[发明专利]涡轮增压系统

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于内燃机的涡轮增压系统。

背景技术

通常使用内燃机(ICE)以在延长的时间周期内可靠地产生相当水平的动力。很多这样的ICE组件使用涡轮增压装置，诸如排气涡轮驱动涡轮增压器，以在气流进入发动机的进气歧管之前压缩气流，以提高功率和效率。

具体地，涡轮增压器是离心气体压缩机，其相比于其他地使用环境大气压力可达到的装置来说迫使更多的空气进入ICE的燃烧室，从而有更多的氧气进入ICE的燃烧室。迫使进入ICE的含氧空气的额外量改善了发动机的体积效率，允许其在给定的循环中燃烧更多的燃料，并且从而产生更大的功率。

典型的涡轮增压器包括中心轴，其由一个或多个轴承支撑，并且在排气驱动的涡轮叶轮和空气压缩机叶轮之间传递旋转运动。涡轮叶轮和压缩机叶轮都固定至轴，其与多个轴承部件组合，构成了涡轮增压器的旋转组件。

这样的旋转组件的惯性一般影响涡轮增压器的响应，其中涡轮叶轮的直径是主要因素之一。另一方面，由于涡轮增压器通常在气流和旋转速度的特定范围中是高效的，因此涡轮叶轮的直径也是用于产生提升的发动机功率所需的气流的一个主要的因素。这些考虑经常地需要在最大发动机功率输出和响应之间的折衷。

发明内容

本公开的一个实施例针对包括气缸体的内燃机。气缸体限定了气缸和安装到气缸体气缸盖。气缸盖构造为向公开的气缸提供空气和燃料以在其中燃烧。发动机还包括可操作地连接到气缸盖的排气歧管。排气歧管包括第一排气口和第二排气口，其中每个排气口构造为排出来自气缸的燃烧后气体。发动机还包括涡轮增压系统，其构造为压缩从环境接收的气流以传递至气缸。涡轮增压系统包括低流速涡轮增压器，其构造为由来自于第一排气口的燃烧后气体驱动，以压缩气流并且将压缩的气流排向气缸。涡轮增压系统还包括高流速涡轮增压器，其构造为由来自于第二排气口的燃烧后气体驱动，以压缩气流并且将压缩的气流排向气缸。涡轮增压系统额外地包括流速控制装置，其构造为选择性地将燃烧后气体引至低流速涡轮增压器和高流速涡轮增压器。

排气歧管可整合到气缸盖中。此外，气缸盖可被整合到气缸体中或与气缸体一起铸造。

流速控制装置可被直接附接到第二排气口并且与第二排气口流体连通。

低流速涡轮增压器可包括第一双涡道涡轮壳体。此外，气缸可包括第一组气缸和第二组气缸。排气歧管可被分叉，以将来自于第一组气缸的燃烧后气体单独地引导至第一双涡道涡轮壳体的一个涡道，并且将来自于第二组气缸的燃烧后气体单独地引导至第一双涡道涡轮壳体的另一个涡道。

高流速涡轮增压器可包括第二双涡道涡轮壳体。此外，气缸可包括第一组气缸和第二组气缸。此外，整合的排气歧管可被分叉，以单独地引导来自于第一组气缸的燃烧后气体和来自于第二气缸的燃烧后气体。此外，流速控制装置可包括分叉的腔室，其构造为在分叉的排气歧管之后，将第一组气缸的燃烧后气体单独地引导通过其至第二双涡道涡轮壳体的一个涡道，并且将第二组气缸的燃烧后气体单独地引导通过其至第二双涡道涡轮壳体的另一个涡道。

发动机可额外地包括可编程的控制器，其构造为调节流速控制装置的操作。

该控制器可被编程以关闭流速控制装置以将燃烧后气体引至低流速涡轮增压器，并且打开控制阀以将燃烧后气体引至高流速涡轮增压器。

控制器还可被编程以在燃烧后气体的预定流率之下关闭流速控制装置，并且在预定的流率或高于预定的流率时打开流速控制装置。

本公开的另一个实施例针对使用如上所述的发动机的车辆。

还公开了一种车辆,包括

驱动轮；以及

动力总成，其包括内燃机和变速器组件，所述变速器组件可操作地连接至所述发动机并且构造为将发动机转矩传递至驱动轮，所述发动机包括：

限定气缸的气缸体；

气缸盖，其安装至所述气缸体，并且构造为向气缸供给空气和燃料以使得空气和燃料在气缸中燃烧；

排气歧管，其可操作地连接至气缸盖，并且具有第一排气口和第二排气口，其中所述第一和第二排气口的每一个构造为排出来自气缸的燃烧后气体；以及

涡轮增压系统，其构造为压缩从环境接收的气流以传递至所述气缸，所述涡轮增压系统包括：

低流速涡轮增压器，其构造为由来自于所述第一排气口的燃烧后气体驱动，以压缩气流并且将压缩的气流排向所述气缸；

高流速涡轮增压器，其构造为由来自于所述第二排气口的燃烧后气体驱动，以压缩气流并且将压缩的气流排向所述气缸；以及