CN211777700U - 柴油机可变截面增压系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种柴油机可变截面增压系统，包括柴油机、涡轮、可变截面装置以及压气机。其中，可变截面装置包括：管体、在管体的轴向上紧邻设置的第一流通面横板和第二流通面横板。第一流通面横板和第二流通面横板分别包括第一凸起和第二凸起。第一凸起沿管体的周向固定设置于管体的内壁上；第二凸起沿管体的周向设置于管体的内壁上，并绕管体的轴向可旋转。根据本实用新型的柴油机可变截面增压系统，通过第二凸起绕管体的轴向的旋转改变可变截面装置的流通面积，改变进入涡轮的气流速度，调节涡轮和压气机的转速，进而调节由压气机进入柴油机的进气压力与进气量，实现柴油机在宽排气背压范围运行的工况下维持额定输出功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及特种柴油机增压设计技术领域，尤其涉及一种柴油机可变截面增压系统。
背景技术
一些特殊用途的柴油机由于环境条件和应用场合的要求，运行在不同的排气背压下，涉及到的排气背压具有高低兼顾、范围宽、波动大等特点，此排气背压的变化对柴油机的油耗、排放及做功能力等关键性能影响很大，使得柴油机在宽排气背压范围的运行工况下难以维持额定输出功率。尤其当排气背压较高时，会引起特种柴油机排气不畅，排气阻力增加，进而造成柴油机进气压力变小，进气量不足，导致柴油机燃烧不充分，达不到额定输出功率，从而导致应用柴油机的主体不能达到设计效果。
实用新型内容
在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
为了至少部分地解决上述问题，本实用新型提供了一种柴油机可变截面增压系统，包括：
柴油机，所述柴油机包括进气管和排气管；
涡轮，所述涡轮与所述排气管连通；
可变截面装置，所述可变截面装置设置于所述排气管上或所述涡轮上，通过调节所述可变截面装置的流通面积来维持所述柴油机在宽排气背压范围运行工况下的额定输出功率；所述可变截面装置包括：
管体；
第一流通面横板，所述第一流通面横板包括第一凸起，所述第一凸起沿所述管体的周向固定设置于所述管体的内壁上；以及
第二流通面横板，所述第二流通面横板和所述第一流通面横板在所述管体的轴向上紧邻设置，所述第二流通面横板包括第二凸起，所述第二凸起沿所述管体的所述周向设置于所述管体的内壁上，并绕所述管体的所述轴向可旋转，使得所述可变截面装置的所述流通面积随所述第二凸起绕所述管体的所述轴向的旋转而改变，从而调节由所述排气管进入所述涡轮的气流速度，进而调节所述涡轮的转速；以及
压气机，所述压气机的出口与所述进气管连通，且所述压气机与所述涡轮同轴设置，通过所述涡轮带动所述压气机运转，调节所述压气机输送至所述进气管的进气压力与进气量。
根据本实用新型的柴油机可变截面增压系统，可变截面装置的流通面积可随第二凸起绕管体的轴向的旋转而改变，由此可调节由所述排气管进入涡轮的气流速度，进而调节涡轮以及与涡轮同轴设置的压气机的转速，最终调节由压气机进入柴油机的进气压力与进气量，实现柴油机在宽排气背压范围运行的工况下维持额定输出功率。
可选地，所述第一流通面横板还包括第一支撑部，所述第一支撑部沿所述管体的所述周向固定设置于所述管体的内壁上，所述第一凸起设置于所述第一支撑部上。
由此，通过第一支撑部将第一凸起沿管体的周向固定设置于管体的内壁上，可以降低第一凸起的安装难度。
可选地，所述第二流通面横板还包括第二支撑部，所述第二支撑部沿所述管体的所述周向设置于所述管体的内壁上，并绕所述管体的所述轴向可旋转，所述第二凸起设置于所述第二支撑部上。
由此，通过第二支撑部将第二凸起沿管体的周向可旋转的设置于管体的内壁上，可以降低第二凸起的安装难度。
可选地，所述第二凸起在第一位置和第二位置之间可旋转，
位于所述第一位置的所述第二凸起与所述第一凸起的重叠面积最大，使得所述流通面积最大；
位于所述第二位置的所述第二凸起与所述第一凸起的重叠面积最小，使得所述流通面积最小。
可选地，所述第一凸起和所述第二凸起沿所述管体的径向截面呈半圆形、矩形、梯形和三角形中的一种形状。
可选地，所述第一流通面横板包括多个所述第一凸起，多个所述第一凸起沿所述管体的所述周向均匀间隔地布置；和/或所述第二流通面横板包括多个所述第二凸起，多个所述第二凸起沿所述管体的所述周向均匀间隔地布置。
由此，通过沿管体的周向均匀设置第一凸起，可以降低第一凸起的安装难度；通过沿管体的周向均匀设置第二凸起，可以降低第二凸起的安装难度，且能够方便精确地控制第二凸起的旋转位置，实现精确调节可变截面装置的流通面积。
可选地，所述第一凸起的和所述第二凸起的数量相等。
由此，能够方便精确地控制第二凸起的旋转位置，实现精确调节可变截面装置的流通面积。
可选地，所述第一支撑部沿所述管体的径向截面呈圆环形。
由此，第一支撑部一体地设置，能够降第一支撑部的安装难度。
可选地，所述第二支撑部沿所述管体的径向截面呈圆环形。
由此，第二支撑部一体地设置，能够降第二支撑部的安装难度。
可选地，所述柴油机可变截面增压系统还包括消音器和进气过滤器，所述消音器与所述涡轮的出口连通，所述进气过滤器与所述压气机的进口连通。
由此，通过消音器可以降低涡轮排气的噪声污染，通过进气过滤器可以净化进入压气机与柴油机的空气，提高进气质量，进而延长系统的使用寿命。
附图说明
本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。
附图中：
图1为根据本实用新型实施方式的柴油机可变截面增压系统示意图；
图2为沿图1的线A-A所截的示意图；
图3为沿图1的线B-B所截的示意图；以及
图4为根据本实用新型实施方式的柴油机可变截面增压系统的可变截面装置的最大流通面积示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本实用新型的柴油机可变截面增压系统。显然，本实用新型的施行并不限于柴油机增压设计技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。
参考图1，本实用新型提供了一种柴油机可变截面增压系统，包括柴油机110、涡轮120、压气机130和可变截面装置140。其中，柴油机110包括进气管111和排气管112；涡轮120与排气管112连通；可变截面装置140设置于排气管112上或设置于涡轮120上，可变截面装置140的流通面积可以调节，通过调节可变截面装置140的流通面积可以调节由排气管112进入涡轮120的气流速度，进而调节涡轮120的转速；压气机130的出口通过管路与进气管111连通，且压气机130与涡轮120同轴设置，通过涡轮120带动压气机130运转，可以调节由压气机130进入柴油机110的进气压力和进气量，实现柴油机在宽排气背压范围运行的工况下维持额定输出功率。
参考图2至图4，可变截面装置140包括管体141、第一流通面横板142和第二流通面横板143。其中，第一流通面横板142和第二流通面横板143在管体141的轴向上紧邻设置。
第一流通面横板142包括第一凸起1421，在未示出的一些实施方式中，第一凸起1421沿管体141的周向直接固定设置于管体141的内壁上；优选地，第一流通面横板还包括第一支撑部1422，第一支撑部1422沿管体141的周向固定设置于管体141的内壁上，第一凸起1421设置于第一支撑部1422上。第一支撑部1422可以构造为一体形成的构件或者整体构件，其沿管体141的径向截面呈圆环形，如此可以降低第一凸起1421和第一支撑部1422的安装难度。
优选地，第一流通面横板142包括多个第一凸起1421，该多个第一凸起1421沿管体141的周向均匀间隔地布置，如此可有效降低第一凸起1421的安装难度。其中，可以理解，本领域的技术人员可以根据实际需要确定第一凸起1421的数量。当然，第一凸起1421也可以沿管体141的周向非均匀地分布，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。第一凸起1421沿管体141的径向截面呈半圆形、矩形、梯形或三角形。
第二流通面横板143包括第二凸起1431，在未示出的一些实施方式中，第二凸起1431沿管体141的周向直接设置于管体141的内壁上，并绕管体141的轴向可旋转。由于第二流通面横板143和第一流通面横板142在管体141的轴向上紧邻设置(相邻并接触)，通过旋转第二凸起1431，可以改变第二凸起1431与第一凸起1421的重叠面积，进而调节可变截面装置140的流通面积。
优选地，第二流通面横板143还包括第二支撑部1432，第二支撑部1432沿管体141的周向设置于管体141的内壁上，并绕管体141的轴向可旋转，第二凸起1431设置于第二支撑部1432上。第二支撑部1432可以构造为一体形成的构件或者整体构件，其沿管体141的径向截面呈圆环形，如此可以降低第二凸起1431和第二支撑部1432的安装难度。通过旋转第二支撑部1432，可以改变第二凸起1431与第一凸起1421的重叠面积，进而调节可变截面装置140的流通面积。
优选地，第二流通面横板143包括多个第二凸起1431，该多个第二凸起1431沿管体141的周向均匀间隔地布置，如此可有效降低第二凸起1431的安装难度，且能够方便精确地控制第二凸起1431的旋转位置，进而精确调节可变截面装置140的流通面积。其中，可以理解，本领域的技术人员可以根据实际需要确定第二凸起1431的数量。当然，第二凸起1431也可以沿管体141的周向非均匀地分布，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。第二凸起1431沿管体141的径向截面呈半圆形、矩形、梯形或三角形。
第一凸起1421的和第二凸起1431的数量可设置为相等，如此能够方便精确地控制第二凸起1431的旋转位置，实现精确调节可变截面装置的流通面积。
可变截面装置140的流通面积的变化范围与涡轮120排气背压的变化范围相对应。具体的，在确定涡轮120的排气背压的变化范围后，根据排气背压的最大值与最小值，选择相应MAP图(性能曲线图)的涡轮120与压气机130，即选择相应MAP图的增压器，计算在排气背压的变化范围内，可变截面装置140的流通面积与排气背压的匹配关系，得出流通面积对应的变化范围，即得出流通面积的最大值与最小值。当排气压力最大时，选用最小的流通面积，当排气压力最小时，选用最大的流通面积。
第二凸起1431在第一位置和第二位置之间可旋转，流通面积的大小取决于第二凸起1431的旋转位置。具体地，参考图2或图3，当第二凸起1431位于第一位置时，第二凸起1431与第一凸起1421的重叠面积最大，可变截面装置140的流通面积最大；参考图4，当第二凸起1431位于第二位置时，第二凸起1431与第一凸起1421的重叠面积最小，可变截面装置140的流通面积最小。
在某一进气压力下，当涡轮120的排气背压发生变化时，通过旋转第二凸起1431或第二支撑部1432，改变第二凸起1431与第一凸起1421的重叠面积，调节可变截面装置140的流通面积，使之与涡轮120的排气背压相对应，由此改变进入涡轮120的气流速度，进而调节涡轮120以及与涡轮120同轴设置的压气机130的转速，最终调节由压气机130进入柴油机110的进气压力与进气量，使得柴油机110适用于宽排气背压范围的运行工况，在宽排气背压范围内都可以维持额定的输出功率。
在本实施方式中，在涡轮120的出口设置有消音器150，以降低涡轮120的排气噪声污染。在压气机130的进口设置有进气过滤器160，以净化进入压气机与柴油机的空气，提高进气质量，进而延长系统的使用寿命。
除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。
Claims (10)
1.一种柴油机可变截面增压系统，其特征在于，所述柴油机可变截面增压系统包括：
柴油机，所述柴油机包括进气管和排气管；
涡轮，所述涡轮与所述排气管连通；
可变截面装置，所述可变截面装置设置于所述排气管上或所述涡轮上，通过调节所述可变截面装置的流通面积来维持所述柴油机在宽排气背压范围运行工况下的额定输出功率；所述可变截面装置包括：
管体；
第一流通面横板，所述第一流通面横板包括第一凸起，所述第一凸起沿所述管体的周向固定设置于所述管体的内壁上；以及
第二流通面横板，所述第二流通面横板和所述第一流通面横板在所述管体的轴向上紧邻设置，所述第二流通面横板包括第二凸起，所述第二凸起沿所述管体的所述周向设置于所述管体的内壁上，并绕所述管体的所述轴向可旋转，使得所述可变截面装置的所述流通面积随所述第二凸起绕所述管体的所述轴向的旋转而改变，从而调节由所述排气管进入所述涡轮的气流速度，进而调节所述涡轮的转速；以及
压气机，所述压气机的出口与所述进气管连通，且所述压气机与所述涡轮同轴设置，通过所述涡轮带动所述压气机运转，调节所述压气机输送至所述进气管的进气压力与进气量。
2.根据权利要求1所述的柴油机可变截面增压系统，其特征在于，所述第一流通面横板还包括第一支撑部，所述第一支撑部沿所述管体的所述周向固定设置于所述管体的内壁上，所述第一凸起设置于所述第一支撑部上。
3.根据权利要求1所述的柴油机可变截面增压系统，其特征在于，所述第二流通面横板还包括第二支撑部，所述第二支撑部沿所述管体的所述周向设置于所述管体的内壁上，并绕所述管体的所述轴向可旋转，所述第二凸起设置于所述第二支撑部上。
4.根据权利要求1所述的柴油机可变截面增压系统，其特征在于，所述第二凸起在第一位置和第二位置之间可旋转，
位于所述第一位置的所述第二凸起与所述第一凸起的重叠面积最大，使得所述流通面积最大；
位于所述第二位置的所述第二凸起与所述第一凸起的重叠面积最小，使得所述流通面积最小。
5.根据权利要求1所述的柴油机可变截面增压系统，其特征在于，所述第一凸起和所述第二凸起沿所述管体的径向截面呈半圆形、矩形、梯形和三角形中的一种形状。
6.根据权利要求1所述的柴油机可变截面增压系统，其特征在于，所述第一流通面横板包括多个所述第一凸起，多个所述第一凸起沿所述管体的所述周向均匀间隔地布置；和/或所述第二流通面横板包括多个所述第二凸起，多个所述第二凸起沿所述管体的所述周向均匀间隔地布置。
7.根据权利要求1所述的柴油机可变截面增压系统，其特征在于，所述第一凸起的和所述第二凸起的数量相等。
8.根据权利要求2所述的柴油机可变截面增压系统，其特征在于，所述第一支撑部沿所述管体的径向截面呈圆环形。
9.根据权利要求3所述的柴油机可变截面增压系统，其特征在于，所述第二支撑部沿所述管体的径向截面呈圆环形。
10.根据权利要求1所述的柴油机可变截面增压系统，其特征在于，所述柴油机可变截面增压系统还包括消音器和进气过滤器，所述消音器与所述涡轮的出口连通，所述进气过滤器与所述压气机的进口连通。
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