[發(fā)明專利]增壓方式可換的套管式渦輪增壓系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810203056.1
• 申請日: 2008-11-20
• 公開（公告）號: CN101413431A
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王紹明;鄧康耀;崔毅;田中旭;石磊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: F02B37/12
• 分類號: F02B37/12;F02C6/12
• 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)，特別是一種增壓方式可換的套管式渦輪增壓系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，現(xiàn)在發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，中大功率的發(fā)動機(jī)大都采用渦輪增壓技術(shù)，以提高功率和降低燃油消耗率。渦輪增壓發(fā)動機(jī)的兩種基本增壓系統(tǒng)為定壓增壓系統(tǒng)和脈沖增壓系統(tǒng)。定壓增壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是排氣管容積較大，排氣管起到穩(wěn)壓作用，排氣壓力波動小，通過渦輪的流量穩(wěn)定，渦輪具有較高的效率；但在排氣閥門處節(jié)流損失較大，排氣從排氣閥門處到渦輪進(jìn)口處之間的熵增較大，排氣脈沖能量幾乎完全損失；負(fù)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(tǒng)對于高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行是有利的。脈沖增壓系統(tǒng)的排氣管容積較小，排氣從排氣閥門處到渦輪進(jìn)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(fù)荷的變化，響應(yīng)速度快；但由于渦輪是脈動進(jìn)氣，造成渦輪效率低，所以脈沖增壓系統(tǒng)對于低負(fù)荷和瞬態(tài)工況是有利的。由此可見，如果一臺發(fā)動機(jī)若同時配備定壓增壓方式與脈沖增壓方式，高負(fù)荷時用定壓增壓系統(tǒng)，低負(fù)荷和瞬態(tài)工況時用脈沖增壓系統(tǒng)，這是較為理想的，但現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)增壓系統(tǒng)的排氣管容積都是不能調(diào)節(jié)的。在已有技術(shù)中，專利號為ZL?200410050996.3，名稱為一種渦輪增壓柴油機(jī)可變模件式脈沖轉(zhuǎn)換增壓系統(tǒng)的發(fā)明專利，在它的實(shí)施例二和實(shí)施例三中，當(dāng)負(fù)荷較低時，各缸排氣干擾很大，致使泵氣損失加大；在高負(fù)荷時不能形成本發(fā)明所述的準(zhǔn)定壓增壓系統(tǒng)，致使渦輪效率較低；而且采用二位控制閥控制致使發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)變的更加復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種增壓方式可換的套管式渦輪增壓系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于低工況和瞬態(tài)工況時發(fā)動機(jī)的增壓方式為脈沖增壓方式，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于較高工況時發(fā)動機(jī)的增壓方式為定壓增壓方式，使發(fā)動機(jī)在各個運(yùn)行工況下都能獲得較優(yōu)的性能，并同時滿足經(jīng)濟(jì)性和動力性方面的要求。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的本發(fā)明采取的第一種技術(shù)方案是：該系統(tǒng)包括氣缸、排氣支管、排氣管、渦輪、排氣管套管和閥門，氣缸通過排氣支管與排氣管相連接，渦輪為單進(jìn)口，排氣管的出口與渦輪的進(jìn)口相連接，排氣管套管由排氣管套管側(cè)壁、排氣管套管前壁、排氣管套管后壁組成，閥門安裝在排氣管的尾部，排氣管穿過排氣管套管前壁的中心、插入排氣管套管內(nèi)，排氣支管穿過排氣管套管側(cè)壁，通過所述閥門的開關(guān)實(shí)現(xiàn)定壓增壓系統(tǒng)與脈沖增壓系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。排氣管套管的內(nèi)徑D的取值范圍為2d≤D≤3d，其中d為排氣管的內(nèi)徑。

本發(fā)明的第二種技術(shù)方案是：該系統(tǒng)氣缸、排氣支管、排氣管、渦輪、排氣管套管和閥門，氣缸通過排氣支管與排氣管相連接，渦輪為單進(jìn)口，排氣管的出口與渦輪的進(jìn)口相連接，排氣管套管由排氣管套管側(cè)壁、排氣管套管前壁、排氣管套管后壁組成，閥門安裝在排氣管的尾部，排氣管穿過排氣管套管前壁、緊貼排氣管套管側(cè)壁插入排氣管套管內(nèi)，排氣管外壁與排氣管套管側(cè)壁重合部分為圓弧形狀的壁面，通過所述閥門的開關(guān)實(shí)現(xiàn)定壓增壓系統(tǒng)與脈沖增壓系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換。排氣管套管的內(nèi)徑D的取值范圍為2d≤D≤3d，其中d為排氣管的內(nèi)徑。

當(dāng)氣缸數(shù)≤4且渦輪為單進(jìn)口時，可以直接采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)；當(dāng)氣缸數(shù)≥4且渦輪有兩個以上的進(jìn)口時，和每個渦輪進(jìn)口單獨(dú)相連的各個排氣管各自采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。通過閥門的開關(guān)實(shí)現(xiàn)定壓增壓與脈沖增壓之間的轉(zhuǎn)換，當(dāng)閥門關(guān)閉時，發(fā)動機(jī)的增壓方式為脈沖增壓，脈沖增壓在發(fā)動機(jī)低負(fù)荷和瞬態(tài)工況時性能比較好；當(dāng)閥門打開時，發(fā)動機(jī)的增壓方式為定壓增壓，這樣可以改善發(fā)動機(jī)的高負(fù)荷性能。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，不受缸數(shù)和渦輪入口數(shù)的限制，使發(fā)動機(jī)在整個負(fù)荷運(yùn)行范圍內(nèi)都可以獲得較優(yōu)的性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明渦輪增壓系統(tǒng)的第一種實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A-A剖面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中B-B剖面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明渦輪增壓系統(tǒng)的第二種實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中C-C剖面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖4中D-D剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施做進(jìn)一步描述。