CN102588051A - 一种双涡轮增压发动机的废气后处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双涡轮增压发动机的废气后处理系统，属于发动机技术领域。为解决现有技术中三元催化转化效率低的问题而发明。所述双涡轮增压发动机的废气后处理系统包括：第一排气支管和第二排气支管，所述第一排气支管的进气口连接第一涡轮增压器的废气出口，所述第二排气支管的进气口连接第二涡轮增压器的废气出口，所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口连接三元催化器；其中，在所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口与所述三元催化器之间设有交汇腔，所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口汇合后连接到所述交汇腔，所述交汇腔连接所述三元催化器。本发明用来对发动机的废气进行处理。

Description

一种双涡轮增压发动机的废气后处理系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种双涡轮增压发动机的废气后处理系统。
背景技术
目前发动机的进排气系统通常采用涡轮增压的方式来提高发动机的动力，涡轮增压是将空气事先进行压缩，再注入发动机的气缸内。涡轮增压通常是由涡轮增压器来实现的。废气涡轮增压是靠发动机废气的剩余动能来驱动涡轮旋转，优点是通过提高涡轮转速、增大进气压力来提升发动机动力，缺点是有涡轮迟滞现象，即发动机在转速较低时废气动能较小，不能驱动涡轮高速旋转以产生增大进气压力的作用，这时候的发动机动力等同于自然吸气，当转速提高后，涡轮增压起作用，动力会突然提升。针对废气涡轮增压的涡轮迟滞现象，可以采用并联两个涡轮增压器解决，在发动机低转速的时候，较少的废气即可驱动涡轮高速旋转以产生足够的进气压力，减小涡轮迟滞效应。
在减小涡轮迟滞效应的前提下，发动机也应当满足各种减少排放和提高燃料经济性的规定，因此对通过涡轮增压器出口的废气后处理十分重要。目前汽油发动机普遍采用三元催化对废气进行净化处理以降低汽车有害气体的排放。
针对并联的双涡轮增压发动机废气后处理，现有技术采用的是两套废气后处理系统，即对于每个涡轮增压器设置一套废气后处理系统，由于受安装空间的限制，废气从涡轮增压器排出后进入三元催化载体之前流动的距离比较大，管路比较复杂，导致发动机废气降温降压比较大，再加上发动机废气不能均匀地通过废气后处理系统中的三元催化载体，因此最终造成三元催化转化效率低，尤其是在发动机冷启动阶段，废气后处理系统中的三元催化转化剂起燃时间长、三元催化转化效率更低。
发明内容
本发明的实施例提供一种双涡轮增压发动机的废气后处理系统，用来解决现有技术中三元催化转化效率低的技术问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种双涡轮增压发动机的废气后处理系统，包括：第一排气支管和第二排气支管，所述第一排气支管的进气口连接第一涡轮增压器的废气出口，所述第二排气支管的进气口连接第二涡轮增压器的废气出口，所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口连接三元催化器；其中，在所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口与所述三元催化器之间设有交汇腔，所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口汇合后连接到所述交汇腔，所述交汇腔连接所述三元催化器。
进一步地，所述交汇腔的截面从所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口的汇合处至所述三元催化器逐渐扩大。
其次，所述交汇腔内所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口的汇合处设有隔板。
再次，所述交汇腔由冲压成型的两片分体组合而成，所述分体的连接处设有翻边。
优选地，所述交汇腔为双层结构。
进一步地，所述双层结构的内壁和外壁之间的空腔内填充有保温材料。
其次，所述第一排气支管的进气口与所述第一涡轮增压器的废气出口之间设有第一柔性连接部、以及所述第二排气支管的进气口与所述第二涡轮增压器的废气出口之间设有第二柔性连接部。
再次，所述第一柔性连接部与所述第一涡轮增压器的废气出口、以及所述第二柔性连接部与所述第二涡轮增压器的废气出口采用环形卡箍连接。
进一步地，所述交汇腔与所述三元催化器焊接在一起。
优选地，所述交汇腔、所述第一排气支管和所述第二排气支管一体成型。
本发明实施例提供的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，使来自所述第一涡轮增压器和所述第二涡轮增压器的废气进入所述第一排气支管和所述第二排气支管之后直接交汇进入所述交汇腔，所述交汇腔连接所述三元催化器，等同于通过所述交汇腔将原来的两套废气后处理系统合二为一。使用一套废气后处理系统，节省了安装空间，使管路布置更简单，缩短了排气距离，有利于减少废气降温降压，使通过三元催化器的废气温度高于三元催化转化剂的反应温度，提高三元催化转化率，同时也能保证废气均匀的通过三元催化载体，进一步提高三元催化转化效率。尤其是在发动机冷启动阶段，废气温度低，采用由所述交汇腔构成的一套废气后处理系统后，废气在流动过程中降温少，有利于缩短三元催化转化剂起燃时间，进一步提高催化转化效率。
附图说明
图1为具有本发明实施例双涡轮增压发动机的废气后处理系统的发动机的结构示意图；
图2为本发明实施例双涡轮增压发动机的废气后处理系统的结构示意图；
图3为图2所示交汇腔的结构示意图；
图4为图2所示交汇腔内部的结构示意图。
附图标记：
2-交汇腔，21-第一排气支管，22-第二排气支管，3-第一涡轮增压器，31-第二涡轮增压器，4-三元催化器，71-第一柔性连接部，72-第二柔性连接部，8-分体，9-翻边，11-隔板，12-环形卡箍。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例双涡轮增压发动机的废气后处理系统进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参看图1所示，为本发明双涡轮增压发动机的废气后处理系统的一个具体实施例，本实施例中所述双涡轮增压发动机的废气后处理系统包括：第一排气支管21和第二排气支管22，所述第一排气支管21的进气口连接第一涡轮增压器3的废气出口，所述第二排气支管22的进气口连接第二涡轮增压器31的废气出口，所述第一排气支管21的出气口和所述第二排气支管22的出气口连接三元催化器4；其中，在所述第一排气支管21的出气口和所述第二排气支管22的出气口与所述三元催化器4之间设有交汇腔2，所述第一排气支管21的出气口和所述第二排气支管22的出气口汇合后连接到所述交汇腔2，所述交汇腔2连接所述三元催化器4。
本发明实施例提供的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，使来自所述第一涡轮增压器和所述第二涡轮增压器的废气进入所述第一排气支管和所述第二排气支管之后直接交汇进入所述交汇腔，所述交汇腔连接所述三元催化器，等同于通过所述交汇腔将原来的两套废气后处理系统合二为一。使用一套废气后处理系统，节省了安装空间，使管路布置更简单，缩短了排气距离，有利于减少废气降温降压，使通过三元催化器的废气温度高于三元催化转化剂的反应温度，提高三元催化转化率，同时也能保证废气均匀的通过三元催化载体，进一步提高三元催化转化效率。尤其是在发动机冷启动阶段，废气温度低，采用由所述交汇腔构成的一套废气后处理系统后，废气在流动过程中降温少，有利于缩短三元催化转化剂起燃时间，进一步提高催化转化效率。
参看图2所示，所述交汇腔2的截面从所述第一排气支管21的出气口和所述第二排气支管22的出气口的汇合处至所述三元催化器4逐渐扩大。所述交汇腔2的截面逐渐扩大，减少了废气在流动过程中的压力损失，即废气在交汇腔的进气口与出气口的压力比相对减小，从而使废气在所述交汇腔的出气口的流速减小，这样废气在三元催化器4中停留的时间相对较长，有利于提高三元催化转化率；同时由于废气压力损失减小，在废气通过三元催化器时更接近于圆柱形，即废气通过三元催化器更均匀，更有利于提高三元催化转化率。
参看图3和图4所示，所述交汇腔2内所述第一排气支管21的出气口和所述第二排气支管22的出气口的汇合处设有隔板11。所述隔板11对通过所述第一排气支管21和所述第二排气支管22的废气进行导流，使两股废气顺利地引入所述交汇腔2并沿着所述交汇腔2的管路流动，均匀地通过三元催化载体，有利于提高三元催化转化效率。
再次参看图3所示，所述交汇腔2由冲压成型的两片分体8组合而成，所述分体8的连接处设有翻边9。冲压成型工艺简单，通过分体8上的翻边9进行焊接而组合两片分体8，工艺易实现，成本比较低。
作为对上述实施例的一种改进，所述交汇腔2可以为双层结构，所述双层结构的内壁和外壁之间的空腔内可以填充有保温材料。双层结构有利于废气保温，减少废气的降温，提高三元催化转化率；双层结构构成的空腔内填充保温材料更有利于废气保温，从而进一步减少废气的降温，提高三元催化转化率，减少有害气体的排放。其中，所述保温材料可以为塑料泡沫、矿物棉制品、保温棉等。
再次参看图2所示，所述第一排气支管21的进气口与所述第一涡轮增压器3的废气出口之间设有第一柔性连接部71、以及所述第二排气支管22的进气口与所述第二涡轮增压器31的废气出口之间设有第二柔性连接部72，比如所述第一柔性连接部71和所述第二柔性连接部72可以为波纹管。将所述第一柔性连接部71和所述第一排气支管21的进气口焊接在一起，以及将所述第二柔性连接部72和所述第二排气支管22的进气口焊接在一起，有利于各排气支管的进气口与相应的涡轮增压器的废气出口有效地连接，改善工艺性，降低废气泄露风险，避免安全隐患。
再次参看图1所示，所述第一柔性连接部71与所述第一涡轮增压器3的废气出口、以及所述第二柔性连接部72与所述第二涡轮增压器31的废气出口采用环形卡箍12连接。使用环形卡箍连接，使得排气支管与涡轮增压器连接方便，且两者连接紧固时不受空间限制。
进一步地，所述交汇腔2与所述三元催化器4焊接在一起。焊接工艺易实现、成本低。
优选地，所述交汇腔2、所述第一排气支管21和所述第二排气支管22一体成型。三者一体成型，省去了连接所述交汇腔2与所述第一排气支管21和所述第二排气支管22的操作，减少了工艺，同时也降低了废气从连接处泄露的风险。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双涡轮增压发动机的废气后处理系统，包括：第一排气支管和第二排气支管，所述第一排气支管的进气口连接第一涡轮增压器的废气出口，所述第二排气支管的进气口连接第二涡轮增压器的废气出口，所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口连接三元催化器；其特征在于，
在所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口与所述三元催化器之间设有交汇腔，所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口汇合后连接到所述交汇腔，所述交汇腔连接所述三元催化器。
2.根据权利要求1所述的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，其特征在于，所述交汇腔的截面从所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口的汇合处至所述三元催化器逐渐扩大。
3.根据权利要求1或2所述的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，其特征在于，所述交汇腔内所述第一排气支管的出气口和所述第二排气支管的出气口的汇合处设有隔板。
4.根据权利要求2所述的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，其特征在于，所述交汇腔由冲压成型的两片分体组合而成，所述分体的连接处设有翻边。
5.根据权利要求4所述的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，其特征在于，所述交汇腔为双层结构。
6.根据权利要求5所述的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，其特征在于，所述双层结构的内壁和外壁之间的空腔内填充有保温材料。
7.根据权利要求1或2所述的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，其特征在于，所述第一排气支管的进气口与所述第一涡轮增压器的废气出口之间设有第一柔性连接部、以及所述第二排气支管的进气口与所述第二涡轮增压器的废气出口之间设有第二柔性连接部。
8.根据权利要求7所述的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，其特征在于，所述第一柔性连接部与所述第一涡轮增压器的废气出口、以及所述第二柔性连接部与所述第二涡轮增压器的废气出口采用环形卡箍连接。
9.根据权利要求8所述的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，其特征在于，所述交汇腔与所述三元催化器焊接在一起。
10.根据权利要求9所述的双涡轮增压发动机的废气后处理系统，所述交汇腔、所述第一排气支管和所述第二排气支管一体成型。
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