CN102505984A - 排气管出口面积可变式涡轮增压系统 - Google Patents

Abstract

一种内燃机技术领域的排气管出口面积可变式涡轮增压系统，包括：气缸、排气管、涡轮、容积腔、移动板和弹性部件，容积腔为等截面管，容积腔安装在排气管的前部，移动板安装在容积腔的内部，第一移动板通过弹性部件与第二移动板相连接。当发动机处于低速工况时，移动板向着远离容积腔后壁的方向移动，排气管出口面积相对较小，涡轮前可用能较多，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，移动板向着靠近容积腔后壁的方向移动，排气管出口面积相对较大，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

排气管出口面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，特别是一种排气管出口面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，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。在排气管容积不变的前提下，通过改变排气管的出口面积，也可以实现发动机高低转速工况的兼顾。在低速工况排气管出口面积变小，涡轮前可用能较多；在高速工况排气管出口面积变大，泵气损失较小，这也是较为理想的。

经过对现有技术文献的检索发现，中国专利号ZL201020532937.0，专利名称：排气管出口面积可变的涡轮增压装置，该专利技术提供了一种排气管出口面积连续可变的装置，能较好地兼顾发动机的高低转速工况；但是其排气管出口面积的变化是通过旋转把手的旋转来实现的，这就需要增加一套专门的控制机构来控制旋转把手的旋转，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，提供了一种排气管出口面积可变式涡轮增压系统，使其排气管出口面积可以自我调节，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、第一排气支管、第二排气支管、第三排气支管、排气管、涡轮、排气管侧壁、排气管后壁、第一容积腔、第一容积腔侧壁、第一容积腔后壁、第二容积腔、第二容积腔侧壁、第二容积腔后壁、第一移动板、第二移动板和弹性部件，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、第三排气支管与排气管相连接，排气管的出口与涡轮的入口相连接，排气管侧壁与排气管后壁固定连接，第一容积腔和第二容积腔均为等截面管，第一容积腔和第二容积腔均安装在排气管的前部，第一容积腔侧壁与第一容积腔后壁、排气管侧壁均固定连接，第二容积腔侧壁与第二容积腔后壁、排气管侧壁均固定连接，第一移动板安装在第一容积腔内，第二移动板安装在第二容积腔内，第一移动板通过弹性部件与第二移动板相连接，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。

所述排气管为等截面圆管，所述第一容积腔和所述第二容积腔对称分布在排气管的两侧，所述第一移动板和所述第二移动板均为长方体。

所述弹性部件为弹簧，所述弹性部件的轴线与所述排气管的轴线垂直且在同一平面上。

在本发明的工作过程中，两个移动板分别可以在两个容积腔内上下移动。当发动机处于低速工况时，排气管内排气压力较低，第一移动板向着远离第一容积腔后壁的方向移动，第二移动板向着远离第二容积腔后壁的方向移动，排气管的出口面积相对较小，涡轮前可用能较多，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，第一移动板向着靠近第一容积腔后壁的方向移动，第二移动板向着靠近第二容积腔后壁的方向移动，排气管的出口面积相对较大，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出口面积控制机构。

附图说明

图1为本发明排气管出口面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；

其中：1、第一气缸，2、第二气缸，3、第三气缸，4、第一排气支管，5、第二排气支管，6、第三排气支管，7、排气管，8、涡轮，9、排气管侧壁，10、排气管后壁，11、第一容积腔，12、第一容积腔侧壁，13、第一容积腔后壁，14、第二容积腔，15、第二容积腔侧壁，16、第二容积腔后壁，17、第一移动板，18、第二移动板，19、弹性部件。

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、图2、图3和图4所示，本发明包括：第一气缸1、第二气缸2、第三气缸3、第一排气支管4、第二排气支管5、第三排气支管6、排气管7、涡轮8、排气管侧壁9、排气管后壁10、第一容积腔11、第一容积腔侧壁12、第一容积腔后壁13、第二容积腔14、第二容积腔侧壁15、第二容积腔后壁16、第一移动板17、第二移动板18和弹性部件19，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4、第二排气支管5、第三排气支管6与排气管7相连接，排气管7的出口与涡轮8的入口相连接，排气管侧壁9与排气管后壁10固定连接，第一容积腔11和第二容积腔14均为等截面管，第一容积腔11和第二容积腔14均安装在排气管7的前部，第一容积腔侧壁12与第一容积腔后壁13、排气管侧壁9均固定连接，第二容积腔侧壁15与第二容积腔后壁16、排气管侧壁9均固定连接，第一移动板17安装在第一容积腔11内，第二移动板18安装在第二容积腔14内，第一移动板17通过弹性部件19与第二移动板18相连接，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14的内壁密封接触，排气管7为等截面圆管，第一容积腔11和第二容积腔14对称分布在排气管7的两侧，第一移动板17和第二移动板18均为长方体，弹性部件19为弹簧，弹性部件19的轴线与排气管7的轴线垂直且在同一平面上。

在本发明的工作过程中，两个移动板分别可以在两个容积腔内上下移动。当发动机处于低速工况时，排气管7内排气压力较低，第一移动板17向着远离第一容积腔后壁13的方向移动，第二移动板18向着远离第二容积腔后壁16的方向移动，排气管7的出口面积相对较小，涡轮前可用能较多，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7内排气压力较高，第一移动板17向着靠近第一容积腔后壁13的方向移动，第二移动板18向着靠近第二容积腔后壁16的方向移动，排气管7的出口面积相对较大，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)

1.一种排气管出口面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)、第一排气支管(4)、第二排气支管(5)、第三排气支管(6)、排气管(7)、涡轮(8)、排气管侧壁(9)和排气管后壁(10)，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(4)、第二排气支管(5)、第三排气支管(6)与排气管(7)相连接，排气管(7)的出口与涡轮(8)的入口相连接，排气管侧壁(9)与排气管后壁(10)固定连接，其特征在于还包括：第一容积腔(11)、第一容积腔侧壁(12)、第一容积腔后壁(13)、第二容积腔(14)、第二容积腔侧壁(15)、第二容积腔后壁(16)、第一移动板(17)、第二移动板(18)和弹性部件(19)，第一容积腔(11)和第二容积腔(14)均为等截面管，第一容积腔(11)和第二容积腔(14)均安装在排气管(7)的前部，第一容积腔侧壁(12)与第一容积腔后壁(13)、排气管侧壁(9)均固定连接，第二容积腔侧壁(15)与第二容积腔后壁(16)、排气管侧壁(9)均固定连接，第一移动板(17)安装在第一容积腔(11)内，第二移动板(18)安装在第二容积腔(14)内，第一移动板(17)通过弹性部件(19)与第二移动板(18)相连接，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(14)的内壁密封接触。

2.根据权利要求1所述的排气管出口面积可变式涡轮增压系统，其特征是，所述排气管(7)为等截面圆管，所述第一容积腔(11)和所述第二容积腔(14)对称分布在排气管(7)的两侧，所述第一移动板(17)和所述第二移动板(18)均为长方体。

3.根据权利要求2所述的排气管出口面积可变式涡轮增压系统，其特征是，所述弹性部件(19)为弹簧，所述弹性部件(19)的轴线与所述排气管(7)的轴线垂直且在同一平面上。

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