CN102678285A - 排气背压与环境压力自适应式机械调节装置 - Google Patents

排气背压与环境压力自适应式机械调节装置 Download PDF

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刘洪涛
莫锦秋
石磊
崔毅
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Abstract

一种内燃机技术领域的排气背压与环境压力自适应式机械调节装置，包括：压气机、涡轮、发动机、连接管、容积腔、移动体、贯穿管和弹性部件，第一连接管的两端分别与发动机排气管、容积腔上壁面相连通，第二连接管、第三连接管的一端均与容积腔下壁面相连通，贯穿管贯穿移动体的上下两壁。在发动机工作过程中，移动体可以在容积腔内左右移动；在高原工况，移动体右侧压力较低，移动体向右移动，第一连接管和第二连接管不能相连通，发动机进气量较大，功率较高；在平原工况，移动体右侧压力较高，移动体向左移动，第一连接管和第二连接管相连通，发动机进气量较小，各缸爆压较低。本发明设计合理，结构简单，适用于发动机的涡轮增压系统。

Description

排气背压与环境压力自适应式机械调节装置
技术领域
本发明涉及的是一种内燃机领域的排气系统，特别是增压发动机排气背压与环境压力自适应式机械调节装置。
背景技术
随着现代社会的发展，人们对发动机的动力性和经济性要求越来越高。在排量一定的情况下，要想提高发动机的输出功率，最有效的方法就是提供更多的燃料进行燃烧。通过喷油嘴向气缸提供更多的燃料很容易做到，然而要同时提供与增加的燃料量相匹配的空气量，却没那么容易做到；燃料在空气量不足的前提下进行燃烧，燃烧效果较差。当喷油量一定，气缸进气量较大时，则燃烧较好，油耗和排放较低。传统的自然吸气发动机完全依靠活塞向下运动时在气缸内形成的真空度吸入空气，这种传统的方式很难提供足够量的空气以支持燃料的完全燃烧。因此，想要为发动机的燃烧提供足够空气，使发动机的动力性和经济性较好，涡轮增压技术扮演着非常重要的角色。但是现有的涡轮增压系统都不能较好地兼顾发动机的高原工况与平原工况。
经过对现有技术文献的检索发现，中国专利号ZL200410050996.3，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内排气所占容积连续可变的装置，能较好地兼顾发动机的高原工况与平原工况；但是其排气管内排气所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，而且在高温情况下其排气管系的密封性也较差。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种排气背压与环境压力自适应式机械调节装置，能够较好的兼顾发动机的高原工况与平原工况。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括：压气机进气管、压气机、发动机进气管、连接轴、发动机排气管、涡轮、涡轮出气管、发动机、第一连接管、第二连接管、第三连接管、容积腔、容积腔上壁面、容积腔下壁面、容积腔左壁面、容积腔右壁面、容积腔前壁面、容积腔后壁面、移动体、贯穿管、第一弹性部件和第二弹性部件，压气机与涡轮通过连接轴同轴相连，压气机的进出气口分别与压气机进气管的出气口、发动机进气管的进气口相连接，涡轮的进出气口分别与发动机排气管的出气口、涡轮出气管的进气口相连接，发动机的进出气口分别与发动机进气管的出气口、发动机排气管的进气口相连接，容积腔的横截面为长方形，容积腔上壁面、容积腔下壁面、容积腔左壁面、容积腔右壁面、容积腔前壁面、容积腔后壁面固结为一体，移动体安装容积腔内并与容积腔的内壁面密封接触，第一连接管的两端分别与发动机排气管、容积腔上壁面相连通，第二连接管两端分别与容积腔下壁面、大气环境相连通，第三连接管两端分别与容积腔下壁面、大气环境相连通，贯穿管贯穿移动体的上下两壁面，移动体的左壁面通过第一弹性部件与容积腔左壁面相连接，移动体的右壁面通过第二弹性部件与容积腔右壁面相连接。
进一步地，在本发明中第一连接管、第二连接管、第三连接管、贯穿管均为直圆管，第一连接管的轴线与第二连接管的轴线重合，第一连接管、第二连接管、贯穿管的内径均相同，弹性部件为弹簧。
在本发明的工作过程中，移动体可以在容积腔内左右移动，第二连接管和第三连接管的一端均通大气。在高原工况，移动体右侧的容积腔内压力较低，移动体向右移动并拉伸第一弹性部件，第一连接管和第二连接管不能相连通，发动机后的排气全部进入涡轮，发动机的排气背压较高，涡轮做功能力增强，发动机进气量较大，功率较高；在平原工况，移动体右侧的容积腔内压力较高，移动体向左移动并拉伸第二弹性部件，第一连接管和第二连接管相连通，发动机后的排气有一部分流入大气，发动机的排气背压较低，涡轮做功能力变弱，发动机进气量较小，各缸爆压较低。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明可以使发动机在高原工况时进气流量较大，功率较高；在平原工况时，进气流量较低，各缸爆压较低；而且容积腔内温度较低，移动板与容积腔之间的密封问题也容易解决。
附图说明
图1为本发明排气背压与环境压力自适应式机械调节装置的结构示意图；
图2为图1中A-A剖面的结构示意图；
其中：1、压气机进气管，2、压气机，3、发动机进气管，4、连接轴，5、发动机排气管，6、涡轮，7、涡轮出气管，8、发动机，9、第一连接管，10、第二连接管，11、第三连接管，12、容积腔，13、容积腔上壁面，14、容积腔下壁面，15、容积腔左壁面，16、容积腔右壁面，17、容积腔前壁面，18、容积腔后壁面，19、移动体，20、贯穿管，21、第一弹性部件，22、第二弹性部件。
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和图2所示，本发明包括：包括压气机进气管1、压气机2、发动机进气管3、连接轴4、发动机排气管5、涡轮6、涡轮出气管7、发动机8、第一连接管9、第二连接管10、第三连接管11、容积腔12、容积腔上壁面13、容积腔下壁面14、容积腔左壁面15、容积腔右壁面16、容积腔前壁面17、容积腔后壁面18、移动体19、贯穿管20、第一弹性部件21和第二弹性部件22，压气机2与涡轮6通过连接轴4同轴相连，压气机2的进出气口分别与压气机进气管1的出气口、发动机进气管3的进气口相连接，涡轮6的进出气口分别与发动机排气管5的出气口、涡轮出气管7的进气口相连接，发动机8的进出气口分别与发动机进气管3的出气口、发动机排气管5的进气口相连接，容积腔12的横截面为长方形，容积腔上壁面13、容积腔下壁面14、容积腔左壁面15、容积腔右壁面16、容积腔前壁面17、容积腔后壁面18固结为一体，移动体19安装容积腔12内并与容积腔12的内壁面密封接触，第一连接管9的两端分别与发动机排气管5、容积腔上壁面13相连通，第二连接管10两端分别与容积腔下壁面14、大气环境相连通，第三连接管11两端分别与容积腔下壁面14、大气环境相连通，贯穿管20贯穿移动体19的上下两壁面，移动体19的左壁面通过第一弹性部件21与容积腔左壁面15相连接，移动体20的右壁面通过第二弹性部件22与容积腔右壁面16相连接，第一连接管9、第二连接管10、第三连接管11、贯穿管20均为直圆管，第一连接管9的轴线与第二连接管10的轴线重合，第一连接管9、第二连接管10、贯穿管20的内径均相同，弹性部件21为弹簧。
在本发明的工作过程中，移动体19可以在容积腔12内左右移动，第二连接管10和第三连接管11的一端均通大气。在高原工况，移动体12右侧的容积腔内压力较低，移动体12向右移动并拉伸第一弹性部件21，第一连接管9和第二连接管10不能相连通，发动机后的排气全部进入涡轮6，发动机8的排气背压较高，涡轮6做功能力增强，发动机8进气量较大，功率较高；在平原工况，移动体12右侧的容积腔内压力较高，移动体12向左移动并拉伸第二弹性部件22，第一连接管9和第二连接管10相连通，发动机后的排气有一部分流入大气，发动机8的排气背压较低，涡轮6做功能力变弱，发动机8进气量较小，各缸爆压较低。因此，本发明可以较好地兼顾发动机的高原工况与平原工况。

Claims (2)

1.一种排气背压与环境压力自适应式机械调节装置，包括压气机进气管（1）、压气机（2）、发动机进气管（3）、连接轴（4）、发动机排气管（5）、涡轮（6）、涡轮出气管（7）和发动机（8），压气机（2）与涡轮（6）通过连接轴（4）同轴相连，压气机（2）的进出气口分别与压气机进气管（1）的出气口、发动机进气管（3）的进气口相连接，涡轮（6）的进出气口分别与发动机排气管（5）的出气口、涡轮出气管（7）的进气口相连接，发动机（8）的进出气口分别与发动机进气管（3）的出气口、发动机排气管（5）的进气口相连接，其特征在于还包括第一连接管（9）、第二连接管（10）、第三连接管（11）、容积腔（12）、容积腔上壁面（13）、容积腔下壁面（14）、容积腔左壁面（15）、容积腔右壁面（16）、容积腔前壁面（17）、容积腔后壁面（18）、移动体（19）、贯穿管（20）、第一弹性部件（21）和第二弹性部件（22），容积腔（12）的横截面为长方形，容积腔上壁面（13）、容积腔下壁面（14）、容积腔左壁面（15）、容积腔右壁面（16）、容积腔前壁面（17）、容积腔后壁面（18）固结为一体，移动体（19）安装容积腔（12）内并与容积腔（12）的内壁面密封接触，第一连接管（9）的两端分别与发动机排气管（5）、容积腔上壁面（13）相连通，第二连接管（10）两端分别与容积腔下壁面（14）、大气环境相连通，第三连接管（11）两端分别与容积腔下壁面（14）、大气环境相连通，贯穿管（20）贯穿移动体（19）的上下两壁面，移动体（19）的左壁面通过第一弹性部件（21）与容积腔左壁面（15）相连接，移动体（20）的右壁面通过第二弹性部件（22）与容积腔右壁面（16）相连接。
2.根据权利要求1所述的排气背压与环境压力自适应式机械调节装置，其特征在于所述第一连接管（9）、第二连接管（10）、第三连接管（11）、贯穿管（20）均为直圆管，第一连接管（9）的轴线与第二连接管（10）的轴线重合，第一连接管（9）、第二连接管（10）、贯穿管（20）的内径均相同，所述弹性部件（21）为弹簧。
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