專利名稱：一種分體式二級(jí)排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種內(nèi)燃機(jī)增壓系統(tǒng)，特別是ー種分體式ニ級(jí)排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)是ー種重要的動(dòng)カ機(jī)械，是生產(chǎn)生活中主要的動(dòng)カ來(lái)源，目前中大功率的柴油機(jī)多采用渦輪增壓技木，以提高功率、降低燃油消耗率。渦輪增壓系統(tǒng)作為增壓柴油機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)，對(duì)增壓柴油機(jī)的動(dòng)カ性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能均有重要影響。為了提高柴油機(jī)熱效率，降低柴油機(jī)排放，降低単位功率生產(chǎn)成本，柴油機(jī)的功率密度和增壓度越來(lái)越高，這對(duì)增壓系統(tǒng)的可靠性、瞬態(tài)響應(yīng)性和掃氣均勻性提出了更高要求。全エ況性能好、廢氣能量利用率高、掃氣順暢、瞬態(tài)特性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單是目前柴油機(jī)排氣管系優(yōu)化設(shè)計(jì)的綜合指標(biāo)。圍繞這ー設(shè)計(jì)指標(biāo)，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)和可變排氣管技木。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、低エ況性能較差；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，低エ況性能佳，但渦輪有多個(gè)進(jìn)ロ，渦輪增壓器效率低，不宣在缸數(shù)較多的柴油機(jī)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)換器的縮ロ增加了氣流阻力；模件式脈沖增壓系統(tǒng)排氣管系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。在現(xiàn)有的技術(shù)中，實(shí)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(duì)簡(jiǎn)単，降低掃氣干擾的性能較好，但這種系統(tǒng)隨著柴油機(jī)缸數(shù)的増加而結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度増加，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(jiǎn)單，但拱形截面的排氣支管延伸段靠近排氣管軸線，導(dǎo)致管內(nèi)流動(dòng)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(guò)控制閥門使渦輪增壓系統(tǒng)在脈沖增壓和定壓增壓(或準(zhǔn)定壓增壓)之間切換，可兼顧高低エ況的要求，但對(duì)降低掃氣干擾沒(méi)有明顯的作用，且這類系統(tǒng)需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)確定切換邊界，増加了系統(tǒng)復(fù)雜程度，降低了可靠性。本發(fā)明提供了ー種分體式ニ級(jí)排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，能降低掃氣干擾和排氣系統(tǒng)阻力，充分利用排氣脈沖能量。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了ー種分體式ニ級(jí)排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，通過(guò)次級(jí)排氣管的隔離效應(yīng)和主次排氣管的流量分配來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣干擾，提高排氣脈沖能量利用率。該系統(tǒng)布置方便，易于制造，適用于各種缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該系統(tǒng)包括主排氣支管、主排氣管、次級(jí)排氣支管、上置式次級(jí)排氣管、下置式次級(jí)排氣管、混合器，混合器由混合器主管與混合器次管組成，主排氣支管的入口連接發(fā)動(dòng)機(jī)排氣道，主排氣支管的出口連接主排氣管，次級(jí)排氣支管的入口連接主排氣支管，次級(jí)排氣支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，次級(jí)排氣支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. 5，主排氣管的出口與混合器主管的入口相連，依據(jù)發(fā)火順序，將氣缸分為兩組，一組氣缸的主排氣支管通過(guò)次級(jí)排氣支管連接上置式次級(jí)排氣管，另ー組氣缸的主排氣支管通過(guò)次級(jí)排氣支管連接下置式次級(jí)排氣管，上置式次級(jí)排氣管與所連次級(jí)排氣支管固結(jié)為一體，下置式次級(jí)排氣管與所連次級(jí)排氣支管固結(jié)為一體，上置式次級(jí)排氣管和下置式次級(jí)排氣管的出口連接混合器次管的入口，混合器主管的出口連接渦輪入□。本發(fā)明有益效果主排氣管、上置式次級(jí)排氣管與下置式次級(jí)排氣管形成三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域，上 置式次級(jí)排氣管所連接氣缸之間的掃氣干擾小，下置式次級(jí)排氣管所連接氣缸之間的掃氣干擾也小。在氣缸掃氣階段，排氣流量小，渦輪入口處的壓カ較低，混合器內(nèi)壓カ較低，而主排氣管內(nèi)壓カ較高，一組氣缸的排氣主要經(jīng)由上置式次級(jí)排氣管流到混合器，另ー組氣缸的排氣主要經(jīng)下置式次級(jí)排氣管流到混合器，能夠有效降低掃氣干擾。排氣門開度較大時(shí)，由于次級(jí)排氣支管橫截面積相對(duì)主排氣管橫截面積小，節(jié)流效應(yīng)明顯，氣缸排氣主要通過(guò)主排氣支管經(jīng)主排氣管和混合器流入渦輪，提高脈沖能量利用效率。本發(fā)明的主排氣管、上置式次級(jí)排氣管和下置式次級(jí)排氣管可分別制造，加工方便，在發(fā)動(dòng)機(jī)上布置靈活，適用于各種缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的俯視圖；圖3是圖I的仰視圖；圖4是本發(fā)明混合器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明在六缸機(jī)上的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例以本發(fā)明的技術(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(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例如圖I、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明包括主排氣支管I、主排氣管2、次級(jí)排氣支管3、上置式次級(jí)排氣管4、下置式次級(jí)排氣管5、混合器6，混合器6由混合器主管7與混合器次管8組成，主排氣支管I的入口連接發(fā)動(dòng)機(jī)排氣道，主排氣支管I的出口連接主排氣管2，次級(jí)排氣支管3的入口連接主排氣支管I，次級(jí)排氣支管3的入口到主排氣支管I的入口的距離是O. I O. 5倍主排氣支管I的入口直徑，次級(jí)排氣支管3的入口截面積與主排氣支管I入口截面積的比值范圍是O. 05 O. 5，主排氣管2的出口與混合器主管7的入口相連，依據(jù)發(fā)火順序，將氣缸分為兩組，使每組氣缸之間掃氣干擾最低，一組氣缸的主排氣支管I通過(guò)次級(jí)排氣支管3連接上置式次級(jí)排氣管4，另ー組氣缸的主排氣支管I通過(guò)次級(jí)排氣支管3連接下置式次級(jí)排氣管5，上置式次級(jí)排氣管4與所連次級(jí)排氣支管3固結(jié)為一體，下置式次級(jí)排氣管5與所連次級(jí)排氣支管3固結(jié)為一體，上置式次級(jí)排氣管4和下置式次級(jí)排氣管5的出ロ連接混合器次管8的入口，混合器主管7的出ロ連接渦輪入ロ。如圖I、圖4所示，以六缸柴油機(jī)為例，主排氣支管I從左到右依次連接1、2、3、4、5、6缸排氣道出口，當(dāng)六缸柴油機(jī)的發(fā)火順序是1-5-3-6-2-4-1時(shí)，I、2、3缸之間的掃氣干擾比較弱，4、5、6缸之間的掃氣干擾比較弱，將4、5、6缸所連接的主排氣支管I經(jīng)次級(jí)排氣支管3連接上置式次級(jí)排氣管4，1、2、3缸所連接的主排氣支管I經(jīng)次級(jí)排氣支管3連接下置式次級(jí)排氣管5，次級(jí)排氣支管3的入口連接主排氣支管1，次級(jí)排氣支管3的入口到主排氣支管I的入口的距離是O. 25倍主排氣支管I的入口直徑，次級(jí)排氣支管3的入口截面積與主排氣支管I入口截面積的比值是O. 11，主排氣管2的出口與混合器主管7的入口相連，上置式次級(jí)排氣管4和下置式次級(jí)排氣管5的出口連接混合器次管8的入口，混合器主管7的出口連接渦輪入口。
主排氣管2、上置式次級(jí)排氣管4與下置式次級(jí)排氣管5形成三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域，上置式次級(jí)排氣管4所連接氣缸之間的掃氣干擾小，下置式次級(jí)排氣管5所連接氣缸之間的掃氣干擾也很小。在氣缸掃氣階段，排氣流量小，渦輪入口處的壓カ較低，混合器6內(nèi)壓カ較低，而主排氣管2內(nèi)壓カ較高，1、2、3缸的排氣主要經(jīng)由上置式次級(jí)排氣管4流到混合器6，4、5、6缸的排氣主要經(jīng)下置式次級(jí)排氣管5流到混合器6，能夠有效降低掃氣干擾。排氣門開度較大時(shí)，由于次級(jí)排氣支管3橫截面積相對(duì)主排氣支管I橫截面積小，節(jié)流效應(yīng)明顯，氣缸排氣主要通過(guò)主排氣支管I經(jīng)主排氣管2和混合器6流入渦輪，提高脈沖能量利用效率。主排氣管2、上置式次級(jí)排氣管4和下置式次級(jí)排氣管5分別制造。
權(quán)利要求
1.一種分體式二級(jí)排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，包括主排氣支管(I)、主排氣管(2)、次級(jí)排氣支管(3)、上置式次級(jí)排氣管(4)、下置式次級(jí)排氣管(5)、混合器￠)，其特征在于混合器(6)由混合器主管(7)與混合器次管⑶組成，主排氣支管⑴的入口連接發(fā)動(dòng)機(jī)排氣道，主排氣支管(I)的出口連接主排氣管(2)，次級(jí)排氣支管(3)的入口連接主排氣支管 (I)，次級(jí)排氣支管(3)的入口到主排氣支管(I)的入口的距離是O. I O. 5倍主排氣支管(I)的入口直徑，次級(jí)排氣支管(3)的入口截面積與主排氣支管(I)入口截面積的比值范圍是O. 05 O. 5，主排氣管(2)的出口與混合器主管(7)的入口相連，依據(jù)發(fā)火順序，將氣缸分為兩組，一組氣缸的主排氣支管(I)通過(guò)次級(jí)排氣支管(3)連接上置式次級(jí)排氣管(4)， 另一組氣缸的主排氣支管(I)通過(guò)次級(jí)排氣支管(3)連接下置式次級(jí)排氣管(5)，上置式次級(jí)排氣管(4)與所連次級(jí)排氣支管(3)固結(jié)為一體，下置式次級(jí)排氣管(5)與所連次級(jí)排氣支管(3)固結(jié)為一體，上置式次級(jí)排氣管(4)和下置式次級(jí)排氣管(5)的出口連接混合器次管(8)的入口，混合器主管(7)的出口連接渦輪入口。
全文摘要
一種分體式二級(jí)排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，包括主排氣支管、主排氣管、次級(jí)排氣支管、上置式次級(jí)排氣管、下置式次級(jí)排氣管、混合器，混合器由混合器主管與混合器次管組成，主排氣支管的入口連接發(fā)動(dòng)機(jī)排氣道，主排氣支管的出口連接主排氣管，次級(jí)排氣支管的入口連接主排氣支管，主排氣管的出口與混合器主管相連，依發(fā)火順序，將氣缸分為兩組，一組氣缸的主排氣支管通過(guò)次級(jí)排氣支管連接上置式次級(jí)排氣管，另一組氣缸的主排氣支管通過(guò)次級(jí)排氣支管連接下置式次級(jí)排氣管，上置式次級(jí)排氣管和下置式次級(jí)排氣管的出口連接混合器次管的入口，混合器的出口連接渦輪入口。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于各種缸數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F02B27/04GK102691567SQ20121018869
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者劉振娜, 周長(zhǎng)峰, 唐宏慶, 張竹林, 徐洋, 王希波, 解鵬, 郭振 申請(qǐng)人:山東交通學(xué)院