CN104879209B - 一种发动机定压/脉冲排气转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机定压/脉冲排气转换装置，包括发动机、发动机进气管、中冷器、压气机、涡轮、发动机第一排气管、第一控制阀、发动机第二排气管、第二控制阀和发动机排气歧管总管；发动机和发动机进气管连接，所述发动机排气歧管总管和发动机连接；所述发动机排气歧管总管上设有若干第一控制阀和若干第二控制阀，发动机第一排气管和发动机第二排气管分别通过第一控制阀和第二控制阀与发动机排气歧管总管相连接；发动机第一排气管和发动机第二排气管与涡轮连通。本发明的优点是：通过第一控制阀和第二控制阀的开启和关闭，可实现脉冲增压和定压增压之间的切换，较好的兼顾发动机的高低转速工况，提高发动机的整机性能。

Description

一种发动机定压/脉冲排气转换装置

技术领域

本发明属于发动机排气技术领域，尤其是涉及一种发动机定压/脉冲排气转换装置。

背景技术

按排气能量在涡轮中的利用方式，内燃机的排气涡轮增压系统有定压和脉冲涡轮增压两种基本形式，其他增压方式可以认为都是由这两种系统演变和发展而来。

定压涡轮增压系统是把内燃机所有气缸的排气收集到一个体积足够大的排气管内，然后再引入涡轮。尽管各缸是交替排气的，但由于排气管的稳压作用，排气总管内压力基本保持恒定，大小仅与负荷和转速有关。涡轮在定压下全周进气，效率较高，扫气干扰小，泵气功损失小且排气系统结构简单，成本较低，易于布置和维护。定压系统缺点是排气脉冲能量利用率低及低速转矩特性和加速性能较差。

脉冲涡轮增压系统是把排气管做得短而细，排气容积尽可能小，使排气能直接迅速地进入涡轮机中膨胀做功，减少节流损失。此外，为减少各缸排气压力波的相互干扰，脉冲系统往往采用两根或更多排气支管将相邻发火气缸的排气相互隔开，这样还可以较好地利用排气脉冲能量，而且扫气量大，低工况性能好。与定压系统相比，脉冲系统尺寸较大，排气管的结构也比较复杂，制作成本高。

定压涡轮增压系统和脉冲涡轮增压系统有各自的优缺点，因此在实际应用中均存在一定程度的局限性，不能很好地兼顾高速和低速工况。如定压系统不适合对低工况性能和瞬态特性要求高的场合，脉冲增压系统不适合对高速工况性能要求高的场合。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种发动机定压/脉冲排气转换装置，实现内燃机的排气涡轮增压系统的定压和脉冲涡轮增压两种基本形式的转换。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种发动机定压/脉冲排气转换装置，包括发动机，还包括发动机进气管、中冷器、压气机、涡轮、发动机第一排气管、第一控制阀、发动机第二排气管、第二控制阀和发动机排气歧管总管；

所述发动机和发动机进气管直接连接，所述压气机和发动机进气管之间连接中冷器；所述发动机排气歧管总管和发动机直接连接，发动机废气直接由发动机流入发动机排气歧管总管；

所述发动机排气歧管总管上依次设有若干第一控制阀和若干第二控制阀，所述发动机第一排气管和发动机第二排气管分别通过第一控制阀和第二控制阀与发动机排气歧管总管相连接，其中发动机排气歧管总管的个数与发动机的气缸数一致；

所述发动机第一排气管和发动机第二排气管均与涡轮连通；所述涡轮和压气机连接。

进一步的，所述发动机第一排气管和发动机第二排气管采用上下布置的结构，第一排气管布置在发动机第二排气管上方。

进一步的，所述发动机第一排气管和发动机第二排气管通过排气法兰接口连接于涡轮；所述排气法兰接口设有第一入口、第二入口和出口，所述第一入口与发动机第一排气管相连接，所述第二入口与发动机第二排气管相连接，所述出口与涡轮入口相连接。

进一步的，所述涡轮和压气机同轴安装。

本发明具有的优点和积极效果是：

通过控制第一控制阀和第二控制阀的开启和关闭，可实现脉冲增压和定压增压之间的切换，因此可以较好的兼顾发动机的高低转速工况，提高发动机的整机性能，当发动机处于低速工况或加速加载工况时，增压方式为脉冲增压，可充分利用脉冲能量，减少油耗和各缸最大排温差；当发动机处于高速工况时，增压方式为定压增压，减少泵气损失，降低油耗；

另一方面，合理的排气法兰接口设计，使该发动机定压/脉冲排气转换装置适用于任何接口涡轮增压器，可以广泛应用于学校、厂矿、企业以及发动机和整车研发、试验、认证等领域；

另一方面，整个装置设计合理，结构简单，制作成本低。

附图说明

图1是本发明的结构正视图；

图2是本发明的结构侧视图。

图中：

1、发动机；2、发动机进气管；3、中冷器；4、压气机；5、涡轮；6、排气法兰接口；7、发动机第一排气管；8、第一控制阀；9、发动机第二排气管；10、第二控制阀；11、发动机排气歧管总管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

如图1和图2所示，本发明一种发动机定压/脉冲排气转换装置，包括发动机1、发动机进气管2、中冷器3、压气机4、涡轮5、排气法兰接口6、发动机第一排气管7、第一控制阀8、发动机第二排气管9、第二控制阀10及发动机排气歧管总管11；

所述发动机1和发动机进气管2直接连接，所述压气机4和发动机进气管2之间连接一中冷器3，空气流经压气机4经进气增压后首先进入中冷器3进行冷却，空气经中冷器3冷却后通过发动机进气管2直接进入发动机1；

所述发动机排气歧管总管11和发动机1直接连接，其中发动机排气歧管总管11的个数与发动机的气缸数一致；本实施例以6缸机的发动机1为例；

所述发动机排气歧管总管11上依次设有6个第一控制阀8和6个第二控制阀10，所述发动机第一排气管7和发动机第二排气管9分别通过6个第一控制阀8和6个第二控制阀10与发动机排气歧管总管11相连接，所述发动机第一排气管7和发动机第二排气管9均与涡轮5连通；所述涡轮5和压气机4连接。

本发明实施例所述发动机第一排气管7和发动机第二排气管9采用上下布置的结构，第一排气管7布置在发动机第二排气管9上方。

本发明实施例所述发动机第一排气管7和发动机第二排气管9通过排气法兰接口6连接于涡轮5，所述排气法兰接口6上设有第一入口、第二入口和出口，所述第一入口与发动机第一排气管7相连接，所述第二入口与发动机第二排气管9相连接，所述出口与涡轮5入口相连接，所述排气法兰接口6出口可根据涡轮5入口形状自行进行设计，因此该发动机定压/脉冲排气转换装置适用于任何涡轮增压器。

本发明实施例所述发动机1的废气从发动机第一排气管7或发动机第二排气管9通过排气法兰接口6进入涡轮5，所述涡轮5和压气机4同轴安装，涡轮5将发动机排气能量转换成机械能，驱动压气机4对进气进行压缩，从而提高发动机的进气密度。

本发明发动机定压/脉冲排气转换装置的工作原理为：

所述发动机1启动后，可通过控制6个第一控制阀8和6个第二控制阀10来实现脉冲增压和定压增压之间的切换，当发动机处于低速工况或加速加载工况时，关闭6个第二控制阀10，开启6个第一控制阀8，因此废气从发动机排气歧管总管11流出后直接进入发动机第一排气管7，此时发动机增压方式为脉冲增压；

当发动机处于高速工况时，开启6个第二控制阀10，关闭6个第一控制阀8，因此废气从发动机排气歧管总管11流出后直接进入发动机第二排气管9，此时发动机的增压方式为定压增压。

因此，本发明发动机定压/脉冲排气转换装置可以较好的兼顾发动机的高低转速工况，提高发动机的整机性能，当发动机处于低速工况或加速加载工况时，增压方式为脉冲增压，可充分利用脉冲能量，减少油耗和各缸最大排温差；当发动机处于高速工况时，增压方式为定压增压，减少泵气损失，降低油耗。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种发动机定压/脉冲排气转换装置，包括发动机(1)，其特征在于：还包括发动机进气管(2)、中冷器(3)、压气机(4)、涡轮(5)、发动机第一排气管(7)、第一控制阀(8)、发动机第二排气管(9)、第二控制阀(10)和发动机排气歧管总管(11)；

所述发动机(1)和发动机进气管(2)直接连接，所述压气机(4)和发动机进气管(2)之间连接中冷器(3)；所述发动机排气歧管总管(11)和发动机(1)直接连接，发动机废气直接由发动机(1)流入发动机排气歧管总管(11)；

所述发动机排气歧管总管(11)上依次设有若干第一控制阀(8)和若干第二控制阀(10)，所述发动机第一排气管(7)和发动机第二排气管(9)分别通过第一控制阀(8)和第二控制阀(10)与发动机排气歧管总管(11)相连接，其中发动机排气歧管总管(11)的个数与发动机的气缸数一致；

所述发动机第一排气管(7)和发动机第二排气管(9)均与涡轮(5)连通；所述涡轮(5)和压气机(4)连接。

2.根据权利要求1所述的发动机定压/脉冲排气转换装置，其特征在于：所述发动机第一排气管(7)和发动机第二排气管(9)采用上下布置的结构，第一排气管(7)布置在发动机第二排气管(9)上方。

3.根据权利要求1所述的发动机定压/脉冲排气转换装置，其特征在于：所述发动机第一排气管(7)和发动机第二排气管(9)通过排气法兰接口(6)连接于涡轮(5)；所述排气法兰接口(6)设有第一入口、第二入口和出口，所述第一入口与发动机第一排气管(7)相连接，所述第二入口与发动机第二排气管(9)相连接，所述出口与涡轮(5)入口相连接。

4.根据权利要求1所述的发动机定压/脉冲排气转换装置，其特征在于：所述涡轮(5)和压气机(4)同轴安装。