[發明專利]渦輪中置時增壓方式可變的渦輪增壓系統

無效

• 申請號: 200810203054.2
• 申請日: 2008-11-20
• 公開（公告）號: CN101413404A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 王紹明;鄧康耀;崔毅;田中旭;石磊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F01D17/10
• 分類號: F01D17/10;F02B37/00;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，特別是一種渦輪中置時增壓方式可變的渦輪增壓系統，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工況是有利的。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，低負荷和瞬態工況時用脈沖增壓系統，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ZL?200410050996.3，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，在它的實施例二和實施例三中，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，本發明提供了一種渦輪中置時增壓方式可變的渦輪增壓系統。當發動機處于低工況和瞬態工況時采用脈沖增壓系統，當發動機處于較高工況時采用定壓增壓系統，使發動機在各個運行工況下都能獲得較優的性能，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、第一閥門、第二閥門和連接管，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，連接管的一端和第一排氣管的尾部相連接，連接管的另一端在靠近渦輪處和第二排氣管相連接，第一閥門安裝在第一排氣管和連接管的連接處，第二閥門安裝在連接管中并靠近第二排氣管處。連接管為圓管，其內徑d的取值范圍為12D≤d≤D,]]>其中D為第一排氣管的內徑。當第一閥門和第二閥門都同時關閉時，發動機的增壓方式為脈沖增壓；當第一閥門和第二閥門都同時打開時，發動機的增壓方式為準定壓增壓。

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以上且渦輪中置的渦輪增壓系統，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是本發明渦輪增壓系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施作進一步描述。

如圖1所示，本發明包括第一氣缸13、第二氣缸14、第三氣缸15、第四氣缸16、第五氣缸17、第六氣缸18、第一排氣支管2、第二排氣支管3、第三排氣支管4、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5、第二排氣管6、渦輪1、第一閥門7、第二閥門8和連接管9，第一氣缸13、第二氣缸14、第三氣缸15分別通過第一排氣支管2、第二排氣支管3、第三排氣支管4與第一排氣管5相連接，第四氣缸16、第五氣缸17、第六氣缸18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6相連接，第一排氣管5和第二排氣管6的內徑相同，渦輪1為雙進口渦輪，第一排氣管5、第二排氣管6的出口分別和渦輪1的兩個進口相連接，第一閥門7安裝在第一排氣管5的尾部，連接管9的一端連接在第一閥門7上，連接管9的另一端連接在第二排氣管6的前部靠近渦輪1處，第二閥門8安裝在連接管9中靠近第二排氣管6處。連接管9為圓管，其內徑d的取值范圍為12D≤d≤D,]]>其中D為第一排氣管5的內徑；連接管9也可以是其他形狀的管道。當發動機處于低工況或瞬態工況時，把第一閥門7和第二閥門8都同時關閉，此時發動機的增壓方式為脈沖增壓，能充分利用脈沖能量。當發動機處于較高工況時，把第一閥門7和第二閥門8都同時打開時，第一排氣管5和第二排氣管6通過連接管9連通，此時發動機的增壓方式為準定壓增壓，充分利用渦輪效率高的特點。對于6缸機而言，發動機在某一特定時刻，只有一個或兩個氣缸同時在排氣，當第一閥門7和第二閥門8同時都打開時，此時刻對排氣所占的容積相對于兩個閥門都關閉的時刻排氣所占的容積變大了，因此此時可以看作是準定壓增壓系統，此時對于高工況運行有利。例如對于第六氣缸18的排氣來說，當第一閥門7和第二閥門8同時關閉時，它只能通過第二排氣管6進入渦輪1；當第一閥門7和第二閥門8同時打開時，它可以同時通過第一排氣管5和第二排氣管6進入渦輪1，此時刻排氣所占的容積為第一排氣管5、第二排氣管6和連接管9的總體積之和，相對于兩個閥門都關閉的時刻排氣所占的容積變大了，因此此時可以看作是準定壓增壓系統，對于高工況運行有利。