专利摘要

本实用新型公开了一种适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，包括空滤器、增压器、节气门、谐振腔、气缸；空滤器通过进气管连接增压器；所述增压器通过扩散管依次连接节气门、谐振腔的入口；谐振腔的出口通过谐振腔管连接气缸；谐振腔上安装有一级喷油嘴，所述谐振腔管的管尾安装有二级喷油嘴。本实用新型整体结构紧凑，布局合理，复合增压系统使小排量发动机发挥出比自然吸气状态下更好的动力性，无论最大扭矩还是最大功率，最低都有超过25％的增幅，总体而言，这套复合增压系统极大弥补了小排量发动机动力不足的缺点，动力性能与原机对比均有显著提高。

权利要求

1.一种适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，其特征在于：包括空滤器(1)、增压器(3)、节气门(5)、谐振腔(6)、气缸(9)；

所述空滤器(1)通过进气管2连接增压器(3)；所述增压器(3)通过扩散管(4)依次连接节气门(5)、谐振腔(6)的入口；所述谐振腔(6)的出口通过谐振腔管(11)连接气缸(9)。

2.根据权利要求1所述适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，其特征在于：所述谐振腔(6)上安装有一级喷油嘴(7)，所述谐振腔管(11)的管尾安装有二级喷油嘴(8)。

3.根据权利要求1所述适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，其特征在于：所述增压器(3)采用无中冷器方式，由曲轴通过皮带轮带动，皮带轮的转动由汽车的水泵轴驱动。

4.根据权利要求1所述适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，其特征在于：所述扩散管(4)各管段的尺寸不同，即在增压器(3)与节气门(5)之间的管段内径为20mm，在节气门(5)与谐振腔(6)之间的管段内径为40mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，其特征在于：所述增压器(3)与节气门(5)之间的扩散管(4)上安装有泄压阀(10)。

6.根据权利要求5所述适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，其特征在于：所述谐振腔(6)的容积为3～4VL。

7.根据权利要求2所述适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，其特征在于：所述谐振腔管(11)的内径为45mm，长度为230mm。

8.根据权利要求2所述适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，其特征在于：所述二级喷油嘴(8)通过喷油器支座安装在谐振腔管(11)的管尾，喷油器支座的入口直径为38mm～45mm。

说明书

技术领域

本实用新型涉及内燃机工程领域，尤其涉及一种适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统。

背景技术

增压是目前比较成熟的内燃机强化技术，增压已经成为降低内燃机排放水平，提高内燃机升功率，改善内燃机燃油经济性的重要手段。在高原环境，由于空气稀薄，内燃机进气质量减少，内燃机动力输出与燃油经济性大幅度降低，排气污染严重，增压也是目前解决上述问题最为有效的方法。

内燃机进气压力的增加可以通过增压器来实现。根据增压器能量的来源，内燃机增压技术可分为废气涡轮增压、机械增压、电动增压以及谐振增压等几类。废气涡轮增压是将具有一定能量的由发动机排出的废气引入涡轮机，利用废气能量推动涡轮机旋转，由此驱动与涡轮同轴连接的增压器实现增压。废气涡轮增压回收了具有一定压力能的内燃机排气的能量，目前该技术已经能实现高达十几万转每分钟的增压器转速，因而增压效率较高。机械增压是通过皮带轮或齿轮方式从内燃机旋转轴上取力，同样可以实现高的增压器转速，效率也比较可观。电动增压通常是在柴油机转速低于最大扭矩转速的加速工况的初期进行工作，因此工作时间较短，其工作的目的是提高柴油机加速初期的空气进气量，解决柴油机低速加速不良及冒黑烟的问题。谐振增压是谐振进气系统利用系统中的不稳定流动，通过合适的谐振管长、谐振箱容积产生谐振作用，提高进气门关闭前的进气管压力及充量系数，改善燃烧过程，降低油耗率并减少污染。

对于单缸小排量内燃机，单纯的机械增压虽然具有动力输出平顺、响应速度快递的优点，但是机械增压消耗自身动力输出，小排量动力冗余低，对发动机动力消耗大，不利于有效提高单缸小排量内燃机经济性。机械增压技术还没有在单缸小排量内燃机上推广应用。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，包括空滤器1、增压器3、节气门5、谐振腔6、气缸9；

所述空滤器1通过进气管2连接增压器3；所述增压器3通过扩散管4依次连接节气门5、谐振腔6的入口；所述谐振腔6的出口通过谐振腔管11连接气缸9。

所述谐振腔6上安装有一级喷油嘴7，所述谐振腔管11的管尾安装有二级喷油嘴8。

所述增压器3采用无中冷器方式，由曲轴通过皮带轮带动，皮带轮的转动由汽车的水泵轴驱动。

所述扩散管4各管段的尺寸不同，即在增压器3与节气门5之间的管段内径为20mm，在节气门5与谐振腔6之间的管段内径为40mm。

所述增压器3与节气门5之间的扩散管4上安装有泄压阀10。

所述谐振腔6的容积为3～4VL。

所述谐振腔管11的内径为45mm，长度为230mm。

所述二级喷油嘴8通过喷油器支座安装在谐振腔管11的管尾，喷油器支座的入口直径为38mm～45mm。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本实用新型所述空滤器1通过进气管2连接增压器3；所述增压器3通过扩散管4依次连接节气门5、谐振腔6的入口；所述谐振腔6的出口通过谐振腔管11连接气缸9，并在谐振腔6上安装了一级喷油嘴7，在谐振腔管11的管尾安装了二级喷油嘴8。本实用新型在机械增压的基础上，加装了谐振增压装置，并自行设计了两级喷油嘴，使发动机在不同转速下都能保持有力稳定的输出。

本实用新型一级喷油嘴安装在谐振腔上，二级喷油嘴连同支座安装在谐振腔管的尾部。一级喷油器保证高功率下的燃油雾化，降低燃油温度，二级喷油器保证发动机低速时的快速响应。同时，双喷油嘴能互为备份，提高系统冗余度，即使一个喷油嘴由于堵塞或线束脱落故障，另一个喷油嘴也能保证发动机的正常运行。

本实用新型整体结构紧凑，布局合理，复合增压系统使小排量发动机发挥出比自然吸气状态下更好的动力性，无论最大扭矩还是最大功率，最低都有超过25％的增幅，总体而言，这套复合增压系统极大弥补了小排量发动机动力不足的缺点，动力性能与原机对比均有显著提高。

附图说明

图1为本实用新型适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统。

图2为增压前后扭矩比较曲线图。

图3为增压前后功率比较曲线图。

具体实施方式

如图1至3所示。本实用新型公开了一种适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统，包括空滤器1、增压器3、节气门5、谐振腔6、气缸9；所述空滤器1通过进气管2连接增压器3；所述增压器3通过扩散管4依次连接节气门5、谐振腔6的入口；所述谐振腔6的出口通过谐振腔管11连接气缸9。

所述谐振腔6上安装有一级喷油嘴7，所述谐振腔管11的管尾安装有二级喷油嘴8。在内燃机正常转速下，一级喷油嘴7足以提供所需燃料，二级喷油嘴8主要起辅助作用，加速加浓，而且距离气缸9近，提高响应。

所述增压器3采用无中冷器方式，由曲轴通过皮带轮带动，皮带轮的转动由汽车的水泵轴驱动。

所述扩散管4各管段的尺寸不同，即在增压器3与节气门5之间的管段内径为20mm，在节气门5与谐振腔6之间的管段内径为40mm。

所述增压器3与节气门5之间的扩散管4上安装有泄压阀10。

所述谐振腔6的容积为3～4VL(VL为发动机排量)。

所述谐振腔管11的内径为45mm，长度为230mm。

所述二级喷油嘴8通过喷油器支座安装在谐振腔管11的管尾，喷油器支座的入口直径为38mm～45mm。

利用机械谐振复合增压系统对一台自然吸气的单缸汽油机进行改造。

下面以一款自然吸气单缸汽油机为例，对本实用新型作进一步具体详细描述。

一款自然吸气单缸汽油机，缸径为96mm，行程为62.1mm，排量为0.449L，标定功率为28kw(7500r/min)。

根据经验，车用增压发动机一般选择最大转速的50～60％的全负荷工况作为匹配工况点。对于本实用新型，发动机最大转速为8500r/min，因此设置5000r/min为匹配工况点。由计算公式可知，该匹配点空气质量流量为25.57g/s；增压比为1.47。同时由选定的机械增压器MAP可知，此时对应增压器转速为140000r/min。此时增压器与发动机间传动比为28。

综合基础发动机本体的考虑，决定在发动机水泵处使用皮带传动机构为机械增压器提供动力。增压器内部行星齿轮变速器的传动比为12.52。当选择基础传动比28时，皮带传动机构的传动比为2.24。由于一般增压器所能提供的最小被动皮带轮直径为60mm，故换算出水泵处主动皮带轮直径为134mm左右，这会十分容易让皮带传动系统和发动机本体产生干涉。最终选择传动比为27，小传动比带来的小主动皮带轮直径，能有效避免干涉问题。

增压器出口为20mm，谐振腔进口为40mm，因此连接的扩散管管径设计变化为20-40-40，增压器的高速气流在此减速扩散增压，将动能转变为静压能，且扩散管由铝管拉伸而成，能有效传热降低气体温度，提高发动机性能。弯曲半径设计为45mm，理论上设计半径越大，发动机性能越佳，但在实际表现中，我们发现当半径接近50mm时，节气门出现偏流导致性能下降，因此设计为45mm。

在扩散管上安装泄压阀，泄压阀是一个保护装置，当从节气门全开到接近全关的减速工况时，可以起到保护引擎及增压器的作用。

根据经验，谐振腔设计体积为3～4VL时性能(VL为发动机排量)，大容积能提高扭矩，但对于加速响应不利，到1.5升左右，联合运行线已经贴近阻塞线，再提升容积没意义。我们在排量为450cc发动机上，选用容积为1.5L的谐振腔。

一级喷油嘴安装在谐振腔上，二级喷油嘴连同支座安装在谐振腔管的尾部。一级喷油器保证高功率下的燃油雾化，降低燃油温度，二级喷油器保证发动机低速时的快速响应。同时，双喷油嘴能互为备份，提高系统冗余度，即使一个喷油嘴由于堵塞或线束脱落故障，另一个喷油嘴也能保证发动机的正常运行。

谐振腔管管径为45mm，长度为230mm，因为该长度的谐振腔管能在5500r/min至6500r/min形成一个平坦的扭矩平台，并且满足最大功率设计目标。

喷油器支座入口直径为45mm，管径越大，对扭矩的提升越明显，但是会降低响应速度，所以综合考虑下采用45mm，经过优化，出口直径为38mm。

按照以上参数，设计机械谐振复合增压系统与发动机进行匹配，经测试动力性能与原机对比均有显著提高。如图3所示，复合增压系统对内燃机最大功率的增加情况。如图2所示，安装复合增压系统的内燃机与未安装增压系统的内燃机器扭矩的增加情况。

试验结果表明：发动机在8500r/min运行时，最大功率增加40％左右，在6500r/min运行时，最大扭矩增加25％左右，有1000-2000的扭矩平台，表明本机械谐振复合增压系统的有效性。

常见的小型涡轮介入转速在1500r/min左右，但由于转子半径小，增压比低，增压效果不明显，大型涡轮增压比高，但要3000-4000r/min以上才能有效发挥增压作用。对于小型发动机而言，即使使用设计给乘用车使用的小型涡轮，转子半径相对仍然偏大，等待转子加速过程中，迟滞严重。而本实用新型专为0.6L以下的小型发动机设计。机械增压响应速度快，全程介入，响应性好，能提高驾驶感受；而谐振增压，关键在于管路半径长度，谐振腔开口边界的设计，虽然简单，但能提高特定转速范围内的性能。本机械谐振复合增压系统匹配于5000r/min，而最终最大扭矩与出现于6500r/min-8500r/min的范围，已达到设计目的。

如上所述，便可较好地实现本实用新型。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

一种适用于小排量内燃机的机械谐振复合增压系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。