專利名稱：可調(diào)排氣流通路徑的渦輪增壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓裝置，特別是一種適用于渦輪進(jìn)口有兩個(gè)且
渦輪側(cè)置的可調(diào)排氣流通路徑的渦輪增壓裝置，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，中大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)大都采用渦輪增壓技術(shù)，以提高功率和降低燃油消耗率。渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的兩種基本增壓裝置為定壓增壓裝置和脈沖增壓裝置。定壓增壓裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是排氣管
容積較大，排氣管起到穩(wěn)壓作用，排氣壓力波動(dòng)小，通過渦輪的流量穩(wěn)定，渦輪具有較高的效率；但在排氣閥門處節(jié)流損失較大，排氣從排氣閥門處到渦輪進(jìn)口處之間的熵增較大，排氣脈沖能量幾乎完全損失；負(fù)荷越高，脈沖能量在所有排氣能量中所占的比例就會(huì)越少，所以定壓裝置對于高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行是有利的。脈沖增壓裝置的排氣管容積較小，排氣從排氣閥門處到渦輪進(jìn)口處之間的熵增較小，排氣能量利用率高，而且能及時(shí)反映負(fù)荷的變化，響應(yīng)速度快；但由于渦輪是脈動(dòng)進(jìn)氣，造成渦輪效率低，所以脈沖增壓裝置對于低負(fù)荷和瞬態(tài)工況是有利的。由此可見，如果一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)若同時(shí)配備定壓增壓方式與脈沖增壓方式，高負(fù)荷時(shí)用定壓增壓裝置，低負(fù)荷和瞬態(tài)工況時(shí)用脈沖增壓裝置，這是較為理想的。在已有技術(shù)中，增壓發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管容積都是不能調(diào)節(jié)的，不能兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)的高低工況。本實(shí)用新型提供了一種改善渦輪側(cè)置的八缸發(fā)動(dòng)機(jī)性能的增壓裝置，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)運(yùn)行工況下都能獲得較優(yōu)的性能。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服已有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種適用于八缸機(jī)的可調(diào)排氣流通路徑的渦輪增壓裝置。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低工況和瞬態(tài)工況時(shí)采用脈沖增壓裝置，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于較高工況時(shí)采用準(zhǔn)定壓增壓裝置，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)運(yùn)行工況下都能獲得較優(yōu)的性能，并同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性方面的要求。 為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是該裝置包括第一氣缸、第二氣缸、第三氣缸、第四氣缸、第五氣缸、第六氣缸、第七氣缸、第八氣缸、第一排氣支管、第二排氣支管、第三排氣支管、第四排氣支管、第五排氣支管、第六排氣支管、第七排氣支管、第八排氣支管、第一排氣管、第二排氣管、渦輪、連接管和閥門，各缸發(fā)火順序?yàn)?-3-5-7-8-6-4-2，各氣缸直徑均為D，第一排氣管和第二排氣管的內(nèi)徑相同，渦輪為雙進(jìn)口渦輪，第一排氣管、第二排氣管的出口分別和渦輪的兩個(gè)進(jìn)口相連接，第一氣缸、第三氣缸、第六氣缸、第八氣缸分別通過第一排氣支管、第三排氣支管、第六排氣支管、第八排氣支管和第一排氣管相連接，第二氣缸、第四氣缸、第五氣缸、第七氣缸分別通過第二排氣支管、第四排氣支管、第五排氣支管、第七排氣支管和第二排氣管相連接，連接管安裝在第一排氣管的尾部和第二排氣管的尾部之間，閥門置于連接管內(nèi)，連接管與第一排氣管的內(nèi)徑相同，
3第一排氣管內(nèi)徑d的取值范圍為^D《d《^D。當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓方式為脈沖
增壓；當(dāng)閥門打開時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓方式為準(zhǔn)定壓增壓。對于8缸機(jī)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)在某一特
定時(shí)刻，只有一個(gè)或兩個(gè)氣缸同時(shí)在排氣，當(dāng)閥門打開時(shí)，此時(shí)刻正在排氣的氣缸排氣所占
的容積相對于閥門關(guān)閉的時(shí)刻排氣所占的容積變大了，因此此時(shí)可以看作是準(zhǔn)定壓增壓裝
置，此時(shí)對于高工況運(yùn)行有利。 本實(shí)用新型的有益效果 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，適用于渦輪進(jìn)口有兩個(gè)且渦輪側(cè)置的渦輪增壓裝置，使發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)負(fù)荷運(yùn)行范圍內(nèi)都可以獲得較優(yōu)的性能。
圖1是本實(shí)用新型可調(diào)排氣流通路徑的渦輪增壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施做進(jìn)一步描述。 如圖1所示，本實(shí)用新型包括第一氣缸1、第二氣缸2、第三氣缸3、第四氣缸4、第五氣缸5、第六氣缸6、第七氣缸7、第八氣缸8、第一排氣支管9、第二排氣支管10、第三排氣支管11、第四排氣支管12、第五排氣支管13、第六排氣支管14、第七排氣支管15、第八排氣支管16、第一排氣管17、第二排氣管18、渦輪21、連接管19和閥門20，各缸發(fā)火順序?yàn)?-3-5-7-8-6-4-2，各氣缸直徑均為D，第一排氣管17和第二排氣管18的內(nèi)徑相同，渦輪21為雙進(jìn)口渦輪，第一排氣管17、第二排氣管18的出口分別和渦輪21的兩個(gè)進(jìn)口相連接，第一氣缸1、第三氣缸3、第六氣缸6、第八氣缸8分別通過第一排氣支管9、第三排氣支管11、第六排氣支管14、第八排氣支管16和第一排氣管17相連接，第二氣缸2、第四氣缸4、第五氣缸5、第七氣缸7分別通過第二排氣支管10、第四排氣支管12、第五排氣支管13、第七排氣支管15和第二排氣管18相連接，連接管19安裝在第一排氣管17的尾部和第二排氣管18的尾部之間，閥門20置于連接管19內(nèi)，連接管19與第一排氣管17的內(nèi)徑相同，第一排
氣管17內(nèi)徑d的取值范圍為^D《d《^D。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低工況或瞬態(tài)工況時(shí)，將閥門20
關(guān)閉，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓方式為脈沖增壓，能充分利用脈沖能量；此時(shí)第一排氣支管9、第三排氣支管11、第六排氣支管14和第八排氣支管16的排氣只能通過第一排氣管17進(jìn)入渦輪21中。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于較高工況時(shí)，將閥門20打開，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓方式為準(zhǔn)定壓增壓，泵氣損失減小，渦輪效率高。對于8缸機(jī)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)在某一特定時(shí)刻，只有一個(gè)或兩個(gè)氣缸同時(shí)在排氣，當(dāng)閥門20打開時(shí)，此時(shí)刻氣缸排氣所占的容積相對于閥門20關(guān)閉的時(shí)刻排氣所占的容積變大了，例如對于第一排氣支管9中的排氣來說，閥門20關(guān)閉時(shí)它只能通過第一排氣管17進(jìn)入渦輪21 ;當(dāng)閥門20打開后它可以同時(shí)通過第一排氣管17和第二排氣管18進(jìn)入渦輪21，此時(shí)相對來說排氣所占的容積變大了，因此此時(shí)可以看作是準(zhǔn)定壓增壓裝置，此時(shí)對于高工況運(yùn)行有利。 —般情況下，當(dāng)八缸機(jī)采用四脈沖增壓系統(tǒng)時(shí)，和同一個(gè)排氣管相連接的氣缸的發(fā)火間隔為180度，這樣在同一個(gè)排氣管內(nèi)的掃氣干擾就很大，尤其對于船用柴油機(jī)，所以現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)很少采用四脈沖增壓系統(tǒng)；在本實(shí)用新型中，根據(jù)此發(fā)動(dòng)機(jī)各缸發(fā)火順序，使和同一個(gè)排氣管相連接的氣缸的發(fā)火間隔分別為90度和270度，這樣就避免了掃氣干擾。 一般情況下，脈沖增壓系統(tǒng)排氣管內(nèi)徑取值范圍為^ D《d《| D，這樣高工況時(shí)泵氣損失就很大，高工況性能較差；在本實(shí)用新型中，根據(jù)大量模擬計(jì)算的結(jié)果，總結(jié)出本實(shí)用新型的排氣管內(nèi)徑的取值范圍為^D《d《^D，這樣既能在低工況閥門20關(guān)閉
時(shí)性能較好，又能在高工況閥門20打開時(shí)減少泵氣損失。本實(shí)用新型通過改變排氣支管與排氣管之間的連接方式、加大排氣管內(nèi)徑、增加連接管19以及增加可以控制的閥門20這四種技術(shù)手段，使本實(shí)用新型可以很好的兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)的高低工況；經(jīng)過在某船用8缸機(jī)上的模擬計(jì)算，當(dāng)負(fù)荷為100%時(shí)可以降低油耗2g/kW. h，當(dāng)負(fù)荷小于25%時(shí)可以降低油耗12g/kW.h以上。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)對掃氣要求不高時(shí)，根據(jù)此發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的發(fā)火順序，和同一個(gè)排氣管相連接的氣缸的發(fā)火間隔可以為180度，同時(shí)再采用加大排氣管內(nèi)徑、增加連接管和增加可以控制的閥門的技術(shù)手段，使發(fā)動(dòng)機(jī)可以很好地兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)的高低工況。
權(quán)利要求一種可調(diào)排氣流通路徑的渦輪增壓裝置，包括第一氣缸(1)、第二氣缸(2)、第三氣缸(3)、第四氣缸(4)、第五氣缸(5)、第六氣缸(6)、第七氣缸(7)、第八氣缸(8)、第一排氣支管(9)、第二排氣支管(10)、第三排氣支管(11)、第四排氣支管(12)、第五排氣支管(13)、第六排氣支管(14)、第七排氣支管(15)、第八排氣支管(16)、第一排氣管(17)、第二排氣管(18)、渦輪(21)，各缸發(fā)火順序?yàn)?-3-5-7-8-6-4-2，各氣缸直徑均為D，第一排氣管(17)和第二排氣管(18)內(nèi)徑相同，渦輪(21)為雙進(jìn)口渦輪，第一排氣管(17)、第二排氣管(18)的出口分別和渦輪(21)的兩個(gè)進(jìn)口相連接，其特征在于還包括連接管(19)和閥門(20)，第一氣缸(1)、第三氣缸(3)、第六氣缸(6)、第八氣缸(8)分別通過第一排氣支管(9)、第三排氣支管(11)、第六排氣支管(14)、第八排氣支管(16)和第一排氣管(17)相連接，第二氣缸(2)、第四氣缸(4)、第五氣缸(5)、第七氣缸(7)分別通過第二排氣支管(10)、第四排氣支管(12)、第五排氣支管(13)、第七排氣支管(15)和第二排氣管(18)相連接，連接管(19)安裝在第一排氣管(17)的尾部和第二排氣管(18)的尾部之間，閥門(20)置于連接管(19)內(nèi)，連接管(19)與第一排氣管(17)的內(nèi)徑相同，第一排氣管(17)內(nèi)徑d的取值范圍為 <mrow><mfrac> <mn>9</mn> <mn>20</mn></mfrac><mi>D</mi><mo>≤</mo><mi>d</mi><mo>≤</mo><mfrac> <mn>11</mn> <mn>20</mn></mfrac><mi>D</mi><mo>.</mo> </mrow>
專利摘要適用于八缸機(jī)的可調(diào)排氣流通路徑的渦輪增壓裝置，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括氣缸、排氣支管、排氣管、連接管、閥門和渦輪，連接管安裝在第一排氣管的尾部和第二排氣管尾部之間，閥門置于連接管內(nèi)。當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓方式為脈沖增壓，脈沖增壓在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷和瞬態(tài)工況時(shí)性能比較好；當(dāng)閥門打開時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓方式為準(zhǔn)定壓增壓，這樣可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的高負(fù)荷性能。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡單，適用于渦輪進(jìn)口有兩個(gè)且渦輪側(cè)置的渦輪增壓裝置。
文檔編號F02B37/12GK201517445SQ20092021050
公開日2010年6月30日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者崔毅, 王新宅, 王紹明, 田中旭, 石磊, 鄧大偉, 鄧康耀 申請人:上海交通大學(xué)