專利名稱：一種脈沖式復合排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種內(nèi)燃機增壓系統(tǒng)，特別是一種脈沖式復合排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
柴油機是一種應用廣泛的動力設備，增壓技術(shù)是目前柴油機滿足節(jié)能減排目標的 必備技術(shù)之一，渦輪增壓系統(tǒng)作為增壓柴油機的關(guān)鍵系統(tǒng)，對增壓柴油機的動力性、經(jīng)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(chǎn)成本，柴油機的功率密度和增壓度越來越高，這對增壓系統(tǒng)的可靠性、瞬態(tài)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、氣缸掃氣順暢、瞬態(tài)特性好、排氣管結(jié)構(gòu)簡單是目前柴油機排氣管系優(yōu)化設計的綜合指標。圍繞這一設計指標，研究者發(fā)展出七種增壓系統(tǒng)形式定壓增壓系統(tǒng)、脈沖增壓系統(tǒng)、脈沖轉(zhuǎn)換器增壓系統(tǒng)、模件式脈沖增壓系統(tǒng)、混合式脈沖轉(zhuǎn)換器增壓系統(tǒng)、模件式多功能脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)和可變排氣管系統(tǒng)。定壓系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)較多的柴油機上使用；與脈沖系統(tǒng)相比脈沖轉(zhuǎn)換器增壓系統(tǒng)，渦輪入口少，渦輪效率高，但脈沖轉(zhuǎn)換器的縮口增加了氣流阻力；模件式脈沖增壓系統(tǒng)排氣管系結(jié)構(gòu)簡單，便于生產(chǎn)，能較好的利用排氣脈沖能量，渦輪效率較高，但該系統(tǒng)降低掃氣干擾的性能較差。實用新型專利97242566. 7公開了的混合式脈沖轉(zhuǎn)換器增壓系統(tǒng)，可較好地利用排氣脈沖能量，瞬態(tài)特性較好，結(jié)構(gòu)相對簡單，降低掃氣干擾的性能較好，但這種系統(tǒng)隨著柴油機缸數(shù)的增加而結(jié)構(gòu)復雜程度增加，其適用范圍有限。發(fā)明專利200810203029. 4公開了的模件式多功能脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)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(nèi)流動損失較大，而且該系統(tǒng)降低掃氣干擾的能力有限。發(fā)明專利200810203054. 2、發(fā)明專利200810203055. 7和發(fā)明專利200920210502. I提出的可變排氣管系統(tǒng)方案，通過控制閥門使渦輪增壓系統(tǒng)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(tǒng)需要根據(jù)發(fā)動機運行特點確定切換邊界，增加了系統(tǒng)復雜程度，降低了可靠性。本實用新型提供了一種脈沖式復合排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，能有效降低掃氣干擾，降低排氣系統(tǒng)阻力，充分利用排氣脈沖能量。
發(fā)明內(nèi)容為了改善現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提出了一種脈沖式復合排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，該增壓系統(tǒng)能有效降低掃氣干擾，降低排氣系統(tǒng)阻力，改善柴油機各缸的排氣背壓不均勻性，提高排氣脈沖能量利用率，便于組合安裝，適用于各種缸數(shù)的發(fā)動機。本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種脈沖式復合排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，它包括主排氣管、主排氣支管、旁通管、集氣管，主排氣支管的入口連接發(fā)動機排氣道，主排氣支管的出口連接主排氣管，旁通管的入口連接主排氣支管，旁通管的出口連接集氣管，主排氣管的出口連接集氣管的進口，集氣管的出口連接渦輪入口，旁通管的入口到主排氣支管的入口的距離是O. I O. 5倍主排氣支管的入口直徑，旁通管的入口截面積與主排氣支管入口截面積的比值范圍是O. 05 O. 2，旁通管沿主排氣支管與主排氣管內(nèi)排氣流動方向延伸至集氣管，各缸主排氣支管上均有旁通管引出至集氣管。本實用新型的有益效果在掃氣階段，氣缸排氣流量小，排氣門出口壓力低，由于受到掃氣干擾的影響，總管內(nèi)壓力較高，而渦輪入口處是一個低壓區(qū)，排氣主要由旁通管流到渦輪入口，降低掃氣干擾；排氣門開度較大時，主排氣支管內(nèi)壓力較高，旁通管入口截面積相對較小，節(jié)流效應明顯，氣流主要經(jīng)主排氣支管流入主排氣管內(nèi)，提高了脈沖能量利用率；旁通管直徑較小，占用空間小，可緊湊安排。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型在四缸機上的實施例作詳細說明，本實施例以本實用新型的技術(shù)方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖I所示，本實用新型包括主排氣管I、主排氣支管2、旁通管3、集氣管4，主排氣支管2的入口連接發(fā)動機排氣道，主排氣支管2的出口連接主排氣管1，旁通管3的入口連接主排氣支管2，旁通管3的出口連接集氣管4，主排氣管I的出口連接集氣管4的進口，集氣管4的出口連接渦輪入口，旁通管3的入口到主排氣支管2的入口的距離是O. I O. 5倍主排氣支管2的入口直徑，旁通管3的入口截面積與主排氣支管2入口截面積的比值范圍是O. 05 O. 2，旁通管3沿主排氣支管2與主排氣管I內(nèi)排氣流動方向延伸至集氣管4，各缸主排氣支管2上均有旁通管3引出至集氣管4。以四缸機為例，各缸主排氣支管2的入口連接發(fā)動機排氣道，主排氣支管2的出口連接主排氣管1，旁通管3的入口連接主排氣支管2，旁通管3的出口連接集氣管4，主排氣管I的出口連接集氣管4的進口，集氣管4的出口連接渦輪入口，旁通管3的入口到主排氣支管2的入口的距離是O. 2倍主排氣支管2的入口直徑，旁通管3的入口截面積與主排氣支管2入口截面積的比值是O. 15，旁通管3沿主排氣支管2與主排氣管I內(nèi)排氣流動方向延伸至集氣管4，各缸主排氣支管2上均有旁通管3引出至集氣管4。在發(fā)動機任意一缸的掃氣階段，該缸排氣流量小，排氣門出口壓力較低，而主排氣管I所連氣缸中的某一缸處于排氣流量較大的階段，在主排氣管I內(nèi)形成較高的壓力，此時，由于渦輪入口對壓力的衰減作用，集氣管4內(nèi)的壓力相對較低。因此，在掃氣階段，氣缸的排氣主要經(jīng)旁通管3到集氣管4，進而流入渦輪。在任一缸的排氣中期，由于該缸排氣流量較大，在主排氣支管2內(nèi)建立起較高的壓力，有足夠的驅(qū)動力驅(qū)使排氣流入主排氣管1，流通管路的截面積成為制約流量大小的主要因素，又由于主排氣支管2與旁通管3的截面積比值較大，因此，排氣主要從主排氣支 管2流入主排氣管1，能夠提高排氣的能量利用率。
權(quán)利要求1.一種脈沖式復合排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，包括主排氣管(I)、主排氣支管(2)、旁通管(3)、集氣管(4)，主排氣支管(2)的入口連接發(fā)動機排氣道，主排氣支管(2)的出口連接主排氣管(I)，其特征在于旁通管(3)的入口連接主排氣支管(2)，旁通管(3)的出口連接集氣管(4)，主排氣管(I)的出口連接集氣管(4)的進口，集氣管(4)的出口連接渦輪入口，旁通管(3)的入口到主排氣支管(2)的入口的距離是O. I O. 5倍主排氣支管(2)的入口直徑，旁通管(3)的入口截面積與主排氣支管(2)入口截面積的比值范圍是O. 05 O. 2，旁通管(3)沿主排氣支管(2)與主排氣管(I)內(nèi)排氣流動方向延伸至集氣管(4)，各缸主排氣支管(2)上均有旁通管(3)引出至集氣管(4)。
專利摘要一種脈沖式復合排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機技術(shù)領域，包括主排氣管、主排氣支管、旁通管、集氣管，主排氣支管的入口連接發(fā)動機排氣道，主排氣支管的出口連接主排氣管，旁通管的入口連接主排氣支管，旁通管的出口連接集氣管，主排氣管的出口連接集氣管的進口，集氣管的出口連接渦輪入口，旁通管順主排氣支管與主排氣管內(nèi)排氣流動方向延伸至集氣管，旁通管連接集氣管側(cè)壁且旁通管內(nèi)腔與集氣管內(nèi)腔貫通，各缸主排氣支管上均有旁通管引出至集氣管。本實用新型掃氣干擾小，能量利用率高，占用空間小，可緊湊安排。
文檔編號F01N13/08GK202628247SQ201220270549
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者王希波, 郭振, 解鵬, 吳娜, 劉永輝, 陶莉莉, 徐洋 申請人:山東交通學院