CN101413430A - 增压方式可调的涡轮增压系统 - Google Patents

Abstract

增压方式可调的涡轮增压系统，属于内燃机技术领域。包括气缸、排气支管、排气管、涡轮、连接管和阀门，第一阀门安装在第一排气管的尾部，第二阀门安装在第二排气管的尾部，连接管安装在第一阀门和第二阀门之间。当两个阀门都关闭时，发动机的增压方式为脉冲增压，脉冲增压在发动机低负荷和瞬态工况时性能比较好；当两个阀门都打开时，发动机的增压方式为准定压增压，这样可以改善发动机的高负荷性能。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以上的涡轮增压装置。

Description

增压方式可调的涡轮增压系统

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进口有两个以上的增压方式可调的涡轮增压系统，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。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，低负荷和瞬态工况时用脉冲增压系统，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ZL 200410050996.3，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，在它的实施例二和实施例三中，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，本发明提供了一种增压方式可调的涡轮增压系统。当发动机处于低工况和瞬态工况时采用脉冲增压系统，当发动机处于较高工况时采用准定压增压系统，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、第一阀门、第二阀门和连接管，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，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，第一排气管和第二排气管的内径相同，第一阀门安装在第一排气管的尾部，第二阀门安装在第二排气管的尾部，连接管安装在第一阀门和第二阀门之间。连接管为圆管，其内径d的取值范围为 $\frac{1}{2}D\≤d\≤D,$ 其中D为第一排气管的内径。当第一阀门和第二阀门都同时关闭时，发动机的增压方式为脉冲增压；当第一阀门和第二阀门都同时打开时，发动机的增压方式为准定压增压。

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以上的涡轮增压系统，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是涡轮侧置时本发明的结构示意图；

图2是涡轮中置时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和图2所示，本发明涡轮增压系统包括第一气缸13、第二气缸14、第三气缸15、第四气缸16、第五气缸17、第六气缸18、第一排气支管2、第二排气支管3、第三排气支管4、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5、第二排气管6、涡轮1、第一阀门7、第二阀门8和连接管9，第一气缸13、第二气缸14、第三气缸15分别通过第一排气支管2、第二排气支管3、第三排气支管4与第一排气管5相连接，第四气缸16、第五气缸17、第六气缸18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6相连接，涡轮1为双进口涡轮，第一排气管5、第二排气管6的出口分别和涡轮1的两个进口相连接，第一排气管5和第二排气管6的内径相同，第一阀门7安装在第一排气管5的尾部，第二阀门8安装在第二排气管6的尾部，连接管9安装在第一阀门7和第二阀门8之间。连接管9为圆管，其内径d的取值范围为 $\frac{1}{2}D\≤d\≤D,$ 其中D为第一排气管5的内径；连接管9也可以是其他形状的管道。当发动机处于低工况或瞬态工况时，将第一阀门7和第二阀门8都同时关闭，此时发动机的增压方式为脉冲增压，能充分利用脉冲能量。当发动机处于较高工况时，将第一阀门7和第二阀门8都同时打开，第一排气管5和第二排气管6通过连接管9连通，此时发动机的增压方式为准定压增压，充分利用涡轮效率高的特点。对于6缸机而言，发动机在某一特定时刻，只有一个或两个气缸同时在排气，当第一阀门7和第二阀门8同时都打开时，此时刻对排气所占的容积相对于两个阀门都关闭的时刻排气所占的容积变大了，因此此时可以看作是准定压增压系统，此时对于高工况运行有利。例如对于第六气缸18的排气来说，当第一阀门7和第二阀门8同时关闭时，它只能通过第二排气管6进入涡轮1；当第一阀门7和第二阀门8同时打开时，它可以同时通过第一排气管5和第二排气管6进入涡轮1，此时刻对排气所占的容积为第一排气管5、第二排气管6和连接管9的总体积之和，相对于两个阀门都关闭的时刻排气所占的容积变大了，因此此时可以看作是准定压增压系统，对于高工况运行有利。

当涡轮侧置时本发明可以采用图1所示的结构，当涡轮中置时本发明可以采用图2所示的结构。

如果涡轮入口大于两个，则在新增加的排气支管的尾部加上一个阀门，阀门后边也同样连接一个连接管，并使所有的排气支管后边的连接管相连通。

Claims (2)

1.一种增压方式可调的涡轮增压系统，包括第一气缸(13)、第二气缸(14)、第三气缸(15)、第四气缸(16)、第五气缸(17)、第六气缸(18)、第一排气支管(2)、第二排气支管(3)、第三排气支管(4)、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(5)、第二排气管(6)、涡轮(1)，第一气缸(13)、第二气缸(14)、第三气缸(15)分别通过第一排气支管(2)、第二排气支管(3)、第三排气支管(4)与第一排气管(5)相连接，第四气缸(16)、第五气缸(17)、第六气缸(18)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(6)相连接，涡轮(1)为双进口涡轮，第一排气管(5)、第二排气管(6)的出口分别和涡轮(1)的两个进口相连接，第一排气管(5)和第二排气管(6)的内径相同，其特征在于还包括第一阀门(7)、第二阀门(8)和连接管(9)，第一阀门(7)安装在第一排气管(5)的尾部，第二阀门(8)安装在第二排气管(6)的尾部，连接管(9)安装在第一阀门(7)和第二阀门(8)之间。

2.根据权利要求1所述的增压方式可调的涡轮增压系统，其特征是所述的连接管(9)为圆管，其内径d的取值范围为 $\frac{1}{2}D\≤d\≤D,$ 其中D为第一排气管(5)的内径。

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