[實用新型]一種分體式二級排氣管系渦輪增壓系統

有效

• 申請號: 201220270547.X
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN202628246U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 王希波;郭振;解鵬;張竹林;周長峰;徐洋;唐宏慶;劉振娜
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: F01N13/08
• 分類號: F01N13/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種內燃機增壓系統，特別是一種分體式二級排氣管系渦輪增壓系統，屬于內燃機技術領域。?

背景技術

柴油機是一種重要的動力機械，是生產生活中主要的動力來源，目前中大功率的柴油機多采用渦輪增壓技術，以提高功率、降低燃油消耗率。渦輪增壓系統作為增壓柴油機的關鍵系統，對增壓柴油機的動力性、經濟性和排放性能均有重要影響。為了提高柴油機熱效率，降低柴油機排放，降低單位功率生產成本，柴油機的功率密度和增壓度越來越高，這對增壓系統的可靠性、瞬態響應性和掃氣均勻性提出了更高要求。全工況性能好、廢氣能量利用率高、掃氣順暢、瞬態特性好、結構簡單是目前柴油機排氣管系優化設計的綜合指標。圍繞這一設計指標，研究者發展出七種增壓系統形式：定壓增壓系統、脈沖增壓系統、脈沖轉換器增壓系統、模件式脈沖增壓系統、混合式脈沖轉換器增壓系統、模件式多功能脈沖轉換渦輪增壓系統和可變排氣管技術。?

定壓系統掃氣干擾小，泵氣功損失小，但排氣脈沖能量利用率低、低工況性能較差；脈沖系統能夠較好的避免掃氣干擾，排氣脈沖能量利用率高，掃氣均勻性好，低工況性能佳，但渦輪有多個進口，渦輪增壓器效率低，不宜在缸數較多的柴油機上使用；與脈沖系統相比脈沖轉換器增壓系統，渦輪入口少，渦輪效率高，但脈沖轉換器的縮口增加了氣流阻力；模件式脈沖增壓系統排氣管系結構簡單，便于生產，能較好的利用排氣脈沖能量，渦輪效率較高，但該系統降低掃氣干擾的性能較差。在現有的技術中，實用新型專利97242566.7公開了的混合式脈沖轉換器增壓系統，可較好地利用排氣脈沖能量，瞬態特性較好，結構相對簡單，降低掃氣干擾的性能較好，但這種系統隨著柴油機缸數的增加而結構復雜程度增加，其適用范圍有限。發明專利200810203029.4公開了的模件式多功能脈沖轉換渦輪增壓系統，結構較簡單，但拱形截面的排氣支管延伸段靠近排氣管軸線，導致管內流動損失較大，而且該系統降低掃氣干擾的能力有限。發明專利200810203054.2、發明專利200810203055.7和發明專利200920210502.1提出的可變排氣管系統方案，通過控制閥門使渦輪增壓系統在脈沖增壓和定壓增壓(或準定壓增壓)之間切換，可兼顧高低工況的要求，但對降低掃氣干擾沒有明顯的作用，且這類系統需要根據發動機運行特點確定切換邊界，增加了系統復雜程度，降低了可靠性。本實用新型提供了一種分體式二級排氣管系渦輪增壓系統，能降低掃氣干擾和排氣系統阻力，充分利用排氣脈沖能量。?

發明內容

為了克服現有技術的不足，本實用新型提供了一種分體式二級排氣管系渦輪增壓系統，通過次級排氣管的隔離效應和主次排氣管的流量分配來降低發動機的掃氣干擾，提高排氣脈沖能量利用率。該系統布置方便，易于制造，適用于各種缸數的發動機。?

為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：該系統包括主排氣支管、主排氣管、次級排氣支管、上置式次級排氣管、下置式次級排氣管、混合器，混合器由混合器主管與混合器次管組成，主排氣支管的入口連接發動機排氣道，主排氣支管的出口連接主排氣管，次級排氣支管的入口連接主排氣支管，次級排氣支管的入口到主排氣支管的入口的距離是0.1～0.5倍主排氣支管的入口直徑，次級排氣支管的入口截面積與主排氣支管入口截面積的比值范圍是0.05～0.5，主排氣管的出口與混合器主管的入口相連，依據發火順序，將氣缸?分為兩組，一組氣缸的主排氣支管通過次級排氣支管連接上置式次級排氣管，另一組氣缸的主排氣支管通過次級排氣支管連接下置式次級排氣管，上置式次級排氣管與所連次級排氣支管固結為一體，下置式次級排氣管與所連次級排氣支管固結為一體，上置式次級排氣管和下置式次級排氣管的出口連接混合器次管的入口，混合器主管的出口連接渦輪入口。?

本實用新型有益效果：?

主排氣管、上置式次級排氣管與下置式次級排氣管形成三個相對獨立的區域，上置式次級排氣管所連接氣缸之間的掃氣干擾小，下置式次級排氣管所連接氣缸之間的掃氣干擾也小。在氣缸掃氣階段，排氣流量小，渦輪入口處的壓力較低，混合器內壓力較低，而主排氣管內壓力較高，一組氣缸的排氣主要經由上置式次級排氣管流到混合器，另一組氣缸的排氣主要經下置式次級排氣管流到混合器，能夠有效降低掃氣干擾。排氣門開度較大時，由于次級排氣支管橫截面積相對主排氣管橫截面積小，節流效應明顯，氣缸排氣主要通過主排氣支管經主排氣管和混合器流入渦輪，提高脈沖能量利用效率。本實用新型的主排氣管、上置式次級排氣管和下置式次級排氣管可分別制造，加工方便，在發動機上布置靈活，適用于各種缸數的發動機。?

附圖說明