[發(fā)明專利]氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710047675.1
• 申請(qǐng)日: 2007-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN101149016A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧宏中;鄧康耀;崔毅;郭中朝;鄔靜川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F02B37/00
• 分類號(hào): F02B37/00;F01N7/10
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 周文娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓系統(tǒng)，特別是一種多缸內(nèi)燃機(jī)排氣能量利用與抗掃氣干擾的氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓系統(tǒng)有定壓、脈沖、脈沖轉(zhuǎn)換、模件式脈沖轉(zhuǎn)換等。定壓渦輪增壓系統(tǒng)的排氣管尺寸較大使排氣壓力基本不變，避免因多缸排氣造成掃氣干擾，渦輪進(jìn)氣氣流穩(wěn)定，渦輪效率高，但排氣能量損失大，低工況和動(dòng)態(tài)性能差。脈沖渦輪增壓系統(tǒng)因渦輪脈動(dòng)進(jìn)氣，渦輪效率不如定壓渦輪增壓系統(tǒng)，但可較充分利用排氣的脈動(dòng)能量，低工況和動(dòng)態(tài)性能好，適合6缸、12缸等以3為倍數(shù)內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用。對(duì)缸數(shù)不是3為倍數(shù)的內(nèi)燃機(jī)，常采用帶有脈沖轉(zhuǎn)換器的渦輪增亞系統(tǒng)來減少由于渦輪多入口所造成的渦輪部分進(jìn)氣損失和部分排氣管排空所造成渦輪的鼓風(fēng)損失，并通過脈沖轉(zhuǎn)換器的縮口以抑制所聯(lián)排氣管各缸之間壓力波對(duì)掃氣的干擾，但增加了排氣能量損失。模件式脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)(簡稱MPC系統(tǒng))是通過一根較定壓渦輪增壓系統(tǒng)容積小很多的排氣總管與各排氣支管相連，各排氣支管做成縮口抑制各缸間的掃氣干擾，該系統(tǒng)有與脈沖渦輪增壓系統(tǒng)相近的排氣脈動(dòng)能量利用率，有與定壓渦輪增壓系統(tǒng)相近的渦輪效率，能較好的兼顧高低工況性能，但有時(shí)還有較大的掃氣干擾。

模件式脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)在一些多缸機(jī)尤其是8缸機(jī)使用時(shí)，不管如何改變內(nèi)燃機(jī)的發(fā)火順序，在靠近排氣總管封閉端的某些缸的壓力波總會(huì)對(duì)下游鄰近缸的掃氣形成較大的干擾，造成各缸掃氣不均勻，引起有關(guān)缸排溫異常上升，使內(nèi)燃機(jī)各缸的排氣溫度差值不滿足要求，性能變差。

已有技術(shù)中，John?H.Weaving在“Internal?Combustion?EngineeringScience?and?Technology”(Elsevier?Applied?Science，London?and?New?York，1990)一書中提出了為減少模件式脈沖轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在一些多缸機(jī)使用時(shí)一些缸的掃氣干擾，在有掃氣干擾氣缸之間的排氣總管內(nèi)設(shè)一片節(jié)流孔板用于衰減壓力波；或進(jìn)一步縮小有掃氣干擾氣缸的排氣支管縮口，以抑制對(duì)掃氣的干擾，這兩種方法均使節(jié)流損失加大。專利號(hào)為CN2312331Y，名稱為混合式脈沖轉(zhuǎn)換器排氣系統(tǒng)的實(shí)用新型專利，提出了對(duì)八缸和V型十六缸四沖程柴油機(jī)采用由四個(gè)缸構(gòu)成的MPC排氣管與四個(gè)缸構(gòu)成的脈沖轉(zhuǎn)換器兩部分組成排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)能充分利用排氣脈沖能量，減少泵氣功損失，提高渦輪效率，排氣溫度均勻，但由于通過脈沖轉(zhuǎn)換器與MPC系統(tǒng)相連，脈沖轉(zhuǎn)換器的縮口也造成一定的節(jié)流損失。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服某些多缸內(nèi)燃機(jī)已有渦輪增壓系統(tǒng)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種既能抑制掃氣干擾又能減少節(jié)流損失提高渦輪效率的氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明包括氣缸、排氣支管、兩根脈沖排氣管、Y型接頭、模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管、渦輪增壓器和導(dǎo)流板。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)火順序?qū)⑦h(yuǎn)離渦輪增壓器段有掃氣干擾的氣缸分別通過兩根脈沖排氣管與Y型接頭的兩個(gè)輸入端連接，Y型接頭的輸出端與模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管的輸入端連接，模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管的輸出端與渦輪增壓器入口連接，其余各氣缸分別通過各自的排氣支管與模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管連接，在各排氣支管和模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管的連接處設(shè)置導(dǎo)流板，導(dǎo)流板以α角度插入模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管中。通過該導(dǎo)流板控制排氣支管對(duì)模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管氣流的引射和壓力波的發(fā)射。2根脈沖排氣管能將有干擾氣缸排氣壓力波的傳遞路徑延長，使所聯(lián)氣缸排氣均不出現(xiàn)或無明顯掃氣干擾。模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管連接的排氣支管通過導(dǎo)流板使排氣以α角度流入模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管，每缸排氣均對(duì)模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管氣流產(chǎn)生引射作用，相當(dāng)于一個(gè)引射抽吸泵，模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管所連的多個(gè)氣缸就相當(dāng)于多個(gè)引射抽吸泵串聯(lián)對(duì)Y型接頭出口進(jìn)行抽吸，使Y型接頭出口的壓力下降，模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管所聯(lián)氣缸數(shù)愈多，壓力下降愈明顯，Y型接頭不用縮口就能抑制Y型接頭兩根脈沖排氣管相連氣缸的掃氣干擾；由于各排氣支管氣流對(duì)模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管氣流的引射作用，使各排氣支管到渦輪入口氣流保持高速，提高了排氣能量利用率。因?qū)Я靼鍖?duì)引射作用的增強(qiáng)，可以不再完全靠縮口來抑制近封閉端氣缸的掃氣干擾，從而使氣缸泵氣功損失小。

本發(fā)明有益效果：本發(fā)明的氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)適用于4、5、7、8、9、10缸等多缸內(nèi)燃機(jī)，能充分的利用排氣脈動(dòng)能量，有更好的瞬態(tài)和加速性能，結(jié)構(gòu)簡單，泵氣功損失小，渦輪效率高，能避免大的掃氣干擾。

附圖說明