[发明专利]用于内燃机的两级涡轮增压器系统设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的两级涡轮增压器系统设备。

背景技术

两级涡轮增压器系统通常包括一台小型的高压涡轮增压器和一台较大型的低压涡轮增压器。两级涡轮增压器系统可用于汽车内燃机以改善引擎的性能，例如，用于在低速时产生更大的扭矩或是减少涡轮迟滞。

内燃机两级涡轮增压器系统通常由废气驱动。已公知有多种两级涡轮增压器系统的配置形式以及多种操作两级涡轮增压器系统的方法，例如在US4,930,315和US6,981,375中公开。

为了降低废气排放，特别是汽车的废气排放，以满足日益严苛的环境标准，可设置和引擎所产生的废气流体连通的颗粒过滤器和/或氧化催化剂。公知的是氧化催化剂靠近引擎设置，颗粒过滤器设置在汽车底盘下侧。但是装有这样的引擎的汽车会有不希望的性能下降，而且在颗粒过滤器再生时会损失热量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于内燃机的两级涡轮增压器设备，以提高引擎的性能并减少其排放。

上述技术问题通过一种用于包括一个进气歧管和一个排气歧管的内燃机的两级涡轮增压器系统设备来实现，它包括一包含了低压涡轮和低压压缩机的低压涡轮增压器、一包含了高压涡轮和高压压缩机的高压涡轮增压器，以及旁通管。旁通管和低压压缩机的出口、高压压缩机的入口、高压压缩机的出口、进气歧管的入口流体连通。旁通管包括用于打开和关闭该旁通管的第一旁通阀。第一旁通阀和高压压缩机容纳在一个共同的壳体中。

相比于将高压压缩机布置在第一壳体中而将第一旁通阀布置在与第一壳体隔开的第二壳体中的布置方式，所述将第一旁通阀和高压压缩机设置在一共同的壳体中的布置方式具有减少涡轮增压器系统中连接点数量的优点。

所述将第一旁通阀和高压压缩机布置在共同的壳体中进一步具有该优点，即，由于系统中连接和接合点的数量总体上减少了，泄漏的可能性也就降低了。因为在引擎整个的使用寿命中很难保持连接处的密封，所以减少一些接合就能提高引擎的可靠性。这种布置方式还提供了一种更为紧凑的布置，进而在可利用的空间内节约了宝贵的空间。

第一旁通阀也可称为高压压缩机的旁通阀，且可以布置在高压压缩机的壳体或者外罩内。

另外，由于是共同的壳体，减少了引擎零部件的数量和机械加工面的数量，从而降低了引擎的制造和装配成本，并且提高了零部件的质量。

第一旁通阀处于关闭位置时，用于引导来自低压压缩机出口的空气流到高压压缩机入口，然后从高压压缩机出口流到进气歧管入口。所述空气也可表示为进气。所以，当第一旁通阀在关闭位置时，进气在被供给到引擎的进气歧管之前被高压压缩机压缩。

第一旁通阀处于打开位置时用于引导来自低压压缩机出口的空气流到进气歧管入口。旁通阀打开时，进气绕过高压压缩机，并且只被低压压缩机压缩。

在进一步的实施形式中，当第一旁通阀打开时基本上没有空气被引导通过高压压缩机。实现上述效果并不需要再提供额外的阀门来密封高压压缩机的入口，只需要提供一个旁通管以及多个连通低压压缩机、旁通管和进气歧管的连通构件，该连通构件的直径或者横截面积大于连通高压压缩机的连通构件。

在另一种实施形式中，共同的壳体除了旁通阀以外还包括旁通管。旁通管和旁通阀可布置在与高压压缩机的壳体共同的壳体中。旁通管包括一个和低压压缩机的出口流体连通的入口，以及一个和进气歧管的入口流体连通的出口。第一旁通阀设置在旁通管的入口和出口之间。高压压缩机的入口在第一旁通阀的上游和旁通管流体连通，高压压缩机的出口在第一旁通阀的下游和旁通管流体连通。

第一旁通阀相对高压压缩机的出入口的布置使得第一旁通管能在打开和关闭时提供如上述的空气流。

在第一种实施形式中，旁通管的入口通常和高压压缩机的入口正交。在另一种实施形式中，旁通管的入口通常和高压压缩机的出口正交。这能得到一个紧凑的壳体布置，并且如下文所述，获得一从低压压缩机到共同的壳体内的旁通管入口的、有利的空气连接管布置。

第一旁通阀可以是气动或电动或液压促动或者自动止逆阀促动。在另一种实施形式中，第一旁通阀可响应至少包括引擎转速和负载的多个参数地受到控制。这里所说的“可控”表示第一旁通阀的打开和关闭。旁通阀的开闭因而可以由引擎速度决定。例如，旁通阀可以在低速和低引擎负载时关闭，此时只有高压压缩机给进气歧管供给压缩空气，且可以在高速和高负载时打开旁通阀，此时只有低压压缩机给进气歧管供给压缩空气。