CN1888400A - 模块式脉冲转换排气管 - Google Patents

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CN1888400A CN 200610029015 CN200610029015A CN1888400A CN 1888400 A CN1888400 A CN 1888400A CN 200610029015 CN200610029015 CN 200610029015 CN 200610029015 A CN200610029015 A CN 200610029015A CN 1888400 A CN1888400 A CN 1888400A
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竺华君
吴朝晖
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Abstract

一种适用于16PA6STC柴油机排气系统的模块式脉冲转换排气管，包括16个气缸的16个排气支管和排气总管，分别为A列8个排气支管：A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和排气总管，B列8个排气支管：B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8和排气总管，其特点是排气总管内径的增大，排气支管降低缩口率，在排气支管和排气总管连接处设气流导板，增加支管流道长度。本发明的模块式脉冲转换排气管解决了A7、B7缸相对其他缸排温高的问题，在额定工况下使排温降低，同时也降低柴油机的燃油消耗。

Description

模块式脉冲转换排气管
技术领域
本发明与16缸V型中高速柴油机有关，特别是用于16缸V型16PA6STC柴油机的一种模块式脉冲转换排气管。
背景技术
排气管是柴油机上的一个重要的部件，其设计的优劣直接影响柴油机的性能，如排气温度、爆发压力、燃油消耗。现有技术16PA6STC柴油机的排气系统为模块式脉冲转换(Modular Pulse Converter，简称MPC)排气管加相继增压转换器(Sequential TurbochargingConverter，简称STC)的系统，如图1所示。模块式脉冲转换排气管形式如图2和图3所示。其模块式脉冲转换排气管管段的形式仍旧是采用早期的形式：排气总管内径没有缩口，而排气支管的缩口率较大，缩至62.5％，目的是防止扫气干扰。但在车间平台上的试验中发现16PA6STC柴油机的排气系统的排气温度和燃油消耗率都偏高，同时各缸的排气温度偏差也稍大。
这是因为16PA6STC柴油机的排气系统中的A列与B列的发火顺序相同，它们之间的发火间隔为60°曲轴转角。在排气管系的设计中，为了研究各种排气管系中的扫气干扰以及气缸泵气功损失大小，只要研究一列气缸的排气管系中的流动已完全能说明问题。通过一维非定常流模拟计算发现7号缸的扫气系数比其他缸小得多。原因在于16PA6STC柴油机的发火顺序为：1-5-7-3-8-4-2-6-1，当7号缸扫气时，正好7号缸发火后180°曲轴转角8#缸发火，即当7号缸扫气时，8号正好处于排气初期，形成一个强大的压力波，对7#缸产生扫气干扰；8号缸一方面位于7号缸的上游，又是相邻紧挨在一起，另一方面8#缸的另一端是封闭的，形成的压力波就更大。这些导致对扫气干扰特别大。当扫气量很少时，缸盖出口排温就上升，使各缸出口排温偏差明显加大。为了克服这一个缺点，法国PIELSTICK公司在16PA6STC柴油机中采用排气支管缩口很小(缩至62.5％)的办法处理，后来感到仍旧不够，又把两列排气支管两头联结起来，使A8、B8缸排气时一部分废气朝相反方向排放，以减少对A7、B7缸的扫气干扰，但在实际应用中的效果不明显。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述柴油机排气系统的不足，提供一种模块式脉冲转换排气管，该排气管能克服A7、B7缸相对其他缸排温高的问题，同时在额定工况下使排温降低，同时也降低柴油机的燃油消耗。
本发明的技术解决方案如下：
一种适用于16PA6STC柴油机排气系统的模块式脉冲转换排气管，包括16个气缸的
16个排气支管和排气总管，分别为A列气缸：8个排气支管A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和排气总管，B列气缸：8个排气支管：B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8和排气总管，其特征在于：
①所述的排气总管内径增大；
②所述的排气支管与排气总管连接处的缩口率减小；
③除A8和B8排气支管外，所述的各排气支管在与排气总管连接处顺排气方向有一弯道，沿该排气支管的弯道顺排气方向延伸一与排气总管内壁相连的气流导板，将排气支管的气流导至所述的排气总管中合流；
④所述的A8和B8排气支管之间不直接连通，直接与所述的排气总管连通。
所述的排气支管与排气总管的连接处的缩口率≤10％。
所述的排气总管内径增大4％～6％。
所述的A7和B7气缸的排气支管的气流导板延伸至排气总管的中心与排气总管的轴截面重合，A1-A6或B1-B6排气支管的气流导板延伸至排气总管中，距排气总管中轴1/2～2/3半径处。
本发明的技术效果
本发明的模块式脉冲转换排气管通过对7号缸的排气管进行特殊设计，对8号缸排气管进行重新设计，取消了连接A8与B8缸的连接管，解决了8号气缸对7号气缸的扫气干扰引起7号气缸扫气系数比其他气缸小的问题，同时也使得各缸的排温比较均匀。
经模拟计算，本发明的模块式脉冲转换排气管可以将排气平均温度降低15～20℃。
经平台实验验证，本发明的模块式脉冲转换排气管在相同情况下平均排气温度降低20℃左右。
经实际测量，本发明的模块式脉冲转换排气管在额定负荷运行时各缸排温偏差在80℃以内。
附图说明
图1是现有16PA6STC柴油机的相继增压转换系统(STC)系统图。
图2是现有A排模块式脉冲转换(MPC)排气管主视剖视图。
图3是现有B排模块式脉冲转换(MPC)排气管主视剖视图。
图4是本发明的A7缸排气管主视剖视图。
图5是本发明的B7缸排气管主视剖视图。
图6是本发明的A8缸排气管主视剖视图。
图7是本发明的B8缸排气管主视剖视图。
图8A是本发明A1缸的主视剖视图。
图8B是本发明A1缸的俯视剖视图。
图9是本发明A2～A6缸的标准排气管主视剖视图。
图10是本发明B2～B6缸的标准排气管主视剖视图。
图中：
21-A排排气管总管22-A排排气支管31-B排排气总管32-B排排气支管217-A7排气总管227-A7排气支管2271-A7排气支管的导流板211-A1排气总管221-A1排气支管2211-A1排气支管的导流板23-A1排气管旁通管
具体实施方式：
请先参阅图1，图1是现有16PA6STC柴油机的相继增压转换系统(STC)系统图，包括16个气缸的16个排气支管和排气总管，分别为A列气缸：8个排气支管A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和排气总管，B列气缸：8个排气支管：B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8和排气总管。再请看图2和图3，图2是现有A排模块式脉冲转换排气管主视剖视图，图3是现有B排模块式脉冲转换排气管主视剖视图。
请看图4，图4是本发明的A7缸排气管主视剖视图。其特征在于：排气总管21的内径增大；排气支管2271与排气总管21连接处的缩口率减小；排气支管227在与排气总管21连接处顺排气方向有一弯道，沿该排气支管的弯道顺排气方向延伸一与排气总管内壁相连的气流导板2272，将排气支管2271的气流导至所述的排气总管21中合流，F1是A7排气管总管的左视图。再请看图5，图5是本发明的B7缸排气管主视剖视图，图中排气总管31的内径增大；排气支管3271与排气总管31连接处的缩口率减小；排气支管3271在与排气总管31连接处顺排气方向有一弯道，沿该排气支管的弯道顺排气方向延伸一与排气总管内壁相连的气流导板3272，将排气支管3271的气流导至所述的排气总管31中合流，F2是B7排气管总管的左视图。A7和B7气缸的排气支管气流导板前端延伸至排气总管的中心与排气总管的轴截面重合。
请看图6、图7、图8A、图8B、图9、图10，图6是本发明的A8缸排气管主视剖视图，图6是本发明的B8缸排气管主视剖视图，图8A是本发明的A1缸排气管的主视剖视图，图8B是本发明的A1缸排气管的俯视半剖图，图9是本发明A2～A6缸的标准排气管主视剖视图，图10是本发明B2～B6缸的标准排气管主视剖视图。图2～图10螺纹口为测量各缸排温的温度传感器接口，图8排气管上并排的4个螺纹孔是为测量废气进入涡轮增压器进口的温度和压力。
下面是本发明的一个具体实施例的主要数据
排气总管内径的增大5.5％，在排气支管上缩口率为8％，各缸排气支管流道长度增加15％～60％，其中A7缸排气管的排气支管深入长度占到排气总管长度的40％，通过以上措施的实施，经模拟计算，发现使用这种类型的排气管在额定工况下使用时可以将排气平均温度降低15～20℃。经车间平台实际实验验证，证实在相同情况下平均排气温度降低了20℃左右。实际测量中本发明的模块式脉冲转换排气管在额定负荷运行时各缸排温偏差在80℃以内。

Claims (4)

1.一种适用于16PA6STC柴油机排气系统的模块式脉冲转换排气管，包括16个气缸的16个排气支管和排气总管，分别为A列气缸：8个排气支管A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8和排气总管，B列气缸：8个排气支管：B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8和排气总管，其特征在于：
①所述的排气总管内径增大；
②所述的排气支管与排气总管连接处的缩口率减小；
③除A8和B8排气支管外，所述的各排气支管与排气总管连接处顺排气方向有一弯道，沿该排气支管的弯道顺排气方向延伸一与排气总管内壁相连的气流导板，将排气支管的气流导至所述的排气总管中合流；
④所述的A8和B8排气支管之间不直接连通，直接与所述的排气总管连通。
2.根据权利要求1所述的模块式脉冲转换排气管，其特征在于所述的排气支管在与排气总管连接处的缩口率小于≤10％。
3.根据权利要求1所述的模块式脉冲转换排气管，其特征在于所述的排气总管内径增大4％～6％。
4.根据权利要求1所述的模块式脉冲转换排气管，其特征在于所述的A7和B7气缸的排气支管的气流导板延伸至排气总管的中心与排气总管的轴截面重合，A1-A6或B1-B6排气支管的气流导板延伸至排气总管中，距排气总管中轴1/2～2/3半径处。
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