CN102418589A - 排气管容积连续可变式涡轮增压系统 - Google Patents

排气管容积连续可变式涡轮增压系统 Download PDF

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石磊
刘洪涛
王绍明
邓康耀
田中旭
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Abstract

一种内燃机技术领域的排气管容积连续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侧壁面相连接，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后壁之间。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

排气管容积连续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连续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连续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、第一容积腔、第二容积腔、第一挡板、第二挡板、第三挡板、第四挡板、第一移动板、第二移动板、第一弹性部件、第二弹性部件、第一容积腔侧壁、第一容积腔后壁、第二容积腔侧壁和第二容积腔后壁，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，第一容积腔、第二容积腔)、第一挡板、第二挡板、第三挡板、第四挡板、第一移动板、第二移动板、第一弹性部件、第二弹性部件、第一容积腔侧壁、第一容积腔后壁、第二容积腔侧壁和第二容积腔后壁，第一容积腔侧壁和第一容积腔后壁固定连接，第二容积腔侧壁和第二容积腔后壁固定连接，第一容积腔、第二容积腔的开口端分别与排气管的两端侧壁面相连接，第一挡板、第二挡板分别安装在第一容积腔内前端并与第一容积腔侧壁固定连接，第三挡板、第四挡板分别安装在第二容积腔内前端并与第二容积腔侧壁固定连接，第一移动板安装在第一容积腔内并处于第一挡板和第二挡板的后方，第二移动板安装在第二容积腔内并处于第三挡板和第四挡板的后方，第一移动板通过第一弹性部件与第一容积腔后壁相连接，第二移动板通过第二弹性部件与第二容积腔后壁相连接，第一容积腔和第二容积腔均为等截面管，第一移动板与第一容积腔的内壁密封接触，第二移动板与第二容积腔的内壁密封接触。
所述第一容积腔、第二容积腔对称分布在排气管的两侧，所述第一容积腔、第二容积腔、第一挡板、第二挡板、第三挡板、第四挡板、第一移动板和第二移动板均为长方体。
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重合且均与所述排气管的轴线垂直。
在本发明的工作过程中，第一移动板可以在第一容积腔内前后移动，第二移动板可以在第二容积腔内前后移动；为了防止两个移动板进入排气管从而影响涡轮的进气，在第一容积腔中安装了第一挡板和第二挡板，在第二容积腔中安装了第三挡板和第三挡板。当发动机处于低速工况时，排气管内排气压力较低，第一移动板向着靠近第一挡板和第二挡板的方向移动，第二移动板向着靠近第三挡板和第四挡板的方向移动，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，第一移动板向着远离第一挡板和第二挡板的方向移动，第二移动板向着远离第三挡板和第四挡板的方向移动，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连续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2中B-B剖面的结构示意图；
图4为图2中C-C剖面的结构示意图；
图5为图2中D-D剖面的结构示意图；
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、第一容积腔，12、第二容积腔，13、第一挡板，14、第二挡板，15、第三挡板，16、第四挡板，17、第一移动板，18、第二移动板，19、第一弹性部件，20、第二弹性部件，21、第一容积腔侧壁，22、第一容积腔后壁，23、第二容积腔侧壁，24、第二容积腔后壁。
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和图2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、第一容积腔11、第二容积腔12、第一挡板13、第二挡板14、第三挡板15、第四挡板16、第一移动板17、第二移动板18、第一弹性部件19、第二弹性部件20、第一容积腔侧壁21、第一容积腔后壁22、第二容积腔侧壁23和第二容积腔后壁24，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，第一容积腔侧壁21和第一容积腔后壁22固定连接，第二容积腔侧壁23和第二容积腔后壁24固定连接，第一容积腔11、第二容积腔12的开口端分别与排气管9的两端侧壁面相连接，第一挡板13、第二挡板14分别安装在第一容积腔11内前端并与第一容积腔侧壁21固定连接，第三挡板15、第四挡板16分别安装在第二容积腔12内前端并与第二容积腔侧壁23固定连接，第一移动板17安装在第一容积腔内并处于第一挡板13和第二挡板14的后方，第二移动板18安装在第二容积腔内并处于第三挡板15和第四挡板16的后方，第一移动板17通过第一弹性部件19与第一容积腔后壁22相连接，第二移动板18通过第二弹性部件20与第二容积腔后壁24相连接，第一容积腔11和第二容积腔12均为等截面管，第一移动板17与第一容积腔11的内壁密封接触，第二移动板18与第二容积腔12的内壁密封接触。
所述第一容积腔11、第二容积腔12对称分布在排气管9的两侧，所述第一容积腔11、第二容积腔12、第一挡板13、第二挡板14、第三挡板15、第四挡板16、第一移动板17和第二移动板18均为长方体。
所述第一弹性部件19、第二弹性部件20均为弹簧，所述第一弹性部件19、第二弹性部件20的轴线重合均与所述排气管9的轴线垂直。
如图2、图3、图4和图5所示，所述第一容积腔11、第二容积腔12对称分布在排气管的两侧，所述第一容积腔11、第二容积腔12、第一挡板13、第二挡板14、第三挡板15、第四挡板16、第一移动板17和第二移动板18均为长方体。
在本发明的工作过程中，第一移动板17可以在第一容积腔11内前后移动，第二移动板18可以在第二容积腔12内前后移动；为了防止两个移动板进入排气管9从而影响涡轮10的进气，在第一容积腔11中安装了第一挡板13和第二挡板14，在第二容积腔12中安装了第三挡板15和第三挡板16。当发动机处于低速工况时，排气管9内排气压力较低，第一移动板17向着靠近第一挡板13和第二挡板14的方向移动，第二移动板18向着靠近第三挡板15和第四挡板16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，第一移动板17向着远离第一挡板13和第二挡板14的方向移动，第二移动板18向着远离第三挡板15和第四挡板16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)

1.一种排气管容积连续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：第一容积腔(11)、第二容积腔(12)、第一挡板(13)、第二挡板(14)、第三挡板(15)、第四挡板(16)、第一移动板(17)、第二移动板(18)、第一弹性部件(19)、第二弹性部件(20)、第一容积腔侧壁(21)、第一容积腔后壁(22)、第二容积腔侧壁(23)和第二容积腔后壁(24)，第一容积腔侧壁(21)和第一容积腔后壁(22)固定连接，第二容积腔侧壁(23)和第二容积腔后壁(24)固定连接，第一容积腔(11)、第二容积腔(12)的开口端分别与排气管(9)的两端侧壁面相连接，第一挡板(13)、第二挡板(14)分别安装在第一容积腔(11)内前端并与第一容积腔侧壁(21)固定连接，第三挡板(15)、第四挡板(16)分别安装在第二容积腔(12)内前端并与第二容积腔侧壁(23)固定连接，第一移动板(17)安装在第一容积腔内并处于第一挡板(13)和第二挡板(14)的后方，第二移动板(18)安装在第二容积腔内并处于第三挡板(15)和第四挡板(16)的后方，第一移动板(17)通过第一弹性部件(19)与第一容积腔后壁(22)相连接，第二移动板(18)通过第二弹性部件(20)与第二容积腔后壁(24)相连接，第一容积腔(11)和第二容积腔(12)均为等截面管，第一移动板(17)与第一容积腔(11)的内壁密封接触，第二移动板(18)与第二容积腔(12)的内壁密封接触。
2.根据权利要求1所述的排气管容积连续可变式涡轮增压系统，其特征是，所述第一容积腔(11)、第二容积腔(12)对称分布在排气管(9)的两侧，所述第一容积腔(11)、第二容积腔(12)、第一挡板(13)、第二挡板(14)、第三挡板(15)、第四挡板(16)、第一移动板(17)和第二移动板(18)均为长方体。
3.根据权利要求2所述的排气管容积连续可变式涡轮增压系统，其特征是，所述第一弹性部件(19)、第二弹性部件(20)均为弹簧，所述第一弹性部件(19)、第二弹性部件(20)的轴线重合且均与所述排气管(9)的轴线垂直。
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