专利名称：涡轮增压发动机进排气系统及其进排气流量调节装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及涡轮增压发动机的进排气系统，具体涉及一种涡轮增压发动机的进排气流量调节装置。
背景技术：
随着社会的发展和环保要求的提高，发动机增压技术的应用越来越广泛，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。涡轮增压系统的两种基本形式为定压增压系统和脉冲增压系统。定压增压系统，各缸共用一根容积较大的排气管，排气管系结构比较简单，排气管内压力基本上保持恒定，压力大小仅与发动机的负荷和转速有关，不同缸数柴油机的增压系统可以进行统一设计。定压增压系统在高速工况时，泵气损失较小，涡轮效率较高，性能较优；但是在低速工况时，不能充分利用排气脉冲能量。脉冲增压系统，依据各缸发火顺序，将排气不发生干扰的两个气缸或三个气缸和同一根排气管相连接，排气管系管径较小，排气脉冲能量可以充分利用，低速工况和瞬态工况性能较好，但是在高速工况时，泵气损失较大。因此，如何同时兼顾发动机的高低速工况，即高速工况泵气损失小、低速工况又能充分利用排气脉冲能量成为亟待解决的问题。申请号为201210134776.3的中国专利公开了一种增压器进排气流量调节装置，该装置所在的进排气系统中，发动机的进气口通过发动机进气管与压气机的出气口连接、排气口通过发动机排气管与涡轮的进气口连接，另外，压气机的进气口连接有压气机进气管，涡轮的出气口连接有涡轮排气管，涡轮又与压气机传动连接。同时该装置的腔体具有一个密闭的容积腔，容积腔的中间部位设有一个将其分割成左、右调节腔的移动体，移动体与腔体右端壁的内壁之间连接有弹性件；第一连接管的一端连接在左端壁上、另一端与发动机进气管连接，第二连接管的一端连接在左调节腔对应的侧壁上、另一端与压气机进气管连接，第三连接管的一端连接在右端壁上、另一端与发动机排气管连接，第四连接管的一端连接在右调节腔对应的侧壁上、另一端与涡轮排气管连接。其工作原理为:当发动机处于高速工况时，发动机排气管内的压力较高，进而推动移动体向左移动并拉伸弹性件，直至第二连接管被隔断，此时，只有压气机为发动机提供气体，发动机的进气量相对减小，爆压较低，同时，发动机排出的一部分气体通过第三连接管、右调节腔和第四连接管直接进入涡轮排气管，使得涡轮前的进气压力较低，涡轮的做功能力降低。当发动机处于低速工况时，发动机排气管内的压力降低，移动体在弹性件的拉动下右移，直至第四连接管被隔断，此时，除了压气机为发动机提供气体，第二连接管和第一连接管也为发动机提供气体，发动机的进气量相对增大，燃烧较好，油耗较低，同时，发动机排气管内的气体不再经第三连接管直接排出，使得涡轮的进气量相对增大，防止压气机产生喘震。该装置兼顾了发动机的高低速工况，而且在不同的工况还对发动机的进气系统和排气系统进行同时调节利用，但这种调节装置存在如下缺陷:1、在发动机处于高速工况时，发动机排出的一部分气体直接通过第三连接管和第四连接管排到大气中，导致了能量的浪费；2、由于采用各种连接管，结构明显要复杂，而且接口多，容易出现故障；3、由于移动体的依靠气压差和弹簧实现移动，造成移动体两侧的容积腔部分的容积大小很不稳定，这种不稳定使发动机和涡轮的进气量很不稳定，影响发动机和涡轮的正常工作。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种涡轮增压发动机进排气流量调节装置，用以解决现有进排气流量调节装置结构复杂，而且在高速工况出现能量浪费的问题。同时本实用新型还提供了使用该装置的进排气系统。本实用新型的涡轮增压发动机进排气流量调节装置采用如下技术方案:一种涡轮增压发动机进排气流量调节装置，包括容积腔，容积腔的腔体内设有一个与腔体的内周面密封滑动配合的移动体，移动体上连接有一端伸出腔体外的、用于驱动移动体左右往复移动的推拉杆；所述容积腔的位于移动体一侧的部分为存储腔，所述腔体上具有用于与发动机排气口连接的废气进气口以及与涡轮进气口连接的废气出气口，所述废气进气口和废气出气口与所述存储腔始终连通，所述移动体具有节流通孔，所述腔体上还具有空气进气口以及用于与压气机进气口连接的空气出气口，所述空气进气口和空气出气口分别与节流通孔的两端口始终连通；在移动体左右移动时，存储腔的容积相应增大或缩小，同时所述节流通孔与空气进气口和/或空气出气口配合后形成的气流通过截面相应减小或增大。所述空气进气口和空气出气口同轴相对设置，且空气进气口的内径和空气出气口的内径大小一致，所述节流通孔的孔径大于空气出气口的内径。所述废气进气口和废气出气口同轴相对设置。所述推拉杆的一端伸入容积腔内、且伸入端与移动体的远离存储腔的一端固连。本实用新型的涡轮增压发动机进排气系统采用如下技术方案:一种涡轮增压发动机进排气系统，包括发动机、进排气流量调节装置以及由涡轮和压气机构成的涡轮增压器，进排气流量调节装置包括容积腔，容积腔的腔体内设有一个与腔体的内周面密封滑动配合的移动体，移动体上连接有一端伸出腔体外的、用于驱动移动体左右往复移动的推拉杆；所述容积腔的位于移动体一侧的部分为存储腔，所述腔体上具有与发动机排气口连接的废气进气口以及与涡轮进气口连接的废气出气口，所述废气进气口和废气出气口与所述存储腔始终连通，所述移动体具有节流通孔，所述腔体上还具有空气进气口以及与压气机进气口连接的空气出气口，所述空气进气口和空气出气口分别与节流通孔的两端口始终连通；在移动体左右移动时，存储腔的容积相应增大或缩小，同时所述节流通孔与空气进气口和/或空气出气口配合后形成的气流通过截面相应减小或增大。 所述空气进气口和空气出气口同轴相对设置，且空气进气口的内径和空气出气口的内径大小一致，所述节流通孔的孔径大于空气出气口的内径。所述废气进气口和废气出气口同轴相对设置。所述推拉杆的一端伸入容积腔内、且伸入端与移动体的远离存储腔的一端固连。采用上述结构的涡轮增压发动机进排气流量调节装置，由于腔体上的与发动机排气口连接的废气进气口以及与涡轮进气口连接的废气出气口始终与存储腔连通，加上腔体上的空气进气口以及与压气机进气口连接的空气出气口始终与移动体的节流通孔保持连通，确保了发动机进排气系统的正常工作；而移动体的移动又能影响节流通孔与空气进气口和/或空气出气口之间形成的气流通过截面，即影响压气机的有效进气截面积。在低速工况时，通过推拉杆驱动移动体移动，使压气机处于最大进气截面积的同时，这样存储腔处于最小容积，保证了发动机最大进气量，从而使发动机的燃烧较好，而且发动机和涡轮之间的连通总容积最小，脉冲能量也能充分利用，这种状况非常利于发动机的低速工况；而在高速工况时，通过推拉杆驱动移动体移动，使存储腔的容积增大，发动机排气管的总容积逐渐增大，使得涡轮进气口的进气压力较低，涡轮的可用能较少，同时压气机的有效进气截面积变小，发动机的进气量较小，爆压相对较低，这种状况非常有利于发动机的高速工况。另外，由于移动体的移动依靠手动或机械动力，存储腔的容积和两个气流通过截面的大小不会受气压差的影响，能够始终保持在稳定的状态，使得发动机和涡轮的进气量也会保持稳定，不会对发动机和涡轮的工作产生影响。因此，该装置即使用该装置的进排气系统及其能很好的兼顾发动机高低速工况，而且相比现有技术，结构更加简单，更没有出现能量浪费的情况。
图1为本实用新型的涡轮增压发动机进排气系统的实施例的结构示意图；图2为图1中的进排气流量调节装置的A-A向剖视图。
具体实施方式
本实用新型的涡轮增压发动机进排气系统的实施例:如图1、图2所示，包括发动机4、涡轮12、压气机6和进排气流量调节装置，发动机4的进气口通过发动机进气管7与压气机6的出气口连接、出气口连接有发动机排气管3，压气机6的进气口连接有压气机进气管8，涡轮12的进气口连接有涡轮进气管13、排气口连接有涡轮排气管11，同时涡轮12通过连接轴9与压气机6传动连接。进排气流量调节装置包括腔体2、移动体5和推拉杆10，腔体2具有一个密闭的容积腔，移动体5为活塞式结构，装配在容积腔内与腔体2的内周面密封滑动配合，推拉杆10的一端伸入容积腔内并与移动体5的右端固连，通过推拉杆10推拉移动体5，可以实现移动体5的左右往复移动。容积腔的位于移动体5左侧的部分为存储腔I，腔体2上分别开设有废气进气口和废气出气口，废气进气口和废气出气口同轴相对设置，发动机排气管3的另一端口与废气进气口连接，涡轮进气管13的另一端口与废气出气口连接；废气进气口和废气出气口均与存储腔I连通，这样通过存储腔I实现了发动机排气口与涡轮进气口的连通，在整个系统正常工作情况下，移动体5的移动不能影响发动机排气口和涡轮进气口之间的连通，即应始终保持废气进气口和废气出气口与存储腔I的连通，而且在移动体5左右移动过程中，存储腔I的容积大小随移动体5的移动相应的增大或减小。在移动体5上开设有节流通孔15，腔体2上还分别开设有空气进气口和空气出气口，空气进气口和空气出气口轴向相对设置，且两者的内径大小一致，压气机进气管8的另一端口与空气出气口连通，在空气进气口上连接有吸气管14 ;空气进气口和空气出气口分别与节流通孔15的两端口连通，这样通过节流通孔15实现了压气机进气口与大气的连通，同样在整个系统正常工作情况下，移动体5的移动不能影响压气机6的正常进气，即应始终保持空气进气口和空气出气口与节流通孔15的连通，而且节流通孔15与空气进气口之间具有一个气流通过截面，同时与空气出气口之间也具有一个气流通过截面，由于空气进气口和空气出气口同轴相对设置，在移动体5左右移动过程中，两个气流通过截面相应的减小或增大。移动体5处于图1所示的位置时，节流通孔15与空气进气口和空气出气口之间的两个气流通过截面最大，作为进一步优化，节流通孔15的孔径大于空气进气口的内径，这样可以保证压气机的最大进气量不受节流通孔15孔径影响。当移动体5右移时，存储腔I的容积逐渐增大，发动机4与涡轮12之间的有效总容积也逐渐增大；同时由于节流通孔15随移动体5右移，移动体4逐渐遮挡空气进气口和空气出气口，使得两个气流通过截面逐渐缩小，相应的压气机6的进气量也逐渐缩小。反之，当移动体5左移时，存储腔I的容积逐渐缩小，两个气流通过截面逐渐增大。上述实施例的工作原理如下:当发动机4处于高速工况时，向右拉动推拉杆10，则移动体5也向右移动，从发动机4到涡轮12之间的总容积变大，涡轮12的进气口处的进气压力较低，涡轮12的可用能较少；移动体5向右移动后，压气机6的进气被节流，压气机6的进气口的进气压力较小，发动机4的进气量较小，从而使发动机4的爆压较低。当发动机4处于低速工况时，向左推动推拉杆10，则移动体5也向左移动，从发动机4到涡轮12之间的发动机排气管3的总容积变小，脉冲能量可以充分利用，发动机的进气量较大，从而使发动机4的燃烧较好，油耗较低。因此，本实用新型可以较好的兼顾发动机的高低转速工况。上述实施例中，空气进气口和空气出气口同轴相对设置，且两者的内径大小一致，这样在移动体往复移动过程中，节流通过与空气进气口、空气出气口分别形成的两个气流流通截面也相应的同步增大或同步减小，在其它实施例中，也可以使空气进气口足够大至其对应的气流通过截面不会受移动体移动的影响，这样只有空气出气口对应的气流通过截面相应的变化，这样也能实现压气机的进气量调节；同样的，也可以使空气出气口足够大至其对应的气流通过截面不会受移动体移动的影响。本实用新型的涡轮增压发动机进排气流量调节装置的实施例:如图1、图2所示，其结构与上述实施例的发动机进排气系统的进排气流量调节装置的结构一致，其内容在此不再赘述。
权利要求1.一种涡轮增压发动机进排气流量调节装置，其特征在于:包括容积腔，容积腔的腔体内设有一个与腔体的内周面密封滑动配合的移动体，移动体上连接有一端伸出腔体外的、用于驱动移动体左右往复移动的推拉杆；所述容积腔的位于移动体一侧的部分为存储腔，所述腔体上具有用于与发动机排气口连接的废气进气口以及与涡轮进气口连接的废气出气口，所述废气进气口和废气出气口与所述存储腔始终连通，所述移动体具有节流通孔，所述腔体上还具有空气进气口以及用于与压气机进气口连接的空气出气口，所述空气进气口和空气出气口分别与节流通孔的两端口始终连通；在移动体左右移动时，存储腔的容积相应增大或缩小，同时所述节流通孔与空气进气口和/或空气出气口配合后形成的气流通过截面相应减小或增大。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机进排气流量调节装置，其特征在于:所述空气进气口和空气出气口同轴相对设置，且空气进气口的内径和空气出气口的内径大小一致，所述节流通孔的孔径大于空气出气口的内径。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压发动机进排气流量调节装置，其特征在于:所述废气进气口和废气出气口同轴相对设置。
4.根据权利要求1或2或3所述的涡轮增压发动机进排气流量调节装置，其特征在于:所述推拉杆的一端伸入容积腔内、且伸入端与移动体的远离存储腔的一端固连。
5.一种涡轮增压发动机进排气系统，包括发动机、进排气流量调节装置以及由涡轮和压气机构成的涡轮增压器，其特征在于:进排气流量调节装置包括容积腔，容积腔的腔体内设有一个与腔体的内周面密封滑动配合的移动体，移动体上连接有一端伸出腔体外的、用于驱动移动体左右往复移动的推拉杆；所述容积腔的位于移动体一侧的部分为存储腔，所述腔体上具有与发动机排气口连接的废气进气口以及与涡轮进气口连接的废气出气口，所述废气进气口和废气出气口与所述存储腔始终连通，所述移动体具有节流通孔，所述腔体上还具有空气进气口以及与压气机进气口连接的空气出气口，所述空气进气口和空气出气口分别与节流通孔的两端口始终连通；在移动体左右移动时，存储腔的容积相应增大或缩小，同时所述节流通孔与空气进气口和/或空气出气口配合后形成的气流通过截面相应减小或增大。
6.根据权利要求5所述的涡轮增压发动机进排气系统，其特征在于:所述空气进气口和空气出气口同轴相对设置，且空气进气口的内径和空气出气口的内径大小一致，所述节流通孔的孔径大于空气出气口的内径。
7.根据权利要求5所述的涡轮增压发动机进排气系统，其特征在于:所述废气进气口和废气出气口同轴相对设置。
8.根据权利要求5或6或7所述的涡轮增压发动机进排气系统，其特征在于:所述推拉杆的一端伸入容积腔内、且伸入端与移动体的远离存储腔的一端固连。
专利摘要本实用新型公开了一种涡轮增压发动机进排气系统及其进排气流量调节装置，该装置包括容积腔，容积腔的腔体内设有移动体，移动体上连接有推拉杆；腔体上具有废气进气口以及废气出气口，废气进气口和废气出气口与存储腔始终连通，移动体具有节流通孔，腔体上还具有空气进气口以及空气出气口，空气进气口和空气出气口分别与节流通孔的两端口始终连通；在移动体左右移动时，存储腔的容积相应增大或缩小，同时所述节流通孔与空气进气口和/或空气出气口配合后形成的气流通过截面相应减小或增大。该装置即使用该装置的进排气系统及其能很好的兼顾发动机高低速工况，而且相比现有技术，结构更加简单，更没有出现能量浪费的情况。
文档编号F02B37/12GK203161345SQ20132005492
公开日2013年8月28日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者姜德军, 侯军兴, 阎备战, 马磊 申请人:郑州宇通客车股份有限公司