CN101413426B - 排气支管为缩放型的模件式脉冲转换涡轮增压系统 - Google Patents
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Abstract
排气支管为缩放型的模件式脉冲转换涡轮增压系统，属于内燃机技术领域。包括气缸、排气支管、排气管和涡轮，排气支管是由截面积逐渐缩小的渐缩管和截面积逐渐扩大的渐扩管光滑连接而成。当发动机低负荷运行时，由于排气支管提前缩口，可以使渐缩管内排气压力上升很快，使排气阀的节流损失减小，使发动机的低负荷性能得到改善；当发动机高负荷运行时，此时增压系统整体变为模件式脉冲转换增压系统，发动机的高负荷性能良好。本发明设计合理，结构简单，可以改善发动机的低负荷性能，适用于涡轮为单进口且涡轮侧置的涡轮增压系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机涡轮增压系统，特别是一种涡轮为单进口且涡轮侧置的排气支管为缩放型的模件式脉冲转换涡轮增压系统，属于内燃机技术领域。
背景技术
随着社会的发展和环保要求的提高，现在发动机增压技术应用越来越广泛，中大功率的发动机大都采用涡轮增压技术，以提高功率和降低燃油消耗率。涡轮增压发动机的两种基本增压系统为定压增压系统和脉冲增压系统。定压增压系统的结构特点就是排气管容积较大，排气管起到稳压作用，排气压力波动小，通过涡轮的流量稳定，涡轮具有较高的效率；但在排气阀门处节流损失较大，排气从排气阀门处到涡轮进口处之间的熵增较大，排气脉冲能量几乎完全损失；负荷越高，脉冲能量在所有排气能量中所占的比例就会越少，所以定压系统对于高负荷稳定运行是有利的。脉冲增压系统的排气管容积较小，排气从排气阀门处到涡轮进口处之间的熵增较小，排气能量利用率高，而且能及时反映负荷的变化，响应速度快；但由于涡轮是脉动进气，造成涡轮效率低，所以脉冲增压系统对于低负荷和瞬态工况是有利的。模件式脉冲转换增压系统，结合了脉冲增压系统和定压增压系统的优点，但是此增压系统的低负荷性能很差，而且应用在某些发动机上时会使部分气缸头的温度过高。在已有技术中，专利号为97242566.7，名称为混合式脉冲转换器排气系统实用新型专利，解决了发动机采用模件式脉冲转换增压系统时部分气缸头的温度过高的问题，但低负荷性能还是不很好。
发明内容
为了克服已有技术的不足，本发明提供一种排气支管为缩放型的模件式脉冲转换涡轮增压系统。当发动机低负荷运行时，排气支管中的提前缩口可以使发动机低负荷性能得到改善；当发动机高负荷运行时，此时排气管系统整体为模件式脉冲转换增压系统，发动机的高负荷性能良好。本发明能使发动机在各个运行工况下都能获得较优的性能，并同时满足经济性和动力性方面的要求。
为实现上述发明目的本发明采取的技术方案是：该发明包括气缸、排气支管、排气管和涡轮，气缸通过排气支管与排气管相连接，涡轮为单进口，排气管的出口与涡轮的进口相连接，排气支管是由截面积逐渐缩小的渐缩管和截面积逐渐扩大的渐扩管光滑连接而成，渐缩管的入口直径和渐扩管的出口直径相等，渐缩管的出口截面积和渐缩管入口截面积的比值范围为0.6至0.9。渐缩管的入口即为排气支管的入口；渐缩管的出口即为渐扩管的入口，也就是排气支管的喉口；渐扩管的出口即为排气支管的出口。
本发明的有益效果：
本发明设计合理，结构简单，不受缸数的限制，使发动机在整个负荷运行范围内都可以获得较优的性能。
附图说明
图1是本发明涡轮增压系统的结构示意图；
图2是本发明涡轮增压系统的部分排气管和排气支管结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施做进一步描述。
如图1、图2所示，本发明包括气缸1、排气支管2、排气管5和涡轮6，气缸1通过排气支管2与排气管5相连接，涡轮6为单进口，排气管5的出口与涡轮6的进口相连接，排气支管2是由截面积逐渐缩小的渐缩管3和截面积逐渐扩大的渐扩管4光滑连接而成，渐缩管3的入口直径和渐扩管4的出口直径相等，渐缩管3的出口截面积和渐缩管3入口截面积的比值范围为0.6至0.9。此处渐缩管3的入口即为排气支管2的入口；渐缩管3的出口即为渐扩管4的入口，也就是排气支管2的喉口；渐扩管4的出口即为排气支管2的出口。当发动机处于低负荷运行时，排气管5中的压力比较低，由于渐缩管3的存在，使排气支管2相对于模件式脉冲转换增压系统的排气支管提前缩口，这样在气缸1刚开始排气时，就可以使渐缩管3中的压力迅速上升，使排气阀门的节流损失减小；而且排气支管2相对于模件式脉冲转换增压系统的排气支管提前扩口，这样就可以使排气支管2中的排气提前扩压，从而减小了一部分排气与排气管5之间的撞击损失，因此把排气支管2做成先缩后扩的形状，可以改善发动机的低负荷性能。模件式脉冲转换增压系统的排气支管也为渐缩形状，排气由排气支管进入排气管中，一部分速度能量也要转换成压力能量即进行扩压。对于本发明，当发动机处于高负荷运行时，所有的渐扩管4都可以看作是排气管5的一部分，这时增压系统整体可以看作是模件式脉冲转换增压系统，系统本身对于高负荷运行就很有利；由于排气提前扩压，会损失掉一部分速度能量，使排气管5中的排气流速有所降低，但对于排气系统整体高负荷运行性能的影响很小。所以，把排气支管2做成先缩后扩的形状，可以改善发动机的低负荷性能，从而使发动机在各个运行工况下都能获得较优的性能，并同时满足经济性和动力性方面的要求。本发明只是对排气支管2的结构有所改变，整体结构简单，渐缩管3和渐扩管4可以铸造在一起，所以本发明也可以直接做成模件式。
Claims (1)
1.一种排气支管为缩放型的模件式脉冲转换涡轮增压系统，包括气缸(1)、排气支管(2)、排气管(5)和涡轮(6)，气缸(1)通过排气支管(2)与排气管(5)相连接，涡轮(6)为单进口，排气管(5)的出口与涡轮(6)的进口相连接，其特征在于排气支管(2)是由截面积逐渐缩小的渐缩管(3)和截面积逐渐扩大的渐扩管(4)光滑连接而成，渐缩管(3)的入口直径和渐扩管(4)的出口直径相等，渐缩管(3)的出口截面积和渐缩管(3)入口截面积的比值范围为0.6至0.9。
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