CN102817702A

CN102817702A - 带有气路切换装置的发动机系统

Info

Publication number: CN102817702A
Application number: CN2012103026432A
Authority: CN
Inventors: 李铁; 许敏; 黄伟; 王家盛; 高奕
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2012-12-12

Abstract

一种内燃机技术领域的带有气路切换装置的发动机系统，包括：压气机、进气管、发动机、排气管、涡轮、容积腔、连接管、移动体、弹簧和贯穿管，移动体安装在容积腔内并与容积腔的内壁面密封接触，第一贯穿管、第二贯穿管均贯穿移动体的左右两壁面，移动体的上壁面通过弹簧与容积腔上壁面相连接。当发动机处于低速工况时，移动体向上移动，仅有第一压气机与第一涡轮工作，脉冲能量充分利用，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，移动体向下移动，第一压气机、第二压气机、第一涡轮、第二涡轮同时工作，发动机泵气损失较小，发动机整机性能较优。本发明设计合理，结构简单，适用于带有两个涡轮增压器的涡轮增压系统。

Description

带有气路切换装置的发动机系统

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，特别是一种带有气路切换装置的发动机系统。

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，涡轮当量流通面积较大，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，涡轮当量流通面积也较小，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，如果一台发动机的涡轮当量流通面积可以随着工况的变换而变化，高速工况时使涡轮当量流通面积变大，低速工况时使涡轮当量流通面积变小，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ZL200820226936.6，专利名称：一种涡轮增压器的压气机并联增压装置，该专利技术提供了一种压气机壳体可变的装置，能较好地兼顾发动机的高低转速工况；但是其壳体的变化需要一套专门的控制机构，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，提供了一种带有气路切换装置的发动机系统，使增压系统可以自我调节，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：第一吸气管、第一压气机、发动机进气管、发动机、发动机排气管、第一涡轮、第一出气管、第一连接轴、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、弹簧、第一连接管、第二连接管、第三连接管、第四连接管、第五连接管、第一贯穿管、第二贯穿管、移动体、第二压气机、第二涡轮、第二吸气管、第二出气管和第二连接轴，第一压气机的进出气口分别与第一吸气管的出气口、发动机进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，第一涡轮的进出气口分别与发动机排气管的出气口、第一出气管的进气口相连接，第一压气机与第一涡轮通过第一连接轴相连接，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、容积腔后壁面固接为一体，第一连接管的两端分别与发动机进气管、容积腔上壁面相连通，第二连接管的两端分别与发动机进气管、容积腔左壁面相连通，第三连接管的两端分别与发动机排气管、容积腔左壁面相连通，第四连接管的两端分别与第二压气机的出气口、容积腔右壁面相连通，第五连接管的两端分别与第二涡轮的进气口、容积腔右壁面相连通，第二吸气管的出气口与第二压气机的进气口相连接，第二出气管的进气口与第二涡轮的出气口相连接，第二压气机与第二涡轮通过第二连接轴相连接，移动体安装在容积腔内并与容积腔的内壁面密封接触，第一贯穿管、第二贯穿管均贯穿移动体的左右两壁面，移动体的上壁面通过弹簧与容积腔上壁面相连接。

进一步地，在本发明中第二连接管、第三连接管、第四连接管、第五连接管、第一贯穿管、第二贯穿管均为等截面圆管且内径均相同，第二连接管的轴线与第四连接管的轴线重合，第三连接管的轴线与第五连接管的轴线重合，第二连接管的轴线、第三连接管的轴线、第一贯穿管的轴线、第二贯穿管的轴线均在同一平面上。

在本发明中，移动体可以在容积腔内上下移动。当发动机处于低速工况时，发动机进气管内压力较低，移动体上方的容积腔内压力也较低，在弹簧的拉伸作用下，移动体向上移动，从而使第二连接管与第四连接管相隔断，第三连接管与第五连接管相隔断，在整个增压系统中仅有第一压气机和第一涡轮在工作，涡轮当量入口面积较小，脉冲能量可以充分利用，发动机进气压力较大，发动机整机性能较优；当发动机处于高速工况时，发动机进气管内压力较高，移动体上方的容积腔内压力也较高，移动体向下移动并拉伸弹簧，从而使第二连接管与第四连接管相连通，第三连接管与第五连接管相连通，在整个增压系统中第一压气机、第二压气机、第一涡轮和第二涡轮均同时在工作，涡轮当量入口面积较大，发动机泵气损失较小，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，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控制机构。

附图说明

图1为本发明带有气路切换装置的发动机系统的结构示意图；

图2为图1中A-A剖面的结构示意图；

其中：1、第一吸气管，2、第一压气机，3、发动机进气管，4、发动机，5、发动机排气管，6、第一涡轮，7、第一出气管，8、第一连接轴，9、容积腔，10、容积腔上壁面，11、容积腔下壁面，12、容积腔左壁面，13、容积腔右壁面，14、容积腔前壁面，15、容积腔后壁面，16、弹簧，17、第一连接管，18、第二连接管，19、第三连接管，20、第四连接管，21、第五连接管，22、第一贯穿管，23、第二贯穿管，24、移动体，25、第二压气机，26、第二涡轮，27、第二吸气管，28、第二出气管，29、第二连接轴。

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：第一吸气管1、第一压气机2、发动机进气管3、发动机4、发动机排气管5、第一涡轮6、第一出气管7、第一连接轴8、容积腔9、容积腔上壁面10、容积腔下壁面11、容积腔左壁面12、容积腔右壁面13、容积腔前壁面14、容积腔后壁面15、弹簧16、第一连接管17、第二连接管18、第三连接管19、第四连接管20、第五连接管21、第一贯穿管22、第二贯穿管23、移动体24、第二压气机25、第二涡轮26、第二吸气管27、第二出气管28和第二连接轴29，第一压气机2的进出气口分别与第一吸气管1的出气口、发动机进气管3的进气口相连接，发动机4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，第一涡轮6的进出气口分别与发动机排气管5的出气口、第一出气管7的进气口相连接，第一压气机2与第一涡轮6通过第一连接轴8相连接，容积腔9的横截面为长方形，容积腔上壁面10、容积腔下壁面11、容积腔左壁面12、容积腔右壁面13、容积腔前壁面14、容积腔后壁面15固接为一体，第一连接管17的两端分别与发动机进气管3容积腔上壁面10相连通，第二连接管18的两端分别与发动机进气管3、容积腔左壁面12相连通，第三连接管19的两端分别与发动机排气管5、容积腔左壁面12相连通，第四连接管20的两端分别与第二压气机25的出气口、容积腔右壁面13相连通，第五连接管21的两端分别与第二涡轮26的进气口、容积腔右壁面13相连通，第二吸气管27的出气口与第二压气机25的进气口相连接，第二出气管28的进气口与第二涡轮26的出气口相连接，第二压气机25与第二涡轮26通过第二连接轴29相连接，移动体24安装在容积腔9内并与容积腔9的内壁面密封接触，第一贯穿管22、第二贯穿管23均贯穿移动体24的左右两壁面，移动体24的上壁面通过弹簧16与容积腔上壁面10相连接，第二连接管18、第三连接管19、第四连接管20、第五连接管21、第一贯穿管22、第二贯穿管23均为等截面圆管且内径均相同，第二连接管18的轴线与第四连接管20的轴线重合，第三连接管19的轴线与第五连接管21的轴线重合，第二连接管18的轴线、第三连接管19的轴线、第一贯穿管22的轴线、第二贯穿管23的轴线均在同一平面上。

在本发明中，移动体24可以在容积腔9内上下移动。当发动机4处于低速工况时，发动机进气管3内压力较低，移动体24上方的容积腔内压力也较低，在弹簧16的拉伸作用下，移动体24向上移动，从而使第二连接管18与第四连接管20相隔断，第三连接管19与第五连接管21相隔断，在整个增压系统中仅有第一压气机2和第一涡轮6在工作，涡轮当量入口面积较小，脉冲能量可以充分利用，发动机4进气压力较大，发动机4的整机性能较优；当发动机4处于高速工况时，发动机进气管3内压力较高，移动体24上方的容积腔内压力也较高，移动体24向下移动并拉伸弹簧16，从而使第二连接管18与第四连接管20相连通，第三连接管19与第五连接管21相连通，在整个增压系统中第一压气机2、第二压气机25、第一涡轮6和第二涡轮26均同时在工作，涡轮当量入口面积较大，发动机4的泵气损失较小，发动机4整机性能较优。因此，本发明可以较好的兼顾发动机4的高低转速工况。

Claims

1.一种带有气路切换装置的发动机系统，包括:第一吸气管（1）、第一压气机（2）、发动机进气管（3）、发动机（4）、发动机排气管（5）、第一涡轮（6）、第一出气管（7）和第一连接轴（8），第一压气机（2）的进出气口分别与第一吸气管（1）的出气口、发动机进气管（3）的进气口相连接，发动机（4）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，第一涡轮（6）的进出气口分别与发动机排气管（5）的出气口、第一出气管（7）的进气口相连接，第一压气机（2）与第一涡轮（6）通过第一连接轴（8）相连接，其特征在于还包括容积腔（9）、容积腔上壁面（10）、容积腔下壁面（11）、容积腔左壁面（12）、容积腔右壁面（13）、容积腔前壁面（14）、容积腔后壁面（15）、弹簧（16）、第一连接管（17）、第二连接管（18）、第三连接管（19）、第四连接管（20）、第五连接管（21）、第一贯穿管（22）、第二贯穿管（23）、移动体（24）、第二压气机（25）、第二涡轮（26）、第二吸气管（27）、第二出气管（28）和第二连接轴（29），容积腔（9）的横截面为长方形，容积腔上壁面（10）、容积腔下壁面（11）、容积腔左壁面（12）、容积腔右壁面（13）、容积腔前壁面（14）、容积腔后壁面（15）固接为一体，第一连接管（17）的两端分别与发动机进气管（3）、容积腔上壁面（10）相连通，第二连接管（18）的两端分别与发动机进气管（3）、容积腔左壁面（12）相连通，第三连接管（19）的两端分别与发动机排气管（5）、容积腔左壁面（12）相连通，第四连接管（20）的两端分别与第二压气机（25）的出气口、容积腔右壁面（13）相连通，第五连接管（21）的两端分别与第二涡轮（26）的进气口、容积腔右壁面（13）相连通，第二吸气管（27）的出气口与第二压气机（25）的进气口相连接，第二出气管（28）的进气口与第二涡轮（26）的出气口相连接，第二压气机（25）与第二涡轮（26）通过第二连接轴（29）相连接，移动体（24）安装在容积腔（9）内并与容积腔（9）的内壁面密封接触，第一贯穿管（22）、第二贯穿管（23）均贯穿移动体（24）的左右两壁面，移动体（24）的上壁面通过弹簧（16）与容积腔上壁面（10）相连接。

2.根据权利要求1所述的带有气路切换装置的发动机系统，其特征是所述第二连接管（18）、第三连接管（19）、第四连接管（20）、第五连接管（21）、第一贯穿管（22）、第二贯穿管（23）均为等截面圆管且内径均相同，第二连接管（18）的轴线与第四连接管（20）的轴线重合，第三连接管（19）的轴线与第五连接管（21）的轴线重合，第二连接管（18）的轴线、第三连接管（19）的轴线、第一贯穿管（22）的轴线、第二贯穿管（23）的轴线均在同一平面上。