CN210460824U - 一种用于发动机的并联双增压排气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于发动机的并联双增压排气系统，发动机为直列n缸发动机，n为大于等于4的偶数；排气系统包括沿曲轴轴向方向排布在发动机机体顶部一侧的第一增压器、排烟管道和第二增压器，且第一、第二增压器以排烟管道为中心呈对称布置；排烟管道内设有两个相互独立的排烟通道；第一、第二增压器的涡轮机出口端分别与相应排烟通道连通；第一、第二增压器的涡轮机进口端相应连接第一、第二排气总管，发动机的前n/2个、后n/2个气缸的排气口与相应第一、第二排气总管连通。本实用新型用在不过多增加成本、增大柴油机整机质量风险的前提下，提高了柴油机整机响应性同时降低了油耗和排放；且简化了柴油机整机的布置。

Description

一种用于发动机的并联双增压排气系统

技术领域

本实用新型属于发动机技术领域，尤其涉及一种用于发动机的并联双增压排气系统。

背景技术

随着柴油机功率密度越来越大，整机的总功率也越来越大。且目前用户在要求功率储备的同时，还要求柴油机中低速的燃油经济性及柴油机的响应性(柴油机在单位时间内达到指定转速、扭矩等的能力)。增压系统是提高柴油机功率最有效的措施之一，为了满足用户需求，采用相继增压器技术的相继增压系统得到推广应用；相继增压器是由两台及以上增压器1并联组成；参见图1和图2所示的相继增压系统在高负荷和中低负荷工况下运行的工作原理图；依据发动机运行工况对于进气量的需求，确定投入使用的增压器1数量。主要应用于低速大扭矩工况，提高柴油机响应性及经济性，同时满足高负荷高工况的需求。尽管相继增压技术在提高柴油机响应性及中低速性能的同时，可以兼顾高速高负荷的性能，但是需要复杂的管路设计和质量过关的废气阀门3和空气阀门2，这势必大大提高了柴油机的成本，同时增大了柴油机整机的质量风险。

通过多次验证，目前相继增压器技术在船用增压中冷柴油机的开发中并不适用；鉴于此，亟需针对现有技术对增压排气系统进行改进，在不过多增加柴油机成本、增大柴油机整机质量风险的前提下提高柴油机整机响应性、降低油耗和排放。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型解决的技术问题是，提供一种用于发动机的并联双增压排气系统，在不过多增加柴油机成本、增大柴油机整机质量风险的前提下，提高了柴油机整机响应性同时降低了油耗和排放；且简化了柴油机整机的布置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于发动机的并联双增压排气系统，所述发动机为直列n缸发动机，n为大于等于4的偶数；所述并联双增压排气系统包括沿所述发动机的曲轴轴向方向排布在发动机机体顶部一侧的第一增压器、排烟管道和第二增压器，且所述第一增压器和所述第二增压器以所述排烟管道为中心呈对称布置；所述排烟管道内设有两个相互独立的排烟通道；

所述第一增压器和所述第二增压器的涡轮机出口端分别与相应所述排烟通道连通；

所述第一增压器的所述涡轮机进口端连接第一排气总管，所述发动机的前n/2个气缸的排气口均与所述第一排气总管连通；所述第二增压器的所述涡轮机进口端连接第二排气总管，所述发动机的后n/2个气缸的排气口均与所述第二排气总管连通。

进一步，所述第一增压器的所述涡轮机进口端连接第一排气接管，所述第一排气接管与所述第一排气总管的第一废气出口连通，所述第一废气出口设置于相邻两个所述排气口之间的所述第一排气总管的管段上；

所述第二增压器的所述涡轮机进口端连接第二排气接管，所述第二排气接管与所述第二排气总管的第二废气出口连通，所述第二废气出口设置于相邻两个排气口之间的所述第二排气总管的管段上。

进一步，所述发动机为直列6缸发动机。

进一步，所述第一废气出口设置于第1、2气缸的所述排气口之间的所述第一排气总管的管段上；

所述第二废气出口设置于第4、5气缸的所述排气口之间的所述第二排气总管的管段上。

进一步，所述第一排气总管和所述第二排气总管的结构相同，且所述第一增压器和所述第二增压器为同一型号的增压器。

进一步，所述排烟通道呈T形结构；或者，所述排烟通道呈Y形结构。

进一步，所述第一增压器的压气机进口端连接第一空气滤清器，所述第一增压器的压气机出口端连接第一压气机气管；

所述第二增压器的压气机进口端连接第二空气滤清器，所述第二增压器的压气机出口端连接第二压气机气管；

所述第一压气机气管和所述第二压气机气管均与所述发动机的中冷器连通。

进一步，所述第一增压器的压气机进口端与所述第一空气滤清器之间、所述第二增压器的压气机进口端与所述第二空气滤清器之间均设置有L型进气管。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

本实用新型用于发动机的并联双增压排气系统，包括沿发动机的曲轴轴向方向排布在发动机机体顶部一侧的第一增压器、排烟管道和第二增压器(同侧)，且第一增压器和第二增压器以排烟管道为中心呈对称布置；排烟管道内设有两个相互独立的排烟通道；第一、第二增压器的涡轮机出口端分别与相应排烟通道连通；第一、第二增压器的涡轮机进口端连接第一、第二排气总管，发动机的前n/2个气缸、后n/2个气缸的排气口分别与第一、第二排气总管连通。

将现有n个气缸共用一个大增压器，改成并联两个小增压器，通过采用减小增压器的转动惯量的措施，在同样的进气压力下，提高增压器的瞬态响应速度，进而提高柴油机整机的响应性，降低油耗和排放。同时两个增压器相对排气烟道对称布置且共用排气烟道，简化了柴油机整机的布置，没有精密控制件增设，因此并不会过多增加柴油机成本、增大柴油机整机质量风险。

简言之，本实用新型用于发动机的并联双增压排气系统，在不过多增加柴油机成本、增大柴油机整机质量风险的前提下，提高了柴油机整机响应性同时降低了油耗和排放；且简化了柴油机整机的布置。

附图说明

图1是现有相继增压系统在高负荷工况下运行的工作原理图；

图2是现有相继增压系统在中低负荷工况下运行的工作原理图；

图3是本实用新型并联双增压系统的结构示意图；

图4是图3另一视角的结构示意图；

图5是图4的正视图；

图6是图5的局部结构示意图；

图7是图3中局部结构的俯视图；

图中：1-增压器，2-空气阀门，3-废气阀门，4-发动机机体，5-第一增压器，51-涡轮机，52-压气机，6-排烟管道，7-第二增压器，71-涡轮机，72-压气机，8-第一排气总管，9-第二排气总管，10-第一排气接管，11-第二排气接管，12-第一空气滤清器，13-第一压气机气管，14-第二空气滤清器，15-第二压气机气管，16-中冷器，17-L型进气管。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

由图3至图7共同所示，用于发动机上的并联双增压排气系统，其中适用的发动机为直列n缸发动机，n为大于等于4的偶数；本实施例中n等于6。尤其可适用于经常运行在低转速部分负荷工况的船用增压中冷柴油机。

并联双增压排气系统包括沿发动机的曲轴轴向方向排布在发动机机体4顶部(即发动机机体4中气缸盖的顶部)一侧(非操作侧)的第一增压器5、排烟管道6和第二增压器7，且第一增压器5和第二增压器7以排烟管道6为中心呈对称布置；排烟管道6内设有两个相互独立的排烟通道。第一增压器5的涡轮机51出口端与相邻的一个排烟通道连通；第二增压器7的涡轮机71出口端与另一个排烟通道连通。排烟管道6呈T形结构，或者呈Y形结构；具体可采用类似隔板或导流板的部件将排烟管道6的内腔分隔成两个排烟通道，防止两个增压器发生窜气。对称布置实现了两个增压器的废气进入同一排烟管道6，简化了柴油机整机的布置，使得柴油机结构紧凑、美观。

本实施例中，由于发动机为直列6缸四冲程发动机，其发火次序为1-5-3-6-2-4，发火间隔角为720°/6＝120°。为了提高柴油机的响应性，同时优化柴油机中低速的经济性，该发火次序的直列6缸机可采用效果最好的三脉冲系统；即第一排气总管8和第二排气总管9分别与1、2、3；4、5、6缸相连。实施的具体结构为：第一增压器5的涡轮机51进口端连接第一排气总管8，发动机的前3个气缸的排气口均与第一排气总管8连通；即，第一排气总管8汇集前3个气缸的废气并引入涡轮机51中。第二增压器7的涡轮机71进口端连接第二排气总管9，发动机的后3个气缸的排气口均与第二排气总管9连通；即，第二排气总管9汇集后3个气缸的废气并引入涡轮机71中。涡轮机51和涡轮机71中流出的废气经同一排烟管道6排出。

由于同一根排气总管(第一排气总管8或第二排气总管9)连接的相邻2个缸的发火间隔角为240°，发火间隔角稍小于排气持续角，这样在排气总管内形成既连续又几乎互不干扰的排气脉冲波，最后进入相应涡轮机51、71中，可使涡轮机51、71实现连续进气，避免了因涡轮机51、71间断进气导致的涡轮效率降低的现象。

且，第一增压器5的涡轮机51进口端通过第一排气接管10与第一排气总管8的第一废气出口连通，第一废气出口设置于相邻两个气缸的排气口(前三个气缸中的相邻两个)之间的第一排气总管8的管段上；第二增压器7的涡轮机71进口端通过第二排气接管11与第二排气总管9的第二废气出口连通，第二废气出口设置于相邻两个气缸的排气口(后三个气缸中的相邻两个)之间的第二排气总管9的管段上。本实施例，第一废气出口设置于第1、2气缸的排气口之间的第一排气总管8的管段上；第二废气出口设置于第4、5气缸的排气口之间的第二排气总管9的管段上。排气总管的废气出口设置在两缸之间的排气总管的管段上，避免某缸正冲出气口，保证了进入涡轮机51、71的排气脉冲压力波的均匀性，提高了增压器的可靠性。

总而言之，1、2、3气缸共用第一排气总管8，4、5、6气缸共用第二排气总管9，充分利用了排气能量，致使该排气系统尤其适用于经常运行在低转速部分负荷工况的发动机；同时该排气系统采用了排气脉冲原理，且选用了两个转动惯量小的增压器，有利于改善发动机突增突减负荷，大大提高了发动机的响应速度，同时降低了常用工况的燃油消耗。

在设计开发过程中，第一排气总管8和第二排气总管9的结构相同，且第一增压器5和第二增压器7选取同一型号的增压器。这样可以简化结构、增加零部件的通用性，满足柴油机设计“三化”的零部件通用化的要求。

第一增压器5的压气机52进口端通过一个L型进气管17连接第一空气滤清器12，第一增压器5的压气机52出口端连接第一压气机气管13；第二增压器7的压气机72进口端通过另一个L型进气管17连接第二空气滤清器14，第二增压器7的压气机72出口端连接第二压气机气管15；第一压气机气管13和第二压气机气15管均与发动机的中冷器16连通。经第一空气滤清器12和第二空气滤清器14过滤的新鲜空气分别经过第一压气机气管13和第二压气机气管15汇聚到中冷器16中进行冷却，随后分配到各个气缸。

综上所述，本实用新型用于发动机的并联双增压排气系统，在不过多增加柴油机成本、增大柴油机整机质量风险的前提下，提高了柴油机整机响应性同时降低了油耗和排放；且简化了柴油机整机的布置。

以上所述仅为本实用新型的优选的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型设计原理的前提下，还可作出若干变形和改进，这些也应视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于发动机的并联双增压排气系统，所述发动机为直列n缸发动机，n为大于等于4的偶数；其特征在于，所述并联双增压排气系统包括沿所述发动机的曲轴轴向方向排布在发动机机体顶部一侧的第一增压器、排烟管道和第二增压器，且所述第一增压器和所述第二增压器以所述排烟管道为中心呈对称布置；所述排烟管道内设有两个相互独立的排烟通道；

所述第一增压器和所述第二增压器的涡轮机出口端分别与相应所述排烟通道连通；

所述第一增压器的所述涡轮机进口端连接第一排气总管，所述发动机的前n/2个气缸的排气口均与所述第一排气总管连通；所述第二增压器的所述涡轮机进口端连接第二排气总管，所述发动机的后n/2个气缸的排气口均与所述第二排气总管连通。

2.如权利要求1所述的用于发动机的并联双增压排气系统，其特征在于，所述第一增压器的所述涡轮机进口端连接第一排气接管，所述第一排气接管与所述第一排气总管的第一废气出口连通，所述第一废气出口设置于相邻两个所述排气口之间的所述第一排气总管的管段上；

所述第二增压器的所述涡轮机进口端连接第二排气接管，所述第二排气接管与所述第二排气总管的第二废气出口连通，所述第二废气出口设置于相邻两个排气口之间的所述第二排气总管的管段上。

3.如权利要求2所述的用于发动机的并联双增压排气系统，其特征在于，所述发动机为直列6缸发动机。

4.如权利要求3所述的用于发动机的并联双增压排气系统，其特征在于，所述第一废气出口设置于第1、2气缸的所述排气口之间的所述第一排气总管的管段上；

所述第二废气出口设置于第4、5气缸的所述排气口之间的所述第二排气总管的管段上。

5.如权利要求4所述的用于发动机的并联双增压排气系统，其特征在于，所述第一排气总管和所述第二排气总管的结构相同，且所述第一增压器和所述第二增压器为同一型号的增压器。

6.如权利要求1所述的用于发动机的并联双增压排气系统，其特征在于，所述排烟通道呈T形结构；或者，所述排烟通道呈Y形结构。

7.如权利要求1所述的用于发动机的并联双增压排气系统，其特征在于，所述第一增压器的压气机进口端连接第一空气滤清器，所述第一增压器的压气机出口端连接第一压气机气管；

所述第二增压器的压气机进口端连接第二空气滤清器，所述第二增压器的压气机出口端连接第二压气机气管；

所述第一压气机气管和所述第二压气机气管均与所述发动机的中冷器连通。

8.如权利要求7所述的用于发动机的并联双增压排气系统，其特征在于，所述第一增压器的压气机进口端与所述第一空气滤清器之间、所述第二增压器的压气机进口端与所述第二空气滤清器之间均设置有L型进气管。

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