带涡轮增压器的发动的制造方法
【专利摘要】本发明提供通过主动控制涡轮增压器的工作来改善燃油经济性的带涡轮增压器的发动机，其包括：多个气缸，与气缸经由分支进气管连通的进气侧合流管，与气缸经由分支排气管连通的排气侧合流管，进气侧涡轮叶轮设于进气侧合流管而排气侧涡轮叶轮设于排气侧合流管的涡轮增压器，还包括：设于排气侧合流管的排气侧切换阀；一端经由排气侧切换阀与排气侧合流管连通，另一端与排气侧合流管的排气侧涡轮叶轮下游侧部位连通的排气侧旁通管；以及根据发动机负载的大小而在使从气缸排出的空气朝排气侧旁通管流动而不朝排气侧涡轮叶轮流动的第一状态与使从气缸排出的空气朝排气侧涡轮叶轮流动而不朝进气侧旁通管流动的第二状态之间切换排气侧切换阀的控制部。
【专利说明】带涡轮增压器的发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及带涡轮增压器的发动机，尤其涉及具有多个气缸的带涡轮增压器的发动机。
【背景技术】
[0002]由于涡轮增压利用发动机排出的废气作为动力，能在基本不对发动机造成额外负担的情况下提高发动机的输出功率，因此有助于节约能源，常常在需要大输出功率的发动机中采用。
[0003]在传统的具有涡轮增压功能的发动机中，有时会在其排气侧设置作为压力阀的废气阀，设置这种废气阀的目的是为了在高负荷的时候使其打开来排掉部分废气，以免压力变得过大。在这种设置有废气阀的传统的带涡轮增压器的发动机中，并不能根据车辆的运转状况来主动控制涡轮增压器的工作，不利于节省燃油。
[0004]另外，作为具有涡轮增压功能的发动机，在专利文献I中公开了一种发动机，其在排气侧具有多个旁通回路，并且，在这些旁通回路中设置有多个控制阀。在专利文献I公开的结构中，当发动机处于高负荷状态时，气缸废气的排出会受到影响，因而会影响工作效率，并且，由于存在多个控制阀，因此控制变得复杂。另外，在专利文献I公开的结构中，无论阀是处于打开状态还是处于关闭状态，涡轮都处于工作状态，与传统的具有涡轮增压功能的发动机一样，不能根据车辆的运转状况来主动控制涡轮增压器的工作，不利于节省燃油。
[0005]专利文献1:日本专利特公平6-54093号公报
【发明内容】
[0006]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种通过主动控制涡轮增压器的工作来改善燃油经济性的带涡轮增压器的发动机。
[0007]为了实现上述目的，本发明第I方面的带涡轮增压器的发动机包括:多个气缸，与从多个气缸各自的进气口引出的多个分支进气管连通的进气侧合流管，与从多个气缸各自的排气口引出的多个分支排气管连通的排气侧合流管，进气侧涡轮叶轮配置于所述进气侧合流管的中途而排气侧涡轮叶轮配置于所述排气侧合流管的中途的涡轮增压器。本发明第I方面的带涡轮增压器的发动机还包括:排气侧切换阀，该排气侧切换阀在所述排气侧合流管上设置于比所述排气侧涡轮叶轮更靠上游侧的部位；排气侧旁通管，该排气侧旁通管的一端经由所述排气侧切换阀而与所述排气侧合流管连通，另一端与所述排气侧合流管的比所述排气侧涡轮叶轮更靠下游侧的部位连通；以及控制部，该控制部根据发动机的负载状况对所述排气侧切换阀进行切换控制，以在发动机的负载较小时将所述排气侧切换朝第一状态切换，而在发动机的负载较大时将所述排气侧切换阀朝第二状态切换，在所述第一状态下，所述排气侧切换阀使从多个气缸排出的空气朝所述排气侧旁通管流动而不朝所述排气侧涡轮叶轮流动，在所述第二状态下，所述排气侧切换阀使从多个气缸排出的空气朝所述排气侧涡轮叶轮流动而不朝所述排气侧旁通管流动。
[0008]本发明第2方面的带涡轮增压器的发动机是在第I方面的带涡轮增压器的发动机的基础上，所述排气侧切换阀是无级式可调阀门。
[0009]本发明第3方面的带涡轮增压器的发动机是在第I或第2方面的带涡轮增压器的发动机的基础上，还包括:进气侧切换阀，该进气侧切换阀在所述进气侧合流管上设置于比所述进气侧涡轮叶轮更靠上游侧的部位；以及进气侧旁通管，该进气侧旁通管的一端经由所述进气侧切换阀而与所述进气侧合流管连通，另一端与所述进气侧合流管的比所述进气侧涡轮叶轮更靠下游侧的部位连通；所述控制部根据发动机的负载状况对所述进气侧切换阀进行切换控制，以在发动机的负载较小时将所述进气侧切换阀朝第三状态切换，而在发动机的负载较大时将所述进气侧切换阀朝第四状态切换，在所述第三状态下，所述进气侧切换阀使从外部吸入的空气朝所述进气侧旁通管流动而不朝所述进气侧涡轮叶轮流动，在所述第四状态下，所述进气侧切换阀使从外部吸入的空气朝所述进气侧涡轮叶轮流动而不朝所述进气侧旁通管流动。
[0010]本发明第4方面的带涡轮增压器的发动机是在第3方面的带涡轮增压器的发动机的基础上，所述进气侧切换阀是无级式可调阀门。
[0011]本发明第5方面的带涡轮增压器的发动机是在第3方面的带涡轮增压器的发动机的基础上，所述控制部联动地控制所述进气侧切换阀和所述排气侧切换阀，以在所述排气侧切换阀从所述第一状态朝所述第二状态切换时，使所述进气侧切换阀从所述第三状态朝所述第四状态切换时，而在所述排气侧切换阀从所述第二状态朝所述第一状态切换时，使所述进气侧切换阀从所述第四状态朝所述第三状态切换。
[0012]根据本发明的带涡轮增压器的发动机，由于控制部根据发动机的负载状况对排气侧切换阀进行切换控制，以在发动机的负载较小时将排气侧切换朝第一状态切换，而在发动机的负载较大时将排气侧切换阀朝第二状态切换，在所述第一状态下，所述排气侧切换阀使从多个气缸排出的空气朝所述排气侧旁通管流动而不朝所述排气侧涡轮叶轮流动，在所述第二状态下，所述排气侧切换阀使从多个气缸排出的空气朝所述排气侧涡轮叶轮流动而不朝所述排气侧旁通管流动，因此能利用切换阀来主动控制涡轮增压器的工作，从而能改善燃油经济性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示本发明的带涡轮增压器的发动机的结构的示意图。
[0014]图2是表示本发明的带涡轮增压器的发动机的动作流程的流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明的实施方式进行说明。
[0016]首先，根据图1对本实施方式的带涡轮增压器的发动机100的基本结构进行说明。
[0017]如图1所示，本实施方式的带涡轮增压器的发动机100包括:多个气缸101，与从多个气缸101各自的进气口引出的多个分支进气管102连通的进气侧合流管104，与从多个气缸101各自的排气口引出的多个分支排气管103连通的排气侧合流管105，进气侧涡轮叶轮108a配置于所述进气侧合流管104的中途而排气侧涡轮叶轮108b配置于所述排气侧合流管105的中途的涡轮增压器108。
[0018]另外，如图1所示，本实施方式的带涡轮增压器的发动机100还包括:进气侧切换阀VI，该进气侧切换阀Vl在所述进气侧合流管104上设置于比所述进气侧涡轮叶轮108a更靠上游侧的部位；进气侧旁通管106，该进气侧旁通管106的一端经由所述进气侧切换阀Vl而与所述进气侧合流管104连通，另一端与所述进气侧合流管104的比所述进气侧涡轮叶轮108a更靠下游侧的部位连通；排气侧切换阀V2，该排气侧切换阀V2在所述排气侧合流管105上设置于比所述排气侧涡轮叶轮108b更靠上游侧的部位；排气侧旁通管107，该排气侧旁通管107的一端经由所述排气侧切换阀V2而与所述排气侧合流管105连通，另一端与所述排气侧合流管105的比所述排气侧涡轮叶轮108b更靠下游侧的部位连通。在本实施方式中，所述进气侧切换阀Vl和所述排气侧切换阀V2均是无级式可调阀门。
[0019]另外，如图1所示，在所述进气侧合流管104上，在比所述进气侧切换阀Vl更靠上游侧的部位设置有空气过滤器109，在所述排气侧合流管105上，在比排气侧旁通管107的另一端更靠下游侧的部位设置有利用催化剂来对从气缸排出的空气进行净化的催化器110。
[0020]另外，虽未图示，但本实施方式的带涡轮增压器的发动机100还包括控制部，该控制部根据发动机的负载状况对所述排气侧切换阀Vl和所述进气侧切换阀V2进行切换控制，以在发动机的负载较小时将所述排气侧切换V2朝第一状态(图1中位置c所示的状态)切换并将所述进气侧切换阀Vl朝第三状态(图1中位置a所示的状态)切换，而在发动机的负载较大时将所述排气侧切换阀V2朝第二状态(图1中位置d所示的状态)切换并将所述进气侧切换阀Vl朝第四状态(图1中位置b所示的状态)切换，在所述第一状态下，所述排气侧切换阀V2使从多个气缸排出的空气朝所述排气侧旁通管107流动而不朝所述排气侧涡轮叶轮108b流动，在所述第二状态下，所述排气侧切换阀V2使从多个气缸排出的空气朝所述排气侧涡轮叶轮108b流动而不朝所述排气侧旁通管流动，在所述第三状态下，所述进气侧切换阀Vl使从外部吸入的空气朝所述进气侧旁通管106流动而不朝所述进气侧涡轮叶轮108a流动，在所述第四状态下，所述进气侧切换阀Vl使从外部吸入的空气朝所述进气侧润轮叶轮108a流动而不朝所述进气侧旁通管106流动。
[0021]接着，根据图1、图2对本实施方式的带涡轮增压器的发动机I的动作的一例进行说明。
[0022]<怠速、低速模式>
[0023]例如，在车辆的发动机的转速为800rpm、车速为O?20km/h时，所述控制部将所述进气侧切换阀Vl切换至位置a (对应于上述第三状态)，并将所述排气侧切换阀V2切换至位置c (对应于上述第一状态)，使所述进气侧切换阀Vl和所述排气侧切换阀V2全闭。
[0024]这样，进气侧的新鲜空气只经过进气侧旁通管106进入气缸，不经过进气侧涡轮叶轮108a，并且，排气侧的废气只经过排气侧旁通管107排出去，不经过排气侧涡轮叶轮108b。
[0025]此时，由于排气侧的气体全部通过旁通的通路流出去，不经过排气侧涡轮叶轮108b,因此排气侧涡轮叶轮108b就不工作。同时，通过将所述进气侧切换阀Vl切换至位置a而使进气侧涡轮叶轮108a不工作，能避免进气侧的进气侧涡轮叶轮108a阻碍进气的流畅性，这样就不会吸入多余的气体，从而能避免不必要的能量浪费。[0026]<中速模式>
[0027]例如，在车辆的发动机的转速为1500?2500rpm、车速为20?60km/h时，所述控制部将所述进气侧切换阀Vl切换至中间位置e，并将所述排气侧切换阀V2切换至中间位置
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[0028]这样，进气侧的新鲜空气经过进气侧旁通管106、进气侧合流管104的进气侧涡轮叶轮108a所在的部分进入气缸，排气侧的废气经过排气侧旁通管107、排气侧合流管105的排气侧涡轮叶轮108b所在的部分排出至外部。
[0029]此时，由于进气侧有部分气体经过进气侧涡轮叶轮108a，排气侧有部分气体经过排气侧涡轮叶轮108b，因此涡轮增压器108工作，这时增加了发动机的进气量，满足了系统当前工况下的进气量要求。
[0030]<高速模式>
[0031]例如，在车辆的发动机的转速为2500?4000rpm、车速为60km/h以上时，所述控制部将所述进气侧切换阀Vl切换至接近位置C的位置，并将所述排气侧切换阀V2切换至位置d。
[0032]这样，进气侧的新鲜空气大部分经过进气侧合流管104的进气侧涡轮叶轮108a所在的部分而在增压后进入气缸，排气侧的废气只经过排气侧合流管105的排气侧涡轮叶轮108b所在的部分而推动排气侧涡轮叶轮108b工作。
[0033]在此工况下，车速和负载上升，所述进气侧切换阀Vl接近最大，所述排气侧切换阀V2的开度达到最大，涡轮增压效率达到最大。此处，由于所述进气侧切换阀Vl没有完全打开，仍有少部分气体经过进气侧旁通管106，因此可以适当降低增压后的气体温度以提高进气效率。
[0034]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。
[0035]在上述实施方式中，在进气侧和排气侧分别设置了进气侧旁通管106和排气侧旁通管107，但也可只设置排气侧旁通管107。
[0036]在上述实施方式中，所述进气侧切换阀Vl和所述排气侧切换阀V2均是无级式可调阀门，但所述进气侧切换阀Vl和所述排气侧切换阀V2也可采用有级可调阀门。
[0037]在上述实施方式中，所述控制部联动地控制所述进气侧切换阀Vl和所述排气侧切换阀V2，在使所述进气侧切换阀Vl的开度增大时，使所述排气侧切换阀V2的开度也增大，在使所述进气侧切换阀Vl的开度减小时，使所述排气侧切换阀V2的开度也减小，但也可使所述进气侧切换阀Vl和所述排气侧切换阀V2的开度控制相互独立。
【权利要求】
1.一种带涡轮增压器的发动机，包括:多个气缸，与从多个气缸各自的进气口引出的多个分支进气管连通的进气侧合流管，与从多个气缸各自的排气口引出的多个分支排气管连通的排气侧合流管，进气侧涡轮叶轮配置于所述进气侧合流管的中途而排气侧涡轮叶轮配置于所述排气侧合流管的中途的涡轮增压器，其特征在于，还包括: 排气侧切换阀，该排气侧切换阀在所述排气侧合流管上设置于比所述排气侧涡轮叶轮更靠上游侧的部位； 排气侧旁通管，该排气侧旁通管的一端经由所述排气侧切换阀而与所述排气侧合流管连通，另一端与所述排气侧合流管的比所述排气侧涡轮叶轮更靠下游侧的部位连通；以及 控制部，该控制部根据发动机的负载状况对所述排气侧切换阀进行切换控制，以在发动机的负载较小时将所述排气侧切换朝第一状态切换，而在发动机的负载较大时将所述排气侧切换阀朝第二状态切换，在所述第一状态下，所述排气侧切换阀使从多个气缸排出的空气朝所述排气侧旁通管流动而不朝所述排气侧涡轮叶轮流动，在所述第二状态下，所述排气侧切换阀使从多个气缸排出的空气朝所述排气侧涡轮叶轮流动而不朝所述排气侧旁通管流动。
2.如权利要求1所述的带涡轮增压器的发动机，其特征在于，所述排气侧切换阀是无级式可调阀门。
3.如权利要求1或2所述的带涡轮增压器的发动机，其特征在于，还包括: 进气侧切换阀，该进气侧切换阀在所述进气侧合流管上设置于比所述进气侧涡轮叶轮更靠上游侧的部位；以及 进气侧旁通管，该进气侧旁通管的一端经由所述进气侧切换阀而与所述进气侧合流管连通，另一端与所述进气侧合流管的比所述进气侧涡轮叶轮更靠下游侧的部位连通； 所述控制部根据发动机的负载状况对所述进气侧切换阀进行切换控制，以在发动机的负载较小时将所述进气侧切换阀朝第三状态切换，而在发动机的负载较大时将所述进气侧切换阀朝第四状态切换，在所述第三状态下，所述进气侧切换阀使从外部吸入的空气朝所述进气侧旁通管流动而不朝所述进气侧涡轮叶轮流动，在所述第四状态下，所述进气侧切换阀使从外部吸入的空气朝所述进气侧涡轮叶轮流动而不朝所述进气侧旁通管流动。
4.如权利要求3所述的带涡轮增压器的发动机，其特征在于，所述进气侧切换阀是无级式可调阀门。
5.如权利要求3所述的带涡轮增压器的发动机，其特征在于，所述控制部联动地控制所述进气侧切换阀和所述排气侧切换阀，以在所述排气侧切换阀从所述第一状态朝所述第二状态切换时，使所述进气侧切换阀从所述第三状态朝所述第四状态切换时，而在所述排气侧切换阀从所述第二状态朝所述第一状态切换时，使所述进气侧切换阀从所述第四状态朝所述第三状态切换。
【文档编号】F02B37/16GK103711572SQ201310025339
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年1月23日 优先权日:2013年1月23日
【发明者】胥刘智 申请人:日立汽车部件（苏州）有限公司