[發明專利]渦輪有效流通面積可變的發動機系統

無效

• 申請號: 201210310927.6
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102817704A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 李鐵;許敏;黃偉;王家盛;高奕
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F02B37/22
• 分類號: F02B37/22
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及的是一種內燃機領域的渦輪增壓系統，特別是一種渦輪有效流通面積可變的發動機系統。

背景技術

隨著社會的發展和環保要求的提高，發動機增壓技術的應用越來越廣泛，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。渦輪增壓系統的兩種基本型式為定壓增壓系統和脈沖增壓系統。定壓增壓系統，各缸共用一根容積較大的排氣管，排氣管系結構比較簡單，渦輪當量流通面積較大，排氣管內壓力基本上保持恒定，壓力大小僅與發動機的負荷和轉速有關，不同缸數柴油機的增壓系統可以進行統一設計。定壓增壓系統在高速工況時，泵氣損失較小，渦輪效率較高，性能較優；但是在低速工況時，不能充分利用排氣脈沖能量。脈沖增壓系統，依據各缸發火順序，將排氣不發生干擾的兩個氣缸或三個氣缸和同一根排氣管相連接，排氣管系管徑較小，渦輪當量流通面積也較小，排氣脈沖能量可以充分利用，低速工況和瞬態工況性能較好；但是在高速工況時，泵氣損失較大。由此可見，如果一臺發動機的渦輪當量流通面積可以隨著工況的變換而變化，高速工況時使渦輪當量流通面積變大，低速工況時使渦輪當量流通面積變小，這是較為理想的。

經過對現有技術文獻的檢索發現，中國專利號ZL200820226936.6，專利名稱：一種渦輪增壓器的壓氣機并聯增壓裝置，該專利技術提供了一種壓氣機殼體可變的裝置，能較好地兼顧發動機的高低轉速工況；但是其殼體的變化需要一套專門的控制機構，從而使增壓系統結構變的比較復雜。

發明內容

本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種渦輪有效流通面積可變的發動機系統，使增壓系統可以自我調節，較好地兼顧發動機的高低轉速工況，而且結構簡單，不需要專門的控制機構。

本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明包括：第一吸氣管、第一壓氣機、發動機進氣管、發動機、發動機排氣管、第一渦輪、第一出氣管、第一連接軸、容積腔、容積腔上壁面、容積腔下壁面、容積腔左壁面、容積腔右壁面、容積腔前壁面、容積腔后壁面、彈簧、第一連接管、第二連接管、第三連接管、第四連接管、第五連接管、第一貫穿管、第二貫穿管、移動體、第二壓氣機、第二渦輪、第二吸氣管、第二出氣管和第二連接軸，第一壓氣機的進出氣口分別與第一吸氣管的出氣口、發動機進氣管的進氣口相連接，發動機的進出氣口分別與發動機進氣管的出氣口、發動機排氣管的進氣口相連接，第一渦輪的進出氣口分別與發動機排氣管的出氣口、第一出氣管的進氣口相連接，第一壓氣機與第一渦輪通過第一連接軸相連接，容積腔的橫截面為長方形，容積腔上壁面、容積腔下壁面、容積腔左壁面、容積腔右壁面、容積腔前壁面、容積腔后壁面固接為一體，第一連接管的兩端分別與發動機排氣管、容積腔下壁面相連通，第二連接管的兩端分別與發動機進氣管、容積腔左壁面相連通，第三連接管的兩端分別與發動機排氣管、容積腔左壁面相連通，第四連接管的兩端分別與第二壓氣機的出氣口、容積腔右壁面相連通，第五連接管的兩端分別與第二渦輪的進氣口、容積腔右壁面相連通，第二吸氣管的出氣口與第二壓氣機的進氣口相連接，第二出氣管的進氣口與第二渦輪的出氣口相連接，第二壓氣機與第二渦輪通過第二連接軸相連接，移動體安裝在容積腔內并與容積腔的內壁面密封接觸，第一貫穿管、第二貫穿管均貫穿移動體的左右兩壁面，移動體的上壁面通過彈簧與容積腔上壁面相連接。

進一步地，在本發明中第二連接管、第三連接管、第四連接管、第五連接管、第一貫穿管、第二貫穿管均為等截面圓管且內徑均相同，第二連接管的軸線與第四連接管的軸線重合，第三連接管的軸線與第五連接管的軸線重合，第二連接管的軸線、第三連接管的軸線、第一貫穿管的軸線、第二貫穿管的軸線均在同一平面上。

在本發明中，移動體可以在容積腔內上下移動。當發動機處于低速工況時，發動機排氣管內壓力較低，移動體下方的容積腔內壓力也較低，在彈簧的彈性作用下，移動體向下移動，從而使第二連接管與第四連接管相隔斷，第三連接管與第五連接管相隔斷，在整個增壓系統中僅有第一壓氣機和第一渦輪在工作，渦輪當量入口面積較小，脈沖能量可以充分利用，發動機進氣壓力較大，發動機整機性能較優；當發動機處于高速工況時，發動機排氣管內壓力較高，移動體下方的容積腔內壓力也較高，移動體向上移動并壓縮彈簧，從而使第二連接管與第四連接管相連通，第三連接管與第五連接管相連通，在整個增壓系統中第一壓氣機、第二壓氣機、第一渦輪和第二渦輪均同時在工作，渦輪當量入口面積較大，發動機泵氣損失較小，發動機整機性能較優。