[發明專利]旋轉式排氣總管喉口面積可變的增壓系統

有效

• 申請號: 201310370937.3
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103470363A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 冒曉建
• 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;樊昕

技術領域

本發明涉及的是一種機械設計技術領域的渦輪增壓系統，特別是一種旋轉式排氣總管喉口面積可變的增壓系統。

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，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，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，如果一臺發動機的排氣管容積可以隨著工況的變換而變化，高速工況時使排氣管容積變大，低速工況時使排氣管容積變小，這是較為理想的。在排氣管容積不變的前提下，通過改變排氣管的出口面積，也可以實現發動機高低轉速工況的兼顧。在低速工況排氣管出口面積變小，渦輪前可用能較多；在高速工況排氣管出口面積變大，泵氣損失較小，這也是較為理想的。

經過對現有技術文獻的檢索發現，中國專利號ZL201020532937.0，專利名稱：排氣管出口面積可變的渦輪增壓裝置，該專利技術提供了一種排氣管出口面積連續可變的裝置，能較好地兼顧發動機的高低轉速工況；但是其排氣管出口面積的變化是通過旋轉把手的旋轉來實現的，這就需要增加一套專門的控制機構來控制旋轉把手的旋轉，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，提供了一種旋轉式排氣總管喉口面積可變的增壓系統，使其排氣管出口面積可以自我調節，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，本發明包括壓氣機進氣管、壓氣機、發動機進氣管、發動機、第一排氣支管、第二排氣支管、排氣管、渦輪、渦輪排氣管、連接軸、連接管、容積腔、固定體、第一貫穿管、第二貫穿管、彈性部件、隔板、旋轉體、第一旋轉軸、連接板、旋轉板、第二旋轉軸、鏈條和流通孔，壓氣機的進出氣口分別與壓氣機進氣管的出氣口、發動機進氣管的進氣口相連接，發動機的進氣口與發動機進氣管的排氣口相連接，第一排氣支管的進氣口、第二排氣支管的進氣口分別與發動機的排氣道相連接，第一排氣支管的出氣口、第二排氣支管的出氣口均與排氣管相連接，渦輪的進出氣口分別與排氣管的出氣口、渦輪排氣管的進氣口相連接，壓氣機與渦輪通過連接軸同軸相連，容積腔的縱截面為圓環狀，固定體、旋轉體的縱截面均為圓弧狀，容積腔、固定體、旋轉體的橫截面均為長方形，固定體安裝在容積腔內并與容積腔的內壁面固結在一起，第一貫穿管、第二貫穿管均布置在固定體內，第一貫穿管、第二貫穿管連接在一起，第一貫穿管、第二貫穿管的橫截面均為長方形，第二貫穿管的橫截面面積大于第一貫穿管的橫截面面積，隔板安裝在第二貫穿管內并與第二貫穿管的壁面密封接觸，旋轉體的一端伸入第一貫穿管內并與第一貫穿管的壁面密封接觸，旋轉體的另一端與隔板固結在一起，第二貫穿管的上壁面通過彈性部件與隔板連接在一起，第一連接軸的軸線與容積腔的軸線重合，第一連接軸的一端穿過容積腔后鑲嵌在容積腔的側壁上，旋轉體、連接板、第一連接軸固結在一起，排氣管為橫截面為長方形，第二旋轉軸的一端穿過排氣管后鑲嵌在排氣管的下側壁上，旋轉板安裝在排氣管內并與第二旋轉軸固結為一體，第一旋轉軸的另一端、第二旋轉軸的另一端通過鏈條相連接，連接管的一端與容積腔相連通，連接管的另一端與發動機進氣管相連通，流通孔布置在旋轉體上。

進一步地，在本發明中，彈性部件為彈簧，旋轉板的橫截面為長方形。

在本發明的工作過程中，旋轉體可以在容積腔內旋轉，旋轉體與第一旋轉軸固結為一體，旋轉板與第二旋轉軸固結為一體；當旋轉體旋轉時，鏈條帶動第二旋轉軸、旋轉板同步同方向旋轉。當發動機進氣管內壓力較高時，隔板左方的容積腔內壓力也較高，隔板逆時針旋轉，旋轉體帶動旋轉板逆時針旋轉并壓縮彈性部件，從而使排氣管的喉口面積變大，發動機的泵氣損失較??；當發動機進氣管內壓力較低時，隔板左方的容積腔內壓力也較低，在彈性部件的彈性作用下，旋轉體再次帶動旋轉板順時針旋轉，從而使排氣管的喉口面積變小，脈沖能量可以充分利用，渦輪前可用能較多。