CN102400780A - 排气管容积可变式涡轮增压系统 - Google Patents

排气管容积可变式涡轮增压系统 Download PDF

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石磊
邓康耀
王绍明
汪文辉
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Abstract

一种内燃机技术领域的排气管容积可变式涡轮增压系统，包括：气缸、排气管、涡轮、容积腔、挡板、移动板和弹性部件，容积腔的开口端与排气管下壁面相连接，挡板、移动板和弹性部件均安装在容积腔内，弹性部件安装在移动板和容积腔下壁之间。当发动机处于低速工况时，移动板向着靠近挡板的方向移动，排气管容积相对较小，脉冲能量可以充分利用，发动机进气压力较高，发动机整机性能较优；当发动机处于高速工况时，移动板向着远离挡板的方向移动，排气管容积相对较大，泵气损失较小，发动机整机性能较优。本发明设计合理，结构简单，适用于涡轮进口有一个且涡轮侧置的涡轮增压系统。

Description

排气管容积可变式涡轮增压系统
技术领域
本发明涉及的是一种内燃机领域的涡轮增压系统，特别是一种排气管容积可变式涡轮增压系统。
背景技术
随着社会的发展和环保要求的提高，发动机增压技术的应用越来越广泛，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。涡轮增压系统的两种基本型式为定压增压系统和脉冲增压系统。定压增压系统，各缸共用一根容积较大的排气管，排气管系结构比较简单，排气管内压力基本上保持恒定，压力大小仅与发动机的负荷和转速有关，不同缸数柴油机的增压系统可以进行统一设计。定压增压系统在高速工况时，泵气损失较小，涡轮效率较高，性能较优；但是在低速工况时，不能充分利用排气脉冲能量。脉冲增压系统，依据各缸发火顺序，将排气不发生干扰的两个气缸或三个气缸和同一根排气管相连接，排气管系管径较小，排气脉冲能量可以充分利用，低速工况和瞬态工况性能较好；但是在高速工况时，泵气损失较大。由此可见，如果一台发动机的排气管容积可以随着工况的变换而变化，高速工况时使排气管容积变大，低速工况时使排气管容积变小，这是较为理想的。
经过对现有技术文献的检索发现，中国专利号ZL200410050996.，专利名称：一种涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置，该专利技术提供了一种排气管容积连续可变的装置，能较好地兼顾发动机的高低转速工况；但是其排气管容积的变化是通过移动杆的上下移动来实现的，这就需要增加一套专门的控制机构来控制移动杆的移动，从而使增压系统结构变的比较复杂。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种排气管容积可变式涡轮增压系统，使其排气管容积可以自我调节，较好地兼顾发动机的高低转速工况，而且结构简单，不需要专门的控制机构。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括：第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第一排气支管、第二排气支管、第三排气支管、第四排气支管、排气管、涡轮、容积腔、第一挡板、第二挡板、移动板、第一弹性部件、第二弹性部件、容积腔侧壁和容积腔下壁，第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸分别通过第一排气支管、第二排气支管、第三排气支管、第四排气支管与排气管相连接，排气管的出口与涡轮的入口相连接，容积腔侧壁和容积腔下壁固定连接，容积腔的开口端与排气管的下壁面相连接，第一挡板、第二挡板分别安装在容积腔内上端并与容积腔侧壁固定连接，移动板安装在容积腔内并处于第一挡板和第二挡板的下方，移动板分别通过第一弹性部件、第二弹性部件与容积腔下壁相连接，容积腔为等截面管，移动板与容积腔的内壁密封接触。
所述容积腔、第一挡板、第二挡板和移动板均为长方体。
所述第一弹性部件、第二弹性部件均为弹簧，所述第一弹性部件、第二弹性部件的轴线相互平行且均与所述排气管的轴线垂直。
在本发明的工作过程中，移动板可以在容积腔内上下移动；为了防止移动板进入排气管从而影响涡轮的进气，在容积腔中安装了第一挡板和第二挡板。当发动机处于低速工况时，排气管内排气压力较低，移动板向着靠近第一挡板和第二挡板的方向移动，排气管的容积相对较小，脉冲能量可以充分利用，发动机进气压力较高，发动机整机性能较优；当发动机处于高速工况时，排气管内排气压力较高，移动板向着远离第一挡板和第二挡板的方向移动，排气管的容积相对较大，泵气损失较小，发动机整机性能较优。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：本发明设计合理，结构简单，适用于涡轮进口有一个且涡轮侧置的涡轮增压系统，既能兼顾发动机的高低转速工况，又能使增压系统不需要专门的排气管容积控制机构。
附图说明
图1为本发明排气管容积可变式涡轮增压系统的结构示意图；
图2为图1中A-A剖面的结构示意图；
图3为图1中B-B剖面的结构示意图；
图4为图1中C-C剖面的结构示意图；
图5为图1中D-D剖面的结构示意图；
图6为图1中沿第二弹性部件方向的横剖面图；
其中：1、第一气缸，2、第二气缸，3、第三气缸，4、第四气缸，5、第一排气支管，6、第二排气支管，7、第三排气支管，8、第四排气支管，9、排气管，10、涡轮，11、容积腔，12、第一挡板，13、第二挡板，14、移动板，15、第一弹性部件，16、第二弹性部件，17、容积腔侧壁，18、容积腔下壁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
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、第一排气支管5、第二排气支管6、第三排气支管7、第四排气支管8、排气管9、涡轮10、容积腔11、第一挡板12、第二挡板13、移动板14、第一弹性部件15、第二弹性部件16、容积腔侧壁17和容积腔下壁18，第一气缸1、第二气缸2、第三气缸3、第四气缸4分别通过第一排气支管5、第二排气支管6、第三排气支管7、第四排气支管8与排气管9相连接，排气管9的出口与涡轮10的入口相连接，容积腔侧壁17和容积腔下壁18固定连接，容积腔11的开口端与排气管9的下壁面相连接，第一挡板12、第二挡板13分别安装在容积腔11内上端并与容积腔侧壁17固定连接，移动板14安装在容积腔11内并处于第一挡板12和第二挡板13的下方，移动板14分别通过第一弹性部件15、第二弹性部件16与容积腔下壁18相连接，容积腔11为等截面管，移动板14与容积腔11的内壁密封接触。
所述容积腔11、第一挡板12、第二挡板13和移动板14均为长方体。
所述第一弹性部件15、第二弹性部件16均为弹簧，所述第一弹性部件15、第二弹性部件16的轴线相互平行且均与所述排气管9的轴线垂直。
如图2、图3、图4、图5和图6所示，所述容积腔11、第一挡板12、第二挡板13和移动板14均为长方体。
在本发明的工作过程中，移动板14可以在容积腔11内上下移动；为了防止移动板14进入排气管9从而影响涡轮10的进气，在容积腔11中安装了第一挡板12和第二挡板13。当发动机处于低速工况时，排气管9内排气压力较低，移动板14向着靠近第一挡板12和第二挡板13的方向移动，排气管9的容积相对较小，脉冲能量可以充分利用，发动机进气压力较高，发动机整机性能较优；当发动机处于高速工况时，排气管9内排气压力较高，移动板14向着远离第一挡板12和第二挡板13的方向移动，排气管9的容积相对较大，泵气损失较小，发动机整机性能较优。因此，本发明可以较好的兼顾发动机的高低转速工况。

Claims (3)

1.一种排气管容积可变式涡轮增压系统，包括：第一气缸(1)、第二气缸(2)、第三气缸(3)、第四气缸(4)、第一排气支管(5)、第二排气支管(6)、第三排气支管(7)、第四排气支管(8)、排气管(9)和涡轮(10)，第一气缸(1)、第二气缸(2)、第三气缸(3)、第四气缸(4)分别通过第一排气支管(5)、第二排气支管(6)、第三排气支管(7)、第四排气支管(8)与排气管(9)相连接，排气管(9)的出口与涡轮(10)的入口相连接，其特征在于还包括：容积腔(11)、第一挡板(12)、第二挡板(13)、移动板(14)、第一弹性部件(15)、第二弹性部件(16)、容积腔侧壁(17)和容积腔下壁(18)，容积腔侧壁(17)和容积腔下壁(18)固定连接，容积腔(11)的开口端与排气管(9)的下壁面相连接，第一挡板(12)、第二挡板(13)分别安装在容积腔(11)内上端并与容积腔侧壁(17)固定连接，移动板(14)安装在容积腔(11)内并处于第一挡板(12)和第二挡板(13)的下方，移动板(14)分别通过第一弹性部件(15)、第二弹性部件(16)与容积腔下壁(18)相连接，容积腔(11)为等截面管，移动板(14)与容积腔(11)的内壁密封接触。
2.根据权利要求1所述的排气管容积可变式涡轮增压系统，其特征是，所述容积腔(11)、第一挡板(12)、第二挡板(13)和移动板(14)均为长方体。
3.根据权利要求2所述的排气管容积可变式涡轮增压系统，其特征是，所述第一弹性部件(15)、第二弹性部件(16)均为弹簧，所述第一弹性部件(15)、第二弹性部件(16)的轴线相互平行且均与所述排气管(9)的轴线垂直。
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