一種脈衝式複合排氣管系渦輪增壓系統的製作方法
2023-05-24 08:58:11 1
專利名稱：一種脈衝式複合排氣管系渦輪增壓系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機增壓系統，特別是一種脈衝式複合排氣管系渦輪增壓系統，屬於內燃機技術領域。
背景技術：
柴油機是一種應用廣泛的動力設備，增壓技術是目前柴油機滿足節能減排目標的必備技術之一，渦輪增壓系統作為增壓柴油機的關鍵系統，對增壓柴油機的動力性、經濟性和排放性能均有重要影響。為了提高柴油機熱效率，降低柴油機排放，降低單位功率生產成本，柴油機的功率密度和增壓度越來越高，這對增壓系統的可靠性、瞬態響應性和掃氣均勻性提出了更高要求。全工況性能好、廢氣能量利用率高、氣缸掃氣順暢、瞬態特性好、排氣管結構簡單是目前柴油機排氣管系優化設計的綜合指標。圍繞這一設計指標，研究者發展出七種增壓系統形式定壓增壓系統、脈衝增壓系統、脈衝轉換器增壓系統、模件式脈衝增壓 系統、混合式脈衝轉換器增壓系統、模件式多功能脈衝轉換渦輪增壓系統和可變排氣管系統。定壓系統掃氣幹擾小，泵氣功損失小，但排氣脈衝能量利用率低、低工況性能較差；脈衝系統能夠較好的避免掃氣幹擾，排氣脈衝能量利用率高，掃氣均勻性好，低工況性能佳，但渦輪有多個進口，渦輪增壓器效率低，不宜在缸數較多的柴油機上使用；與脈衝系統相比脈衝轉換器增壓系統，渦輪入口少，渦輪效率高，但脈衝轉換器的縮口增加了氣流阻力；模件式脈衝增壓系統排氣管繫結構簡單，便於生產，能較好的利用排氣脈衝能量，渦輪效率較高，但該系統降低掃氣幹擾的性能較差。實用新型專利97242566. 7公開了的混合式脈衝轉換器增壓系統，可較好地利用排氣脈衝能量，瞬態特性較好，結構相對簡單，降低掃氣幹擾的性能較好，但這種系統隨著柴油機缸數的增加而結構複雜程度增加，其適用範圍有限。發明專利200810203029. 4公開了的模件式多功能脈衝轉換渦輪增壓系統，結構較簡單，但拱形截面的排氣支管延伸段靠近排氣管軸線，導致管內流動損失較大，而且該系統降低掃氣幹擾的能力有限。發明專利200810203054. 2、發明專利200810203055. 7和發明專利200920210502. I提出的可變排氣管系統方案，通過控制閥門使渦輪增壓系統在脈衝增壓和定壓增壓(或準定壓增壓)之間切換，可兼顧高低工況的要求，但對降低掃氣幹擾沒有明顯的作用，且這類系統需要根據發動機運行特點確定切換邊界，增加了系統複雜程度，降低了可靠性。本發明提供了一種脈衝式複合排氣管系渦輪增壓系統，能有效降低掃氣幹擾，降低排氣系統阻力，充分利用排氣脈衝能量。
發明內容
為了改善現有技術的不足，本發明提出了一種脈衝式複合排氣管系渦輪增壓系統，該增壓系統能有效降低掃氣幹擾，降低排氣系統阻力，改善柴油機各缸的排氣背壓不均勻性，提高排氣脈衝能量利用率，便於組合安裝，適用於各種缸數的發動機。本發明是通過以下技術方案實現的一種脈衝式複合排氣管系渦輪增壓系統，它包括主排氣管、主排氣支管、旁通管、集氣管，主排氣支管的入口連接發動機排氣道，主排氣支管的出口連接主排氣管，旁通管的入口連接主排氣支管，旁通管的出口連接集氣管，主排氣管的出口連接集氣管的進口，集氣管的出口連接渦輪入口，旁通管的入口到主排氣支管的入口的距離是0. I 0.5倍主排氣支管的入口直徑，旁通管的入口截面積與主排氣支管入口截面積的比值範圍是0. 05 0. 2，旁通管沿主排氣支管與主排氣管內排氣流動方向延伸至集氣管，各缸主排氣支管上均有旁通管引出至集氣管。本發明的有益效果在掃氣階段，氣缸排氣流量小，排氣門出口壓力低，由於受到掃氣幹擾的影響，總管內壓力較高，而渦輪入口處是一個低壓區，排氣主要由旁通管流到渦輪入口，降低掃氣幹擾；排氣門開度較大時，主排氣支管內壓力較高，旁通管入口截面積相對較小，節流效應明顯，氣流主要經主排氣支管流入主排氣管內，提高了脈衝能量利用率；旁通管直徑較小，佔用空間小，可緊湊安排。
圖I是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明在四缸機上的實施例作詳細說明，本實施例以本發明的技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例如圖I所示，本發明包括主排氣管I、主排氣支管2、旁通管3、集氣管4，主排氣支管2的入口連接發動機排氣道，主排氣支管2的出口連接主排氣管1，旁通管3的入口連接主排氣支管2，旁通管3的出口連接集氣管4，主排氣管I的出口連接集氣管4的進口，集氣管4的出口連接渦輪入口，旁通管3的入口到主排氣支管2的入口的距離是0. I 0.5倍主排氣支管2的入口直徑，旁通管3的入口截面積與主排氣支管2入口截面積的比值範圍是0. 05 0. 2，旁通管3沿主排氣支管2與主排氣管I內排氣流動方向延伸至集氣管4，各缸主排氣支管2上均有旁通管3引出至集氣管4。以四缸機為例，各缸主排氣支管2的入口連接發動機排氣道，主排氣支管2的出口連接主排氣管1，旁通管3的入口連接主排氣支管2，旁通管3的出口連接集氣管4，主排氣管I的出口連接集氣管4的進口，集氣管4的出口連接渦輪入口，旁通管3的入口到主排氣支管2的入口的距離是0. 2倍主排氣支管2的入口直徑，旁通管3的入口截面積與主排氣支管2入口截面積的比值是0. 15，旁通管3沿主排氣支管2與主排氣管I內排氣流動方向延伸至集氣管4，各缸主排氣支管2上均有旁通管3引出至集氣管4。在發動機任意一缸的掃氣階段，該缸排氣流量小，排氣門出口壓力較低，而主排氣管I所連氣缸中的某一缸處於排氣流量較大的階段，在主排氣管I內形成較高的壓力，此時，由於渦輪入口對壓力的衰減作用，集氣管4內的壓力相對較低。因此，在掃氣階段，氣缸的排氣主要經旁通管3到集氣管4，進而流入渦輪。在任一缸的排氣中期，由於該缸排氣流量較大，在主排氣支管2內建立起較高的壓力，有足夠的驅動力驅使排氣流入主排氣管1，流通管路的截面積成為制約流量大小的主要因素，又由於主排氣支管2與旁通管3的截面
積比值較大，因此，排氣主要從主排氣支管2流入主排氣管1，能夠提高排氣的能量利用率。
權利要求
1.一種脈衝式複合排氣管系渦輪增壓系統，包括主排氣管(I)、主排氣支管(2)、旁通管(3)、集氣管(4)，主排氣支管(2)的入口連接發動機排氣道，主排氣支管(2)的出口連接主排氣管(I)，其特徵在於旁通管(3)的入口連接主排氣支管(2)，旁通管(3)的出口連接集氣管(4)，主排氣管(I)的出口連接集氣管(4)的進口，集氣管(4)的出口連接渦輪入口，旁通管(3)的入口到主排氣支管(2)的入口的距離是0.1 0.5倍主排氣支管(2)的入口直徑，旁通管(3)的入口截面積與主排氣支管(2)入口截面積的比值範圍是0. 05 0.2，旁通管(3)沿主排氣支管(2)與主排氣管(I)內排氣流動方向延伸至集氣管(4)，各缸主排氣支管(2)上均有旁通管(3)引出至集氣管(4)。
全文摘要
一種脈衝式複合排氣管系渦輪增壓系統，屬於內燃機技術領域，包括主排氣管、主排氣支管、旁通管、集氣管，主排氣支管的入口連接發動機排氣道，主排氣支管的出口連接主排氣管，旁通管的入口連接主排氣支管，旁通管的出口連接集氣管，主排氣管的出口連接集氣管的進口，集氣管的出口連接渦輪入口，旁通管順主排氣支管與主排氣管內排氣流動方向延伸至集氣管，旁通管連接集氣管側壁且旁通管內腔與集氣管內腔貫通，各缸主排氣支管上均有旁通管引出至集氣管。本發明掃氣幹擾小，能量利用率高，佔用空間小，可緊湊安排。
文檔編號F01N13/08GK102705053SQ201210188699
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月11日 優先權日2012年6月11日
發明者劉永輝, 吳娜, 徐洋, 王希波, 解鵬, 郭振, 陶莉莉 申請人:山東交通學院