CN103382888B - 两轴同步式排气管喉口面积控制机构 - Google Patents

两轴同步式排气管喉口面积控制机构 Download PDF

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Abstract

一种机械设计技术领域的两轴同步式排气管喉口面积控制机构，包括容积腔、弹性部件、旋转体、隔板、旋转轴、旋转板和链条，容积腔的纵截面为圆环状，旋转体的纵截面为圆弧状，排气管为等截面圆管，第二旋转轴的一端穿过排气管后镶嵌在排气管的侧壁上，旋转板安装在排气管内并与第二旋转轴固结为一体。当发动机进气管压力较高时，旋转体带动旋转板逆时针旋转，排气管喉口面积相对较大，发动机泵气损失较小；当发动机进气管压力较低时，旋转体带动旋转板顺时针旋转，排气管喉口面积相对较小，脉冲能量可以充分利用，涡轮前可用能较多。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

两轴同步式排气管喉口面积控制机构
技术领域
本发明涉及的是一种机械设计技术领域的涡轮增压系统，特别是一种两轴同步式排气管喉口面积控制机构。
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。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，提供了一种两轴同步式排气管喉口面积控制机构，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，本发明包括压气机进气管、压气机、发动机进气管、发动机、第一排气支管、第二排气支管、排气管、涡轮、涡轮排气管、连接轴、连接管、容积腔、弹性部件、旋转体、隔板、第一旋转轴、第二旋转轴、旋转板和链条，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，发动机的进气口与发动机进气管的排气口相连接，第一排气支管的进气口、第二排气支管的进气口分别与发动机的排气道相连接，第一排气支管的出气口、第二排气支管的出气口均与排气管相连接，涡轮的进出气口分别与排气管的出气口、涡轮排气管的进气口相连接，压气机与涡轮通过连接轴同轴相连，容积腔的纵截面为圆环状，旋转体的纵截面为圆弧状，容积腔与旋转体的横截面均为长方形，第一旋转轴的轴线与容积腔的轴线重合，第一旋转轴的一端穿过容积腔后镶嵌在容积腔的侧壁上，隔板安装在容积腔内并与容积腔的内壁面固结为一体，隔板的上端面与第一旋转轴密封接触，旋转体安装在容积腔内且与容积腔的内壁面密封接触，旋转体与容积腔内的第一旋转轴固结为一体，隔板的左端面通过弹性部件与旋转体相连接，连接管的一端与隔板右侧的容积腔相连通，连接管的另一端与发动机进气管相连通，排气管为等截面圆管，第二旋转轴的一端穿过排气管后镶嵌在排气管的侧壁上，旋转板安装在排气管内并与第二旋转轴固结为一体，第一旋转轴的另一端、第二旋转轴的另一端通过链条相连接。
进一步地，在本发明中，弹性部件13为弹簧，旋转板18为圆平板。
在本发明的工作过程中，旋转体可以在容积腔内旋转，旋转体与第一旋转轴固结为一体，旋转板与第二旋转轴固结为一体；当旋转体旋转时，链条带动第二旋转轴、旋转板同步同方向旋转。当发动机进气管内压力较高时，隔板右侧的容积腔内压力也较高，旋转体带动旋转板逆时针旋转并压缩弹性部件，从而使排气管的喉口面积变大，发动机的泵气损失较小；当发动机进气管内压力较低时，隔板右侧的容积腔内压力也较低，在弹性部件的弹性作用下，旋转体带动旋转板顺时针旋转，从而使排气管的喉口面积变小，脉冲能量可以充分利用，涡轮前可用能较多。
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支管出口面积控制机构。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
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；
图5为本发明中链条连接的结构示意图；
其中：1、压气机进气管，2、压气机，3、发动机进气管，4、发动机，5、第一排气支管，6、第二排气支管，7、排气管，8、涡轮，9、涡轮排气管，10、连接轴，11、连接管，12、容积腔，13、弹性部件，14、旋转体，15隔板，16、第一旋转轴，17、第二旋转轴，18、旋转板，19、链条。
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至图5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、发动机4、第一排气支管5、第二排气支管6、排气管7、涡轮8、涡轮排气管9、连接轴10、连接管11、容积腔12、弹性部件13、旋转体14、隔板15、第一旋转轴16、第二旋转轴17、旋转板18和链条19，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，发动机4的进气口与发动机进气管3的排气口相连接，第一排气支管5的进气口、第二排气支管6的进气口分别与发动机4的排气道相连接，第一排气支管5的出气口、第二排气支管6的出气口均与排气管7相连接，涡轮8的进出气口分别与排气管7的出气口、涡轮排气管9的进气口相连接，压气机2与涡轮8通过连接轴10同轴相连，容积腔12的纵截面为圆环状，旋转体14的纵截面为圆弧状，容积腔12与旋转体14的横截面均为长方形，第一旋转轴16的轴线与容积腔12的轴线重合，第一旋转轴16的一端穿过容积腔12后镶嵌在容积腔12的侧壁上，隔板15安装在容积腔12内并与容积腔12的内壁面固结为一体，隔板15的上端面与第一旋转轴16密封接触，旋转体14安装在容积腔12内且与容积腔12的内壁面密封接触，旋转体14与容积腔12内的第一旋转轴16固结为一体，隔板15的左端面通过弹性部件13与旋转体14相连接，连接管11的一端与隔板15右侧的容积腔12相连通，连接管11的另一端与发动机进气管3相连通，排气管7为等截面圆管，第二旋转轴17的一端穿过排气管7后镶嵌在排气管7的侧壁上，旋转板18安装在排气管7内并与第二旋转轴17固结为一体，第一旋转轴16的另一端、第二旋转轴17的另一端通过链条19相连接，弹性部件13为弹簧，旋转板18为圆平板。
在本发明的工作过程中，旋转体14可以在容积腔12内旋转，旋转体14与第一旋转轴16固结为一体，旋转板18与第二旋转轴17固结为一体；当旋转体14旋转时，链条19带动第二旋转轴17、旋转板18同步同方向旋转。当发动机进气管3内压力较高时，隔板15右侧的容积腔12内压力也较高，旋转体14带动旋转板18逆时针旋转并压缩弹性部件13，从而使排气管7的喉口面积率变大，发动机的泵气损失较小；当发动机进气管3内压力较低时，隔板15右侧的容积腔12内压力也较低，在弹性部件13的弹性作用下，旋转体14带动旋转板18顺时针旋转，从而使排气管7的喉口面积变小，脉冲能量可以充分利用，涡轮前可用能较多。

Claims (2)

1.一种两轴同步式排气管喉口面积控制机构，包括压气机进气管(1)、压气机(2)、发动机进气管(3)、发动机(4)、第一排气支管(5)、第二排气支管(6)、排气管(7)、涡轮(8)、涡轮排气管(9)和连接轴(10)，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，发动机(4)的进气口与发动机进气管(3)的排气口相连接，第一排气支管(5)的进气口、第二排气支管(6)的进气口分别与发动机(4)的排气道相连接，第一排气支管(5)的出气口、第二排气支管(6)的出气口均与排气管(7)相连接，涡轮(8)的进出气口分别与排气管(7)的出气口、涡轮排气管(9)的进气口相连接，压气机(2)与涡轮(8)通过连接轴(10)同轴相连，其特征在于，还包括连接管(11)、容积腔(12)、弹性部件(13)、旋转体(14)、隔板(15)、第一旋转轴(16)、第二旋转轴(17)、旋转板(18)和链条(19)，容积腔(12)的纵截面为圆环状，旋转体(14)的纵截面为圆弧状，容积腔(12)与旋转体(14)的横截面均为长方形，第一旋转轴(16)的轴线与容积腔(12)的轴线重合，第一旋转轴(16)的一端穿过容积腔(12)后镶嵌在容积腔(12)的侧壁上，隔板(15)安装在容积腔(12)内并与容积腔(12)的内壁面固结为一体，隔板(15)的上端面与第一旋转轴(16)密封接触，旋转体(14)安装在容积腔(12)内且与容积腔(12)的内壁面密封接触，旋转体(14)与容积腔(12)内的第一旋转轴(16)固结为一体，隔板(15)的左端面通过弹性部件(13)与旋转体(14)相连接，连接管(11)的一端与隔板(15)右侧的容积腔(12)相连通，连接管(11)的另一端与发动机进气管(3)相连通，排气管(7)为等截面圆管，第二旋转轴(17)的一端穿过排气管(7)后镶嵌在排气管(7)的侧壁上，旋转板(18)安装在排气管(7)内并与第二旋转轴(17)固结为一体，第一旋转轴(16)的另一端、第二旋转轴(17)的另一端通过链条(19)相连接。
2.根据权利要求1所述的两轴同步式排气管喉口面积控制机构，其特征是，弹性部件(13)为弹簧，旋转板(18)为圆平板。
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