[发明专利]磁驱动空气填充装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种以增加内燃机的填充效率并向燃料电池车辆供给压缩空气或加压空气为目的压缩或加压空气后进行压送气的磁驱动空气填充装置。

背景技术

以增加内燃机的填充效率和提高内燃机的功率和车辆的加速性能为目的，安装并适用多种驱动方式的供气装置。

安装有利用大气压的压力差和吸入负压而吸入空气的自然吸气内燃机的自然吸气车辆和摩托车，相比于安装有利用内燃机的动力来压缩吸入空气后压送的增压装置的增压车辆，内燃机的负载小，故障率低，且在高旋转数条件下也可以持续输出，还具有瞬间反应能力出色的优点。但是，在吸入冲程中，吸入燃烧室的空气量，因吸入阻力，实际上无法填充依据排气量的空气，因此，在增大功率方面存在局限性。为了解决这种问题，在自然吸气车辆和摩托车中采用利用车速的惯性加压增压供气方式的脉冲进气系统，在此情况下，也只能在高速行驶的情况下，提高迎风的空气密度来增加填充效率。

并且，作为适用于增压车辆的代表性增压装置，有利用内燃机的排气能的涡轮增压机和利用内燃机的曲轴旋转力的机械增压机。

涡轮增压机是一种供气装置，其安装于内燃机的排气岐管出口面，利用随着内燃机的负载而变大的排气能来驱动涡轮机叶轮，由与涡轮机叶轮直连的压缩机叶轮通过压缩吸入空气来提高空气密度，并向内燃机的吸气管供给空气，从而增加填充效率并提高内燃机的功率；机械增压机是一种供气装置，其利用内燃机的曲轴旋转力来驱动压缩机，压缩机通过压缩吸入空气来提高空气密度，并向内燃机的吸气管供给，从而增加填充效率并提高内燃机的功率。

但是，安装有涡轮增压机的增压车辆虽然在高速运行区域中可获得足够的增压压力，但是在低速运行区域中，由于其排气能低、效率低下，无法获得所需的助推力，由此，在低速运行区域和活跃区间中发生负载变动时，存在车辆的响应时间延迟的缺点；安装有机械增压机的增压车辆以与曲轴旋转数呈正比的方式驱动压缩机，因此，在内燃机的负载发生变动时，具有车辆的响应特性出色的优点，但是，也存在随着曲轴旋转数的增加，内燃机的驱动损失随之增加的缺点。

如上所述，采用涡轮增压机和机械增压机的增压车辆在低速和高速运行区域中具有相反的优点和缺点。为了解决这种问题，开发并采用如下装置，即，可变型涡轮增压机，在涡轮侧设置叶片喷嘴，在排气流量不足的低速运行区域中，通过减少喷嘴的叶片角来增加流速，而在高速运行区域中，通过打开叶片角来增加排气流量；二挡涡轮增压机系统，以直连方式将大容量和小容量涡轮增压机相连接，根据内燃机的旋转状况运行而使性能得到最优化；双增压器，在低速运行区域中，涡轮增压机和机械增压机同时运行，在高速运行区域中，仅有涡轮增压机运行；一体式电气辅助涡轮增压机系统，在现有的涡轮增压机中央外壳部设置马达；以各种方式采用将马达压缩机和大容量涡轮增压机进行组合的复合顺次型增压系统，在车辆的全部运行区域中，获得所需的增压压力，从而增加填充效率。但是，由于与此相关的部件数量增加，导致结构变得复杂，控制系统的追加成为成本增加的要因。

并且，在以汽油燃料等空燃比进行着火点火而燃烧的内燃机的情况下，当适用增压装置时，由于温度变高的增压空气，因内燃机的压缩比和增压压力，更易产生爆震，因此，很难将增压压力提高至一定水平以上，而当降低增压压力后供给时，难以实现高功率的增大，且当降低内燃机的压缩比并提高增压压力时，虽然在全负载下可以获得高功率，但在部分负载下存在油耗率变差的问题，在按照增压机的目的采用增压机的过程中应格外予以注意。安装有增压机的汽油内燃机，通过采用爆震传感器和混合有甲醇的水喷射装置等防爆震装置和大容量中冷器，从而降低增压温度来应对爆震。

并且，安装有涡轮增压机和机械增压机的增压内燃机除了用于增加填充效率来提高功率的燃料消耗量之外，还额外消耗为了生成压缩空气而驱动增压机所需的燃料。

并且，涡轮增压机需要安装在排气岐管出口面，机械增压机应与传送带对准，上述传送带与用于供给动力的曲轴相连接，因此，安装空间的位置和方向受到限制，导致内燃机安装室的部件的排列变得复杂。

并且，在涡轮增压机设置有供油装置，以保护用于支撑高速旋转的涡轮机叶轮的轴承免受排气热的伤害，还补充地需要用于提高内燃机的油压的油泵的驱动动力。