專利名稱：氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓系統(tǒng)，特別是一種多缸內(nèi)燃機(jī)排氣能量利用 與抗掃氣干擾的氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓系統(tǒng)有定壓、脈沖、脈沖轉(zhuǎn)換、模件式脈沖轉(zhuǎn)換等。 定壓渦輪增壓系統(tǒng)的排氣管尺寸較大使排氣壓力基本不變，避免因多缸排氣造成 掃氣干擾，渦輪進(jìn)氣氣流穩(wěn)定，渦輪效率高，但排氣能量損失大，低工況和動(dòng)態(tài) 性能差。脈沖渦輪增壓系統(tǒng)因渦輪脈動(dòng)進(jìn)氣，渦輪效率不如定壓渦輪增壓系統(tǒng)， 但可較充分利用排氣的脈動(dòng)能量，低工況和動(dòng)態(tài)性能好，適合6缸、12缸等以3 為倍數(shù)內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用。對缸數(shù)不是3為倍數(shù)的內(nèi)燃機(jī)，常采用帶有脈沖轉(zhuǎn)換器的 渦輪增亞系統(tǒng)來減少由于渦輪多入口所造成的渦輪部分進(jìn)氣損失和部分排氣管 排空所造成渦輪的鼓風(fēng)損失，并通過脈沖轉(zhuǎn)換器的縮口以抑制所聯(lián)排氣管各缸之 間壓力波對掃氣的干擾，但增加了排氣能量損失。模件式脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng) (簡稱MPC系統(tǒng))是通過一根較定壓渦輪增壓系統(tǒng)容積小很多的排氣總管與各排 氣支管相連，各排氣支管做成縮口抑制各缸間的掃氣干擾，該系統(tǒng)有與脈沖渦輪 增壓系統(tǒng)相近的排氣脈動(dòng)能量利用率，有與定壓渦輪增壓系統(tǒng)相近的渦輪效率， 能較好的兼顧高低工況性能，但有時(shí)還有較大的掃氣干擾。模件式脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)在一些多缸機(jī)尤其是8缸機(jī)使用時(shí)，不管如何 改變內(nèi)燃機(jī)的發(fā)火順序，在靠近排氣總管封閉端的某些缸的壓力波總會(huì)對下游鄰 近缸的掃氣形成較大的干擾，造成各缸掃氣不均勻，引起有關(guān)缸排溫異常上升， 使內(nèi)燃機(jī)各缸的排氣溫度差值不滿足要求，性能變差。已有技術(shù)中，John H- Weaving在"Internal Combustion Engineering Science and Technology" (Elsevier Applied Science, London and New York, 1990)—書中提出了為減少模件式脈沖轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在一些多缸機(jī)使用時(shí)一些缸的掃 氣干擾，在有掃氣干擾氣缸之間的排氣總管內(nèi)設(shè)一片節(jié)流孔板用于衰減壓力波；
或進(jìn)一步縮小有掃氣干擾氣缸的排氣支管縮口，以抑制對掃氣的干擾，這兩種方 法均使節(jié)流損失加大。專利號(hào)為CN2312331Y，名稱為混合式脈沖轉(zhuǎn)換器排氣系 統(tǒng)的實(shí)用新型專利，提出了對八缸和V型十六缸四沖程柴油機(jī)采用由四個(gè)缸構(gòu)成 的MPC排氣管與四個(gè)缸構(gòu)成的脈沖轉(zhuǎn)換器兩部分組成排氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)能充分利 用排氣脈沖能量，減少泵氣功損失，提高渦輪效率，排氣溫度均勻，但由于通過 脈沖轉(zhuǎn)換器與MPC系統(tǒng)相連，脈沖轉(zhuǎn)換器的縮口也造成一定的節(jié)流損失。 發(fā)明內(nèi)容為了克服某些多缸內(nèi)燃機(jī)已有渦輪增壓系統(tǒng)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種 既能抑制掃氣干擾又能減少節(jié)流損失提高渦輪效率的氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦 輪增壓系統(tǒng)。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括氣缸、排氣支管、兩根脈沖 排氣管、Y型接頭、模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管、渦輪增壓器和導(dǎo)流板。根據(jù)內(nèi)燃機(jī) 的發(fā)火順序?qū)⑦h(yuǎn)離渦輪增壓器段有掃氣干擾的氣缸分別通過兩根脈沖排氣管與Y 型接頭的兩個(gè)輸入端連接，Y型接頭的輸出端與模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管的輸入端 連接，模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管的輸出端與渦輪增壓器入口連接，其余各氣缸分別 通過各自的排氣支管與模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管連接，在各排氣支管和模件式脈沖 轉(zhuǎn)換排氣管的連接處設(shè)置導(dǎo)流板，導(dǎo)流板以"角度插入模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管 中。通過該導(dǎo)流板控制排氣支管對模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管氣流的引射和壓力波的 發(fā)射。2根脈沖排氣管能將有干擾氣缸排氣壓力波的傳遞路徑延長，使所聯(lián)氣缸 排氣均不出現(xiàn)或無明顯掃氣干擾。模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管連接的排氣支管通過導(dǎo) 流板使排氣以a角度流入模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管，每缸排氣均對模件式脈沖轉(zhuǎn)換 排氣管氣流產(chǎn)生引射作用，相當(dāng)于一個(gè)引射抽吸泵，模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管所連 的多個(gè)氣缸就相當(dāng)于多個(gè)引射抽吸泵串聯(lián)對Y型接頭出口進(jìn)行抽吸，使Y型接頭 出口的壓力下降，模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管所聯(lián)氣缸數(shù)愈多，壓力下降愈明顯，Y 型接頭不用縮口就能抑制Y型接頭兩根脈沖排氣管相連氣缸的掃氣干擾；由于各 排氣支管氣流對模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管氣流的引射作用，使各排氣支管到渦輪入 口氣流保持高速，提高了排氣能量利用率。因?qū)Я靼鍖σ渥饔玫脑鰪?qiáng)，可以不 再完全靠縮口來抑制近封閉端氣缸的掃氣干擾，從而使氣缸泵氣功損失小。本發(fā)明有益效果本發(fā)明的氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)適用于4、 5、 7、 8、 9、 10缸等多缸內(nèi)燃機(jī)，能充分的利用排氣脈動(dòng)能量，有更好的瞬態(tài) 說明書第3/4頁和加速性能，結(jié)構(gòu)簡單，泵氣功損失小，渦輪效率高，能避免大的掃氣干擾。


圖1是本發(fā)明渦輪增壓系統(tǒng)用于8缸柴油機(jī)第一種實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明渦輪增壓系統(tǒng)用于8缸柴油機(jī)第二種實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1 A氣缸，2 B氣缸，3 C氣缸，4 D氣缸，5 E氣缸，6 F氣缸，7 G 氣缸，8 H氣缸，9排氣支管，10 A脈沖排氣管，11 B脈沖排氣管，12 Y型接 頭，13模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管，14渦輪增壓器，15導(dǎo)流板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明用于8缸柴油機(jī)的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。 如圖l所示，本發(fā)明包括A氣缸1， B氣缸2， C氣缸3， D氣缸4， E氣缸5， F氣缸6， G氣缸7， H氣缸8，排氣支管9， A脈沖排氣管IO， B脈沖排氣管ll， Y型接頭12，模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13，渦輪增壓器14，導(dǎo)流板15。根據(jù)內(nèi)燃 機(jī)的發(fā)火順序?qū)⑦h(yuǎn)離渦輪增壓器段有掃氣干擾的A氣缸1和B氣缸2分別通過A 脈沖排氣管10和B脈沖排氣管11與Y型接頭12的兩個(gè)輸入端連接，Y型接頭 12的輸出端與模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13的輸入端連接，模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管 13的輸出端與渦輪增壓器入口連接，C氣缸3， D氣缸4， E氣缸5， F氣缸6， G 氣缸7， H氣缸8分別通過各自的排氣支管9與模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13連接， 在各排氣支管9和模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13的連接處設(shè)置導(dǎo)流板15，導(dǎo)流板15 以"角度插入模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13中，20°《"《45° 。導(dǎo)流板15、排氣 支管9和模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13三者固接成一體。A氣缸1和B氣缸2的排氣分別通過A脈沖排氣管10、 B脈沖排氣管11和Y 型接頭12流入模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13，同時(shí)C氣缸3， D氣缸4， E氣缸5， F 氣缸6， G氣缸7， H氣缸8的排氣通過各排氣支管9和導(dǎo)流板15流入模件式脈 沖轉(zhuǎn)換排氣管13，通過引射促進(jìn)管內(nèi)氣體加速流動(dòng)，所連氣缸數(shù)愈多引射效果 愈明顯，對Y型接頭12出口形成低壓。通過對A脈沖排氣管10、 B脈沖排氣管 11和模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13管徑和管長等參數(shù)的設(shè)計(jì)，控制脈沖排氣管10 與脈沖排氣管11之間的壓力波反射時(shí)間和傳遞強(qiáng)度，從而抑制了 A脈沖排氣管 10、 B脈沖排氣管11所連氣缸的掃氣干擾。各氣缸的排氣匯入模件式脈沖轉(zhuǎn)換 排氣管13，通過導(dǎo)流板15與排氣支管9構(gòu)成的縮口使氣體高速流向模件式脈沖 轉(zhuǎn)換排氣管13中心，抑制模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13所連接各氣缸之間的掃氣干 擾，使渦輪增壓器14的入口氣流更穩(wěn)定，提高渦輪的運(yùn)行效率。如圖2所示，A氣缸1與A脈沖排氣管10 —端相連，A脈沖排氣管10的另 一端與Y型接頭12的一個(gè)輸入端相連，B氣缸2與B脈沖排氣管11 一端相連， C氣缸3通過排氣支管9與B脈沖排氣管11的另一端的側(cè)面弧線連通，B脈沖排 氣管11的另一端與Y型接頭12的另一個(gè)輸入端相連，Y型接頭12的輸出端與 模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13的輸入端連接，模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13的輸出端與 渦輪增壓器入口連接，D氣缸4， E氣缸5， F氣缸6， G氣缸7， H氣缸8分別通 過各自排氣支管9與模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管13連接，在排氣支管9和模件式脈 沖轉(zhuǎn)換排氣管13的連接處設(shè)置導(dǎo)流板15，導(dǎo)流板15以"角度插入模件式脈沖 轉(zhuǎn)換排氣管13中，20°《a《45° ，導(dǎo)流板15、排氣支管9和模件式脈沖轉(zhuǎn)換 排氣管13三者固接成一體。
權(quán)利要求
1.一種氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)，包括A氣缸(1)、B氣缸(2)、C氣缸(3)、D氣缸(4)、E氣缸(5)、F氣缸(6)、G氣缸(7)、H氣缸(8)、排氣支管(9)、A脈沖排氣管(10)、B脈沖排氣管(11)、模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管(13)、渦輪增壓器(14)，其特征在于還包括Y型接頭(12)、導(dǎo)流板(15)，A氣缸(1)和B氣缸(2)分別通過A脈沖排氣管(10)和B脈沖排氣管(11)與Y型接頭(12)的兩個(gè)輸入端連接，Y型接頭(12)的輸出端與模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管(13)的輸入端連接，模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管(13)的輸出端與渦輪增壓器入口連接，C氣缸(3)、D氣缸(4)、E氣缸(5)、F氣缸(6)、G氣缸(7)、H氣缸(8)分別通過各排氣支管(9)與模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管(13)連接，在各排氣支管(9)和模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管(13)的連接處設(shè)置導(dǎo)流板(15)，導(dǎo)流板(15)以α角度插入模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管(13)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)，其特征是 所述的"角為20°《"《45° 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)，其特征是 所述的導(dǎo)流板(15)、排氣支管(9)和模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管(13)三者固接 成一體。
全文摘要
氣體導(dǎo)流復(fù)合脈沖轉(zhuǎn)換渦輪增壓系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括氣缸、排氣支管、兩根脈沖排氣管、Y型接頭、模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管、渦輪增壓器和導(dǎo)流板。將遠(yuǎn)離渦輪增壓器段有掃氣干擾的氣缸分別通過兩根脈沖排氣管、Y型接頭、模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管與渦輪增壓器入口連接，其余各氣缸分別通過各排氣支管與模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管連接，在各排氣支管和模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管的連接處設(shè)置導(dǎo)流板。通過該導(dǎo)流板控制排氣支管對模件式脈沖轉(zhuǎn)換排氣管氣流的引射和壓力波的發(fā)射。本發(fā)明適用于4、5、7、8、9、10缸等多缸內(nèi)燃機(jī)，能充分的利用排氣脈動(dòng)能量，有更好的瞬態(tài)和加速性能，結(jié)構(gòu)簡單，泵氣功損失小，渦輪效率高，能避免大的掃氣干擾。
文檔編號(hào)F02B37/00GK101149016SQ20071004767
公開日2008年3月26日 申請日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者毅 崔, 鄧康耀, 鄔靜川, 郭中朝, 顧宏中 申請人:上海交通大學(xué)