本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，具體涉及以油氣混合燃燒為基礎(chǔ)的內(nèi)燃機(jī)控制領(lǐng)域，包括汽油發(fā)動(dòng)機(jī)控制，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)控制，天然氣及靈活燃料(甲醇，乙醇，二甲醚與汽油的混合等)發(fā)動(dòng)機(jī)控制，以及搭載以上發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛控制及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)增壓技術(shù)的主要是通過(guò)增加內(nèi)燃機(jī)吸入空氣的壓力，提高氣缸在單個(gè)燃燒循環(huán)的進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩?？諝獍ㄐ迈r空氣，以及與燃料混合的可燃?xì)怏w。目前主流的增壓方式有渦輪增壓(Turbo Boost)，機(jī)械增壓，電動(dòng)渦輪增壓，以及混合增壓系統(tǒng)(雙渦輪增壓，渦輪增壓+機(jī)械增壓或電動(dòng)增壓)。

渦輪增壓器主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)增壓，通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量。其主要原理是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來(lái)推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來(lái)的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。圖1是典型的帶有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)圖?？諝?由環(huán)境空氣進(jìn)氣口經(jīng)過(guò)空濾2進(jìn)入進(jìn)氣管8后，經(jīng)過(guò)渦輪增壓器2增壓后，氣體再經(jīng)過(guò)中冷器3冷卻最后通過(guò)電子節(jié)氣門5進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)歧管總管6，然后經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)歧管進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸10。

渦輪增壓器的缺點(diǎn)是在發(fā)動(dòng)機(jī)低速狀態(tài)下廢氣慣性沖力不足無(wú)法驅(qū)動(dòng)葉輪導(dǎo)致出現(xiàn)“渦輪響應(yīng)遲滯”現(xiàn)象。

機(jī)械增壓(又稱超級(jí)增壓器，Super-Charger)的工作原理是通過(guò)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上并由皮帶與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連接，并且從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸獲得動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)增壓器的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而將空氣增壓吹到進(jìn)氣管里，其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有渦輪增壓器“遲滯”響應(yīng)，動(dòng)力輸出更為流暢，但缺點(diǎn)是消耗部分引擎動(dòng)力，導(dǎo)致增壓效率不高，油耗高。

電動(dòng)增壓是以電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式取代廢氣驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)空氣壓縮。電動(dòng)渦輪由于響應(yīng)快，并且壓力輸出不依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域也被越來(lái)越被重視，隨著電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，高可靠性的電動(dòng)渦輪已經(jīng)開始批量應(yīng)用，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速-扭矩特性，電動(dòng)增壓在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷的工況很難滿足發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量需求，所以一般作為輔助增壓配合其他增壓系統(tǒng)使用

復(fù)合增壓系統(tǒng)是以上幾種增壓系統(tǒng)的組合，目的是改進(jìn)增壓效果，兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)低速和高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的增壓綜合表現(xiàn)被逐步應(yīng)用，如雙渦輪增壓是針對(duì)廢氣渦輪增壓的渦輪遲滯現(xiàn)象，增加一只低速渦輪，在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速的時(shí)候，較少的排氣即可驅(qū)動(dòng)這只渦輪高速旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生足夠的進(jìn)氣壓力，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升以后，高速渦輪工作繼續(xù)進(jìn)入高增壓值的狀態(tài)，提供一個(gè)連貫的強(qiáng)勁動(dòng)力。渦輪增壓+機(jī)械增壓復(fù)合增壓系統(tǒng)是用來(lái)同時(shí)解決渦輪增壓低速扭矩輸出的問(wèn)題和機(jī)械增壓高速功率輸出的問(wèn)題，此種復(fù)合增壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率大、燃油消耗率低，適合發(fā)動(dòng)機(jī)全部工況，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，成本過(guò)高。

近年來(lái)一種新的復(fù)合增壓系統(tǒng)被提出，該系統(tǒng)使用渦輪增壓+電動(dòng)增壓來(lái)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)全運(yùn)行工況的增壓控制，傳統(tǒng)渦輪增壓器只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行到較高的轉(zhuǎn)速，廢氣排放量達(dá)到一定程度時(shí)，才會(huì)達(dá)到最強(qiáng)增壓效果，產(chǎn)生最強(qiáng)動(dòng)力。而電動(dòng)增壓器打破了這種對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的依賴，其電動(dòng)增壓器依靠電池提供的電力，可在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速工況下，瞬間制造出高增壓，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)釋放出高扭矩，而隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，廢氣渦輪逐步接管增壓功能，實(shí)現(xiàn)最大扭矩，廢氣渦輪增壓+電動(dòng)增壓的功效與廢氣渦輪增壓+機(jī)械增壓是類似的——在廢氣渦輪增壓不足時(shí)，由機(jī)械或電力實(shí)現(xiàn)快速增壓。不同的是，電動(dòng)增壓比機(jī)械增壓來(lái)得更快，而且電動(dòng)增壓的電力可以來(lái)自車輛減速、剎車時(shí)回收儲(chǔ)存的電能，而機(jī)械增壓要靠發(fā)動(dòng)機(jī)做功，因此使用廢氣渦輪增壓+電動(dòng)增壓的復(fù)合增壓系統(tǒng)比廢氣渦輪增壓+機(jī)械增壓的復(fù)合增壓系統(tǒng)更節(jié)能。

以上幾種復(fù)合增壓系統(tǒng)雖然兼顧了發(fā)動(dòng)機(jī)全工況下的運(yùn)行效果，但由于增壓系統(tǒng)零部件增多，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)非常復(fù)雜，多級(jí)增壓系統(tǒng)增壓切換控制復(fù)雜，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制算法和匹配標(biāo)定提出較高的要求。例如，奧迪的電動(dòng)增壓+渦輪增壓復(fù)合增壓系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)增壓和渦輪增壓協(xié)同工作，將電動(dòng)增壓進(jìn)氣管路與渦輪增壓進(jìn)氣管路內(nèi)并聯(lián)，并設(shè)置一個(gè)旁通閥，用于切換進(jìn)氣管道連通電動(dòng)增壓器還是繞過(guò)電動(dòng)增壓器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要設(shè)計(jì)了一種獨(dú)特的并可以極大簡(jiǎn)化復(fù)合增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的輔助進(jìn)氣組件以及使用該組件的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，使用該輔助進(jìn)氣組件能夠有效增加發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率，提升發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，并極大簡(jiǎn)化復(fù)合增壓系統(tǒng)的管路結(jié)構(gòu)。該輔助進(jìn)氣組件設(shè)置在進(jìn)氣管上并位于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管總管之前。輔助進(jìn)氣組件包括至少一個(gè)氣體進(jìn)口，至少一個(gè)氣體出口以及內(nèi)部通道，該內(nèi)部通道的作用用于將氣體從至少一個(gè)氣體進(jìn)口運(yùn)輸?shù)剿鲋辽僖粋€(gè)氣體出口。該內(nèi)部通道在電動(dòng)增壓工作時(shí)內(nèi)部氣體堆積形成高壓氣流，因此該內(nèi)部通道也稱為增壓腔。

當(dāng)所述輔助進(jìn)氣組件工作時(shí)，導(dǎo)入到輔助進(jìn)氣系統(tǒng)入口的空氣被所述輔助進(jìn)氣組件增壓后的經(jīng)過(guò)所述輔助進(jìn)氣組件的氣流通道導(dǎo)流至所述輔助進(jìn)氣組件的出風(fēng)口，根據(jù)伯努利原理和質(zhì)量守恒定律，輔助進(jìn)氣組件空氣入口處的氣流的靜壓+動(dòng)壓之和與所述輔助進(jìn)氣組件環(huán)形間隙出口處的靜壓+動(dòng)壓之和近似相等，進(jìn)入輔助進(jìn)氣組件的空氣與由輔助進(jìn)氣組件出口排出的空氣質(zhì)量相等，即空氣進(jìn)入輔助進(jìn)氣組件增壓腔后，在增壓腔內(nèi)被增壓腔內(nèi)壁改變方向而降低流速進(jìn)而使得空氣在增壓腔內(nèi)靜壓升高，在增壓腔環(huán)形出口處由于內(nèi)外壓差使得空氣被加速吹出，高速氣流與原進(jìn)氣管內(nèi)氣流方向一致的疊加氣流，根據(jù)伯努利原理流速越大壓力越小，因此在環(huán)形間隙后部形成低壓區(qū)域，進(jìn)而使得原進(jìn)氣管內(nèi)的空氣更多的進(jìn)入管路補(bǔ)償?shù)蛪簠^(qū)域，疊加的空氣氣流加速向發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸流動(dòng)，使更多的空氣被吸入氣缸。

所述輔助進(jìn)氣組件的氣源主要來(lái)自于電動(dòng)渦輪增壓系統(tǒng)，電動(dòng)渦輪增壓從壓氣機(jī)的類型上可分為“軸流式電動(dòng)渦輪增壓器”與“離心式電動(dòng)渦輪增壓器”兩種。軸流式電渦輪增壓器，通常由安裝于進(jìn)氣管的電機(jī)和風(fēng)扇葉片構(gòu)成，電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，使得氣體平行于電機(jī)軸向流動(dòng)。離心式電動(dòng)渦輪增壓器的原理與渦輪增壓器類似，將渦輪增壓器由廢氣驅(qū)動(dòng)改為由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，壓氣機(jī)側(cè)保持不變，氣體從軸向進(jìn)入葉輪，氣體流經(jīng)葉輪時(shí)改變成徑向流出。

較佳地，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量和所需空氣的流量選擇使用軸流式電動(dòng)增壓還是離心式電動(dòng)增壓。

軸流式電動(dòng)增壓的特點(diǎn)是供應(yīng)的空氣流量大但靜壓小，空氣密度小，對(duì)電機(jī)性能如轉(zhuǎn)速，功率要求不高，適用于對(duì)有輔助進(jìn)氣組件補(bǔ)償?shù)目諝獾牧髁啃枨筝^高但對(duì)增壓壓力需求較低的發(fā)動(dòng)機(jī)，也可通過(guò)多級(jí)串聯(lián)多個(gè)軸流式風(fēng)扇的方式提高靜壓。

離心式電動(dòng)增壓的特點(diǎn)是供應(yīng)的空氣流量比軸流式少，但提供的空氣靜壓大，密度大，對(duì)電機(jī)性能如轉(zhuǎn)速，功率要求高，適用于對(duì)有輔助進(jìn)氣組件補(bǔ)償?shù)目諝獾脑鰤簤毫π枨筝^高對(duì)流量要求不高的發(fā)動(dòng)機(jī)工況。

較佳地，所述離心式電動(dòng)增壓的電機(jī)是開關(guān)磁阻電機(jī)，因電機(jī)需要在所述發(fā)動(dòng)機(jī)周邊工況苛刻的環(huán)境中運(yùn)行，開關(guān)磁阻電機(jī)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)；功率電路簡(jiǎn)單可靠；系統(tǒng)可靠性高，魯棒性好；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流低；適用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)頻繁起停的要求；效率高損耗小。

較佳地，所述開關(guān)磁阻電機(jī)由超級(jí)電容陣列和直流逆變升壓電路驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)快速響應(yīng)，減少電動(dòng)增壓響應(yīng)“遲滯”。所述超級(jí)電容陣列通過(guò)車載電池對(duì)所述超級(jí)電容陣列充電獲得驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電能，通過(guò)直流逆變升壓電路釋放電能驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

較佳地，所述超級(jí)電容陣列配合車輛制動(dòng)能量回收系統(tǒng)使用，通過(guò)制動(dòng)能力回收系統(tǒng)將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能給超級(jí)電容陣列充電，實(shí)現(xiàn)降低油耗的目的。

較佳地，所述超級(jí)電容陣列為36V～48V，100F超級(jí)電容陣列，可驅(qū)動(dòng)1KW電機(jī)工作1分鐘，以滿足低速頻繁啟動(dòng)工況的能量容量要求。

較佳地，所述補(bǔ)償?shù)目諝庠谶M(jìn)入管路進(jìn)氣組件之前可被加熱裝置進(jìn)行預(yù)熱。

較佳地，所述加熱裝置是加熱絲或PTC陶瓷材料。

所述加熱裝置由車載電池供電。

加熱能量和加熱時(shí)機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況決定，特別是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低溫冷起動(dòng)狀態(tài)時(shí)，加熱的空氣被吸入氣缸，可有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)排放，縮短起動(dòng)時(shí)間。

所述輔助進(jìn)氣組件空氣入口也可以連接空氣壓縮機(jī)的出口，空氣壓縮機(jī)用于抽吸空氣并將氣體壓縮成為高壓氣體。

空氣壓縮機(jī)由液壓泵或電動(dòng)泵的抽吸和擠壓將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣勢(shì)能。

較佳地，可通過(guò)車輛制動(dòng)能量回收系統(tǒng)將制動(dòng)能量為空氣壓縮機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件可內(nèi)置有加熱裝置，所述加熱裝置用于對(duì)吸入輔助進(jìn)氣組件的空氣進(jìn)行加熱。

所述加熱裝置可安裝于所述底座內(nèi)并位于所述輔助進(jìn)氣組件風(fēng)扇的前端，或者所述加熱裝置可安裝于所述底座內(nèi)并位于進(jìn)風(fēng)口處。

經(jīng)進(jìn)氣口吸入的空氣首先經(jīng)過(guò)加熱裝置然后通過(guò)風(fēng)扇葉片，進(jìn)入氣流管道。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)有主進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣系統(tǒng)的至少一部分主進(jìn)氣管設(shè)有輔助進(jìn)氣組件，所述輔助進(jìn)氣組件設(shè)有輔助進(jìn)氣通道、輔助出氣通道和中心通道，其中所述輔助進(jìn)氣通道與氣源連通從而氣體經(jīng)由所述輔助進(jìn)氣通道進(jìn)入并從所述輔助出氣通道流出進(jìn)入所述中心通道，所述輔助出氣通道具有預(yù)定長(zhǎng)度并朝向所述主進(jìn)氣管的氣流行進(jìn)方向，以及所述中心通道與所述主進(jìn)氣管流體連通從而來(lái)自所述輔助進(jìn)氣組件的氣體與經(jīng)由所述主進(jìn)氣管流入的氣體混合后一起被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸。

一實(shí)施例中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)一步包括進(jìn)氣歧管總管，所述輔助進(jìn)氣組件布置于發(fā)動(dòng)機(jī)的空濾和所述進(jìn)氣歧管總管之間的主進(jìn)氣管上。

一實(shí)施例中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)還設(shè)有進(jìn)氣歧管總管、渦輪增壓器和中冷器，所述渦輪增壓器布置于發(fā)動(dòng)機(jī)的空濾和中冷器之間的進(jìn)氣管上，所述輔助進(jìn)氣組件布置于所述中冷器和所述進(jìn)氣歧管總管之間的進(jìn)氣管上。

一實(shí)施例中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)還設(shè)有渦輪增壓器和中冷器，所述渦輪增壓器布置于發(fā)動(dòng)機(jī)的空濾和中冷器之間的進(jìn)氣管上，所述輔助進(jìn)氣組件布置于所述空濾和所述渦輪增壓器之間的進(jìn)氣管上。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件的進(jìn)氣通道連接的氣源可以來(lái)自于電機(jī)帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)增壓器提供。

一實(shí)施例中，所述電動(dòng)增壓器氣流通過(guò)葉片的方式為軸流式或者離心式。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件的進(jìn)氣通道連接的氣源可以來(lái)自于高壓空氣存儲(chǔ)罐釋放的氣體。

一實(shí)施例中，高壓空氣存儲(chǔ)罐可以由液壓泵或電動(dòng)泵進(jìn)行充氣。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件的電動(dòng)增壓器或者高壓空氣存儲(chǔ)罐由車載電池驅(qū)動(dòng)，所述車載電池的部分電量來(lái)自于車輛制動(dòng)能量回收系統(tǒng)對(duì)電池的反向充電。

一實(shí)施例中，所述輔助出氣通道的預(yù)定長(zhǎng)度為1毫米～55毫米。更佳地，該預(yù)定長(zhǎng)度為5毫米～40毫米。

一實(shí)施例中，可在所述輔助出氣通道的入口處設(shè)有環(huán)形導(dǎo)流板，用于引導(dǎo)氣流朝向所述輔助出氣通道的出口流動(dòng)。

一實(shí)施例中，環(huán)形導(dǎo)流板表面設(shè)計(jì)為引導(dǎo)氣流形成康達(dá)效應(yīng)(Coanda Effect)的表面形狀。

一實(shí)施例中，所述輔助出氣通道沿氣流行進(jìn)方向逐漸縮窄。

一實(shí)施例中，所述輔助出氣通道相對(duì)于所述輔助進(jìn)氣通道縮窄。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件還設(shè)有氣腔(或稱為內(nèi)部通道)，所述氣腔位于所述輔助進(jìn)氣通道和所述輔助出氣通道之間并與所述輔助進(jìn)氣通道和所述輔助出氣通道連通，其中，所述輔助出氣通道相對(duì)于所述氣腔縮窄。

一實(shí)施例中，所述輔助出氣通道為環(huán)形通道。較佳地，該環(huán)形通道的間距為0.3毫米～5毫米。較佳地，所述環(huán)形通道橫截面為圓環(huán)形或橢圓環(huán)形。

一實(shí)施例中，所述氣腔為環(huán)形通道。

一實(shí)施例中，該輔助進(jìn)氣組件可以一體形成于主進(jìn)氣管，或者所述輔助進(jìn)氣組件為分開的單獨(dú)組件并串聯(lián)連接于所述主進(jìn)氣管。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件還設(shè)有流體添加裝置，液體(諸如液態(tài)水或水和甲醇或乙醇混合液)經(jīng)由該流體添加裝置霧化后，與主進(jìn)氣管內(nèi)空氣混合后一起被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。

一實(shí)施例中，該流體添加裝置利用虹吸原理經(jīng)由噴嘴噴入所述輔助進(jìn)氣組件的管路內(nèi)。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件還設(shè)有氣腔，氣流經(jīng)由所述輔助進(jìn)氣通道進(jìn)入，流經(jīng)所述氣腔，然后從所述輔助出氣通道流出。

一實(shí)施例中，所述氣腔的形狀設(shè)置成將來(lái)自所述輔助進(jìn)氣通道的氣流朝向所述輔助出氣通道引導(dǎo)。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件包括內(nèi)管和外管，所述內(nèi)管和外管共同界定所述中心通道，所述內(nèi)管的一端密封地連接于所述外管的一端，所述內(nèi)管的另一端延伸進(jìn)入所述外管內(nèi)部，從而所述內(nèi)管與所述外管之間形成氣腔，其中所述氣腔與所述輔助出氣通道連通，氣流經(jīng)由所述輔助進(jìn)氣通道進(jìn)入，流經(jīng)所述氣腔，然后從所述輔助出氣通道流出并進(jìn)入所述中心通道。

一實(shí)施例中，所述內(nèi)管設(shè)有內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部和內(nèi)環(huán)形連接部，且所述外管設(shè)有管狀主體、外環(huán)形導(dǎo)流部以及外環(huán)形連接部，其中所述外環(huán)形導(dǎo)流部在所述管狀主體內(nèi)側(cè)從所述外環(huán)形連接部朝向所述內(nèi)環(huán)形連接部延伸出，所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部從所述內(nèi)環(huán)形連接部朝向所述外環(huán)形連接部延伸出，并且所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部的至少一部分包圍所述外環(huán)形導(dǎo)流部的至少一部分而形成所述輔助出氣通道。

一實(shí)施例中，所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部與所述管狀主體之間形成所述氣腔，且所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部設(shè)有從所述內(nèi)環(huán)形連接部延伸出的第一段和第二段，所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部的第二段包圍所述外環(huán)形導(dǎo)流部的至少一部分而形成所述輔助出氣通道。

一實(shí)施例中，所述內(nèi)環(huán)形連接部的一端連接于所述外管的管狀主體，所述內(nèi)環(huán)形連接部的另一端用于連接至所述主進(jìn)氣管。

一實(shí)施例中，所述內(nèi)管的內(nèi)側(cè)面和所述外管的外環(huán)形導(dǎo)流部的內(nèi)側(cè)面共同形成所述中心通道，該中心通道為所述主進(jìn)氣管的主進(jìn)氣通道的一部分，或者該中心通道與所述主進(jìn)氣管的主進(jìn)氣通道連通。

一實(shí)施例中，所述外環(huán)形導(dǎo)流部沿主進(jìn)氣管內(nèi)氣流行進(jìn)方向逐漸變窄，然后在所述出口通道的出口處內(nèi)徑達(dá)到最??；所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部沿與主進(jìn)氣管氣流行進(jìn)方向相反的方向呈喇叭形收縮，然后從所述出口通道的出口處逐漸變寬，呈喇叭形放射。

一實(shí)施例中，所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部的外直徑小于所述外管的管狀主體的內(nèi)直徑。

一實(shí)施例中，所述外環(huán)形導(dǎo)流部的外直徑小于所述內(nèi)管的所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部的內(nèi)直徑。

一實(shí)施例中，所述第二段的形狀為喇叭狀。

一實(shí)施例中，所述外環(huán)形導(dǎo)流部表面呈弧形。

一實(shí)施例中，所述外環(huán)形導(dǎo)流部的長(zhǎng)度小于所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部。

一實(shí)施例中，所述外環(huán)形導(dǎo)流部的長(zhǎng)度小于或等于所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部的第二段。

一實(shí)施例中，所述外環(huán)形導(dǎo)流部的一端連接于所述外環(huán)形連接部，另一端為自由端。

一實(shí)施例中，所述內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部的一端連接于所述內(nèi)環(huán)形連接部，另一端為自由端。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件還設(shè)有至少有一個(gè)噴嘴，所述噴嘴可拆卸地安裝于所述輔助進(jìn)氣組件上，所述噴嘴的出口與所述中心通道連通，所述噴嘴的入口與液體源連通，從而液體由所述噴嘴噴入所述中心通道，進(jìn)而進(jìn)入所述主進(jìn)氣管道。

一實(shí)施例中，所述噴嘴利用所述輔助進(jìn)氣組件內(nèi)部氣流與輔助進(jìn)氣組件中心通道上游的主管路內(nèi)的氣流產(chǎn)生的壓差將液體抽吸入所述主進(jìn)氣管并霧化。

一實(shí)施例中，所述液體是純水，所述噴嘴用于加濕所述主進(jìn)氣管中的空氣。

一實(shí)施例中，所述液體是水和甲醇或乙醇混合物。甲醇或乙醇有助燃和低溫抑制結(jié)冰的作用。

一實(shí)施例中，該壓差為10KPa～100KPa。

一實(shí)施例中，所述噴嘴的出口位于所述輔助出氣通道靠近氣缸的一側(cè)并與所述輔助出氣通道之間相距預(yù)定距離。較佳地，該預(yù)定距離設(shè)置成使得從所述輔助出氣通道流出的氣體能夠直接作用于從所述噴嘴的出口流出的液體而使該液體霧化。較佳地，該預(yù)定距離為2-50毫米。更佳地，該預(yù)定距離為5-15毫米。

一實(shí)施例中，所述流體源為帶壓力的流體源。

一實(shí)施例中，所述噴嘴的入口與流體源之間的管路上設(shè)有壓力泵。

一實(shí)施例中，所述噴嘴的入口與流體源之間的管路上設(shè)有流量控制閥，諸如電磁閥。

一實(shí)施例中，沿所述輔助進(jìn)氣組件的周向安裝有多個(gè)噴嘴。

一實(shí)施例中，輔助進(jìn)氣組件還設(shè)有通氣管，通氣管的一端連通于輔助進(jìn)氣組件上游的主進(jìn)氣管或中心通道，通氣管的另一端連通于噴嘴與液體源之間的管路或連通于液體源儲(chǔ)液罐中，儲(chǔ)液罐內(nèi)部與外部大氣壓力隔絕。

一實(shí)施例中，可通過(guò)導(dǎo)流并收集車輛前擋風(fēng)玻璃流下的雨水，導(dǎo)流并收集車輛排氣管排出的水，導(dǎo)流并收集空調(diào)冷凝器外積聚的冷凝水或人為主動(dòng)向所述水罐注水的方式獲得所述噴嘴需要的水源。

一實(shí)施例中，所述噴嘴同時(shí)用作內(nèi)管和外管的連接件。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件包括內(nèi)管和外管，所述內(nèi)管的一端密封地連接于所述外管的一端，所述內(nèi)管的另一端延伸進(jìn)入所述外管內(nèi)部，從而所述內(nèi)管與所述外管之間形成有氣腔，氣流經(jīng)由所述輔助進(jìn)氣通道進(jìn)入所述氣腔，并從所述輔助出氣通道流出，其中所述噴嘴位于輔助出氣通道的出風(fēng)口側(cè)，穿過(guò)所述外管、所述氣腔以及所述內(nèi)管后與所述主進(jìn)氣管連通。

一實(shí)施例中，所述噴嘴內(nèi)部限定有供液體由噴嘴的入口傳輸至噴嘴的出口的流動(dòng)通道，且限定所述流動(dòng)通道的噴嘴側(cè)壁設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣孔，所述進(jìn)氣孔與所述氣腔流體連通。

一實(shí)施例中，所述進(jìn)氣孔的直徑為0.3～1毫米，更佳地，直徑為0.75毫米。

一實(shí)施例中，所述輔助進(jìn)氣組件配合上游第二路節(jié)氣門使用，第二路節(jié)氣門用于防止電動(dòng)增壓工作時(shí)增壓氣體回流至上游的渦輪增壓壓氣機(jī)出口，幫助電動(dòng)增壓快速建立管道內(nèi)增壓壓力。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)采用如上所述的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)。

本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中，輔助進(jìn)氣組件增壓和渦輪增壓既可以使用同一個(gè)進(jìn)氣口，也可以使用獨(dú)立的進(jìn)氣口。通過(guò)輔助進(jìn)氣通道吸入額外的空氣，增加額外的氣腔，對(duì)空氣進(jìn)行增壓，并將增壓空氣通過(guò)輔助出氣通道并入主進(jìn)氣管中，同時(shí)增壓的空氣在并入主進(jìn)氣管時(shí)帶動(dòng)原主進(jìn)氣管內(nèi)的空氣加速流動(dòng)，形成放大疊加的原進(jìn)氣管空氣流量的增壓效果，進(jìn)氣量顯著增加，增壓效果明顯，而且便于安裝和拆卸、清潔。

附圖說(shuō)明

圖1是典型的帶有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的設(shè)有輔助進(jìn)氣組件的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)圖；

圖2A是圖2的設(shè)有輔助進(jìn)氣組件的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的變型例的系統(tǒng)圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的輔助進(jìn)氣組件的剖視立體圖；

圖4是圖3的輔助進(jìn)氣組件的剖視分解圖；

圖5是圖3的輔助進(jìn)氣組件的剖視平面圖；

圖6是圖3的輔助進(jìn)氣組件的立體圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的輔助進(jìn)氣組件的剖視立體圖；

圖8A和8B分別是圖7的輔助進(jìn)氣組件的分解立體圖和立體圖；

圖9是安裝有根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的流體添加裝置的輔助進(jìn)氣組件的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行示意圖；

圖10是安裝有根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的流體添加裝置的輔助進(jìn)氣組件的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行示意圖；

圖11是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的設(shè)有輔助進(jìn)氣組件的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)圖；以及

圖12是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的設(shè)有輔助進(jìn)氣組件的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)圖。

圖13是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的設(shè)有輔助進(jìn)氣組件，流體添加裝置和第二路節(jié)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)圖。

圖14是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的共用一個(gè)進(jìn)氣口的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以便更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解的是，附圖所示的實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，而只是為了說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)精神。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的設(shè)有輔助進(jìn)氣組件的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)100的示意圖。如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)100包括沿氣流行進(jìn)方向依次設(shè)有空濾1、渦輪增壓器2、中冷器3、輔助進(jìn)氣組件4、電子節(jié)氣門5、進(jìn)氣歧管總管6、進(jìn)氣歧管7以及連接上述各部件的主進(jìn)氣管8和排氣管9。其中，空濾1位于主進(jìn)氣管8的入口處，輔助進(jìn)氣組件4設(shè)置在中冷器3和電子節(jié)氣門5之間的主進(jìn)氣管上。本實(shí)施例中，輔助進(jìn)氣組件4作為一個(gè)分開的組件在制造完成后，串聯(lián)連接至主進(jìn)氣管8。應(yīng)理解的是，輔助進(jìn)氣組件或其一部分可以在制造時(shí)一體形成于主進(jìn)氣管上。

在電子節(jié)氣門5和輔助進(jìn)氣組件4之間的主進(jìn)氣管中設(shè)有增壓壓力傳感器11，用于檢測(cè)主進(jìn)氣管內(nèi)電子節(jié)氣門之前的實(shí)際壓力(也稱為增壓壓力)。在電子節(jié)氣門5之后的管道中設(shè)有進(jìn)氣壓力傳感器12，用于檢測(cè)電子節(jié)氣門后端進(jìn)氣腔的壓力(即進(jìn)氣壓力)。輔助進(jìn)氣組件4的控制器(圖未示)通過(guò)接收進(jìn)氣壓力、增壓壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電子節(jié)氣門位置等發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)信息，控制輔助進(jìn)氣組件的增壓能量，形成對(duì)目標(biāo)增壓壓力的閉環(huán)控制。此外，在空濾1之后渦輪增壓器2之前的主進(jìn)氣管上還設(shè)有空氣流量計(jì)13，用于檢測(cè)進(jìn)氣量。部分傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)還包含廢氣再循環(huán)EGR裝置14。

工作時(shí)，第一路新鮮空氣經(jīng)過(guò)空濾1進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)主進(jìn)氣管，經(jīng)過(guò)空氣流量計(jì)13，進(jìn)入渦輪增壓器2的壓氣機(jī)端2a，經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)2a增壓后，高溫高壓的空氣通過(guò)中冷器3冷卻為溫度降低的空氣，然后進(jìn)入輔助進(jìn)氣組件4。同時(shí)，第二路新鮮空氣由輔助進(jìn)氣組件4的進(jìn)氣口吸入，被輔助進(jìn)氣組件4增壓后與第一路空氣合并為增壓后的空氣，增壓后的空氣經(jīng)過(guò)電子節(jié)氣門5后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管總管6，然后經(jīng)進(jìn)氣歧管7分配后被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸10。

圖2A是圖2的設(shè)有輔助進(jìn)氣組件的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的變型例的系統(tǒng)圖。圖2A所示實(shí)施例與圖2所示的實(shí)施例不同之處在于增加了第二路節(jié)氣門52。第二路節(jié)氣門52布置于輔助進(jìn)氣組件4的上游主進(jìn)氣管中。第二路節(jié)氣門52的作用是通過(guò)調(diào)節(jié)第二路節(jié)氣門的閥門開度，防止由輔助進(jìn)氣組件進(jìn)入主管路的氣流反流回上游渦輪增壓器壓氣端，從而使由輔助進(jìn)氣組件提供的增壓氣體有效的進(jìn)入氣缸，實(shí)現(xiàn)快速增壓的效果。較佳地，第二節(jié)氣門52靠近輔助進(jìn)氣組件布置。第二節(jié)氣門52與輔助進(jìn)氣組件之間的距離為5mm～500mm。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的輔助進(jìn)氣組件4的剖視立體圖。如圖3所示，輔助進(jìn)氣組件4包括內(nèi)管16和外管17，內(nèi)管和外管共同界定一中心通道39，中心通道39與進(jìn)氣主管8連通，下文將進(jìn)一步說(shuō)明。內(nèi)管16的一端密封地連接于外管17的一端，內(nèi)管16的另一端延伸進(jìn)入外管內(nèi)部，從而內(nèi)管16與外管17之間形成氣腔18。在工作中，該氣腔18中氣體的壓力大于主進(jìn)氣管中氣體的壓力，因此該氣腔18也稱為增壓腔。外管17的側(cè)壁上設(shè)有輔助進(jìn)氣口19，輔助進(jìn)氣口19與外部進(jìn)氣管道20連通。輔助進(jìn)氣口19和外部進(jìn)氣管道20共同形成輔助進(jìn)氣通道。在內(nèi)管16和外管17之間還進(jìn)一步形成有輔助出氣通道21，輔助出氣通道21具有預(yù)定長(zhǎng)度并朝向主進(jìn)氣管8的氣流行進(jìn)方向，從而從輔助出氣通道21出來(lái)的氣流的流動(dòng)方向與來(lái)自主進(jìn)氣管8的氣流的行進(jìn)方向基本平行。來(lái)自輔助氣源(通常為周圍空氣)的氣流經(jīng)由輔助進(jìn)氣通道進(jìn)入，流經(jīng)氣腔18，然后從輔助出氣通道21流出，進(jìn)入中心通道39并混入主進(jìn)氣管8的氣流。

這里，氣源可以直接來(lái)自周圍空氣或者來(lái)自于電機(jī)帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)增壓器提供。較佳地，電動(dòng)增壓器氣流通過(guò)葉片的方式為軸流式或者離心式。替代地，氣源可以由壓縮機(jī)提供?；蛘?，氣源可以來(lái)自于高壓空氣存儲(chǔ)罐釋放的氣體。較佳地，高壓空氣存儲(chǔ)罐可以由液壓泵或電動(dòng)泵進(jìn)行充氣。一實(shí)施例中，輔助進(jìn)氣組件的電動(dòng)增壓器或者高壓空氣存儲(chǔ)罐由車載電池驅(qū)動(dòng)，所述車載電池的部分電量來(lái)自于車輛制動(dòng)能量回收系統(tǒng)對(duì)電池的反向充電。圖2所示的實(shí)施例中，氣源來(lái)自于電機(jī)帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)增壓器。具體地，如圖2所示，輔助進(jìn)氣組件的進(jìn)氣口連接有一底座50，底座50上設(shè)有進(jìn)氣口50a和出氣口，進(jìn)氣口50a與周圍空氣連通，出氣口與輔助進(jìn)氣組件的進(jìn)氣口連接。底座50內(nèi)設(shè)有風(fēng)扇、電機(jī)以及控制器(圖未示)，控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將空氣吹入輔助進(jìn)氣組件。電機(jī)和控制器等由供電裝置51供電，供電裝置例如為電池、超級(jí)電容或發(fā)電機(jī)。

如圖4-6所示，內(nèi)管16設(shè)有內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22和內(nèi)環(huán)形連接部23，內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22從內(nèi)環(huán)形連接部23朝向外管17的外環(huán)形連接部30延伸出，即沿與主進(jìn)氣管8的氣流行進(jìn)方向相反的方向延伸。內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22的外直徑比內(nèi)環(huán)形連接部23的內(nèi)直徑小且內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22的外直徑小于外管17的管狀主體30的內(nèi)直徑，從而內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22可容納于外管17內(nèi)。內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22設(shè)有從內(nèi)環(huán)形連接部23延伸出的第一段24和第二段25。第一段24沿與主進(jìn)氣管氣流行進(jìn)方向相反的方向呈喇叭形收縮。第二段沿與主進(jìn)氣管氣流行進(jìn)方向相反的方向逐漸變寬，呈喇叭形放射。應(yīng)理解的是，第一段和/或第二段也可以是大致圓柱形，即其沿延伸方向的直徑不變。

外管17設(shè)有管狀主體29、外環(huán)形導(dǎo)流部32以及外環(huán)形連接部30，其中外環(huán)形導(dǎo)流部32在管狀主體29內(nèi)側(cè)從外環(huán)形連接部30朝向內(nèi)環(huán)形連接部23延伸出，即沿與主進(jìn)氣管8的氣流行進(jìn)方向相同的方向延伸。內(nèi)管16的內(nèi)側(cè)面和外管17的外環(huán)形導(dǎo)流部32的內(nèi)側(cè)面共同形成中心通道39，該中心通道39與主進(jìn)氣管8的主進(jìn)氣通道連通。

外環(huán)形導(dǎo)流部32的外直徑小于內(nèi)管16的內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22的第二段25的內(nèi)直徑，且內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22的至少一部分包圍外環(huán)形導(dǎo)流部的至少一部分而形成輔助出氣通道21。輔助出氣通道21為環(huán)形通道并具有預(yù)定長(zhǎng)度。較佳地，該環(huán)形通道的上下壁間的間距為0.3毫米～5毫米。較佳地，環(huán)形通道橫截面為圓環(huán)形或橢圓環(huán)形。輔助出氣通道的預(yù)定長(zhǎng)度為1毫米～25毫米。較佳地，該預(yù)定長(zhǎng)度為5毫米～20毫米。另一實(shí)施例中，輔助出氣通道21可由多段相互間隔開的狹窄通道構(gòu)成。又一實(shí)施例中，輔助出氣通道21由多段分開的弧形通道構(gòu)成。

外環(huán)形導(dǎo)流部32沿主進(jìn)氣管內(nèi)氣流行進(jìn)方向逐漸變窄，然后在輔助出氣通道的出口處內(nèi)徑達(dá)到最小。一實(shí)施例中，外環(huán)形導(dǎo)流部32的長(zhǎng)度小于內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22。一實(shí)施例中，外環(huán)形導(dǎo)流部32的長(zhǎng)度小于或等于內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22的第二段25。

輔助出氣通道21的入口處設(shè)有環(huán)形導(dǎo)流板26，用于引導(dǎo)氣流朝向輔助出氣通道的出口流動(dòng)。如圖4所示，環(huán)形導(dǎo)流板26從內(nèi)管16的第二段25的末端一體延伸出。環(huán)形導(dǎo)流板26的表面設(shè)計(jì)為引導(dǎo)氣流形成康達(dá)效應(yīng)(Coanda Effect)的表面形狀。

氣腔18形成于外管的管狀主體的內(nèi)側(cè)面與內(nèi)管的內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部的外表面之間。氣腔的形狀和大小設(shè)置成對(duì)從輔助進(jìn)氣通道進(jìn)來(lái)的空氣進(jìn)行增壓，并將來(lái)自輔助進(jìn)氣通道的氣流朝向輔助出氣通道引導(dǎo)。輔助進(jìn)氣通道和輔助出氣通道21之間通過(guò)氣腔18連通。輔助出氣通道21相對(duì)于氣腔18縮窄。

內(nèi)管16的內(nèi)環(huán)形連接部的一端28連接于外管17的管狀主體29的一端33，例如通過(guò)卡扣連接、焊接或粘接。內(nèi)環(huán)形連接部的另一端27用于連接至主進(jìn)氣管8。內(nèi)環(huán)形導(dǎo)流部22的一端連接于(圖中為一體形成于)內(nèi)環(huán)形連接部23，另一端為自由端。外管17的外環(huán)形連接部30與管狀主體29和外環(huán)形導(dǎo)流部32一體形成，外環(huán)形連接部30的一端31用于連接至主進(jìn)氣管8。外環(huán)形導(dǎo)流部32的一端連接于外環(huán)形連接部30，另一端為自由端。

需要指出的是，圖3-6所示的實(shí)施例中，內(nèi)管為一體件，外管也為一體件，兩者相互密封連接而形成具有氣腔18和輔助出氣通道21的輔助進(jìn)氣組件。應(yīng)理解的是，內(nèi)管可以由多個(gè)部分分開制造然后組裝在一起而形成。外管也可以由多個(gè)部分分開制造然后組裝在一起而形成?；蛘?，外管和內(nèi)管可以一體形成。

另外，上述實(shí)施例中，輔助進(jìn)氣組件為分開的單獨(dú)組件并串聯(lián)連接于所述主進(jìn)氣管。應(yīng)理解的是，該輔助進(jìn)氣組件全部或一部分可以一體形成于主進(jìn)氣管。

當(dāng)所述輔助進(jìn)氣組件工作時(shí)，吸入的空氣被輔助進(jìn)氣組件增壓后進(jìn)入輔助出氣通道，輔助出氣通道的環(huán)形間隙使得由空氣在該處形成擠壓效果，使得空氣被加速吹出，形成與原主進(jìn)氣管內(nèi)氣流方向一致的疊加氣流，并帶動(dòng)原主進(jìn)氣管內(nèi)的氣流加速向發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)增壓。

圖7-8B示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的輔助進(jìn)氣組件4’的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7-8B與圖4所示的實(shí)施例不同之處在于，圖7-8B所示的實(shí)施例增加了流體添加裝置34，其余相同，在此不再詳述。流體添加裝置34用于將諸如水、甲醇或乙醇及其混合物等流體添加至進(jìn)氣管道中，從而可以實(shí)現(xiàn)輔助燃燒等其它功能。較佳地，在低速大負(fù)荷的工況下，氣缸內(nèi)單次燃燒的霧化水與汽油的質(zhì)量比例為1:3。較佳地，可通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后對(duì)輔助進(jìn)氣組件增壓將噴嘴及其管路內(nèi)的液態(tài)水反壓回水箱或抽出，防止管路內(nèi)殘余液態(tài)水結(jié)冰和長(zhǎng)期殘留在管路中變質(zhì)。

圖7所示的實(shí)施例中，流體添加裝置34為一噴嘴34。噴嘴34可拆卸地安裝于輔助進(jìn)氣組件4上。噴嘴位于輔助出氣通道21的出風(fēng)口側(cè)，穿過(guò)外管17、氣腔18以及內(nèi)管16后與中心通道39。具體地，噴嘴34內(nèi)部限定有供液體由噴嘴入口38傳輸至噴嘴出口37的通道35。限定該通道35的噴嘴側(cè)壁40設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣孔36，進(jìn)氣孔36與氣腔18流體連通。噴嘴34的出口37與中心通道39連通，噴嘴34的入口38與液體源41(見圖9)連通，從而噴嘴34將來(lái)自液體源的液體噴入主進(jìn)氣管道8。

本實(shí)施例中，噴嘴34利用輔助進(jìn)氣組件內(nèi)部氣流產(chǎn)生的壓差將液體抽吸入主進(jìn)氣管并霧化，然后與主進(jìn)氣管內(nèi)空氣混合后一起被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。一實(shí)施例中，該壓差為10KPa～100KPa。較佳地，該壓差為35KPa～75KPa。

較佳地，噴嘴34的出口37位于輔助出氣通道21靠近氣缸的一側(cè)并與輔助出氣通道的出口之間相距預(yù)定距離。較佳地，該預(yù)定距離設(shè)置成使得從輔助出氣通道流出的氣體能夠直接作用于從噴嘴的出口流出的液體而使該液體霧化。較佳地，該預(yù)定距離為2-50毫米更佳地，該預(yù)定距離為5-15毫米。

圖7中，示出10個(gè)進(jìn)氣孔36。應(yīng)理解的是，進(jìn)氣孔36的數(shù)量可以是2個(gè)、4個(gè)或6個(gè)等合適的數(shù)量。進(jìn)氣孔的直徑為0.3毫米～1毫米，更佳地，直徑為0.75毫米。

一實(shí)施例中，噴嘴內(nèi)部流動(dòng)的液體是純水，噴嘴用于加濕主進(jìn)氣管中的空氣。另一實(shí)施例中，噴嘴內(nèi)部流動(dòng)的液體是水和甲醇或乙醇混合物，甲醇或乙醇有助燃和低溫抑制結(jié)冰的作用。一實(shí)施例中，液體源為帶壓力的液體源，或者噴嘴的入口與液體源之間的管路上設(shè)有壓力泵。

如圖9，噴嘴34的入口與液體源41之間的管路43上設(shè)有流量控制閥42，諸如電磁閥，用于控制液體流量。這里，液體源41為水箱。水箱41、管路43、流量控制閥42以及噴嘴34共同組成液體添加系統(tǒng)。

一變型例中，該噴嘴的側(cè)壁上可以不設(shè)有進(jìn)氣孔，流體添加裝置利用虹吸原理經(jīng)由噴嘴將液體噴入所述輔助進(jìn)氣組件的管路內(nèi)。例如，如圖10所示，輔助進(jìn)氣組件4’還設(shè)有通氣管，通氣管44的一端連通于輔助進(jìn)氣組件上游的主進(jìn)氣管8或中心通道39，通氣管44的另一端連通于噴嘴34與液體源41之間的管路43,或與密閉的液體源儲(chǔ)存罐連通。由于輔助進(jìn)氣組件4’上游的壓力大于輔助出氣通道的出口的壓力，液體被向上吸入噴嘴并從噴嘴的出口噴出，同時(shí)霧化。

上述各實(shí)施例中，噴嘴所需的液體源可以是通過(guò)導(dǎo)流并收集車輛前擋風(fēng)玻璃流下的雨水，導(dǎo)流并收集車輛排氣管排出的水，導(dǎo)流并收集空調(diào)冷凝器外積聚的冷凝水或人為主動(dòng)向所述水罐注水。

一實(shí)施例中，沿所述輔助進(jìn)氣組件的周向(通常為外管的周向)安裝有多個(gè)噴嘴。另一實(shí)施例中，噴嘴同時(shí)用作內(nèi)管和外管的連接件。

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)配置的流體添加裝置后主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.冷卻吸入氣缸的空氣，提升進(jìn)氣密度，進(jìn)而提升進(jìn)氣量

2.通過(guò)降低氣缸內(nèi)溫度，抑制爆震和預(yù)燃

3.提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮率，使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生更大的扭矩

4.簡(jiǎn)單和高效的降低油耗方法，特別是低轉(zhuǎn)速大負(fù)荷的工況

5.避免像傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)通過(guò)加濃汽油噴射降低排氣溫度，通過(guò)噴水同樣達(dá)到降低排氣溫度的目的，特別是高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷的工況，同時(shí)節(jié)油。

圖11是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的設(shè)有輔助進(jìn)氣組件的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)圖。本實(shí)施例與圖2所示實(shí)施例的主要不同之處在于輔助進(jìn)氣組件4、4’的應(yīng)用場(chǎng)合。本實(shí)施例中，輔助進(jìn)氣組件4、4’應(yīng)用于自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)(上述實(shí)施例中，輔助進(jìn)氣組件4、4’應(yīng)用于帶有渦輪增壓器的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上)。本實(shí)施例中，輔助進(jìn)氣組件4、4’的結(jié)構(gòu)與前面的實(shí)施例相同，在此不再詳述。

本實(shí)施例中，輔助進(jìn)氣組件4、4’安裝于電子節(jié)氣門5前端的主進(jìn)氣管路8上(本文中，前端、后端、前方、后方指的是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流向，相對(duì)位于上游或下游的位置)。電子節(jié)氣門5前端管路的定義應(yīng)不限于圖7中的空濾后端的位置，也包括將輔助進(jìn)氣組件4、4’安裝于空濾1的前端，也屬于該結(jié)構(gòu)方案的保護(hù)范圍。

工作時(shí)，新鮮空氣經(jīng)過(guò)空濾，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)主進(jìn)氣管8，然后進(jìn)入輔助進(jìn)氣組件4。同時(shí)，第二路新鮮空氣由輔助進(jìn)氣組件4的進(jìn)氣口50a吸入，被輔助進(jìn)氣組件增壓后經(jīng)過(guò)空氣流量計(jì)(空氣流量計(jì)為選配，也可無(wú)此部件)，再經(jīng)過(guò)電子節(jié)氣門5進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管總管6，然后經(jīng)過(guò)歧管7分配后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸10。輔助進(jìn)氣組件3的控制器通過(guò)接收進(jìn)氣壓力、增壓壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電子節(jié)氣門位置等發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)信息，控制輔助進(jìn)氣組件的增壓能量，形成對(duì)目標(biāo)增壓壓力的閉環(huán)控制。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的設(shè)有輔助進(jìn)氣組件的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)圖。本實(shí)施例與圖2所示實(shí)施例的主要不同之處在于輔助進(jìn)氣組件4的布置位置。本實(shí)施例中，輔助進(jìn)氣組件4布置于渦輪增壓器2前端的主進(jìn)氣管路8上。其余相同，在此不再詳述。

工作時(shí)，新鮮空氣由經(jīng)過(guò)空濾1進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)主進(jìn)氣管8，然后進(jìn)入輔助進(jìn)氣組件4。同時(shí)，第二路新鮮空氣由輔助進(jìn)氣組件4的進(jìn)氣口50a吸入，被輔助進(jìn)氣組件4中增壓后經(jīng)過(guò)空氣流量計(jì)13。然后，被輔助進(jìn)氣組件4增壓后的空氣進(jìn)入渦輪增壓器2的壓氣機(jī)端2a，經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)2a增壓后，高溫高壓的空氣通過(guò)中冷器3冷卻。接著，空氣經(jīng)過(guò)電子節(jié)氣門5后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管總管6然后被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸10。輔助進(jìn)氣組件4的控制器通過(guò)接收進(jìn)氣壓力、增壓壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電子節(jié)氣門位置等發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)信息，控制輔助進(jìn)氣組件的增壓能量，形成對(duì)目標(biāo)增壓壓力的閉環(huán)控制。

圖13是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的設(shè)有輔助進(jìn)氣組件、液體添加系統(tǒng)和第二路節(jié)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)圖。本實(shí)施例由圖2A所述的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)與圖9所示輔助進(jìn)氣組件的實(shí)施例組合而成，在此不再詳述。第二路節(jié)氣門的作用是通過(guò)調(diào)節(jié)第二路節(jié)氣門的閥門開度，防止由輔助進(jìn)氣組件進(jìn)入主管路的氣流反流會(huì)上游渦輪增壓器壓氣端，從而使由輔助進(jìn)氣組件提供的增壓氣體有效的進(jìn)入氣缸，實(shí)現(xiàn)快速增壓的效果。

圖14是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的系統(tǒng)圖，其中輔助進(jìn)氣組件和渦輪增壓共用一個(gè)進(jìn)氣口。工作時(shí)，新鮮空氣由經(jīng)過(guò)空濾1和空氣流量計(jì)13，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)主進(jìn)氣管8，然后分別通過(guò)兩個(gè)支路，進(jìn)入輔助進(jìn)氣組件4和渦輪增壓器2的壓氣機(jī)端2a。然后，進(jìn)入渦輪增壓器2的壓氣機(jī)端2a的空氣，經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)2a增壓后，高溫高壓的空氣通過(guò)中冷器3冷卻然后和被輔助進(jìn)氣組件4增壓后的空氣疊加，經(jīng)過(guò)電子節(jié)氣門5后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管總管6然后被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸10。輔助進(jìn)氣組件4的控制器通過(guò)接收進(jìn)氣壓力、增壓壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電子節(jié)氣門位置等發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)信息，控制輔助進(jìn)氣組件的增壓能量，形成對(duì)目標(biāo)增壓壓力的閉環(huán)控制。

根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例，輔助進(jìn)氣組件還內(nèi)置有加熱裝置，該加熱裝置用于對(duì)吸入輔助進(jìn)氣組件的空氣進(jìn)行加熱。較佳地，加熱裝置是加熱絲或PTC陶瓷材料。較佳地，加熱裝置與車載電池電連接。較佳地，加熱裝置置于輔助進(jìn)氣組件的進(jìn)氣通道內(nèi)，經(jīng)進(jìn)氣通道吸入的空氣首先經(jīng)過(guò)加熱裝置加熱，進(jìn)入氣流管道。

本發(fā)明中，加熱裝置的加熱能量和加熱時(shí)機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況決定，特別是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低溫冷起動(dòng)狀態(tài)時(shí)，加熱的空氣被吸入氣缸，可有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)排放，縮短起動(dòng)時(shí)間。

下表1對(duì)將輔助進(jìn)氣組件布置于不同位置所帶來(lái)的技術(shù)效果進(jìn)行比較并進(jìn)行實(shí)用性評(píng)估。

表1

從上表中可看出，相對(duì)于現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，不管是自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)還是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)在提升動(dòng)力上、在降低排放上、在優(yōu)化冷啟動(dòng)上以及降低油耗上均有顯著改善。而且，通過(guò)將本發(fā)明的輔助進(jìn)氣組件布置在不同的地方，可以實(shí)現(xiàn)不同的技術(shù)效果。

本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)，

1對(duì)原發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)改動(dòng)較小，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效進(jìn)氣量提升。本發(fā)明增壓空氣來(lái)自主進(jìn)氣管路外部，對(duì)原有管路的進(jìn)氣通道沒(méi)有影響，因此本發(fā)明中的輔助進(jìn)氣組件在不工作時(shí)，不影響正常進(jìn)氣。

2輔助進(jìn)氣組件增壓時(shí)使用獨(dú)立的進(jìn)氣口，通過(guò)的輔助進(jìn)氣通道吸入額外的空氣，增加額外的氣腔，對(duì)空氣進(jìn)行增壓，并將增壓空氣通過(guò)輔助出氣通道并入主進(jìn)氣管中，同時(shí)增壓的空氣在并入主進(jìn)氣管時(shí)帶動(dòng)原主進(jìn)氣管內(nèi)的空氣加速流動(dòng)，形成放大疊加的原主進(jìn)氣管空氣流量的增壓效果，進(jìn)氣量顯著增加，增壓效果明顯。

3輔助出氣通道采用環(huán)形間隙，增壓后吹出的空氣帶動(dòng)原有主進(jìn)氣管的空氣加速向前運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)增壓空氣“倍增”的效果。由于環(huán)形出風(fēng)口后空氣的加速流動(dòng)，輔助進(jìn)氣組件的氣腔內(nèi)靠近環(huán)形出氣通道的位置氣壓會(huì)降低，并導(dǎo)致輔助進(jìn)氣組件前端空濾側(cè)有更多的空氣向出風(fēng)方向移動(dòng)以平衡氣壓，使得主進(jìn)氣管內(nèi)的進(jìn)氣量被顯著放大。增壓后的氣流運(yùn)行平穩(wěn)。

4輔助進(jìn)氣通道為一個(gè)0.3～3毫米寬、位于氣流通道(相當(dāng)于圓環(huán)放大器)邊沿的切口，空氣從該切口吹出來(lái)，因?yàn)闆](méi)有葉片來(lái)‘切割’空氣，使增壓后的空氣沒(méi)有階段性沖擊和波動(dòng)，因此空氣流動(dòng)比傳統(tǒng)電動(dòng)渦輪產(chǎn)生的增壓后的空氣更平穩(wěn)，不容易在主進(jìn)氣管內(nèi)形成湍流紊流，從而不引起發(fā)動(dòng)機(jī)喘振。

5在輔助進(jìn)氣組件中增加加熱裝置，對(duì)低溫空氣進(jìn)行加熱，當(dāng)外部空氣溫度較低時(shí)，可通過(guò)加熱裝置對(duì)吸入的空氣進(jìn)行加熱后吹出，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)效果和運(yùn)行后的穩(wěn)定性，改善發(fā)動(dòng)機(jī)低溫下的冷起動(dòng)成功率，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)低溫下的燃燒和排放。

6便于安裝和拆卸，清潔。該輔助進(jìn)氣組件只需要串聯(lián)進(jìn)入原有主進(jìn)氣管，不需要對(duì)原有管路進(jìn)行尺寸的重新設(shè)計(jì)，同時(shí)，出風(fēng)口高速氣流的噴射效應(yīng)使得輔助進(jìn)氣組件流體連通部分不容易吸附灰塵和油污導(dǎo)致堵塞免于清潔維護(hù)。

7.通過(guò)設(shè)置流體添加裝置，在輔助進(jìn)氣組件內(nèi)導(dǎo)入霧化水，實(shí)現(xiàn)提高進(jìn)氣量，降低氣缸溫度抑制爆震，提高壓縮比，降低排溫，從而取消汽油加濃，實(shí)現(xiàn)降低油耗的目的，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在2000轉(zhuǎn)以下的低速大負(fù)荷區(qū)域油耗可改善15％。

以上已詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但應(yīng)理解到，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改。這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。