CN102418587A

CN102418587A - 可变几何排气管涡轮增压系统

Info

Publication number: CN102418587A
Application number: CN2011103352047A
Authority: CN
Inventors: 邓康耀; 王绍明; 崔毅; 石磊
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-04-18

Abstract

一种内燃机技术领域的可变几何排气管涡轮增压系统，包括：气缸、排气支管、排气管、连接管、阀门和涡轮，连接管的两端口分别与第一排气管、第二排气管的尾部相连接，阀门安装在连接管上，第一排气支管、第二排气支管、第七排气支管、第八排气支管的横截面面积沿气缸到排气管方向均逐渐缩小，第三排气支管、第四排气支管、第五排气支管、第六排气支管均为等截面管。当阀门关闭时，增压方式为脉冲增压，脉冲能量可以充分利用，各缸最大排温差较小，发动机的低速工况和瞬态工况性能较优；当阀门打开时，增压方式为准定压增压，泵气损失较小，发动机的高速工况性能较优。本发明设计合理，结构简单，适用于涡轮进口有两个且涡轮侧置的涡轮增压系统。

Description

可变几何排气管涡轮增压系统

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，特别是一种可变几何排气管涡轮增压系统。

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，如果一台发动机若同时配备定压增压系统与脉冲增压系统，高速工况时采用定压增压系统，低速或瞬态工况时采用脉冲增压系统，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ZL200920210502.1，专利名称：可调排气流通路径的涡轮增压装置，该专利技术的试验结果表明此技术可以较好地兼顾发动机的高低转速工况，涡轮前排温和发动机低速工况油耗均得到明显下降；但是在低速工况阀门关闭后，第一气缸、第二气缸、第七气缸和第八气缸的排温较高，从而使低速工况时各缸最大排温差较大。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种可变几何排气管涡轮增压系统，使其不但可以较好地兼顾发动机的高低转速工况，降低涡轮前排温，而且还能使低速工况阀门关闭时各缸最大排温差较小。

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、第五气缸、第六气缸、第七气缸、第八气缸、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、第七排气支管、第八排气支管、第一排气管、第二排气管、连接管、阀门和涡轮，第一气缸、第四气缸、第五气缸、第八气缸分别通过第一排气支管、第四排气支管、第五排气支管、第八排气支管与第一排气管相连接，第二气缸、第三气缸、第六气缸、第七气缸分别通过第二排气支管、第三排气支管、第六排气支管、第七排气支管与第二排气管相连接，连接管的两端口分别与第一排气管的尾部、第二排气管的尾部相连接，阀门安装在连接管上，第一排气管、第二排气管的出口分别与涡轮的两个入口相连接，第一排气支管、第二排气支管、第七排气支管、第八排气支管的横截面面积沿气缸到排气管方向均逐渐缩小，第三排气支管、第四排气支管、第五排气支管、第六排气支管均为等截面管。

所述第一排气支管、第二排气支管、第七排气支管、第八排气支管的出口面积与入口面积之比均为0.5至0.9。

所述第一排气支管、第二排气支管、第七排气支管、第八排气支管的入口面积均相等，所述第一排气支管、第二排气支管、第七排气支管、第八排气支管的出口面积均相等，所述第三排气支管、第四排气支管、第五排气支管、第六排气支管的的横截面面积均相等。

在本发明的工作过程中，根据发动机的各缸点火顺序1-5-7-3-8-4-2-6，使第一气缸、第四气缸、第五气缸、第八气缸分别通过第一排气支管、第四排气支管、第五排气支管、第八排气支管与第一排气管相连接，第二气缸、第三气缸、第六气缸、第七气缸分别通过第二排气支管、第三排气支管、第六排气支管、第七排气支管与第二排气管相连接，并使第一排气支管、第二排气支管、第七排气支管、第八排气支管的横截面积沿气缸到排气管方向均逐渐缩小。在本发明中，根据发动机的各缸点火顺序，使与同一根排气管相连接的各缸发火间隔分别为90度和270度，并使第一排气支管、第二排气支管、第七排气支管、第八排气支管的横截面面积沿气缸到排气管方向均逐渐缩小，这样就避免了严重的扫气干扰。在低速工况时，关闭阀门，增压方式转换为脉冲增压，脉冲能量可以充分利用，油耗和各缸最大排温差都较小，发动机性能较优；在高速工况时，打开阀门，第一排气管和第二排气管相互连通，增压方式转换为准定压增压，油耗和泵气损失都较小，发动机性能较优。

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，适用于涡轮进口有两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，又能使低速工况阀门关闭时的各缸最大排温差较小。

附图说明

图1为本发明可变几何排气管涡轮增压系统的结构示意图；

图2为本发明的第二排气支管管段剖面图；

图3为本发明的第三排气支管管段剖面图；

其中：1、第一气缸，2、第二气缸，3、第三气缸，4、第四气缸，5、第五气缸，6、第六气缸，7、第七气缸，8、第八气缸，9、第一排气支管，10、第二排气支管，11、第三排气支管，12、第四排气支管，13、第五排气支管，14、第六排气支管，15、第七排气支管，16、第八排气支管，17、第一排气管，18、第二排气管，19、连接管，20、阀门，21、涡轮。

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、第五气缸5、第六气缸6、第七气缸7、第八气缸8、第一排气支管9、第二排气支管10、第三排气支管11、第四排气支管12、第五排气支管13、第六排气支管14、第七排气支管15、第八排气支管16、第一排气管17、第二排气管18、连接管19、阀门20和涡轮21，第一气缸1、第四气缸4、第五气缸5、第八气缸8分别通过第一排气支管9、第四排气支管12、第五排气支管13、第八排气支管16与第一排气管17相连接，第二气缸2、第三气缸3、第六气缸6、第七气缸7分别通过第二排气支管10、第三排气支管11、第六排气支管14、第七排气支管15与第二排气管18相连接，连接管19的两端口分别与第一排气管17的尾部、第二排气管18的尾部相连接，阀门20安装在连接管19上，第一排气管17、第二排气管18的出口分别与涡轮21的两个入口相连接，第一排气支管9、第二排气支管10、第七排气支管15、第八排气支管16的横截面面积沿气缸到排气管方向均逐渐缩小，第三排气支管11、第四排气支管12、第五排气支管13、第六排气支管14均为等截面管。

所述第一排气支管9、第二排气支管10、第七排气支管15、第八排气支管16的出口面积与入口面积之比均为0.5至0.9。

所述第一排气支管9、第二排气支管10、第七排气支管15、第八排气支管16的入口面积均相等，所述第一排气支管9、第二排气支管10、第七排气支管15、第八排气支管16的出口面积均相等，所述第三排气支管11、第四排气支管12、第五排气支管13、第六排气支管14的的横截面面积均相等。

如图2和图3所示，所述第二排气支管10的横截面面积沿气缸到排气管方向逐渐缩小，所述第三排气支管11为等截面管。

在本发明的工作过程中，根据发动机的各缸点火顺序，使与同一根排气管相连接的各缸发火间隔分别为90度和270度，并使第一排气支管9、第二排气支管10、第七排气支管15、第八排气支管16的横截面面积沿气缸到排气管方向均逐渐缩小，这样就避免了严重的扫气干扰。经过进一步的优化计算以后，当第一排气支管9、第二排气支管10、第七排气支管15、第八排气支管16的出口面积与入口面积之比均为0.5至0.9，第一排气支管9、第二排气支管10、第七排气支管15、第八排气支管16的入口面积均相等，所述第一排气支管9、第二排气支管10、第七排气支管15、第八排气支管16的出口面积均相等，所述第三排气支管11、第四排气支管12、第五排气支管13、第六排气支管14的内径均相等时，发动机整机性能较优。在低速工况时，关闭阀门20，增压方式转换为脉冲增压，脉冲能量可以充分利用，油耗和各缸最大排温差都较小，发动机性能较优；在高速工况时，打开阀门20，第一排气管17和第二排气管18相互连通，增压方式转换为准定压增压，油耗和泵气损失都较小，发动机性能较优。因此，本发明可以较好的兼顾发动机的高低转速工况。

Claims

1.一种可变几何排气管涡轮增压系统，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)、第七气缸(7)、第八气缸(8)、第一排气支管(9)、第二排气支管(10)、第三排气支管(11)、第四排气支管(12)、第五排气支管(13)、第六排气支管(14)、第七排气支管(15)、第八排气支管(16)、第一排气管(17)、第二排气管(18)、连接管(19)、阀门(20)和涡轮(21)，第一气缸(1)、第四气缸(4)、第五气缸(5)、第八气缸(8)分别通过第一排气支管(9)、第四排气支管(12)、第五排气支管(13)、第八排气支管(16)与第一排气管(17)相连接，第二气缸(2)、第三气缸(3)、第六气缸(6)、第七气缸(7)分别通过第二排气支管(10)、第三排气支管(11)、第六排气支管(14)、第七排气支管(15)与第二排气管(18)相连接，连接管(19)的两端口分别与第一排气管(17)的尾部、第二排气管(18)的尾部相连接，阀门(20)安装在连接管(19)上，第一排气管(17)、第二排气管(18)的出口分别与涡轮(21)的两个入口相连接，其特征在于第一排气支管(9)、第二排气支管(10)、第七排气支管(15)、第八排气支管(16)的横截面面积沿气缸到排气管方向均逐渐缩小，第三排气支管(11)、第四排气支管(12)、第五排气支管(13)、第六排气支管(14)均为等截面管。

2.根据权利要求1所述的可变几何排气管涡轮增压系统，其特征是，所述第一排气支管(9)、第二排气支管(10)、第七排气支管(15)、第八排气支管(16)的出口面积与入口面积之比均为0.5至0.9。

3.根据权利要求2所述的可变几何排气管涡轮增压系统，其特征是，所述第一排气支管(9)、第二排气支管(10)、第七排气支管(15)、第八排气支管(16)的入口面积均相等，所述第一排气支管(9)、第二排气支管(10)、第七排气支管(15)、第八排气支管(16)的出口面积均相等，所述第三排气支管(11)、第四排气支管(12)、第五排气支管(13)、第六排气支管(14)的横截面面积均相等。