增压系统在废气流量过大时，通常利用旁通阀直接将部分废气排入大气，导致了废气能量的浪费。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统，该系统可用于提高废气能量利用率，同时提高发动机瞬态性能。
[0005]此外，本发明还提出了一种应用上述并联式发动机两级增压系统的车辆。
[0006]根据本发明实施例的带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统，包括:发动机；大流量增压器，所述大流量增压器包括大涡轮和大压气机；小流量增压器，所述小流量增压器包括小涡轮和小压气机，其中所述大涡轮和所述小涡轮并联设置且均与所述发动机的排气管路相连，所述大压气机和所述小压气机并联设置且均与所述发动机的进气管路相连；压缩空气储气装置，所述压缩空气储气装置与所述进气管路相连且设置成用于收集并储存经所述小压气机和/或所述大压气机压缩后的空气、并可将所述空气输送给所述发动机。
[0007]根据本发明实施例的带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统，在发动机处于低转速小流量稳态工况时，废气通过小流量增压器为发动机提供压缩空气，在发动机处于较大流量时，废气通过大流量增压器为发动机提供压缩空气，由于大涡轮和小涡轮并联设置，在废气流量持续增大，大流量增压器需要旁通时，可调节阀门，使得部分气体通过低级涡轮增压器产生压缩空气。在压缩空气流量超过发动机所需流量时，通过设置压缩空气储气装置，可将多余压缩空气储存至压缩空气储气装置，从而减少废气的浪费，提高废气利用率，当发动机需要加速时，压缩空气储气装置可迅速为发动机提供压缩空气，从而提高发动机瞬态响应性能，降低瞬态工况发动机排放。
[0008]另外，根据本发明实施例的带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统，还可以具有如下附加技术特征:
[0009]根据本发明实施例的带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统，所述压缩空气储气装置包括:储气罐和储气阀门，所述储气罐通过所述储气阀门连接至所述进气管路。在废气流量过多，当涡轮增压器产生的压缩空气流量多于发动机进气所需流量时，所述储气罐可用于储存过量的压缩空气，从而提高废气能量的利用率。
[0010]根据本发明的一些实施例，所述储气阀门包括:储气罐进口阀门和储气罐出口阀门。所述储气罐进口阀门可控制进入储气罐的压缩空气的通断，所述储气罐出口阀门可用于控制储气罐压缩空气输出的通断。从而便于对储气罐压缩空气输入输出的控制。
[0011 ] 作为本发明的优选实施例，所述储气阀门还可以包括:气体流量调节阀，所述气体流量调节阀设置在所述储气罐出口阀门的出口端。可适应性调节储气罐输出的压缩空气的流量，从而可根据发动机需要调节提供发动机的压缩空气流量。
[0012]作为本发明的优选实施例，所述压缩空气储气装置为多个且并联设置。
[0013]根据本发明实施例的带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统，所述压缩空气储气装置可以包括:主压缩空气储气装置和备用压缩空气储气装置，所述主压缩空气储气装置和备用压缩空气储气装置并联设置。因此主压缩空气储气装置与备用压缩空气储气装置互不干涉，互不影响，在主压缩空气储气装置出现故障时，可立即启用备用压缩空气储气装置，从而保证整个系统的正常运行。
[0014]根据本发明实施例的带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统，所述进气管路上设置有中冷器，所述压缩空气储气装置连接在位于所述中冷器与所述小压气机之间的进气管路部分上。所述中冷器可用于冷却涡轮增压器进入发动机的压缩空气，从而可防止爆燃。
[0015]根据本发明的一些实施例，所述带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统还可以包括:第一流量控制阀，所述第一流量控制阀设置在位于所述大压气机与所述中冷器之间的进气管路部分上；第二流量控制阀，所述第二流量控制阀设置在所述小压气机与所述中冷器之间的进气管路部分上。所述第一流量控制阀可用于控制进气管路内的压缩空气从大压气机流出，所述第二流量控制阀可用于控制进气管路内的压缩空气从小压气机流出。
[0016]根据本发明实施例的带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统可以包括:第三流量控制阀，所述第三流量控制阀设置在位于所述大涡轮与所述发动机之间的排气管路部分上；第四流量控制阀，所述第四流量控制阀设置在位于所述小涡轮与所述发动机之间的排气管路部分上。所述第三流量控制阀可用于控制发动机废气流入大涡轮，所述第四流量控制阀可用于控制发动机废气流入小涡轮。
[0017]根据本发明实施例的带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统，所述第一流量控制阀、所述第二流量控制阀、所述第三流量控制阀和所述第四流量控制阀中的每一个均为开度可调的电磁阀。电磁阀反应灵敏，价格较低，且易于控制。优选地，阀门开度设置为可调，可根据系统需要调节阀门开度，即调节进入大流量增压器与小流量增压器的废气流量比例，从而进一步提高废气利用率，也可避免涡轮增压器超速损坏。
[0018]作为本发明的优选实施例，所述涡轮为固定几何涡轮或可变几何涡轮。
[0019]此外，本发明还提出了一种车辆，所述车辆包括上述带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统。
[0020]根据本发明实施例的车辆，通过设置上述带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统，有效提高发动机升功率，缩小发动机排量，提高发动机燃油经济性，降低二氧化碳排放，提高了车辆废气能量的利用率，减少了车辆废气的浪费。
【附图说明】
[0021]图1是根据本发明实施例的带压缩空气储存装置的并联式发动机两级增压系统；
[0022]图2是发动机工作在低转速小流量稳态工况时系统流通示意图；
[0023]图3是发动机工作在大流量稳态工况时系统流通示意图；
[0024]图4是发动机工作在更大流量稳态工况时系统流通不意图；
[0025]图5是发动机工作在加速工况(补气)时系统流通示意图。
[0026]附图标记:
[0027]发动机系统100 ；
[0028]发动机I ;
[0029]大流量增压器2，大涡轮21，第三流量控制阀211，大压气机22，第一流量控制阀221 ；
[0030]小流量增压器3，小涡轮31，第四流量控制阀311，小压气机32，第二流量控制阀321 ；
[0031 ] 压缩空气储气装置4，储气罐41，储气阀门42，储气罐进口阀门421，储气罐出口阀门 422 ；
[0032]中冷器5。
【具体实施方式】
[0033]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0034]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是