专利名称：一种分体式二级排气管系涡轮增压系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种内燃机增压系统，特别是一种分体式二级排气管系涡轮增压系统，属于内燃机技术领域。
背景技术：
柴油机是一种重要的动力机械，是生产生活中主要的动力来源，目前中大功率的柴油机多采用涡轮增压技术，以提高功率、降低燃油消耗率。涡轮增压系统作为增压柴油机的关键系统，对增压柴油机的动力性、经济性和排放性能均有重要影响。为了提高柴油机热效率，降低柴油机排放，降低单位功率生产成本，柴油机的功率密度和增压度越来越高，这对增压系统的可靠性、瞬态响应性和扫气均匀性提出了更高要求。全工况性能好、废气能量利用率高、扫气顺畅、瞬态特性好、结构简单是目前柴油机排气管系优化设计的综合指标。 围绕这一设计指标，研究者发展出七种增压系统形式定压增压系统、脉冲增压系统、脉冲转换器增压系统、模件式脉冲增压系统、混合式脉冲转换器增压系统、模件式多功能脉冲转换涡轮增压系统和可变排气管技术。定压系统扫气干扰小，泵气功损失小，但排气脉冲能量利用率低、低工况性能较差；脉冲系统能够较好的避免扫气干扰，排气脉冲能量利用率高，扫气均匀性好，低工况性能佳，但涡轮有多个进口，涡轮增压器效率低，不宜在缸数较多的柴油机上使用；与脉冲系统相比脉冲转换器增压系统，涡轮入口少，涡轮效率高，但脉冲转换器的缩口增加了气流阻力；模件式脉冲增压系统排气管系结构简单，便于生产，能较好的利用排气脉冲能量，涡轮效率较高，但该系统降低扫气干扰的性能较差。在现有的技术中，实用新型专利97242566. 7公开了的混合式脉冲转换器增压系统，可较好地利用排气脉冲能量，瞬态特性较好，结构相对简单，降低扫气干扰的性能较好，但这种系统随着柴油机缸数的增加而结构复杂程度增加，其适用范围有限。发明专利200810203029. 4公开了的模件式多功能脉冲转换涡轮增压系统，结构较简单，但拱形截面的排气支管延伸段靠近排气管轴线，导致管内流动损失较大，而且该系统降低扫气干扰的能力有限。发明专利200810203054. 2、发明专利200810203055. 7和发明专利200920210502. I提出的可变排气管系统方案，通过控制阀门使涡轮增压系统在脉冲增压和定压增压(或准定压增压)之间切换，可兼顾高低工况的要求，但对降低扫气干扰没有明显的作用，且这类系统需要根据发动机运行特点确定切换边界，增加了系统复杂程度，降低了可靠性。本实用新型提供了一种分体式二级排气管系涡轮增压系统，能降低扫气干扰和排气系统阻力，充分利用排气脉冲能量。
发明内容为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种分体式二级排气管系涡轮增压系统，通过次级排气管的隔离效应和主次排气管的流量分配来降低发动机的扫气干扰，提高排气脉冲能量利用率。该系统布置方便，易于制造，适用于各种缸数的发动机。为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是该系统包括主排气支管、主排气管、次级排气支管、上置式次级排气管、下置式次级排气管、混合器，混合器由混合器主管与混合器次管组成，主排气支管的入口连接发动机排气道，主排气支管的出口连接主排气管，次级排气支管的入口连接主排气支管，次级排气支管的入口到主排气支管的入口的距离是O. I 0.5倍主排气支管的入口直径，次级排气支管的入口截面积与主排气支管入口截面积的比值范围是O. 05 O. 5，主排气管的出口与混合器主管的入口相连，依据发火顺序，将气缸分为两组，一组气缸的主排气支管通过次级排气支管连接上置式次级排气管，另一组气缸的主排气支管通过次级排气支管连接下置式次级排气管，上置式次级排气管与所连次级排气支管固结为一体，下置式次级排气管与所连次级排气支管固结为一体，上置式次级排气管和下置式次级排气管的出口连接混合器次管的入口，混合器主管的出口连接涡轮入口。本实用新型有益效果主排气管、上置式次级排气管与下置式次级排气管形成三个相对独立的区域，上置式次级排气管所连接气缸之间的扫气干扰小，下置式次级排气管所连接气缸之间的扫气干扰也小。在气缸扫气阶段，排气流量小，涡轮入口处的压力较低，混合器内压力较低，而主排气管内压力较高，一组气缸的排气主要经由上置式次级排气管流到混合器，另一组气缸的排气主要经下置式次级排气管流到混合器，能够有效降低扫气干扰。排气门开度较大时，由于次级排气支管横截面积相对主排气管横截面积小，节流效应明显，气缸排气主要通过主排气支管经主排气管和混合器流入涡轮，提高脉冲能量利用效率。本实用新型的主排气管、上置式次级排气管和下置式次级排气管可分别制造，加工方便，在发动机上布置灵活，适用于各种缸数的发动机。
图I是本实用新型的系统结构示意图；图2是图I的俯视图；图3是图I的仰视图；图4是本实用新型混合器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型在六缸机上的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型的技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图I、图2、图3和图4所示，本实用新型包括主排气支管I、主排气管2、次级排气支管3、上置式次级排气管4、下置式次级排气管5、混合器6，混合器6由混合器主管7与混合器次管8组成，主排气支管I的入口连接发动机排气道，主排气支管I的出口连接主排气管2，次级排气支管3的入口连接主排气支管1，次级排气支管3的入口到主排气支管I的入口的距离是O. I O. 5倍主排气支管I的入口直径，次级排气支管3的入口截面积与主排气支管I入口截面积的比值范围是O. 05 O. 5，主排气管2的出口与混合器主管7的入口相连，依据发火顺序，将气缸分为两组，使每组气缸之间扫气干扰最低，一组气缸的主排气支管I通过次级排气支管3连接上置式次级排气管4，另一组气缸的主排气支管I通过次级排气支管3连接下置式次级排气管5，上置式次级排气管4与所连次级排气支管3固结为一体，下置式次级排气管5与所连次级排气支管3固结为一体，上置式次级排气管4和下置式次级排气管5的出口连接混合器次管8的入口，混合器主管7的出口连接涡轮入口。如图I、图4所示，以六缸柴油机为例，主排气支管I从左到右依次连接1、2、3、4、5、6缸排气道出口，当六缸柴油机的发火顺序是1-5-3-6-2-4-1时，I、2、3缸之间的扫气干扰比较弱，4、5、6缸之间的扫气干扰比较弱，将4、5、6缸所连接的主排气支管I经次级排气支管3连接上置式次级排气管4，1、2、3缸所连接的主排气支管I经次级排气支管3连接下置式次级排气管5，次级排气支管3的入口连接主排气支管1，次级排气支管3的入口到主排气支管I的入口的距离是O. 25倍主排气支管I的入口直径，次级排气支管3的入口截面积与主排气支管I入口截面积的比值是O. 11，主排气管2的出口与混合器主管7的入口相连，上置式次级排气管4和下置式次级排气管5的出口连接混合器次管8的入口，混合器主管7的出口连接涡轮入口。 主排气管2、上置式次级排气管4与下置式次级排气管5形成三个相对独立的区域，上置式次级排气管4所连接气缸之间的扫气干扰小，下置式次级排气管5所连接气缸之间的扫气干扰也很小。在气缸扫气阶段，排气流量小，涡轮入口处的压力较低，混合器6内压力较低，而主排气管2内压力较高，1、2、3缸的排气主要经由上置式次级排气管4流到混合器6，4、5、6缸的排气主要经下置式次级排气管5流到混合器6，能够有效降低扫气干扰。排气门开度较大时，由于次级排气支管3横截面积相对主排气支管I横截面积小，节流效应明显，气缸排气主要通过主排气支管I经主排气管2和混合器6流入涡轮，提高脉冲能量利用效率。主排气管2、上置式次级排气管4和下置式次级排气管5分别制造。
权利要求1. 一种分体式二级排气管系涡轮增压系统，包括主排气支管(I)、主排气管(2)、次级排气支管(3)、上置式次级排气管(4)、下置式次级排气管(5)、混合器￠)，其特征在于混合器(6)由混合器主管(7)与混合器次管⑶组成，主排气支管⑴的入口连接发动机排气道，主排气支管(I)的出口连接主排气管(2)，次级排气支管(3)的入口连接主排气支管(I)，次级排气支管(3)的入口到主排气支管(I)的入口的距离是O. I O. 5倍主排气支管(I)的入口直径，次级排气支管(3)的入口截面积与主排气支管(I)入口截面积的比值范围是O. 05 O. 5，主排气管(2)的出口与混合器主管(7)的入口相连，依据发火顺序，将气缸分为两组，一组气缸的主排气支管(I)通过次级排气支管(3)连接上置式次级排气管(4)，另一组气缸的主排气支管(I)通过次级排气支管(3)连接下置式次级排气管(5)，上置式次级排气管(4)与所连次级排气支管(3)固结为一体，下置式次级排气管(5)与所连次级排气支管(3)固结为一体，上置式次级排气管(4)和下置式次级排气管(5)的出口连接混合器次管(8)的入口，混合器主管(7)的出口连接涡轮入口。
专利摘要一种分体式二级排气管系涡轮增压系统，属内燃机技术领域，包括主排气支管、主排气管、次级排气支管、上置式次级排气管、下置式次级排气管、混合器，混合器由混合器主管与混合器次管组成，主排气支管的入口连接发动机排气道，主排气支管的出口连接主排气管，次级排气支管的入口连接主排气支管，主排气管的出口与混合器主管相连，依发火顺序，将气缸分为两组，一组气缸的主排气支管通过次级排气支管连接上置式次级排气管，另一组气缸的主排气支管通过次级排气支管连接下置式次级排气管，上置式次级排气管和下置式次级排气管的出口连接混合器次管的入口，混合器的出口连接涡轮入口。本实用新型设计合理，结构简单，适用于各种缸数发动机。
文档编号F01N13/08GK202628246SQ20122027054
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者王希波, 郭振, 解鹏, 张竹林, 周长峰, 徐洋, 唐宏庆, 刘振娜 申请人:山东交通学院