專利名稱：垂直布置的二級(jí)增壓排氣管路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓技術(shù)，尤其是一種垂直布置的二級(jí)增壓排氣管路。
背景技術(shù)：
目前車用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍，但是車用增壓發(fā)動(dòng)機(jī)普遍存在著低 工況特性及瞬態(tài)特性差的問題，如低速響應(yīng)性差、低速轉(zhuǎn)矩不足等。今后，為了進(jìn)一步提高 發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化動(dòng)力指標(biāo)，增壓壓比將越來越大，也會(huì)使這些問題變得更加突出，亟待解決。二級(jí)增壓技術(shù)將兩臺(tái)渦輪增壓器(大小可異同、可有無放氣閥、可廢氣渦輪或機(jī) 械、電力驅(qū)動(dòng))聯(lián)合運(yùn)行，通過控制系統(tǒng)可以按不同順序、不同比例的多種調(diào)節(jié)措施對(duì)空氣 進(jìn)行一級(jí)或兩級(jí)壓縮，一級(jí)或兩級(jí)中冷，實(shí)現(xiàn)單級(jí)渦輪增壓器難以達(dá)到的高增壓比，并且全 工況適量進(jìn)氣，可使發(fā)動(dòng)機(jī)升功率大幅提高，同時(shí)具有低速響應(yīng)性好、低速轉(zhuǎn)矩大、渦輪增 壓器總效率高、流量調(diào)節(jié)范圍更大、在轉(zhuǎn)速很寬的條件下壓比特性更好、單臺(tái)增壓器的設(shè)計(jì) 與制造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，近年來成為內(nèi)燃機(jī)增壓領(lǐng)域受到關(guān)注的熱點(diǎn)之一。國(guó)內(nèi)還處于研究階段，目前的研究主要集中于增壓方案的確定、壓比的分配、增壓 系統(tǒng)的匹配層面，基于二級(jí)增壓管路設(shè)計(jì)的研究和專利極少。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種構(gòu)造簡(jiǎn)單，能夠確保 增壓器工作在高效率區(qū)的垂直布置的二級(jí)增壓排氣管路。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案一種垂直布置的二級(jí)增壓排氣管路，包括垂直布置的高壓級(jí)渦輪和低壓級(jí)渦輪， 高壓級(jí)渦輪入口與高壓級(jí)渦輪前管路相連，高壓級(jí)渦輪出口通過管路與低壓級(jí)渦輪入口相 連，低壓級(jí)渦輪出口與低壓級(jí)渦輪后管路相連，所述高壓級(jí)渦輪和低壓級(jí)渦輪均并聯(lián)一個(gè) 帶有渦輪旁通閥的旁通管路。所述高壓級(jí)渦輪并聯(lián)的旁通管路包括高壓級(jí)旁通管路和設(shè)置于該高壓級(jí)旁通管 路上的高壓級(jí)渦輪旁通閥，且高壓級(jí)旁通管路與高壓級(jí)渦輪出口和低壓級(jí)渦輪入口相連的 管路垂直或傾斜連接。所述低壓級(jí)渦輪并聯(lián)的旁通管路包括低壓級(jí)旁通管路和設(shè)置于該低壓級(jí)旁通管 路上的低壓級(jí)渦輪旁通閥，且低壓級(jí)旁通管路與高壓級(jí)渦輪出口和低壓級(jí)渦輪入口相連的 管路垂直或傾斜連接。所述高壓級(jí)渦輪和低壓級(jí)渦輪的渦輪旁通閥均為蝶閥或球閥。 所述前述各管路的截面形狀均為圓形或方形。本實(shí)用新型通過改變兩個(gè)渦輪旁通閥的開度，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施不同增壓方案，擴(kuò)大 了增壓系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配范圍以及發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行范圍。本實(shí)用新型的工作原理是[0014]通過測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，利用預(yù)先設(shè)定的程序，對(duì)該排氣管路中不同渦輪旁通 閥的開度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同程度的旁通，從而實(shí)施不同增壓方案，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下 的增壓需求。具體工作原理如下當(dāng)與高壓級(jí)渦輪和低壓級(jí)渦輪并聯(lián)的渦輪旁通閥同時(shí)完全關(guān)閉時(shí)，全部發(fā)動(dòng)機(jī)廢 氣相繼對(duì)兩個(gè)渦輪做功，此時(shí)系統(tǒng)可以提供最高的進(jìn)氣壓力，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)最高工況運(yùn)行要 求。當(dāng)只完全打開高壓級(jí)渦輪旁通閥時(shí)，只有低壓級(jí)渦輪做功，此時(shí)比較適用于額定 工況時(shí)大的進(jìn)氣量需要。當(dāng)只部分打開高壓級(jí)渦輪旁通閥時(shí)，只有部分發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣對(duì)高壓級(jí)渦輪做功，其 余廢氣通過高壓級(jí)旁通管路繞過高壓級(jí)渦輪與高壓級(jí)出口廢氣混合，然后全部廢氣對(duì)低壓 級(jí)渦輪做功。此時(shí)增壓系統(tǒng)提供的增壓壓力大于低壓級(jí)渦輪增壓器所能提供的增壓壓力小 于渦輪旁通閥全關(guān)閉時(shí)增壓系統(tǒng)提供的增壓壓力，滿足一部分發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷工況運(yùn)行要 求。當(dāng)只完全打開低壓級(jí)渦輪旁通閥時(shí)，只有高壓級(jí)渦輪作功，此時(shí)比較適用于需要 具有良好的低速扭矩特性、響應(yīng)性以及較小進(jìn)氣量需求的低轉(zhuǎn)速工況。當(dāng)只部分打開低壓級(jí)渦輪旁通閥時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)全部廢氣對(duì)高壓級(jí)渦輪做功后，部分 通過低壓級(jí)旁通管路繞過低壓級(jí)渦輪排入大氣，部分對(duì)低壓級(jí)渦輪做功，此時(shí)增壓系統(tǒng)提 供的增壓壓力大于高壓級(jí)渦輪增壓器所能提供的增壓壓力小于渦輪旁通閥全關(guān)閉時(shí)增壓 系統(tǒng)提供的增壓壓力，滿足一部分發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷工況運(yùn)行要求。當(dāng)?shù)蛪杭?jí)和高壓級(jí)渦輪旁通閥均部分打開時(shí)，高壓級(jí)渦輪和低壓級(jí)渦輪均只是利 用發(fā)動(dòng)機(jī)部分廢氣做功，此時(shí)增壓系統(tǒng)提供的增壓壓力小于渦輪旁通閥全關(guān)閉時(shí)增壓系統(tǒng) 提供的增壓壓力，但可以在一個(gè)非常寬廣的范圍內(nèi)變化，可以有效滿足發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷工 況的運(yùn)行要求。當(dāng)?shù)蛪杭?jí)和高壓級(jí)渦輪旁通閥同時(shí)完全打開時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣全部通過旁通管路排 入大氣，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣不對(duì)任何一個(gè)渦輪做功，相當(dāng)于自然吸氣。以上是本實(shí)用新型的基本工作原理，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，ECU分析實(shí)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速和負(fù)荷等參數(shù)后，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)渦輪旁通閥的開度調(diào)節(jié)以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的需 要，擴(kuò)大了增壓系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配范圍以及發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行范圍。在實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中 需要合理選擇排氣管路的工作方案，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，確保增壓器均工作在高效率區(qū)。
圖1是二級(jí)增壓系統(tǒng)的管路連接草圖圖2是二級(jí)增壓系統(tǒng)的排氣管路二維圖圖中1.低壓級(jí)渦輪，2.高壓級(jí)渦輪，3.高壓級(jí)渦輪旁通閥，4.高壓級(jí)渦輪出口， 5.兩渦輪之間的連接管路，6.低壓級(jí)渦輪旁通閥，7.低壓級(jí)渦輪入口，8.低壓級(jí)渦輪出 口，9.低壓級(jí)渦輪后管路，10.系統(tǒng)排氣出口，11.低壓級(jí)旁通管路，12.高壓級(jí)旁通管路， 13.排氣入口，14.高壓級(jí)渦輪前管路，15.高壓級(jí)渦輪入口。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。圖1、2中，一種垂直布置的二級(jí)增壓排氣管路，包括垂直布置的高壓級(jí)渦輪2和低 壓級(jí)渦輪1，高壓級(jí)渦輪2的入口與高壓級(jí)渦輪前管路14相連，高壓級(jí)渦輪2的出口通過管 路與低壓級(jí)渦輪1的入口相連，低壓級(jí)渦輪1的出口與低壓級(jí)渦輪后管路9相連，所述高壓 級(jí)渦輪2和低壓級(jí)渦輪1兩側(cè)均并聯(lián)一個(gè)帶有渦輪旁通閥的旁通管路。所述高壓級(jí)渦輪2并聯(lián)的旁通管路包括高壓級(jí)旁通管路12和設(shè)置于該高壓級(jí)旁 通管路12上的高壓級(jí)渦輪旁通閥3，且高壓級(jí)旁通管路12與高壓級(jí)渦輪2的出口和低壓級(jí) 渦輪1的入口相連的管路垂直或傾斜連接。所述低壓級(jí)渦輪1并聯(lián)的旁通管路包括低壓級(jí)旁通管路11和設(shè)置于該低壓級(jí)旁 通管路11上的低壓級(jí)渦輪旁通閥6，且低壓級(jí)旁通管路11與高壓級(jí)渦輪2的出口和低壓級(jí) 渦輪1的入口相連的管路垂直或傾斜連接。所述高壓級(jí)渦輪2和低壓級(jí)渦輪1的渦輪旁通閥均為蝶閥或球閥。所述前述各管路的截面形狀均為圓形或方形。圖1在本新型排氣管路中加入了低壓級(jí)渦輪1和高壓級(jí)渦輪2。低壓級(jí)渦輪1通 過低壓級(jí)渦輪入口 7和低壓級(jí)渦輪出口 8與管路相連；高壓級(jí)渦輪2通過高壓級(jí)渦輪入口 15和高壓級(jí)渦輪出口 4與管路相連。當(dāng)高壓級(jí)渦輪旁通閥3和低壓級(jí)渦輪旁通閥6均關(guān)閉時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣全部通過排 氣入口 13和高壓級(jí)渦輪前管路14進(jìn)入高壓級(jí)渦輪做功，后排氣經(jīng)過兩渦輪之間的連接管 路5和低壓級(jí)渦輪入口 7進(jìn)入低壓級(jí)渦輪做功，最終依次經(jīng)過低壓級(jí)渦輪出口 8、低壓級(jí)渦 輪后管路9和系統(tǒng)排氣出口 10排出。當(dāng)只完全打開高壓級(jí)渦輪旁通閥3時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過排氣入口 13進(jìn)入高壓級(jí)渦 輪前管路14后，全部經(jīng)過高壓級(jí)旁通管路12、兩渦輪之間的連接管路5以及低壓級(jí)渦輪入 口 7直接進(jìn)入低壓級(jí)渦輪做功，然后通過低壓級(jí)渦輪出口 8進(jìn)入低壓級(jí)渦輪后管路9，最終 通過系統(tǒng)排氣出口 10排出。當(dāng)只部分打開高壓級(jí)渦輪旁通閥3時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過排氣入口 13進(jìn)入高壓級(jí)渦 輪前管路14后，排氣一部分進(jìn)入高壓級(jí)旁通管路12，另一部分排氣通過高壓級(jí)渦輪入口 15 進(jìn)入高壓級(jí)渦輪做功，后通過高壓級(jí)渦輪出口 4進(jìn)入兩渦輪之間的連接管路5。兩股排氣在 高壓級(jí)旁通管路12出口處匯合，然后順著兩渦輪之間的連接管路5 —起通過低壓級(jí)渦輪入 口 7進(jìn)入低壓級(jí)渦輪做功，最終依次經(jīng)過低壓級(jí)渦輪出口 8、低壓級(jí)渦輪后管路9和系統(tǒng)排 氣出口 10排出。當(dāng)只完全打開低壓級(jí)渦輪旁通閥6時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣依次經(jīng)過排氣入口 13、高壓級(jí) 渦輪前管路14和高壓級(jí)渦輪入口 15進(jìn)入高壓級(jí)渦輪做功，然后依次經(jīng)過高壓級(jí)渦輪出口 4、兩渦輪之間的連接管路5、低壓級(jí)旁通管路11和低壓級(jí)渦輪后管路9，最后從系統(tǒng)排氣出 口 10排出。當(dāng)只部分打開低壓級(jí)渦輪旁通閥6時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣依次經(jīng)過排氣入口 13、高壓級(jí) 渦輪前管路14和高壓級(jí)渦輪入口 15進(jìn)入高壓級(jí)渦輪做功，然后經(jīng)高壓級(jí)渦輪出口 4進(jìn)入 兩渦輪之間的連接管路5。在低壓級(jí)旁通管路11入口處，一部分排氣進(jìn)入低壓級(jí)旁通管路 11中；其余排氣通過低壓級(jí)渦輪入口 7進(jìn)入低壓級(jí)渦輪做功，然后經(jīng)低壓級(jí)渦輪出口 8進(jìn)入低壓級(jí)渦輪后管路9。兩股排氣在低壓級(jí)旁通管路11出口匯合，一起經(jīng)系統(tǒng)排氣出口 10 排出。當(dāng)高壓級(jí)渦輪旁通閥3和低壓級(jí)渦輪旁通閥6均部分打開時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過排 氣入口 13進(jìn)入高壓級(jí)渦輪前管路14后，一部分進(jìn)入高壓級(jí)旁通管路12 ；另一部分排氣通 過高壓級(jí)渦輪入口 15進(jìn)入高壓級(jí)渦輪做功，后通過高壓級(jí)渦輪出口 4進(jìn)入兩渦輪之間的連 接管路5。兩股排氣在高壓級(jí)旁通管路12出口處匯合。在低壓級(jí)旁通管路11入口處，一部 分排氣進(jìn)入低壓級(jí)旁通管路11中；其余排氣通過低壓級(jí)渦輪入口 7進(jìn)入低壓級(jí)渦輪做功， 然后經(jīng)低壓級(jí)渦輪出口 8進(jìn)入低壓級(jí)渦輪后管路9。兩股排氣在低壓級(jí)旁通管路11出口匯 合，一起經(jīng)系統(tǒng)排氣出口 10排出。當(dāng)高壓級(jí)渦輪旁通閥3和低壓級(jí)渦輪旁通閥6均完全打開時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過排 氣入口 13進(jìn)入高壓級(jí)渦輪前管路14后，依次經(jīng)過高壓級(jí)旁通管路12、兩渦輪之間的連接管 路5、低壓級(jí)旁通管路11和低壓級(jí)渦輪后管路9，最終經(jīng)系統(tǒng)排氣出口 10排出。
權(quán)利要求1.一種垂直布置的二級(jí)增壓排氣管路，其特征在于包括垂直布置的高壓級(jí)渦輪和低 壓級(jí)渦輪，高壓級(jí)渦輪入口與高壓級(jí)渦輪前管路相連，高壓級(jí)渦輪出口通過管路與低壓級(jí) 渦輪入口相連，低壓級(jí)渦輪出口與低壓級(jí)渦輪后管路相連，所述高壓級(jí)渦輪和低壓級(jí)渦輪 均并聯(lián)一個(gè)帶有渦輪旁通閥的旁通管路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直布置的二級(jí)增壓排氣管路，其特征在于所述高壓級(jí)渦 輪并聯(lián)的旁通管路包括高壓級(jí)旁通管路和設(shè)置于該高壓級(jí)旁通管路上的高壓級(jí)渦輪旁通 閥，且高壓級(jí)旁通管路與高壓級(jí)渦輪出口和低壓級(jí)渦輪入口相連的管路垂直或傾斜連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直布置的二級(jí)增壓排氣管路，其特征在于所述低壓級(jí)渦 輪并聯(lián)的旁通管路包括低壓級(jí)旁通管路和設(shè)置于該低壓級(jí)旁通管路上的低壓級(jí)渦輪旁通 閥，且低壓級(jí)旁通管路與高壓級(jí)渦輪出口和低壓級(jí)渦輪入口相連的管路垂直或傾斜連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直布置的二級(jí)增壓排氣管路，其特征在于所述高壓級(jí)渦 輪和低壓級(jí)渦輪的渦輪旁通閥均為蝶閥或球閥。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種垂直布置的二級(jí)增壓排氣管路，包括垂直布置的高壓級(jí)渦輪和低壓級(jí)渦輪，高壓級(jí)渦輪入口與高壓級(jí)渦輪前管路相連，高壓級(jí)渦輪出口通過管路與低壓級(jí)渦輪入口相連，低壓級(jí)渦輪出口與低壓級(jí)渦輪后管路相連，所述高壓級(jí)渦輪和低壓級(jí)渦輪均并聯(lián)一個(gè)帶有渦輪旁通閥的旁通管路。本實(shí)用新型通過改變兩個(gè)渦輪旁通閥的開度，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施不同增壓方案，擴(kuò)大了增壓系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配范圍以及發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行范圍。在實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中需要合理選擇排氣管路的工作方案，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，確保增壓器均工作在高效率區(qū)。
文檔編號(hào)F02B37/12GK201835913SQ20102058903
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者劉瑩, 吳旭艷, 張克松, 朱智富, 李國(guó)祥, 李永泰, 王桂華, 王航 申請(qǐng)人:山東大學(xué)