專利名稱：應(yīng)用于v型柴油機(jī)的可調(diào)二級增壓順序系統(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)，特別是一種通過控制排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的開啟、關(guān)閉狀態(tài)，以及渦輪切換閥門和壓氣機(jī)切換閥門的開啟、關(guān)閉狀態(tài)實(shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的順序切換，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，現(xiàn)在發(fā)動機(jī)增壓技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，中大功率的發(fā)動機(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。渦輪增壓系統(tǒng)有廢氣放氣增壓系統(tǒng)，可變幾何截面渦輪增壓系統(tǒng)，相繼增壓系統(tǒng)以及可調(diào)二級增壓系統(tǒng)。廢氣放氣增壓系統(tǒng)放掉渦輪前的一部分廢氣，一般是總廢氣量的10%左右，在高轉(zhuǎn)速下有效地防止增壓器超速?？勺儙缀谓孛鏈u輪增壓系統(tǒng)通常在最大扭矩工況點(diǎn)匹配，此時(shí)按照單級增壓的匹配計(jì)算來確定增壓器的大小，低轉(zhuǎn)速下減小導(dǎo)向葉片的開度，從而提高低轉(zhuǎn)速下的扭矩，高轉(zhuǎn)速下逐漸打開噴嘴環(huán)，增大等效通流面積。相繼渦輪增壓系統(tǒng)是一種提高柴油機(jī)低速工況燃油經(jīng)濟(jì)性和瞬態(tài)響應(yīng)性、降低碳煙排放的有效措施。當(dāng)前相繼增壓系統(tǒng)一般是采用2臺相同渦輪增壓器或大小不同渦輪增壓器的2階段相繼增壓，當(dāng)柴油機(jī)采用2階段相繼增壓時(shí)，還需要采用進(jìn)排氣旁通、廢氣放氣等措施才能兼顧全工況性能。相繼渦輪增壓的階段數(shù)越多，越能使增壓系統(tǒng)的特性接近柴油機(jī)的需求，但是，目前存在的3階段相繼渦輪系統(tǒng)都要采用至少3臺渦輪增壓器，結(jié)構(gòu)體積大且成本高。采用大小渦輪增壓器并聯(lián)的3階段相繼增壓系統(tǒng)通過在柴油機(jī)低速工況只采用小渦輪增壓器、中速工況只采用大渦輪增壓器以及高速工況采用大小2臺增壓器并聯(lián)運(yùn)行的方式來實(shí)現(xiàn)相繼增壓系統(tǒng)的3階段可調(diào)?？烧{(diào)二級增壓技術(shù)采用大小兩個渦輪增壓器進(jìn)行串聯(lián)布置，高壓級采用小渦輪增壓器，低壓級采用大渦輪增壓器，另外在高壓級渦輪端并聯(lián)連接一個旁通閥門。低轉(zhuǎn)速時(shí)關(guān)閉旁通閥門，排氣全部流經(jīng)高壓級渦輪，然后通過低壓級渦輪，兩個渦輪串聯(lián)工作，從而減小了排氣端的流通面積，提高渦輪的膨脹比，獲得較高的增壓壓力；高轉(zhuǎn)速時(shí)旁通閥門逐漸打開，使得部分排氣繞過高壓級渦輪而直接流入低壓級渦輪，增大排氣端的流通面積，避免渦輪膨脹比過高。而旁通閥門的開度大小，可以調(diào)節(jié)排氣能量在高、低壓級渦輪間的分配比例，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增壓比的可控調(diào)節(jié)。但是廢氣放氣增壓系統(tǒng)，可變幾何截面渦輪增壓系統(tǒng)，相繼增壓系統(tǒng)能夠提供的增壓比有限，而且對發(fā)動機(jī)不同轉(zhuǎn)速負(fù)荷工況的調(diào)節(jié)范圍也有限， 可調(diào)二級增壓系統(tǒng)雖然能夠提供較大的增壓比，但是對于V性柴油機(jī)的兩排排氣以及不同轉(zhuǎn)速負(fù)荷工況的適應(yīng)性較差。已有技術(shù)中，專利號為ZL200410050996. 3，名稱為一種渦輪增壓柴油機(jī)可變模件式脈沖轉(zhuǎn)換增壓裝置的發(fā)明專利，提供了一種排氣管容積持續(xù)可變的增壓裝置，但其不能根據(jù)各缸的掃氣和排氣溫度的情況好壞來單獨(dú)進(jìn)行針對性的調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于V型柴油機(jī)的可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)。低轉(zhuǎn)速工況時(shí)通過控制排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的開啟，以及渦輪切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門的關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)V型柴油機(jī)的排氣從兩排轉(zhuǎn)變?yōu)橐慌?，?shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的順序切換，高轉(zhuǎn)速工況時(shí)排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的關(guān)閉，以及渦輪切換閥門， 壓氣機(jī)切換閥門的開啟排氣從一排轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳?，使發(fā)動機(jī)的各個運(yùn)行工況均獲得較好的性能，并同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)性和動力性的要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明包括排氣支管、排氣總管、進(jìn)氣支管、進(jìn)氣總管、中冷器、高壓級渦輪增壓器、低壓級渦輪增壓器、渦輪控制單元、壓氣機(jī)控制單元、進(jìn)氣控制單元、排氣控制單元，排氣支管的進(jìn)口和氣缸頭排氣道相連接，排氣支管的出口和排氣總管相連接，高壓級渦輪增壓器與低壓級渦輪增壓器串聯(lián)連接，并與渦輪控制單元、壓氣機(jī)控制單元，以及進(jìn)氣控制單元、排氣控制單元一起組成可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)，從而改善柴油機(jī)低轉(zhuǎn)速工況性能。所述渦輪控制單元包括高壓級渦輪旁通閥門和渦輪切換閥門，渦輪切換閥門與高壓級渦輪增壓器的渦輪進(jìn)口相連接，高壓級渦輪旁通閥門與高壓級渦輪增壓器的渦輪并聯(lián)連接。所述壓氣機(jī)控制單元包括高壓級壓氣機(jī)旁通閥門和壓氣機(jī)切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門與高壓級渦輪增壓器的壓氣機(jī)出口相連接，高壓級壓氣機(jī)旁通閥門與高壓級渦輪增壓器的壓氣機(jī)并聯(lián)連接。所述排氣控制單元包括排氣端連通管路和排氣切換閥門，排氣切換閥門安裝在排氣端連通管路上。所述進(jìn)氣控制單元包括進(jìn)氣端連通管路和進(jìn)氣切換閥門，進(jìn)氣切換閥門安裝在進(jìn)氣端連通管路上。本發(fā)明上述系統(tǒng)，低轉(zhuǎn)速工況時(shí)通過控制排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的開啟， 以及渦輪切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門的關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)V型柴油機(jī)的排氣從兩排轉(zhuǎn)變?yōu)橐慌?，高轉(zhuǎn)速工況時(shí)排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的關(guān)閉，以及渦輪切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門的開啟排氣從一排轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳?，?shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的順序切換，因此可調(diào)二級順序增壓系統(tǒng)在高、低轉(zhuǎn)速工況的排氣管狀態(tài)進(jìn)行針對性調(diào)節(jié)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于V型柴油機(jī)的可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)，可以過控制排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的開啟、關(guān)閉狀態(tài)，以及渦輪切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門的開啟和關(guān)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的順序切換；可調(diào)二級順序增壓系統(tǒng)針對高、低轉(zhuǎn)速負(fù)荷的排氣管狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)；本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，滿足發(fā)動機(jī)變工況運(yùn)行要求，使發(fā)動機(jī)在整個負(fù)荷運(yùn)行范圍內(nèi)都可以獲得較好的性能。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中增壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中排氣支管1、排氣總管2、進(jìn)氣支管3、進(jìn)氣總管4、中冷器5、高壓級渦輪增壓器6、低壓級渦輪增壓器7、氣缸8、排氣切換閥門9、進(jìn)氣切換閥門10、渦輪切換閥門11、壓氣機(jī)切換閥門12、高壓級壓氣機(jī)旁通閥門13、高壓級渦輪旁通閥門14、排氣端連通管路15、 進(jìn)氣端連通管路16。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例提供一種應(yīng)用于V型柴油機(jī)的可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)，包括排氣支管1、排氣總管2、進(jìn)氣支管3、進(jìn)氣總管4、中冷器5、高壓級渦輪增壓器6、低壓級渦輪增壓器7、渦輪控制單元、壓氣機(jī)控制單元、進(jìn)氣控制單元、排氣控制單元，排氣支管的進(jìn)口和氣缸8頭排氣道相連接，排氣支管1的出口和排氣總管2相連接，高壓級渦輪增壓器 6與低壓級渦輪增壓器7串聯(lián)連接，并與渦輪控制單元、壓氣機(jī)控制單元，以及進(jìn)氣控制單元、排氣控制單元一起組成可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)。所述的渦輪控制單元包括高壓級渦輪旁通閥門14和渦輪切換閥門11，渦輪切換閥門11與高壓級渦輪增壓器6的渦輪進(jìn)口相連接，高壓級渦輪旁通閥門14與高壓級渦輪增壓器6的渦輪并聯(lián)連接。所述的壓氣機(jī)控制單元包括高壓級壓氣機(jī)旁通閥門13和壓氣機(jī)切換閥門12，壓氣機(jī)切換閥門12與高壓級渦輪增壓器6的壓氣機(jī)出口相連接，高壓級壓氣機(jī)旁通閥門13 與高壓級渦輪增壓器6的壓氣機(jī)并聯(lián)連接。所述的排氣控制單元包括排氣端連通管路15和排氣切換閥門9，排氣切換閥門9 安裝在排氣端連通管路15上。所述的進(jìn)氣控制單元包括進(jìn)氣端連通管路16和進(jìn)氣切換閥門10，進(jìn)氣切換閥門 10安裝在進(jìn)氣端連通管路16上。本實(shí)施例所述的排氣切換閥門9，進(jìn)氣切換閥門10，渦輪切換閥門11，以及壓氣機(jī)切換閥門12只有開啟、關(guān)閉的二位狀態(tài)，高壓級渦輪旁通閥門14可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。本實(shí)施例可以通過控制排氣切換閥門9和進(jìn)氣切換閥門10的開啟、關(guān)閉，以及渦輪切換閥門11，壓氣機(jī)切換閥門12的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的順序切換。本實(shí)施例中，低轉(zhuǎn)速工況時(shí)通過控制排氣切換閥門9和進(jìn)氣切換閥門10的開啟， 以及渦輪切換閥門11，壓氣機(jī)切換閥門12的關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)V型柴油機(jī)的排氣從兩排轉(zhuǎn)變?yōu)橐慌?，針對柴油機(jī)不同負(fù)荷可以通過高壓級壓氣機(jī)旁通閥門13的開啟或關(guān)閉，以及高壓級渦輪旁通閥門14的開度來調(diào)節(jié)排氣能量在高、低壓級渦輪間的分配比例，實(shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的增壓比可調(diào)。本實(shí)施例中，高轉(zhuǎn)速工況時(shí)排氣切換閥門9和進(jìn)氣切換閥門10的關(guān)閉，以及渦輪切換閥門11，壓氣機(jī)切換閥門12的開啟排氣從一排轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳?，?shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的順序切換，針對柴油機(jī)不同負(fù)荷可以通過高壓級壓氣機(jī)旁通閥門13的開啟或關(guān)閉，以及高壓級渦輪旁通閥門14的開度來調(diào)節(jié)排氣能量在高、低壓級渦輪間的分配比例，實(shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的增壓比可調(diào)。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于V型柴油機(jī)的可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)，包括排氣支管、排氣總管、進(jìn)氣支管、進(jìn)氣總管、中冷器、高壓級渦輪增壓器、低壓級渦輪增壓器、渦輪控制單元、壓氣機(jī)控制單元、進(jìn)氣控制單元、排氣控制單元，其中排氣支管的進(jìn)口和氣缸頭排氣道相連接，排氣支管的出口和排氣總管相連接，高壓級渦輪增壓器與低壓級渦輪增壓器串聯(lián)連接，并與渦輪控制單元、壓氣機(jī)控制單元，以及進(jìn)氣控制單元、排氣控制單元一起組成可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)；其特征在于所述渦輪控制單元包括高壓級渦輪旁通閥門和渦輪切換閥門，渦輪切換閥門與高壓級渦輪增壓器的渦輪進(jìn)口相連接，高壓級渦輪旁通閥門與高壓級渦輪增壓器的渦輪并聯(lián)連接；所述壓氣機(jī)控制單元包括高壓級壓氣機(jī)旁通閥門和壓氣機(jī)切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門與高壓級渦輪增壓器的壓氣機(jī)出口相連接，高壓級壓氣機(jī)旁通閥門與高壓級渦輪增壓器的壓氣機(jī)并聯(lián)連接；所述排氣控制單元包括排氣端連通管路和排氣切換閥門，排氣切換閥門安裝在排氣端連通管路上；所述進(jìn)氣控制單元包括進(jìn)氣端連通管路和進(jìn)氣切換閥門，進(jìn)氣切換閥門安裝在進(jìn)氣端連通管路上；通過控制排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的開啟、關(guān)閉狀態(tài)，以及渦輪切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門的開啟和關(guān)閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)V型柴油機(jī)的排氣從兩排轉(zhuǎn)變?yōu)橐慌?，一排轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳牛?實(shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的順序切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于V型柴油機(jī)的可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)，其特征在于 所述的排氣切換閥門，進(jìn)氣切換閥門，渦輪切換閥門，以及壓氣機(jī)切換閥門只有開啟、關(guān)閉的二位狀態(tài)，高壓級渦輪旁通閥門可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于V型柴油機(jī)的可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)，其特征在于通過控制排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的開啟、關(guān)閉，以及渦輪切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的順序切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于V型柴油機(jī)的可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)，其特征在于 低轉(zhuǎn)速工況時(shí)，通過控制排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的開啟，以及渦輪切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門的關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)V型柴油機(jī)的排氣從兩排轉(zhuǎn)變?yōu)橐慌牛槍Σ裼蜋C(jī)不同負(fù)荷通過高壓級壓氣機(jī)旁通閥門的開啟或關(guān)閉，以及高壓級渦輪旁通閥門的開度來調(diào)節(jié)排氣能量在高、低壓級渦輪間的分配比例，實(shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的增壓比可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于V型柴油機(jī)的可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)，其特征在于 高轉(zhuǎn)速工況時(shí)，排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的關(guān)閉，以及渦輪切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門的開啟排氣從一排轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳?，?shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的順序切換，針對柴油機(jī)不同負(fù)荷通過高壓級壓氣機(jī)旁通閥門的開啟或關(guān)閉，以及高壓級渦輪旁通閥門的開度來調(diào)節(jié)排氣能量在高、低壓級渦輪間的分配比例，實(shí)現(xiàn)可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的增壓比可調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種應(yīng)用于V型柴油機(jī)的可調(diào)二級增壓順序系統(tǒng)，包括排氣支管、排氣總管、進(jìn)氣支管、進(jìn)氣總管、中冷器、高壓級渦輪增壓器、低壓級渦輪增壓器、渦輪控制單元、壓氣機(jī)控制單元、進(jìn)氣控制單元、排氣控制單元，控制排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的開啟，以及渦輪切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門的關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)V型柴油機(jī)的排氣從兩排轉(zhuǎn)變?yōu)橐慌?，和可調(diào)二級增壓系統(tǒng)的順序切換，從而改善柴油機(jī)低轉(zhuǎn)速工況性能；高轉(zhuǎn)速工況時(shí)排氣切換閥門和進(jìn)氣切換閥門的關(guān)閉，以及渦輪切換閥門，壓氣機(jī)切換閥門的開啟排氣從一排轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳?，在高、低轉(zhuǎn)速負(fù)荷的排氣管狀態(tài)進(jìn)行針對性調(diào)節(jié)。本發(fā)明使發(fā)動機(jī)在整個負(fù)荷運(yùn)行范圍內(nèi)都可獲得較好的性能。
文檔編號F02B37/12GK102425488SQ20111033893
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者崔毅, 李華雷, 石磊, 鄧康耀 申請人:上海交通大學(xué)