[發明專利]一種彈簧振子共振式脈沖能量延遲釋放渦輪增壓系統

在審

• 申請號: 201710969310.8
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107725175A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王希波;張克松
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: F02B37/12
• 分類號: F02B37/12;F02B37/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及內燃機增壓系統，特別是一種彈簧振子共振式脈沖能量延遲釋放渦輪增壓系統，屬于內燃機技術領域。

背景技術

為了緩解增壓器與柴油機匹配的高低工況矛盾，研究者發展出了相繼增壓、二級可調增壓或可變幾何渦輪增壓器等可變渦輪增壓系統，在柴油機低轉速，當量噴嘴環面積較小，提高渦輪輸出功，柴油機高轉速時，當量噴嘴環面積大，防止過增壓，降低柴油機掃氣功。然而，在柴油機低速時，渦輪噴嘴環當量面積小，對排氣壓力脈沖形成很強的反射作用，使排氣壓力脈沖過高，增加了活塞將廢氣推出氣缸所需要消耗的能量，也增加了脈沖能量損失，使柴油機燃油耗升高。

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，其原理是在低速工況時用小容積排氣管，增強脈沖作用，高轉速時應用大容積排氣管，降低流動阻力，這種系統和控制策略適用于固定截面的渦輪增壓器或者帶旁通閥的渦輪增壓器，而在相繼增壓、二級可調增壓或可變截面渦輪增壓系統中，這種系統會明顯提高低轉速時的排氣壓力波幅度，增加發動機能耗，沒有充分發揮出柴油機的節能潛力。

發明內容

本發明的目的是提供一種彈簧振子共振式脈沖能量延遲釋放渦輪增壓系統，在柴油機排氣壓力脈沖的激勵下，使彈簧、調節質量和緩沖活塞組成的振子共振，從而使脈沖活塞產生脈動性位移，將柴油機壓力波動的幅度降低，既能夠降低柴油機排氣阻力，又能提高渦輪入口壓力的穩定性，使渦輪具有較高的工作效率。

本發明提供了一種彈簧振子共振式脈沖能量延遲釋放渦輪增壓系統，其中，包括發動機氣缸、排氣歧管、排氣總管、渦輪、渦輪后排氣管、脈沖氣缸和脈沖活塞；

所述排氣總管通過所述排氣歧管與對應的發動機氣缸連通，所述渦輪的進氣口與所述排氣總管連通，所述渦輪的出氣口與所述渦輪后排氣管連通；

所述脈沖氣缸的一端與所述排氣總管連通，所述脈沖活塞可滑動地安裝在所述脈沖氣缸內，且所述脈沖活塞將所述脈沖氣缸分隔成第一腔體和第二腔體，所述第一腔體與所述排氣總管連通；

所述第二腔體內設有彈性調節機構，所述彈性調節機構的第一端與所述脈沖活塞連接，所述彈性調節機構的第二端與所述脈沖氣缸的內壁連接。

如上所述的彈簧振子共振式脈沖能量延遲釋放渦輪增壓系統，其中，優選的是，還包括控制閥，所述控制閥安裝在所述脈沖氣缸與所述排氣總管連通處。

如上所述的彈簧振子共振式脈沖能量延遲釋放渦輪增壓系統，其中，優選的是，還包括漏氣導管，所述漏氣導管的一端與所述渦輪后排氣管連通，另一端與所述第二腔體連通。

如上所述的彈簧振子共振式脈沖能量延遲釋放渦輪增壓系統，其中，優選的是，所述彈性調節機構包括脈沖活塞彈簧、頻率調節塊、受控彈簧、頻率調節彈簧、第一支撐座、第二支撐座、控制銷、控制桿和滑動導桿；

所述第一支撐座和所述第二支撐座均固定設置在所述第二腔體的側壁上，所述第一支撐座位于所述第二支撐座遠離所述脈沖活塞的一側；

所述滑動導桿的可滑動地穿過所述第二支撐座，其一端與所述脈沖活塞連接；所述頻率調節塊可滑動地安裝在所述滑動導桿上，且所述頻率調節塊位于所述第二支撐座與所述脈沖活塞之間；

所述控制桿可滑動地穿過所述第一支撐座和所述第二支撐座；

所述脈沖活塞彈簧的第一端與所述脈沖活塞固定連接，所述脈沖活塞彈簧的第二端與所述頻率調節塊連接；所述頻率調節彈簧的第一端與所述頻率調節塊連接，所述頻率調節彈簧的第二端與所述第二支撐座連接；所述受控彈簧的第一端與所述控制桿連接，所述受控彈簧的第二端與所述頻率調節塊連接；

所述控制銷設置在所述第一支撐座上，所述控制桿上設有與所述控制銷配合的銷孔或凹槽。

如上所述的彈簧振子共振式脈沖能量延遲釋放渦輪增壓系統，其中，優選的是，所述控制銷上設有電磁鐵，所述控制銷通過控制銷彈簧與所述脈沖氣缸的內壁連接，所述電磁鐵用于在通電時產生磁場力并壓縮控制銷彈簧。

與現有技術相比，由于脈沖氣缸與排氣總管連通，脈沖活塞與彈性調節機構形成受迫振動系統，在發動機低速穩定工況下，脈沖活塞在排氣脈沖作用下產生共振，使排氣總管容積變化率與排氣脈沖一致，降低最大脈沖幅度，降低泵氣功損失。能夠有效抑制排氣總管內的壓力波動，使壓力波動幅度保持在合理水平內。本發明結構緊湊，占用空間小，可系列化生產，拆裝方便，適用于各種可變增壓系統。