CN101413427B - 带有喷管的脉冲涡轮增压系统 - Google Patents

Abstract

带有喷管的脉冲涡轮增压系统，属于内燃机技术领域。本发明包括气缸、排气支管、排气管、喷管、涡轮和连接管，两根排气管的尾部用连接管和喷管相连通。在低负荷时，由于喷管的作用有利于第一气缸、第二气缸、第三气缸排气，使泵气损失减小，油耗下降；在高负荷时，喷管的作用降低，但由于两个排气管连通，而且排气管的体积相对变大，形成准定压系统，从而减小油耗。本发明设计合理，结构简单，不受缸数限制，适用于涡轮进口有两个且涡轮中置的脉冲涡轮增压系统。

Description

带有喷管的脉冲涡轮增压系统

技术领域

本发明涉及一种内燃机涡轮增压系统，特别是一种适用于涡轮中置进口有两个的带有喷管的脉冲涡轮增压系统，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负荷是有利的。由此可见，如果一台发动机若同时配备定压增压方式与脉冲增压方式，高负荷时用定压增压系统，低负荷和瞬态负荷时用脉冲增压系统，这是较为理想的，但现有的发动机增压系统的排气管容积都是不能调节的。在已有技术中，专利号为ZL200410050996.3，名称为一种涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压系统的发明专利，在它的实施例二中和实施例二中，当负荷较低时，各缸排气干扰很大，致使泵气损失加大；在高负荷时不能形成本发明所述的准定压增压系统，致使涡轮效率较低；而且采用二位控制阀控制致使发动机结构变的更加复杂。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供一种带有喷管的脉冲涡轮增压系统，可以使涡轮中置的脉冲增压发动机从低负荷到高负荷的各个负荷获得较优的综合性能，并同时满足经济性和动力性方面的要求。

为实现上述目的本发明所采用的技术方案是：该系统包括第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸、第六气缸、第一排气支管、第二排气支管、第三排气支管、第四排气支管、第五排气支管、第六排气支管、第一排气管、第二排气管、涡轮、连接管和喷管，第一气缸、第二气缸、第三气缸分别通过第一排气支管、第二排气支管、第三排气支管与第一排气管相连接，第四气缸、第五气缸、第六气缸分别通过第四排气支管、第五排气支管、第六排气支管与第二排气管相连接，第一排气管和第二排气管的内径相同，涡轮为双进口涡轮，第一排气管、第二排气管的出口分别和涡轮的两个进口相连接，连接管的一端和第二排气管的尾部相连接，连接管的另一端和喷管的一端相连接，喷管的另一端和第一排气管的尾部相连接。本发明的优选方案是：连接管为圆管且其内径为D，喷管和连接管连接处的内径为D，喷管和第一排气管连接处的内径为D，其中D为第一排气管的内径。

本发明的有益效果：

本发明设计合理，结构简单，不受缸数限制，适用于涡轮进口有两个且涡轮中置的脉冲涡轮增压系统，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是本发明的结构示意图。

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所示，本发明包括第一气缸1、第二气缸2、第三气缸3、第四气缸4、第五气缸5、第六气缸6、第一排气支管7、第二排气支管8、第三排气支管9、第四排气支管10、第五排气支管11、第六排气支管12、第一排气管14、第二排气管15、涡轮13、连接管16和喷管17，第一气缸1、第二气缸2、第三气缸3分别通过第一排气支管7、第二排气支管8、第三排气支管9与第一排气管14相连接，第四气缸4、第五气缸5、第六气缸6分别通过第四排气支管10、第五排气支管11、第六排气支管12与第二排气管15相连接，第一排气管14和第二排气管15的内径相同，涡轮13为双进口涡轮，第一排气管14、第二排气管15的出口分别和涡轮13的两个进口相连接，连接管16的一端和第二排气管15的尾部相连接，连接管16的另一端和喷管17的一端相连接，喷管17的另一端和第一排气管14的尾部相连接。经过优化计算，本发明的优选方案是：连接管16为圆管且其内径为D，喷管17和连接管16连接处的内径为D，喷管17和第一排气管14连接处的内径为

其中D为第一排气管14的内径。在连接管16和喷管17的连接下，第一排气管14的尾部和第二排气管15的尾部连通。喷管17和连接管16相连接的部分可以看作是喷管17的进口，喷管17和第一排气管14相连接的部分可以看作是喷管17的出口，喷管17的截面积从其进口到其出口逐渐缩小，在本发明中喷管17的出口截面积和其进口截面积的比值优选为

对于6缸机而言，当发动机处于低负荷时，当与第二排气管15相连接的某个气缸处于排气初始阶段时，与第一排气管14相连的某个气缸刚好处于排气快要结束的阶段，此时第二排气管15和第一排气管14之间的压差很大，在喷管17中形成高速射流，对第一排气管14中的排气形成引流作用，使第一排气管14的排气流通更加顺畅，使泵气损失减小，同时增加了从第一排气管14进入涡轮13的排气能量；当第一气缸1排气时，效果更加明显。当与第一排气管14相连接的某个气缸处于排气初始阶段时，与第二排气管15相连的某个气缸刚好处于排气快要结束的阶段，此时第一排气管14和第二排气管15的压差也很大，但此时喷管17相对第一排气管14中的排气来说，已经变成了扩压管，排气不容易从第一排气管14进入第二排气管15，不会对第二排气管15中的排气形成阻碍作用。当发动机处于高负荷时，第一排气管14和第二排气管15之间的压差较小，此时喷管17的气流引射作用不大；但由于第一排气管14和第二排气管15之间已经连同，第二排气管15中的排气可以同时通过第二排气管15和第一排气管14进入涡轮13中，而且还增加了一个连接管16，所以排气管的总体积相对于原来的脉冲增压系统来说已经变大了，此时增压系统可以看作是准定压增压系统，涡轮效率提高，油耗下降。相对于原来的脉冲增压系统，由于增加了一个连接管16，使整个发动机排气管的总体积变大，发动机的加速和加载性能受到一定的影响；但同时本发明还加了一个喷管17，能使第一排气管14中的排气流速增加，这对发动机的加速和加载性能起到一定的积极作用。所以在连接管16和喷管17同时作用下，发动机的加速和加载性能受到的影响不大。

Claims (2)

1.一种带有喷管的脉冲涡轮增压系统，包括第一气缸(1)、第二气缸(2)、第三气缸(3)、第四气缸(4)、第五气缸(5)、第六气缸(6)、第一排气支管(7)、第二排气支管(8)、第三排气支管(9)、第四排气支管(10)、第五排气支管(11)、第六排气支管(12)、第一排气管(14)、第二排气管(15)和涡轮(13)，第一气缸(1)、第二气缸(2)、第三气缸(3)分别通过第一排气支管(7)、第二排气支管(8)、第三排气支管(9)与第一排气管(14)相连接，第四气缸(4)、第五气缸(5)、第六气缸(6)分别通过第四排气支管(10)、第五排气支管(11)、第六排气支管(12)与第二排气管(15)相连接，第一排气管(14)和第二排气管(15)的内径相同，涡轮(13)为双进口涡轮，第一排气管(14)、第二排气管(15)的出口分别和涡轮(13)的两个进口相连接，其特征在于还包括连接管(16)和喷管(17)，连接管(16)的一端和第二排气管(15)的尾部相连接，连接管(16)的另一端和喷管(17)的一端相连接，喷管(17)的另一端和第一排气管(14)的尾部相连接。

2.根据权利要求1所述的带有喷管的脉冲涡轮增压系统，其特征是所述的连接管(16)为圆管且其内径为D，喷管(17)和连接管(16)连接处的内径为D，喷管(17)和第一排气管(14)连接处的内径为

1/3D,其中D为第一排气管(14)的内径。

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