根据本发明包括涡轮增压系统的内燃机的进气歧管的三维示意图。
【具体实施方式】
[0034]参考这些附图，尤其是参考图2，示出了根据本发明的发动机的涡轮增压系统100。尤其，发动机的涡轮增压系统100置于发动机的空气过滤器120和发动机的节流单元130之间，并且包括:中央主体101，涡轮102和压缩机103联接至相同轴104上并且安装在中央主体101上；两个文丘里管105，其包括在中央主体101中，并且终止于喷嘴106 ;滚动/滑动轴承107，其支撑涡轮102 ;加油器108和倍速器109，其安装在中央主体101上，分别图示于图3和图4 ;两个法兰扩压器110 ;空气循环阀111 ;阀112，其用于排放空气至外部；空气再循环管113，其连接至空气再循环阀111 ;连接法兰114，其用于连接至再循环阀111，用于两个法兰扩压器110中的一个；连接器件115，其用于安装涡轮增压器103。
[0035]图3a更详细地示出了中央主体101，突出显示油润滑轴承107，图3b示出了具有加油器108的轴承107的放大图。
[0036]图4a更详细地示出了中央主体101，突出显示倍速器109，图4b示出了倍速器109的放大图。
[0037]相反，图5示出了图2的系统100，突出显示空气遵循的路径，从空气过滤器120出来，进入系统100并且朝向节流单元130离开系统。更具体来说，当发动机启动时，来自发动机的进气相位的通过过滤器120的空气经由第一扩压器110被运送，对应于文丘里管105中的压缩机103。此后，从喷嘴106出来的空气被供应至联接至压缩机103的相同轴104上的涡轮102。因此，涡轮102被激活并且因此确定压缩机103的移动，压缩机103开始增压发动机。在节流单元130打开的加速相位期间，气流增加，因此增加了发动机的增压。
[0038]有利地，根据本发明，空气再循环阀111具有降低涡轮102和节流单元130之间的空气压力的功能，从而确保节流阀当其在加速相位之外关闭时的完整性，从而使空气在空气再循环管113中循环，或者可替换地，通过空气放气阀112将空气排放至外部。
[0039]有利地，根据本发明，涡轮增压器能够由轻金属制成。
[0040]有利地，根据本发明，如图6所示，涡轮增压系统100包括在内燃机150的进气歧管的每个进气空气箱内(例如喷射发动机)。这种应用实施例是特别有利的，因为喷射发动机有利于增加容积效率，供给导管可以有更大的尺寸，消除逆火的危险，因为导管没有燃料，更易于发动机的设计，因为喷射系统(栗、任何分配器、调整器、喷射器)的位置未严格地界定至发动机的位置。因此，通过适当对涡轮增压系统100定尺寸，多个这种系统100可以在节流阀之后定位于进气歧管的进气气箱内，靠近进气阀，每个发动机气缸用一个这种系统。以该方式，有利地，根据本发明，进气导管中的压力波用于以发动机的低和中/低转速增加每个气缸的填充。在使用中，当涡轮增压系统100不接收进气空气时，其继续因惯性旋转并且多余空气通过排气阀112排放至外侧或者从阀111被供应回到回路，图示于图2和图5。使用涡轮增压系统100的装配件113或者安装适当尺寸的罐能够用作压缩空气的积蓄器，阀111依靠电子控制能够在最适当的时刻在气缸中加载更大的空气体积。
[0041]根据本发明，关于发动机的涡轮增压系统的操作，申请人已经完成了对涡轮的热力学效率、涡轮和压缩机之间的传递以及压缩机的热力学效率的理论研究。为此，申请人基于的考虑为，由于后者对容积机器的可移动壁产生的压力，热发动机将从燃烧的可燃物质所获得的热量的最高部分转化为燃烧产品的机械功。申请人考虑的是，为了由排气驱动的涡轮增压器的热力学分析，通常假设的是，影响压缩机中和涡轮中的空气和废气的转换分别发生，而不与机器交换热量。事实上，特定热量被交换，并且由于涡轮增压器不是理想机器，因此发生在其内部的转换是无效率地产生的。涡轮增压器的效率随着涡轮增压器本身的总体效率、在涡轮入口的废气的温度和压缩机的空气进气的温度之间的比、涡轮中的膨胀比的增加而增加。相反，产量损失是源自于排放动能的损失，由于未使用从机器排放的流体的一部分动能，因为固定和移动导管中的摩擦，从一个叶片至另一叶片的通路具有不同的速度，接头处流体的边缘渗漏。此外，如果在涡轮入口处的废气的温度低于特定值，那么因为涡轮回收的机械功率将不足以移动压缩机，所以涡轮增压器将不能在优化条件下工作。但是，在相反情况下，过多机械功率传递至压缩机轴将趋于将涡轮增压器的操作点移动至更高压缩比。因为热力学第二定律指出不可能实现转换，其唯一结果是转换从做功源吸收的热量，涡轮的热力学效率低于1，涡轮和压缩机之间的传递的机械效率低于1，所以压缩机的热力学效率低于1。当前市场上可获得的涡轮增压器的总体性能随着操作条件可变，可以暂时假设为0.5/0.65之间。此外，热力学第一定律指出，粒子的任何系统均能够以四种不同方式与外部环境相互作用:从环境吸收热、释放热、对环境做功、环境对其做功。每个这些相互作用等同于在系统和外部环境之间交换能量并且系统的内能产生改变。如果系统损失热或者做功，其内能减小；如果其接收热或者环境对其做功，那么其内能增加。因此，由于位能和动能的改变而发生任何现象。当前自动化工业使用的所有涡轮增压器的操作均是基于以上提到的热力学原理，基于排气相位排放以及吸气相位吸入的前述等量体积，本发明也基于此。但是，应该考虑的是，本发明使用预燃烧空气，其连接至发动机的进气系统，既不在导管上也不在涡轮叶片上释放沉积，由于气缸尽可能多的填充新鲜空气的事实，这导致性能方面的优势。此外，气缸的填充受到进气导管的几何特征的影响以及被排放的几何形状影响。因此，使用本发明增加了发动机的总体效率，因为本发明确保增压器以及优化气缸的填充，而不阻碍排气的外侧出口。而且，进气空气具有的温度低于这些排气的温度，因此，使用本发明，不必须安装冷却系统，也不需要使用重的材料。
[0042]因此，根据本发明的发动机的涡轮增压系统，定位于发动机的空气过滤器和节流单元之间，不承受公知的涡轮增压系统经受的过热。
[0043]根据本发明的发动机的涡轮增压系统的另一优势包括:中安装气缸容量的相同种类的发动机上的可能性，直接在进气管上，消除用于具体连接的需要，导致降低了生产成本。
[0044]此外，根据本发明的发动机的涡轮增压系统允许占据较小体积以及允许快速安装。
[0045]此外，根据本发明的发动机的涡轮增压系统由于涡轮增压器能够由轻金属制成而具有降低的总重量。
[0046]而且，根据本发明的发动机的涡轮增压系统允许增加发动机的效率，由于其允许在燃烧周期之后完全清空燃烧室，因此消除了影响公知系统的在后续周期中燃烧剩余物聚集的问题。
[0047]然而，根据本发明的发动机的涡轮增压系统允许将固定几何形状涡轮替换为可变几何形状涡轮以增加涡轮压缩系统的效率。
[0048]最后，利用根据本发明的发动机的涡轮增压系统能够保持涡轮清洁，节约维修成本。
[0049]最后清楚的是，能够修改和改变此处描述和图示的发动机的涡轮增压系统，这并不超出由随附的权利要求限定的本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种发动机的涡轮增压系统(100)，包括: -中央主体(101)，涡轮(102)和压缩机(103)安装在所述中央主体上并且联接至相同轴(104)上；以及 -至少两个法兰扩压器(110)，其连接至两个文丘里管(105)，所述两个文丘里管包括在所述中央主体(101)中并且终止于喷嘴(106)； 其特征在于，其置于空气发动机过滤器(120)和发动机节流单元(130)之间，所述涡轮(102)从所述喷嘴(106)接收所述空气过滤器(120)输出的发动机进气空气，所述空气过滤器的流量确定所述涡轮(102)的操作以及通过所述轴(104)确定所述压缩机(103)的操作。2.根据权利要求1所述的发动机的涡轮增压系统(100)，其特征在于，包括空气再循环阀(111)和连接至所述阀(111)的空气再循环管(113)，所述空气再循环阀和所述空气再循环管构造为用于在所述节流单元(120)关闭的构造中降低所述涡轮(102)和所述节流单元(120)之间的空气压力。3.根据前述权利要求所述的发动机的涡轮增压系统(100)，其特征在于，其包括用于连接所述再循环阀(111)的连接法兰(114)。4.根据权利要求1所述的发动机的涡轮增压系统(100)，其特征在于，其包括:阀(112)，其用于排放空气至外部，构造为用于在所述节流单元(120)关闭的构造中降低所述涡轮(102)和所述节流单元(120)之间的空气压力。5.根据权利要求1所述的发动机的涡轮增压系统(100)，其特征在于，其包括滚动/滑动轴承(107)以支撑所述涡轮(102)。6.根据权利要求5所述的发动机的涡轮增压系统(100)，其特征在于，其包括安装在所述中央主体(101)上的所述轴承(107)的加油器(108)。7.根据权利要求1所述的发动机的涡轮增压系统(100)，其特征在于，其包括安装在所述中央主体(101)上的倍速器(109)。8.—种内燃机(150)的进气歧管，包括根据前述权利要求所述的发动机的涡轮增压系统(100)。
【专利摘要】一种发动机的涡轮增压系统(100)，包括：中央主体(101)，涡轮(102)和压缩机(103)安装在中央主体上并且联接至相同轴(104)上；以及至少两个法兰扩压器(110)，其连接至两个文丘里管(105)，两个文丘里管包括在中央主体(101)中并且终止于喷嘴(106)。涡轮增压系统(100)置于空气发动机过滤器(120)和发动机节流单元(130)之间，涡轮(102)从喷嘴(106)接收空气过滤器(120)输出的发动机进气空气，空气过滤器的流量确定涡轮(102)的操作以及通过轴(104)确定压缩机(103)的操作。
【IPC分类】F02B29/02, F02B33/34
【公开号】CN105358802
【申请号】CN201480032380
【发明人】弗拉奥·费兰蒂
【申请人】弗拉奥·费兰蒂
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年5月28日
【公告号】EP3004586A1