[发明专利]两级涡轮增压引擎系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的两阶段涡轮增压引擎系统。

背景技术

在US 4930315中公开了这样两级涡轮增压引擎系统。这种涡轮增压系统还有缺陷，因为很难为其安装柴油颗粒过滤器。通常，人们在内燃机附近设置氧化催化剂，并且在底盘下面安装柴油颗粒过滤器。装备有这种内燃机的汽车具有不必要的低性能，并且在柴油颗粒过滤器(DPF)再生时损失热能。

涡轮机气缸包括一个连到消声器的外连接口。该外连接口与低压增压器在DE 10230934A1中也公开了一种两级可调的涡轮增压器。每个涡轮机具有一配置有废气闸门阀的可控的旁路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在现有的汽车平台架构范围内提供一种带有一清洁并且强劲的内燃机的汽车。

该技术问题通过一种用于内燃机的涡轮增压引擎系统的涡轮机汽缸加以解决。该涡轮增压器的涡轮机气缸包含一用于接纳低压涡轮增压器的低压增压器开口和一用于接纳高压涡轮增压器的高压增压器开口。低压增压器开口和高压增压器开口通过一个低压排气管相连，因此，来自高压涡轮机的气流和压力驱动低压涡轮机。

此外，还设置有一个高压排气口，该高压排气口通过一高压排气管与高压增压器开口相连，高压排气口可以连接在内燃机排气歧管相应的法兰或凸缘上，这样来自于内燃机排气歧管的气流和压力驱动高压涡轮机。

还设置有一个简捷排气口，该简捷排气口通过捷径导管与低压增压器开口相连。简捷排气口连接到内燃机排气歧管相应的凸缘或法兰上，这样来自于内燃机排气歧管的气流和压力可以驱动低压涡轮机。在捷径导管上有一高压涡轮机旁路阀，用于控制气流如何从内燃机排气歧管流动到低压涡轮机。

涡轮机气缸包括一个连到消声器的外连接口。该外连接口与低压增压器相连通，这样来自低压涡轮机的气流和压力经过处理系统和消声器后就被引到了排气系统中。

外连接口还通过低压排气旁路管与低压排气管相连，这样来自低压排气管的气流和压力也被引到消声器。在低压排气旁路管内设置有一个废气闸门阀区，用于控制气流如何从低压排气管流动到消声器。

这种设计的主要优势是，废气可以从排气歧管到达高压级涡轮机，也能够从排气歧管直接到达低压级涡轮机。废气从高压涡轮机出来之后也可以被引入低压涡轮机。同时，当系统在不同条件下运行时，高压涡轮机和低压涡轮机之间的同一连接可以用作废气的闸门通道。

更为有利的是，根据本发明一种优选的实施形式，按本发明的涡轮机气缸装备有一个带有低压涡轮的低压涡轮增压器，该低压涡轮增压器位于低压增压器开口内。按本发明的涡轮机气缸还装备有一个带有高压涡轮的高压涡轮增压器，该高压涡轮增压器位于高压增压器开口内。低压涡轮和高压涡轮面对面布置。这使得按本发明的涡轮增压引擎系统的设计紧凑并且重量轻，并因此可以采用紧密结合的柴油颗粒过滤器，特别是当高压排气凸缘或法兰和简捷排气凸缘或法兰基本平行或者位于同一个平面上时。这种紧密结合的柴油颗粒过滤器比单独的催化剂加底盘下面的柴油颗粒过滤器要便宜。相比具有位于底盘下面的柴油颗粒过滤器系统，按本发明的涡轮系统排气口和柴油颗粒过滤器之间的距离较近，这意味着在本发明中柴油颗粒过滤器中将会获得更高的温度，这提高了其性能。本发明中柴油颗粒过滤器还具有较低的压降，这意味着可以获得更高的性能，这一点在如下情况下非常重要：即按本发明的内燃机被安装在具有外连接口的汽车上，并且该外连接口被连接到了汽车消声器部分。

本发明的另一种有利的实施形式中设置了在涡轮机气缸作为内部通道的低压排气管、高压排气管、简捷排气管和/或低压排气旁路管。实施该发明时，特别是当涡轮机气缸作为一个整体的铸件时，这一点可以轻易地做到。这种紧凑集成的涡轮机气缸所需的贵重的耐高温材料较少。由于部件数和连接数少，因而泄露的危险降低了，从而质量更高，成本更低。此外，这种涡轮机气缸使得通过铸件中的开口对涡轮轮廓进行切削加工很方便。

实验表明，当废气闸门阀区位于外连接口附近时，从涡轮机气缸外面可以很容易的对废气闸门阀区进行切削加工。这有利于减少按本发明的涡轮增压引擎系统的生产成本。

附图说明

接下来参照附图1-8示例性地说明本发明的一种优选的实施形式。图中：

图1是按本发明的涡轮增压引擎系统的整体示意图。

图2是图1所示的涡轮-增压引擎系统的立体的局部剖视图。

图3是图1所示的涡轮-增压引擎系统立体的局部剖视图。

图4是图1所示的涡轮-增压引擎系统另一种立体局部剖视图。