專利名稱：一種分體式二級排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)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)增壓系統(tǒng)，特別是一種分體式二級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)是一種重要的動力機(jī)械，是生產(chǎn)生活中主要的動力來源，目前中大功率的柴油機(jī)多采用渦輪增壓技術(shù)，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)，對增壓柴油機(jī)的動力性、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，降低單位功率生產(chǎn)成本，柴油機(jī)的功率密度和增壓度越來越高，這對增壓系統(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。全工況性能好、廢氣能量利用率高、掃氣順暢、瞬態(tài)特性好、結(jié)構(gòu)簡單是目前柴油機(jī)排氣管系優(yōu)化設(shè)計的綜合指標(biāo)。 圍繞這一設(shè)計指標(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)和可變排氣管技術(shù)。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、低工況性能較差；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，低工況性能佳，但渦輪有多個進(jìn)口，渦輪增壓器效率低，不宜在缸數(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)換器的縮口增加了氣流阻力；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)相對簡單，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)的增加而結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加，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，可兼顧高低工況的要求，但對降低掃氣干擾沒有明顯的作用，且這類系統(tǒng)需要根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)確定切換邊界，增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度，降低了可靠性。本實(shí)用新型提供了一種分體式二級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，本實(shí)用新型提供了一種分體式二級排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，通過次級排氣管的隔離效應(yīng)和主次排氣管的流量分配來降低發(fā)動機(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)動機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是該系統(tǒng)包括主排氣支管、主排氣管、次級排氣支管、上置式次級排氣管、下置式次級排氣管、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)動機(jī)排氣道，主排氣支管的出口連接主排氣管，次級排氣支管的入口連接主排氣支管，次級排氣支管的入口到主排氣支管的入口的距離是O. I 0.5倍主排氣支管的入口直徑，次級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次級排氣支管連接上置式次級排氣管，另一組氣缸的主排氣支管通過次級排氣支管連接下置式次級排氣管，上置式次級排氣管與所連次級排氣支管固結(jié)為一體，下置式次級排氣管與所連次級排氣支管固結(jié)為一體，上置式次級排氣管和下置式次級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口。本實(shí)用新型有益效果主排氣管、上置式次級排氣管與下置式次級排氣管形成三個相對獨(dú)立的區(qū)域，上置式次級排氣管所連接氣缸之間的掃氣干擾小，下置式次級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，渦輪入口處的壓力較低，混合器內(nèi)壓力較低，而主排氣管內(nèi)壓力較高，一組氣缸的排氣主要經(jīng)由上置式次級排氣管流到混合器，另一組氣缸的排氣主要經(jīng)下置式次級排氣管流到混合器，能夠有效降低掃氣干擾。排氣門開度較大時，由于次級排氣支管橫截面積相對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。本實(shí)用新型的主排氣管、上置式次級排氣管和下置式次級排氣管可分別制造，加工方便，在發(fā)動機(jī)上布置靈活，適用于各種缸數(shù)的發(fā)動機(jī)。

圖I是本實(shí)用新型的系統(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是本實(shí)用新型混合器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型在六缸機(jī)上的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例以本實(shí)用新型的技術(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程，但本實(shí)用新型的保護(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，本實(shí)用新型包括主排氣支管I、主排氣管2、次級排氣支管3、上置式次級排氣管4、下置式次級排氣管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)動機(jī)排氣道，主排氣支管I的出口連接主排氣管2，次級排氣支管3的入口連接主排氣支管1，次級排氣支管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通過次級排氣支管3連接上置式次級排氣管4，另一組氣缸的主排氣支管I通過次級排氣支管3連接下置式次級排氣管5，上置式次級排氣管4與所連次級排氣支管3固結(jié)為一體，下置式次級排氣管5與所連次級排氣支管3固結(jié)為一體，上置式次級排氣管4和下置式次級排氣管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。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，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)次級排氣支管3連接上置式次級排氣管4，1、2、3缸所連接的主排氣支管I經(jīng)次級排氣支管3連接下置式次級排氣管5，次級排氣支管3的入口連接主排氣支管1，次級排氣支管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，上置式次級排氣管4和下置式次級排氣管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、上置式次級排氣管4與下置式次級排氣管5形成三個相對獨(dú)立的區(qū)域，上置式次級排氣管4所連接氣缸之間的掃氣干擾小，下置式次級排氣管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，渦輪入口處的壓力較低，混合器6內(nèi)壓力較低，而主排氣管2內(nèi)壓力較高，1、2、3缸的排氣主要經(jīng)由上置式次級排氣管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，由于次級排氣支管3橫截面積相對主排氣支管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、上置式次級排氣管4和下置式次級排氣管5分別制造。
權(quán)利要求1. 一種分體式二級排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，包括主排氣支管(I)、主排氣管(2)、次級排氣支管(3)、上置式次級排氣管(4)、下置式次級排氣管(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)動機(jī)排氣道，主排氣支管(I)的出口連接主排氣管(2)，次級排氣支管(3)的入口連接主排氣支管(I)，次級排氣支管(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)通過次級排氣支管(3)連接上置式次級排氣管(4)，另一組氣缸的主排氣支管(I)通過次級排氣支管(3)連接下置式次級排氣管(5)，上置式次級排氣管(4)與所連次級排氣支管(3)固結(jié)為一體，下置式次級排氣管(5)與所連次級排氣支管(3)固結(jié)為一體，上置式次級排氣管(4)和下置式次級排氣管(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。
專利摘要一種分體式二級排氣管系渦輪增壓系統(tǒng)，屬內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，包括主排氣支管、主排氣管、次級排氣支管、上置式次級排氣管、下置式次級排氣管、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)動機(jī)排氣道，主排氣支管的出口連接主排氣管，次級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次級排氣支管連接上置式次級排氣管，另一組氣缸的主排氣支管通過次級排氣支管連接下置式次級排氣管，上置式次級排氣管和下置式次級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。本實(shí)用新型設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，適用于各種缸數(shù)發(fā)動機(jī)。
文檔編號F01N13/08GK202628246SQ20122027054
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者王希波, 郭振, 解鵬, 張竹林, 周長峰, 徐洋, 唐宏慶, 劉振娜 申請人:山東交通學(xué)院