专利名称：自适应式脉冲涡轮增压系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机涡轮增压系统，特别是一种适用于涡轮进口有两个以 上且涡轮侧置的自适应式脉冲涡轮增压装置，属于内燃机技术领域。
背景技术：
随着社会的发展和环保要求的提高，现在发动机增压技术应用越来越广泛， 中大功率的发动机大都采用涡轮增压技术，以提高功率和降低燃油消耗率。涡轮
增压发动机的两种基本增压系统为定压增压系统和脉冲增压系统。定压增压系统 的结构特点就是排气管容积较大，排气管起到稳压作用，排气压力波动小，通过 涡轮的流量稳定，涡轮具有较高的效率；但在排气阀门处节流损失较大，排气从 排气阀门处到涡轮进口处之间的熵增较大，排气脉冲能量几乎完全损失；负荷越 高，脉冲能量在所有排气能量中所占的比例就会越少，所以定压系统对于高负荷 稳定运行是有利的。脉冲增压系统的排气管容积较小，排气从排气阀门处到涡轮 进口处之间的熵增较小，排气能量利用率高，而且能及时反映负荷的变化，响应 速度快；但由于涡轮是脉动进气，造成涡轮效率低，所以脉冲增压系统对于低负 荷和瞬态负荷是有利的。由此可见，如果一台发动机若同时配备定压增压方式与 脉冲增压方式，高负荷时用定压增压系统，低负荷和瞬态负荷时用脉冲增压系统， 这是较为理想的，但现有的发动机增压系统的排气管容积都是不能调节的。专利 号为ZL 200410050996.3，发明名称为一种涡轮增压柴油机可变模件式脉冲转换 增压系统的发明，在它的实施例二中，当负荷较低时，各缸排气干扰很大，致使 泵气损失加大；在高负荷时不能形成本发明所述的准定压增压系统，致使涡轮效 率较低；而且采用二位控制阀控制致使发动机结构变的更加复杂。专利申请号为 200710007494.6，公开号为CN 101008336A，发明名称为一种涡轮增压柴油机可 变排气管容积模件式脉冲转换增压系统的发明，当负荷较低时，各缸排气干扰很 大，致使泵气损失加大；在高负荷时不能形成本发明所述的准定压增压系统，致 使涡轮效率较低；而且采用二位控制阀控制致使发动机结构变的更加复杂。现有
的车用增压发动机大多数采用涡轮侧置的增压装置，排气管容积都是不能调节 的。
发明内容
本发明提供了一种自适应式脉冲涡轮增压系统，可以使涡轮侧置的脉冲增压 发动机从低负荷到高负荷的各个负荷获得较优的综合性能，并同时满足经济性和 动力性方面的要求。
为实现上述目的本发明所采用的技术方案是该系统包括第一气缸、第二气 缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸、第六气缸、第一排气支管、第二排气支管、 第三排气支管、第四排气支管、第五排气支管、第六排气支管、第一排气管、第 二排气管、涡轮和喷管，第一气缸、第二气缸、第三气缸分别通过第一排气支管、 第二排气支管、第三排气支管和第一排气管相连接，第四气缸、第五气缸、第六 气缸分别通过第四排气支管、第五排气支管、第六排气支管和第二排气管相连接， 涡轮为双进口涡轮，第一排气管、第二排气管的出口分别和涡轮的两个进口相连 接，喷管安装在第二排气管的尾部和第一排气管之间。当发动机经常处于低负荷
运行时，喷管与第二排气管连接处的内径^的取值范围是会D《d2《lD，其中
D为第一排气管的内径；当发动机经常处于中高负荷运行时，喷管与第二排气管 连接处的内径A的取值范围是会D《d2《鲁D，其中D为第一排气管的内径。
本发明的有益效果
本发明设计合理，结构简单，不受缸数限制，适用于涡轮进口有两个以上且 涡轮侧置的脉冲涡轮增压装置，使发动机在整个负荷运行范围内都可以获得较优 的性能。
图1是本发明自适应式脉冲涡轮增压系统的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明的具体实施做进一步描述。
如图1所示，本发明包括第一气缸11、第二气缸12、第三气缸13、第四气 缸14、第五气缸15、第六气缸16、第一排气支管l、第二排气支管2、第三排气 支管3、第四排气支管4、第五排气支管5、第六排气支管6、第一排气管7、第 二排气管8、涡轮9和喷管10，第一气缸ll、第二气缸12、第三气缸13分别通
过第一排气支管1、第二排气支管2、第三排气支管3和第一排气管7相连接， 第四气缸14、第五气缸15、第六气缸16分别通过第四排气支管4、第五排气支 管5、第六排气支管6和第二排气管8相连接，涡轮9为双进口涡轮，第一排气 管7、第二排气管8的出口分别和涡轮9的两个进口相连接，喷管10安装在第二 排气管8的尾部和第一排气管7之间，使第二排气管8和第一排气管7连通。
当发动机经常处于低负荷运行时，喷管10与第一排气管7连接处的内径j^
等于d，喷管10与第二排气管7连接处的内径d2的取值范围是垂d《^2《|d，
其中d为第一排气管7的内径。对于6缸机而言，当发动机处于低负荷时，当与 第一排气管7相连接的某个气缸处于排气初始阶段时，与第二排气管8相连的某 个气缸刚好处于排气快要结束的阶段，第一排气管7和第二排气管8的压差很大， 在喷管10中形成高速射流，使第二排气管8的排气流通更加顺畅，使泵气损失 减小，同时增加了从第二排气管8进入涡轮的排气能量；当第四气缸14排气时， 效果更加明显。虽然在喷管10中有高速射流存在，但第一气缸11、第二气缸12、 第三气缸13的排气还是主要通过排气管7进入涡轮9。当与第二排气管8相连接 的某个气缸处于排气初始阶段时，与第一排气管7相连的某个气缸刚好处于排气 快要结束的阶段，此时第一排气管7和第二排气管8的压差也很大，但此时喷管 10相对第二排气管8中的排气来说，已经变成了扩压管，排气不容易从第二排气 管8进入第一排气管7，不会对第一排气管7中的排气形成阻碍作用。当喷管10 采用此种适合于低负荷的结构，发动机处于高负荷运行时，由于第一排气管7和 第二排气管8之间的压差较小，第一气缸ll、第二气缸12、第三气缸13的排气 中会有更多的排气通过喷管10进入第二排气管8，再进入涡轮9。例如在没有喷 管10的时候，第一气缸11的排气只能通过第一排气管7进入涡轮9，当有喷管 10的时候，第一气缸11的排气可以同时通过第一排气管7和第二排气管8进入 涡轮9，对第一气缸ll的排气来说，它所占的体积相对来说变大了，此时可以看 作是形成了准定压增压系统，油耗也会下降。喷管10的容积相对于第一排气管7 和第二排气管8的容积之和来说是很小的，所以此时发动机的加速性能相对于原 来没有加喷管10时所受的影响也很小。此方案已经在发动机仿真软件GT-POWER 中模拟计算过，计算结果与以上叙述的相一致。
当发动机经常处于中高负荷运行时，喷管10与第一排气管7连接处的内径^^
等于D，喷管10与第二排气管7连接处的内径^^的取值范围是fD《^《^D，
其中D为第一排气管7的内径。对于6缸机而言，当发动机处于中等负荷时，第 一排气管7和第二排气管8中的压差也比较大，在喷管10中也能形成一定的射 流，从而使第二排气管8中的排气流通更加顺畅。当发动机处于高负荷时，第一 排气管7和第二排气管8中的压差比较小，第一气缸11、第二气缸12、第三气 缸13的排气中会有很大一部分的排气通过喷管10进入第二排气管8，再进入涡 轮9。例如在没有喷管10的时候，第一气缸ll的排气只能通过第一排气管7进 入涡轮9，当有喷管10的时候，第一气缸11的排气可以同时通过第一排气管7 和第二排气管8进入涡轮9，对第一气缸ll的排气来说，它所占的体积相对来说 变大了，此时可以看作形成了准定压增压系统，油耗也会下降。当喷管10采用 此种适合于中高负荷的结构，发动机在特别低的负荷运行时，由于喷管10与第 二排气管8连接部位的内径比较大，使各缸的排气相互干扰，从而油耗会比没有 喷管10时有所上升。但对于车用发动机来说，大部分工况都是在中高负荷运行， 此方案可以使发动机从低负荷到高负荷所有负荷的综合性能有很大的提高。喷管 10的容积相对于第一排气管7和第二排气管8的容积之和来说是很小的，所以此 时发动机的加速性能相对于原来没有加喷管10时所受的影响也很小。此方案也 在发动机仿真软件GT-POWER中模拟计算过，计算结果与以上叙述的相一致。
权利要求
1. 一种自适应式脉冲涡轮增压系统，包括第一气缸(11)、第二气缸(12)、第三气缸(13)、第四气缸(14)、第五气缸(15)、第六气缸(16)、第一排气支管(1)、第二排气支管(2)、第三排气支管(3)、第四排气支管(4)、第五排气支管(5)、第六排气支管(6)、第一排气管(7)、第二排气管(8)、涡轮(9)，第一气缸(11)、第二气缸(12)、第三气缸(13)分别通过第一排气支管(1)、第二排气支管(2)、第三排气支管(3)和第一排气管(7)相连接，第四气缸(14)、第五气缸(15)、第六气缸(16)分别通过第四排气支管(4)、第五排气支管(5)、第六排气支管(6)和第二排气管(8)相连接，涡轮(9)为双进口涡轮，第一排气管(7)、第二排气管(8)的出口分别和涡轮(9)的两个进口相连接，其特征在于还包括喷管(10)，喷管(10)安装在第二排气管(8)的尾部和第一排气管(7)之间。
2. 根据权利要求1所述的自适应式脉冲涡轮增压系统，其特征是当发动机 经常处于低负荷运行时，所述的喷管(10)与第一排气管(7)连接处的内径d,等于d，喷管(l(d与第二排气管(7)连接处的内径J2的取值范围是会d《&《|d，其中D为第一排气管(7)的内径。
3. 根据权利要求1所述的自适应式脉冲涡轮增压系统，其特征是当发动机 经常处于中高负荷运行时，所述的喷管(10)与第一排气管(7)连接处的内径d,等于D，喷管(10)与第二排气管(7)连接处的内径^的取值范围是会D《A《^D，其中D为第一排气管(7)的内径。
全文摘要
自适应式脉冲涡轮增压系统，属于内燃机技术领域。本发明包括气缸、排气支管、排气管、喷管和涡轮，喷管安装在第二排气管的尾部和第一排气管之间。在低负荷时，由于喷管的作用有利于靠近涡轮的三个气缸排气，使泵气损失减小，油耗下降；在高负荷时，远离涡轮的三个气缸排气可以同时通过两个排气管，使排气所占的容积相对变大，形成准定压系统，从而减小油耗。本发明设计合理，结构简单，不受缸数限制，适用于涡轮进口有两个以上且涡轮侧置的脉冲涡轮增压系统。
文档编号F02B37/12GK101387220SQ20081020162
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月23日 优先权日2008年10月23日
发明者毅 崔, 王绍明, 田中旭, 磊 石, 邓康耀 申请人:上海交通大学