[發明專利]帶有噴管的脈沖渦輪增壓系統

無效

• 申請號: 200810203026.0
• 申請日: 2008-11-20
• 公開（公告）號: CN101413427A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 王紹明;鄧康耀;郭中朝;崔毅;田中旭
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F02B37/12
• 分類號: F02B37/12;F02C6/12
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 周文娟

技術領域

本發明涉及一種內燃機渦輪增壓系統，特別是一種適用于渦輪中置進口有兩個的帶有噴管的脈沖渦輪增壓系統，屬于內燃機技術領域。

背景技術

隨著社會的發展和環保要求的提高，現在發動機增壓技術應用越來越廣泛，中大功率的發動機大都采用渦輪增壓技術，以提高功率和降低燃油消耗率。渦輪增壓發動機的兩種基本增壓系統為定壓增壓系統和脈沖增壓系統。定壓增壓系統的結構特點就是排氣管容積較大，排氣管起到穩壓作用，排氣壓力波動小，通過渦輪的流量穩定，渦輪具有較高的效率；但在排氣閥門處節流損失較大，排氣從排氣閥門處到渦輪進口處之間的熵增較大，排氣脈沖能量幾乎完全損失；負荷越高，脈沖能量在所有排氣能量中所占的比例就會越少，所以定壓系統對于高負荷穩定運行是有利的。脈沖增壓系統的排氣管容積較小，排氣從排氣閥門處到渦輪進口處之間的熵增較小，排氣能量利用率高，而且能及時反映負荷的變化，響應速度快；但由于渦輪是脈動進氣，造成渦輪效率低，所以脈沖增壓系統對于低負荷和瞬態負荷是有利的。由此可見，如果一臺發動機若同時配備定壓增壓方式與脈沖增壓方式，高負荷時用定壓增壓系統，低負荷和瞬態負荷時用脈沖增壓系統，這是較為理想的，但現有的發動機增壓系統的排氣管容積都是不能調節的。在已有技術中，專利號為ZL200410050996.3，名稱為一種渦輪增壓柴油機可變模件式脈沖轉換增壓系統的發明專利，在它的實施例二中和實施例二中，當負荷較低時，各缸排氣干擾很大，致使泵氣損失加大；在高負荷時不能形成本發明所述的準定壓增壓系統，致使渦輪效率較低；而且采用二位控制閥控制致使發動機結構變的更加復雜。

發明內容

為了克服已有技術的不足，本發明提供一種帶有噴管的脈沖渦輪增壓系統，可以使渦輪中置的脈沖增壓發動機從低負荷到高負荷的各個負荷獲得較優的綜合性能，并同時滿足經濟性和動力性方面的要求。

為實現上述目的本發明所采用的技術方案是：該系統包括第一氣缸、第二氣缸、第三氣缸、第四氣缸、第五氣缸、第六氣缸、第一排氣支管、第二排氣支管、第三排氣支管、第四排氣支管、第五排氣支管、第六排氣支管、第一排氣管、第二排氣管、渦輪、連接管和噴管，第一氣缸、第二氣缸、第三氣缸分別通過第一排氣支管、第二排氣支管、第三排氣支管與第一排氣管相連接，第四氣缸、第五氣缸、第六氣缸分別通過第四排氣支管、第五排氣支管、第六排氣支管與第二排氣管相連接，第一排氣管和第二排氣管的內徑相同，渦輪為雙進口渦輪，第一排氣管、第二排氣管的出口分別和渦輪的兩個進口相連接，連接管的一端和第二排氣管的尾部相連接，連接管的另一端和噴管的一端相連接，噴管的另一端和第一排氣管的尾部相連接。本發明的優選方案是：連接管為圓管且其內徑為D，噴管和連接管連接處的內徑為D，噴管和第一排氣管連接處的內徑為D，其中D為第一排氣管的內徑。

本發明的有益效果：

本發明設計合理，結構簡單，不受缸數限制，適用于渦輪進口有兩個且渦輪中置的脈沖渦輪增壓系統，使發動機在整個負荷運行范圍內都可以獲得較優的性能。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施做進一步描述。

如圖1所示，本發明包括第一氣缸1、第二氣缸2、第三氣缸3、第四氣缸4、第五氣缸5、第六氣缸6、第一排氣支管7、第二排氣支管8、第三排氣支管9、第四排氣支管10、第五排氣支管11、第六排氣支管12、第一排氣管14、第二排氣管15、渦輪13、連接管16和噴管17，第一氣缸1、第二氣缸2、第三氣缸3分別通過第一排氣支管7、第二排氣支管8、第三排氣支管9與第一排氣管14相連接，第四氣缸4、第五氣缸5、第六氣缸6分別通過第四排氣支管10、第五排氣支管11、第六排氣支管12與第二排氣管15相連接，第一排氣管14和第二排氣管15的內徑相同，渦輪13為雙進口渦輪，第一排氣管14、第二排氣管15的出口分別和渦輪13的兩個進口相連接，連接管16的一端和第二排氣管15的尾部相連接，連接管16的另一端和噴管17的一端相連接，噴管17的另一端和第一排氣管14的尾部相連接。經過優化計算，本發明的優選方案是：連接管16為圓管且其內徑為D，噴管17和連接管16連接處的內徑為D，噴管17和第一排氣管14連接處的內徑為其中D為第一排氣管14的內徑。在連接管16和噴管17的連接下，第一排氣管14的尾部和第二排氣管15的尾部連通。噴管17和連接管16相連接的部分可以看作是噴管17的進口，噴管17和第一排氣管14相連接的部分可以看作是噴管17的出口，噴管17的截面積從其進口到其出口逐漸縮小，在本發明中噴管17的出口截面積和其進口截面積的比值優選為對于6缸機而言，當發動機處于低負荷時，當與第二排氣管15相連接的某個氣缸處于排氣初始階段時，與第一排氣管14相連的某個氣缸剛好處于排氣快要結束的階段，此時第二排氣管15和第一排氣管14之間的壓差很大，在噴管17中形成高速射流，對第一排氣管14中的排氣形成引流作用，使第一排氣管14的排氣流通更加順暢，使泵氣損失減小，同時增加了從第一排氣管14進入渦輪13的排氣能量；當第一氣缸1排氣時，效果更加明顯。當與第一排氣管14相連接的某個氣缸處于排氣初始階段時，與第二排氣管15相連的某個氣缸剛好處于排氣快要結束的階段，此時第一排氣管14和第二排氣管15的壓差也很大，但此時噴管17相對第一排氣管14中的排氣來說，已經變成了擴壓管，排氣不容易從第一排氣管14進入第二排氣管15，不會對第二排氣管15中的排氣形成阻礙作用。當發動機處于高負荷時，第一排氣管14和第二排氣管15之間的壓差較小，此時噴管17的氣流引射作用不大；但由于第一排氣管14和第二排氣管15之間已經連同，第二排氣管15中的排氣可以同時通過第二排氣管15和第一排氣管14進入渦輪13中，而且還增加了一個連接管16，所以排氣管的總體積相對于原來的脈沖增壓系統來說已經變大了，此時增壓系統可以看作是準定壓增壓系統，渦輪效率提高，油耗下降。相對于原來的脈沖增壓系統，由于增加了一個連接管16，使整個發動機排氣管的總體積變大，發動機的加速和加載性能受到一定的影響；但同時本發明還加了一個噴管17，能使第一排氣管14中的排氣流速增加，這對發動機的加速和加載性能起到一定的積極作用。所以在連接管16和噴管17同時作用下，發動機的加速和加載性能受到的影響不大。