CN1598265A - 一种涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置 - Google Patents

一种涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置 Download PDF

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Abstract

一种涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置,由可变容积模件式脉冲转换器模件、活动壁和调节杆组成,排气管容积随柴油机运转工况的变化而改变,以获得较优的性能,满足柴油机变工况运行的要求,使涡轮增压柴油机低负荷性能得到改善。本发明设计合理,结构简单,排气管容积可调,满足柴油机变工况运行的要求,使柴油机在各种工况下运行时,可获得较优的性能,综合性能相对较优,应用不受气缸数的限制。

Description

一种涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置
技术领域
本发明属于一种涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置。
背景技术
柴油机是应用最广的一种动力机械,中大功率柴油机大多采用了涡轮增压技术,以提高功率,降低燃油消耗率,但随着增压度的不断提高,部分负荷性能差的问题更为突出。涡轮增压柴油机的两种基本增压系统为定压增压系统和脉冲增压系统。定压增压系统的结构特点是排气管容积较大,排气管起到稳压的作用,排气压力波动小,通过涡轮的流量稳定,具有涡轮效率高的优点,但排气流动节流损失大,排气脉冲能量几乎完全损失,定压增压系统对于高负荷有利;而脉冲增压系统的排气管容积小,排气压力波动大,排气流动节流损失小,排气的脉冲能量得到部分利用,排气能量利用率高,但由于涡轮脉动进气,造成涡轮效率低些,脉冲增压系统对于低负荷较为有利。由此可见,如果一台柴油机同时配备定压增压系统和脉冲增压系统,高负荷时增压压力较高,启用定压增压系统,低负荷时增压压力较低,启用脉冲增压系统,部分负荷性能就可以得到的改善,这是较为理想的。模件式脉冲转换增压系统综合了定压增压系统和脉冲增压系统的优点,综合性能较好。在模件式脉冲转换增压系统中,排气管容积对性能影响较大,理想的情况是排气管容积随柴油机运转工况的变化而变化,柴油机的负荷较高时,排气管容积较大,使模件式脉冲转换增压系统更接近于定压增压系统,若柴油机的负荷较低时,排气管容积较小,使该系统更接近于脉冲增压系统。但现有的模件式脉冲转换增压系统的排气管容积不能调节。
技术内容本发明的目的是提供一种涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置,使排气管容积随柴油机运转工况的变化而改变,以获得较优的性能,满足柴油机变工况运行的要求,使涡轮增压柴油机低负荷性能得到改善。
本发明由可变容积模件式脉冲转换器模件、活动壁和调节杆组成,可变容积模件式脉冲转换器模件(17)由引射器(1)和气缸排气管(14)构成,引射器(1)装在气缸排气管(14)的一侧,引射器(1)的法兰(13)连接在气缸排气道出口上,所有气缸排气管(14)的法兰(2)连接起来,构成柴油机排气管(3),排气管(3)的下游端与涡轮(7)的进口相联,在排气管(3)内装有活动壁(4),活动壁(4)的两端装有调节杆(12)。本发明设计合理,结构简单,排气管容积可调,满足柴油机变工况运行的要求,使柴油机在各种工况下运行时,可获得较优的性能,综合性能相对较优,应用不受气缸数的限制。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;图2是本发明无级调节中可变容积模件式脉冲转换器模件结构示意图;图3是本发明无级调节中可变容积模件式脉冲转换器模件A-A剖视图;图4是本发明排气管容积有级调节方案的结构示意图;图5是本发明排气管容积有级调节另一种方案的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了排气管容积调节的三个实施方案。
如图1所示,本发明排气管容积无级调节实施方案由可变容积模件式脉冲转换器模件、活动壁和调节杆组成,可变容积模件式脉冲转换器模件(17)由引射器(1)和气缸排气管(14)构成,引射器(1)装在气缸排气管(14)的一侧,如图2所示,引射器(1)的法兰(13)连接在气缸的排气道出口上,所有气缸排气管(14)的法兰(2)连接起来,构成柴油机的排气管(3)。排气管(3)的下游端与涡轮(7)的进口相联,在排气管(3)内装有活动壁(4),活动壁(4)的两端装有调节杆(12),如图3所示,活动壁(4)的上部空间构成排气管容积,调节杆(12)的升降由控制机构控制,通过调节杆(12)可调节活动壁(4)的位置,来改变排气管容积。当柴油机的负荷增大时,向下调低活动壁(4)的位置,使排气管容积增大。反之,当柴油机的负荷降低时,向上调高活动壁(4)的位置,使排气管容积减小。
如图4所示,本发明排气管容积有级调节实施方案由上游排气管、主排气管、副排气管、三通管和二位控制阀组成,上游排气管(9)的下游端与三通管(16)的上游端相联,三通管(16)的两个下游端分别与主排气管(6)和副排气管(8)的上游端相联,三通管(16)交口处装有一个二位控制阀(10),主排气管(6)和上游排气管(9)的一侧装有截面收缩的支管(15),支管(15)与气缸排气道出口相联,当连接同一根排气管,上游排气管(9)或主排气管(6)所有气缸的排气相位不重叠或重叠很小时,支管(15)可采用等截面。主排气管(6)和副排气管(8)的下游端分别与涡轮(7)的进口相联。当柴油机的负荷较高时,二位控制阀(10)关闭上游排气管(9)与主排气管(6)的通道,上游排气管(9)内气流流入副排气管(8),排气管容积等于主排气管(6)容积、上游排气管(9)容积和副排气管(8)容积之和,这时排气管的容积最大。反之,当柴油机的负荷较低时,二位控制阀(10)关闭上游排气管(9)与副排气管(8)的通道,上游排气管(9)内气流流入主排气管(6),排气管容积等于主排气管(6)容积和上游排气管(9)容积之和,这时排气管的容积最小。
如图5所示,本发明排气管容积有级调节的另一实施方案由上游排气管、主排气管、副排气管、三通管、脉冲转换器和二位控制阀组成,上游排气管(9)的下游端与三通管(16)的上游端相联,三通管(16)的两个下游端分别与主排气管(6)和副排气管(8)的上游端相联,三通管(16)的交口处装有一个二位控制阀(10),主排气管(6)和副排气管(9)的一侧装有支管(15),支管(15)与气缸排气道出口相联,主排气管(6)和副排气管(8)的下游端分别与脉冲转换器(11)的两个上游端相联,脉冲转换器(11)的下游端与涡轮(7)的进口相联。脉冲转换器(11)的上游是两根截面收缩管道,下游是混合管,从主排气管(6)和副排气管(8)来的两股气流首先分别流经截面收缩管道,使其压力下降而速度上升,然后在混合管中混合成一股稳定气流,再经涡轮(7)做功,以获得高的涡轮效率。当柴油机的负荷较高时,二位控制阀(10)关闭上游排气管(9)与主排气管(6)的通道,上游排气管(9)内气流流入副排气管(8),排气管容积等于主排气管(6)容积、上游排气管(9)容积和副排气管(8)容积之和,这时排气管的容积最大。反之,当柴油机的负荷较低时,二位控制阀(10)关闭上游排气管(9)与副排气管(8)的通道,上游排气管(9)内气流流入主排气管(6),排气管容积等于主排气管(6)容积和上游排气管(9)容积之和,这时排气管的容积最小。

Claims (4)

1.一种涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置,由可变容积模件式脉冲转换器模件、活动壁和调节杆组成,可变容积模件式脉冲转换器模件(17)由引射器(1)和气缸排气管(14)构成,引射器(1)装在气缸排气管(14)的一侧,引射器(1)的法兰(13)连接在气缸排气道出口上,所有气缸排气管(14)的法兰(2)连接起来,构成柴油机排气管(3),排气管(3)的下游端与涡轮(7)的进口相联,在排气管(3)内装有活动壁(4),活动壁(4)的两端装有调节杆(12)。
2.据权利要求1所述的涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置,其特征是由上游排气管、主排气管、副排气管、三通管和二位控制阀组成,上游排气管(9)的下游端与三通管(16)的上游端相联,三通管(16)的两个下游端分别与主排气管(6)和副排气管(8)的上游端相联,三通管(16)交口处装有一个二位控制阀(10),主排气管(6)和上游排气管(9)的一侧装有支管(15),支管(15)与气缸排气道出口相联,主排气管(6)和副排气管(8)的下游端分别与涡轮(7)的进口相联。
3.据权利要求2所述的涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置,其特征是由上游排气管、主排气管、副排气管、三通管、脉冲转换器和二位控制阀组成,上游排气管(9)的下游端分别与三通管(16)的上游端相联,三通管(16)的两个下游端分别与主排气管(6)和副排气管(8)的上游端相联,三通管(16)的交口处装有一个二位控制阀(10),主排气管(6)和副排气管(9)的一侧装有支管(15),支管(15)与气缸排气道出口相联,主排气管(6)和副排气管(8)的下游端分别与脉冲转换器(11)的两个上游端相联,脉冲转换器(11)的下游端与涡轮(7)的进口相联,脉冲转换器(11)的上游是两根截面收缩管道,下游是等截面混合管。
4.据权利要求2或3所述的涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换增压装置,其特征是支管(15)采用截面收缩管道,当连接到同一根排气管,上游排气管(9)或主排气管(6)所有气缸的排气相位不重叠或重叠很小时,支管(15)可采用等截面管道。
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