CN217841798U - 八缸四冲程涡轮增压柴油机mpc排气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统，包括数个标准MPC装置组成的排气管，反向MPC装置和排气压力波动缓冲器，排气管一端与涡轮增压器输入口相连。反向MPC装置一端端口封闭，反向MPC装置引射管上端的倾斜方向与标准MPC装置的引射管倾斜方向相反，反向MPC装置引射管下端与第一气缸排气口相连，另一端端口依次通过第一变径管、膨胀节与排气压力波动缓冲器一端相连，排气压力波动缓冲器另一端依次通过第二变径管、膨胀节与第二气缸上端的标准MPC装置一端相连。本实用新型可以减小八缸四冲程涡轮增压柴油机排气末端两个气缸之间排气压力波动对扫气的影响，避免出现因扫气不畅造成的排气温度过高现象。

Description

八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统

技术领域

本实用新型涉及一种柴油机排气系统，特别涉及一种适用八缸四冲程涡轮增压柴油机的MPC(模件式脉冲转换器)系统，属于内燃机技术领域。

背景技术

八缸四冲程涡轮增压柴油机目前应用MPC系统较为广泛，其涡轮增压器效率较高，可以利用排气脉冲能量，扫气(气缸的进、排气阀均处于开启状态) 量大，结构简单，低工况性能较好。但是MPC系统实际使用时，发现八缸四冲程涡轮增压柴油机的排气管靠近封闭端下侧的两个气缸中，总有一气缸的扫气过程受到干扰，排气温度较高，甚至超过许用值，严重影响八缸四冲程涡轮增压柴油机的正常工作。

八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC系统应用中引起扫气不均匀的主要原因是各气缸发火间隔是90°CA(曲轴转角)，相隔一缸的发火气缸的排气刚好领先 180°CA发火气缸的扫气，导致扫气干扰。直列式八缸四冲程涡轮增压柴油机气缸发火顺序的设计主要取决于考虑曲轴平衡性的曲柄排列，图1为从曲轴30的端面看，8个曲柄101中两个一组处于相同的相位，相邻两组曲柄301的相位相差90°。3种平衡性较好的八缸四冲程柴油机曲轴的8个曲柄301三种相位组合图如图1的(a)、(b)和(c)所示，与第一气缸～第八气缸对应的8个曲柄301分别为1#～8#。两个相同相位的曲柄301组成一组，即1#和8#、2#和7#，3#和 6#、4#和5#各为一组。

以图1(a)为例，其中2#和7#曲柄301均处于0°相位角，1#和8#曲柄301 的均处于90°相位角，4#和5#曲柄301均处于180°相位角，3#和6#曲柄301均处于270°相位角。第五～第八气缸为靠近涡轮增压器10的下游气缸，排气的流速比远离涡轮增压器30的上游气缸即第1～第4气缸要大，且远离上游排气管封闭端，因此这几个气缸的扫气受相邻气缸排气压力波动干扰较小。依据上述图1中的曲柄相位排列，常见的八缸四冲程涡轮增压柴油机气缸发火顺序见下表1。

表1.直列式八缸四冲程涡轮增压柴油机常见发火顺序

序号	发火顺序	序号	发火顺序
				1	1-4-2-6-8-5-7-3-1	6	1-6-2-4-8-3-7-5-1
2	1-3-7-5-8-6-2-4-1	7	1-3-2-4-8-6-7-5-1
				3	1-6-7-4-8-3-2-5-1	8	1-6-2-5-8-3-7-4-1
4	1-5-2-3-8-4-7-6-1	9	1-3-2-5-8-6-7-4-1
				5	1-5-7-3-8-4-2-6-1	10	1-4-7-6-8-5-2-3-1

以表1中序号1的气缸发火顺序为例，第一气缸排气开始后180°CA，在扫气时恰逢第二气缸排气，第二气缸的压力波对第一气缸的扫气形成干扰。造成第一气缸扫气不畅，导致第一气缸排气温度比其他气缸高50℃左右。又如序号 2的发火顺序，第二气缸排气开始后180°CA，在扫气时恰逢第一气缸排气，第二气缸扫气阶段受到第一气缸排气压力波动的干扰，且第一气缸位于远离涡轮增压器的上游气缸中又是排气管的封闭端，使得压力波动更大，对第二气缸扫气的影响也更大，导致第二气缸的排气温度比其他缸高70～90℃左右。由此可见，第一气缸或第二气缸扫气受到相邻气缸排气干扰影响，导致排气温度过高，长此以往，严重影响八缸四冲程涡轮增压柴油机的正常工作。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种结构简单，制造方便，易于布置的八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案予以实现：

一种八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统，包括数个依次通过膨胀节相连的标准MPC装置组成的排气管，反向MPC装置和排气压力波动缓冲器，所述标准MPC装置包括圆管和引射管，所述引射管的垂直下端管分别与递减次序排列的第八气缸排气口至第二气缸排气口相连，引射管上端向着涡轮增压器方向倾斜且管径逐步收缩成喷嘴，所述喷嘴上端与圆管中部斜交相连；排气管末端的第八气缸排气口上端的标准MPC装置的圆管一端通过膨胀节与涡轮增压器输入口相连；反向MPC装置圆管一端端口封闭，反向MPC装置引射管上端的倾斜方向与标准MPC装置的引射管倾斜方向相反，反向MPC装置引射管的垂直下端管与第一气缸排气口相连，反向MPC装置圆管另一端端口依次通过第一变径管、膨胀节与排气压力波动缓冲器一端相连，排气压力波动缓冲器另一端依次通过第二变径管、膨胀节与第二气缸上端的标准MPC装置的圆管一端相连。

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

进一步的，所述排气压力波动缓冲器呈倾倒的不对称U形，排气压力波动缓冲器一端长度L1大于排气压力波动缓冲器另一端长度L2；反向MPC装置圆管管径Φd2与标准MPC装置的圆管管径Φd1相等。

进一步的，所述排气压力波动缓冲器的管径ΦD与标准MPC装置的圆管管径Φd1，或反向MPC装置圆管管径Φd2的关系式：ΦD＝1.5Φd1＝1.5Φd2；排气压力波动缓冲器一端长度L1与气缸中心距L5的关系式：L1＝2L5。

进一步的，所述反向MPC装置上端的引射管的反向倾斜角20°≤α≤25°。

一种八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统，包括数个依次通过膨胀节相连的标准MPC装置组成的排气管、末端MPC装置和第二排气管，排气管末端的第八气缸排气口上端的标准MPC装置的圆管一端通过膨胀节与涡轮增压器的一输入口相连；第二气缸上侧的标准MPC装置的圆管一端封闭，末端MPC 装置除了垂直管长度L3大于标准MPC装置引射管的垂直下端管长度L4外，末端MPC装置其余部分与标准MPC装置相同；末端MPC装置圆管一端封闭，末端MPC装置圆管另一端通过膨胀节与第二排气管一端相连，第二排气管另一端通过膨胀节与涡轮增压器另一输入口相连，与末端MPC装置相邻的标准MPC 装置的圆管一端封闭。

进一步的，第二排气管的管径Φd3与标准MPC装置的圆管管径Φd1的关系式：Φd3＝0.7～0.8Φd1，末端MPC装置垂直管长度L3与标准MPC装置引射管的垂直下端管长度L4的关系式：L3＝2～3L4；第二排气管长度L与气缸中心距 L5的关系式：L＝7L5。

本实用新型结构简单、制造方便、易于维护，可以减小八缸四冲程涡轮增压柴油机排气末端两个气缸之间排气压力波动对扫气的影响，避免出现因扫气不畅造成的排气温度过高现象。

本实用新型第一实施例的八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统运行时，若气缸中靠近排气管封闭端的第一气缸先于第二气缸180°CA发火，则第一气缸排气时，第二气缸正处于扫气阶段，此时第一气缸的排气压力波经由反向MPC装置进入排气压力波动缓冲器缓冲，其排气压力波动能量得到衰减，进而进入排气管，可以有效避免排气压力对第二气缸的扫气造成影响。若气缸中靠近排气管封闭端第二气缸先于第一气缸180°CA发火，则第二气缸排气时，第一气缸正处于扫气阶段，此时第二气缸的排气大部分在第二气缸上侧标准 MPC装置的引射作用下流向排气管下游，少部分排气进入排气压力波动缓冲器缓冲后排气压力波动能量得到衰减，又由于第一气缸的反向MPC装置引射角较小，因此可以有效避免其对第一气缸的扫气造成影响。

本实用新型第二实施例的八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统运行时，若气缸中靠近排气管封闭端的第一气缸先于第二气缸180°CA发火，则第一气缸排气时，第二气缸正处于扫气阶段，此时第一气缸的排气压力波经由末端MPC装置进入第二排气管，其排气压力波动能量得到衰减后进入涡轮增压器的另一输入口，可以有效避免排气对第二气缸的扫气造成影响。若气缸中靠近排气管封闭端第2缸先于第1缸180°CA发火，则第二气缸排气时，第一气缸正处于扫气阶段，此时第二气缸的排气在对应的标准MPC装置的引射管引射作用下流向排气管下游，几乎不会进入第二排气管，可以有效避免其对第一气缸的扫气造成影响。

本实用新型的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本实用新型的八缸四冲程涡轮增压柴油机曲轴的三种相位组合图；

图2是本实用新型实施例一的结构示意图；

图3是反向MPC装置的结构简图。

图4是本实用新型实施例二的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一：

如图2所示，图2中标记①～⑧即为第一气缸～第八气缸。

本实施例包括7个依次通过膨胀节1相连的标准MPC装置2组成的排气管20、反向MPC装置3和排气压力波动缓冲器4，标准MPC装置2包括圆管21 和引射管22，引射管22的垂直下端管221分别与递减次序排列的第八气缸排气口681至第二气缸排气口621相连，引射管22上端向着涡轮增压器10方向 (即向左)倾斜且管径逐步收缩成喷嘴，喷嘴上端与圆管21中部斜交相连。排气管20末端的第八气缸排气口681上端的标准MPC装置2的圆管21一端通过膨胀节1与涡轮增压器10的输入口相连。反向MPC装置圆管31左端端口封闭，反向MPC装置引射管32上端的倾斜方向与标准MPC装置2的引射管22倾斜方向相反，反向MPC装置引射管32的垂直下端管321与第一气缸61的排气口 611相连，反向MPC装置圆管31右端端口依次通过第一变径管41、膨胀节1 与排气压力波动缓冲器4左下端相连，排气压力波动缓冲器4左上端依次通过第二变径管42、膨胀节1与第二气缸62上端的标准MPC装置2的圆管21右端相连。膨胀节1为常见的金属膨胀节，用于补偿因排气温度高造成标准MPC 装置2的热变形。

排气压力波动缓冲器4呈倾倒的不对称U形，排气压力波动缓冲器4一端长度L1大于排气压力波动缓冲器另一端长度L2。反向MPC装置圆管31的管径Φd2与标准MPC装置2圆管21的管径Φd1相等。

排气压力波动缓冲器4的管径ΦD与标准MPC装置2的圆管21管径Φd1，或反向MPC装置圆管31的管径Φd2的关系式：ΦD＝1.5Φd1＝1.5Φd2，排气压力波动缓冲器4较大的管径可以增大排气压力波动缓冲器4的容积，以衰减排气压力波动。排气压力波动缓冲器4一端长度L1与气缸中心距L5的关系式： L1＝2L5。

如图3所示，反向MPC装置引射管32上端的反向倾斜角20°≤α≤25°，可以减小排气波动对扫气产生的干扰。

实施例二：

如图4所示，实施例2的部分结构与实施例一相同，相同部分包括7个依次通过膨胀节1相连的标准MPC装置2组成的排气管20，不同部分包括末端 MPC装置5和第二排气管6，以及涡轮增压器10具有两个输入口。排气管10 末端的第八气缸68排气口上端的标准MPC装置2的圆管21左端通过膨胀节1 与涡轮增压器10的一输入口101相连。第二气缸62上侧的标准MPC装置2 的圆管21右端封闭，末端MPC装置5除了垂直管长度L3大于标准MPC装置 2的引射管的垂直下端管长度L4外，其余部分与标准MPC装置2相同。末端 MPC装置圆管51右端封闭，左端通过膨胀节1与第二排气管6右端相连，第二排气管6左端通过膨胀节1与涡轮增压器10另一输入口102相连。

第二排气管6的管径Φd3与标准MPC装置2圆管管径Φd1的关系式：Φd3＝0.7～0.8Φd1，末端MPC装置垂直管长度L3与标准MPC装置引射管32 的垂直下端管长度L4的关系式：L3＝2～3L4；第二排气管长度L与气缸中心距 L5的关系式：L＝7L5。

本实用新型可有效地确保八缸四冲程涡轮增压柴油机末端的第一气缸61 和第二气缸62高质量完成扫气过程，避免产生第一气缸61和第二气缸62在扫气过程彼此影响而造成单个气缸的排气温度偏高，可将排气温度从50℃或70～ 90℃降低至20℃以内，提高了八缸四冲程涡轮增压柴油机工作可靠性。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统，包括数个依次通过膨胀节相连的标准MPC装置组成的排气管，所述标准MPC装置包括圆管和引射管，所述引射管的垂直下端管分别与递减次序排列的第八气缸排气口至第二气缸排气口相连，引射管上端向着涡轮增压器方向倾斜且管径逐步收缩成喷嘴，所述喷嘴上端与圆管中部斜交相连；排气管末端的第八气缸排气口上端的标准MPC装置的圆管一端通过膨胀节与涡轮增压器输入口相连；其特征在于：还包括反向MPC装置和排气压力波动缓冲器，反向MPC装置圆管一端端口封闭，反向MPC装置引射管上端的倾斜方向与标准MPC装置的引射管倾斜方向相反，反向MPC装置引射管的垂直下端管与第一气缸排气口相连，反向MPC装置圆管另一端端口依次通过第一变径管、膨胀节与排气压力波动缓冲器一端相连，排气压力波动缓冲器另一端依次通过法兰第二变径管、膨胀节与第二气缸上端的标准MPC装置的圆管一端相连。

2.如权利要求1所述的八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统，其特征在于：所述排气压力波动缓冲器呈倾倒的不对称U形，排气压力波动缓冲器一端长度L1大于排气压力波动缓冲器另一端长度L2；反向MPC装置圆管管径Φd2与标准MPC装置的圆管管径Φd1相等。

3.如权利要求2所述的八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统，其特征在于：所述排气压力波动缓冲器的管径ΦD与标准MPC装置的圆管管径Φd1，或反向MPC装置圆管管径Φd2的关系式：ΦD＝1.5Φd1＝1.5Φd2；排气压力波动缓冲器一端长度L1与气缸中心距L5的关系式：L1＝2L5。

4.如权利要求1所述的八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统，其特征在于：所述反向MPC装置引射管上端的的反向倾斜角20°≤α≤25°。

5.一种八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统，包括数个依次通过膨胀节相连的标准MPC装置组成的排气管，排气管末端的第八气缸排气口上端的标准MPC装置的圆管一端通过膨胀节与涡轮增压器的一输入口相连；其特征在于：还包括末端MPC装置和第二排气管，第二气缸上侧的标准MPC装置的圆管一端封闭，末端MPC装置除了垂直管长度L3大于标准MPC装置引射管的垂直下端管长度L4外，末端MPC装置其余部分与标准MPC装置相同；末端MPC装置圆管一端封闭，末端MPC装置圆管另一端通过膨胀节与第二排气管一端相连，第二排气管另一端通过膨胀节与涡轮增压器另一输入口相连；与末端MPC装置相邻的标准MPC装置的圆管一端封闭。

6.如权利要求5所述的八缸四冲程涡轮增压柴油机MPC排气系统，其特征在于：第二排气管的管径Φd3与标准MPC装置的圆管管径Φd1的关系式：Φd3＝0.7～0.8Φd1，末端MPC装置垂直管长度L3与标准MPC装置引射管的垂直下端管长度L4的关系式：L3＝2～3L4；第二排气管长度L与气缸中心距L5的关系式：L＝7L5。

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