用於內燃機渦輪增壓器系統的管路的製作方法
2023-04-23 01:31:21 1
專利名稱：用於內燃機渦輪增壓器系統的管路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於內燃機渦輪增壓器系統的管路，該管路具有至少一根排氣管路和至少一根進氣管路，所述排氣管路用於將來自發動機燃燒室的排出廢氣排至渦輪增壓器系統，所述進氣管路用於供應空氣至所述燃燒室，所述渦輪增壓器系統包括至少一個渦輪，其與至少一個壓縮機協同工作，以從發動機的廢氣流中提取能量，並且對發動機的進入空氣進行增壓。
背景技術：
在現有技術中，對於為柴油內燃機(特別是用於重型車輛的內燃機)增壓的渦輪增壓器系統而言，其通常包括由單級渦輪驅動的單級壓縮機，且壓縮機和渦輪都為徑流式。現有技術中還有具有二級增壓的渦輪增壓器系統，有時還包括中間冷卻，但是，這樣的安裝通常佔據較大的空間。因此這類技術方案難以應用於空間嚴格受限的機動車輛。環保方面的要求通常意味著發動機室內的安裝空間此外還會受到用於廢氣再處理設備的影響，例如，用於將冷卻的、來自排氣側的排出廢氣再循環至進氣側的廢氣再循環(EGR)系統。對發動機的效率更高的要求也可能需要增加冷卻系統容量，這需要佔據發動機周圍更多的空間。因此，一個很大的問題就是在發動機和渦輪增壓器系統之間配置管路，使得管路的壓力損失最小。如果此問題不能被完全解決，那麼將存在這樣的風險，即，使用二級增壓所帶來的好處將會被由安裝結構引起的壓力損失所抵消。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種具有低壓力損失的管路，其有利於安裝用於內燃機的渦輪增壓器系統。
根據本發明，提出為實現上述目的、用於內燃機渦輪增壓器系統的管路，所述管路具有至少一根排氣管路和至少一根進氣管路，所述排氣管路用於將來自發動機的燃燒室的排出廢氣排至渦輪增壓器系統，所述進氣管路用於供應空氣至所述燃燒室，所述渦輪增壓器系統包括至少一個渦輪，其與至少一個壓縮機協同工作，以從發動機的廢氣流中提取能量，並且對發動機的進入空氣進行增壓，其特徵在於進氣管路通過彎管部分連接到壓縮機的出口，所述彎管部分的至少一部分具有非圓形的橫截面，並且，擴壓器設置在所述彎管部分的下遊，且距離所述彎管部分的距離小於五倍管徑。由於採用此種結構，所述管路能夠以節約空間、緊湊的方式且急彎方式從壓縮機延伸到設置在車輛前端的充氣冷卻器，而對管路壓力的下降沒有任何顯著的增加。
可以從本專利申請的獨立權利要求得出本發明有利的示例性實施例。
本發明將參照附圖中所示出的示例性實施例對本發明進行詳細描述，其中圖1示出了內燃機的示意圖，所述內燃機具有二級渦輪增壓器系統，圖2示出了根據本發明的管路的透視圖，和圖3示出了圖2中所示管路的平面圖。
具體實施例方式
本發明被描述為主要用於柴油發動機的二級增壓系統，所述柴油發動機的排量大約在6到20升之間，其特別是用於諸如卡車、公共汽車和建築機械的重型車輛。增壓系統的一個特徵是，與現有系統相比，其具有更顯著的增壓效果。所述增壓通過具有兩個串聯的徑流式壓縮機的兩級機構並經過中間冷卻而得以實現。第一級壓縮機稱為低壓壓縮機，其由軸流式低壓渦輪機驅動。第二級壓氣機稱為高壓壓縮機，其由徑流式高壓渦輪驅動。
圖1示出了發動機組10，其包括六個發動機氣缸11，按照慣例，其與進氣歧管12和兩個分立的排氣歧管13，14連通。這兩個排氣歧管中的每一個都接收來自三個發動機氣缸的排出廢氣。通過連接至高壓渦輪裝置18內的渦輪17的分立管路15，16，從而對排出廢氣進行引導，所述高壓渦輪裝置18包括與渦輪17同軸安裝的壓縮機19。
排出廢氣通過管路20向前引導至位於低壓渦輪裝置22內的渦輪21，所述低壓渦輪裝置22包括與渦輪21同軸安裝的壓縮機23。排出廢氣最終通過管路24向前引導至發動機的排氣系統，所述排氣系統包括用於對排出廢氣進行再處理的裝置。
過濾後的進入空氣通過管路25進入發動機，並且被引導至低壓渦輪裝置22的壓縮機23。通過第一充氣冷卻器27，管路26將進入空氣向前引導至高壓渦輪裝置18的壓縮機19。經過該具有中間冷卻的二級增壓機構之後，進入空氣通過管路28被向前引導至第二充氣冷卻器29，其後，進入空氣通過管路30到達進氣歧管12。
圖2以較大比例示出了管路28，在其右邊，示出了來自壓縮機19的錐形擴壓器出口31。為了限制壓縮機管路下遊的壓力損失，擴壓器32被設置在彎管部分33的下遊。在流動方向上，擴壓器32被適當地呈圓錐形加大，而非標準配置。
由於此示例性實施例中的彎管部分33所彎曲的角度大約為90度，具有較小的曲率半徑，因此可以便於對管路28進行節省空間的安裝。通常，對於靜態壓力增加或壓力下降，設置在彎管部分下遊的擴壓器的性能在很大程度上受到空氣流速曲線的質量的影響，所述質量表徵通過所述彎管部分的氣流的均勻程度。根據本發明，在擴壓器的上遊，彎管部分的橫截面為非圓形結構，這改進了氣流質量。有利地，彎管部分在此處被壓成這樣的方式，即氣流獲得更一致的彎曲半徑，與此同時，橫截面積大致不變。此處，彎管部分的壓縮應當通過這樣的方式實現與一個圓形截面的相應彎管部分相比較而言，最短流動線的長度增長，即，流體微粒能夠流動的最短路徑增長。有利地，彎管部分33被設置成與所謂的NACA彎相一致，例如，參見NACA TN2736，1952年6月，該文檔示出了通過彎管時的二維流動情況。
有利地，擴壓器33被設置在彎管部分的下遊、處於距彎管部分的最大距離為五倍管徑的範圍內。實際上，可以有利地將擴壓器設置成距彎管部分的最大距離為兩倍管徑，或者是，有利地將其設置成靠近彎管部分，以減少管路的長度。
不應當認為本發明僅僅限於如上所述的示例性實施例，應當認為，本發明包括在所附權利要求的範圍內可以預想到的多種變型與改進。例如，管路26可以設置成相應的具有下遊擴壓器的彎管部分。另外，管路28可以設置成具有一個以上的擴壓器和一個以上的彎管部分33，所述彎管部分可以自由選擇彎曲角度。另外，在彎管部分33之前可以設置錐形擴壓器。
權利要求
1.一種用於內燃機(10)渦輪增壓器系統(18)的管路(28)，其具有至少一根排氣管路(15，16)和至少一根進氣管路(12，28，30)，所述排氣管路用於將來自發動機燃燒室(11)的排出廢氣排至渦輪增壓器系統，所述進氣管路(12，28，30)用於供應空氣至所述燃燒室，所述渦輪增壓器系統包括至少一個渦輪(17；21)，其與至少一個壓縮機(19；23)協同工作，以從發動機的廢氣流中提取能量，並且對發動機的進入空氣進行增壓，其特徵在於進氣管路(12，28，30)與壓縮機(19)的出口(31)的彎管部分(33)相連接，所述彎管部分(33)的至少一部分具有非圓形的橫截面，並且擴壓器(32)設置在所述彎管部分的下遊，其與所述彎管部分的距離小於五倍管徑。
2.如權利要求1所述的管路，其特徵在於以這樣的方式對彎管部分(33)進行擠壓與一個圓形截面的相應彎管部分相比較而言，最短流動線的長度增加，即流體微粒能夠流動的最短路徑長度增加。
3.如權利要求2所述的管路，其特徵在於以這樣的方式對彎管部分(33)進行擠壓從圓形截面部分的對應彎管部分的曲率中心到橫截面區域的重心之間的距離逐漸增加，並且隨後逐漸減小。
4.如權利要求1至3中任何一項所述的管路，其特徵在於擴壓器(32)設置在彎管部分的下遊，且其與彎管部分的距離小於兩倍管徑。
5.如權利要求1至3中任何一項所述的管路，其特徵在於擴壓器(32)設置在彎管部分的下遊，且其與彎管部分的距離小於一倍管徑。
6.如權利要求1至5中任何一項所述的管路，其特徵在於所述彎管部分的前面設置擴壓器。
7.如權利要求1至6中任何一項所述的管路，其特徵在於所述渦輪增壓器用於具有二級增壓的渦輪增壓器系統，其中壓縮機和渦輪串聯設置。
8.如權利要求1至7中任何一項所述的管路，其特徵在於所述內燃機(10)為柴油機。
9.如權利要求8所述的管路，其特徵在於內燃機(10)安裝於重載車輛內。
全文摘要
本發明涉及一種用於內燃機的渦輪增壓器系統的管路(28)，其具有至少一根排氣管路和至少一根進氣管路，所述排氣管路用於將來自發動機的燃燒室的排出廢氣排至渦輪增壓器系統，所述進氣管路用於供應空氣至所述燃燒室。所述渦輪增壓器系統包括至少一個渦輪，其與至少一個壓縮機協同工作，以從發動機的廢氣流中提取能量，並且對發動機的進入空氣進行增壓。為了獲得具有低壓力損失的緊湊安裝結構，進氣管路(28)連接壓縮機(19)的出口(31)的彎管部分(33)，所述彎管部分(33)的至少一部分具有非圓形的橫截面。擴壓器(32)設置在所述彎管部分的下遊，且其與所述彎管部分的距離小於五倍管徑。
文檔編號F02B39/00GK101027473SQ200480044046
公開日2007年8月29日 申請日期2004年9月21日 優先權日2004年9月21日
發明者約納斯·奧古斯丁松, 塞巴斯蒂安·克勞舍, 馬格努斯·伊辛, 佩爾·安德松 申請人:沃爾沃拉斯特華格納公司