一种基于文丘里管的涡轮增压系统及其工作方法与流程

本发明涉及一种基于文丘里管的涡轮增压系统及其工作方法。

技术背景

涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增大，废气排出速度与涡轮转速也同步增加，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。然而就目前传统的涡轮增压器，废气的利用率较低，而且涡轮增压器的缺点是滞后，即由于叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，使发动机延迟增加或减少输出功率，这对于要突然加速或超车的汽车而言，瞬间会有点提不上劲的感觉。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供了基于文丘里管的涡轮增压系统及其工作方法，能够利用文丘里管对柴油机废气的流速和压力进行调节，进而调节涡轮和柴油机前端的压气机的转速和效率，减缓涡轮迟滞导致柴油机缺氧的状况。

本发明的技术方案是：一种基于文丘里管的涡轮增压系统，包括柴油机，柴油机前端设置有进气主路，进气主路上设置有压气机a，柴油机后端设置有排气主路，所述排气主路上设置有文丘里管，文丘里管后端设置有与压气机a同轴联动的涡轮。

进一步的，在文丘里管喉口位置处设置有补气气路，沿补气气路补气方向依次设置有压气机b、气体储气罐a和气体储气罐b，所述压气机b与补气罐a之间设置有电磁阀a，补气罐a与补气罐b之间设置有电磁阀b。

进一步的，与排气主路相连接设置有排气支路a和排气支路b，所述排气支路a进气端与文丘里管前端的排气主路连接，排气支路a的出气端连接于文丘里管与涡轮之间的排气主路，所述排气支路b进气端与文丘里管前端的排气主路连接，排气支路b出气端与气体储气罐a相连接。

进一步的，所述排气支路a上设置有电磁阀c，所述排气支路b上设置有电磁阀d。

本发明提供的另一种技术方案是：一种基于文丘里管的涡轮增压系统的工作方法，包括基于文丘里管的涡轮增压系统；

（1）手动发动柴油机，控制柴油机低工况运行，手动控制电磁阀c和电磁阀d关闭，电磁阀b打开，此时柴油机产生的废气经排气主路流进文丘里管和涡轮，当废气流经文丘里管的喉口时，由于文丘里管的喉口较细，流速加快，气压降低，进而使涡轮前端产生背压效应，进而提高涡轮的转速，同时文丘里管喉口处形成的真空度较大，气体储气罐a中的气体与文丘里管喉口处形成正压差，气体储气罐a中的气体流经电磁阀b和气体储气罐b，流入文丘里管的喉口处，往排气主路进行补气，提高低工况下进入涡轮的气体流量，提高涡轮的转速，带动与涡轮同轴联动的压气机a转速加快，加快向柴油机内输送气体，减缓涡轮迟滞导致柴油机缺氧的状况，当气体储气罐a中的气体压力下降至设定值时，电磁阀a和压气机b自动打开，对气体储气罐a进行补气；

（2）当柴油机中等工况运行时，此时柴油机的废气排量相对较多，手动控制电磁阀a和电磁阀d关闭，电磁阀b和电磁阀c开启，此时柴油机产生的废气经排气主路和排气支路a共同向涡轮进行排气，此时气体储气罐a中的气压与文丘里管的喉口处形成正压差，气体储气罐a中的气体流经电磁阀b和气体储气罐b再流入文丘里管，与柴油机废气汇合，增大了中等工况的废气背压，提高了涡轮的效率与转速，同时提高与涡轮同轴联动的压气机a的转速，减缓涡轮迟滞导致柴油机缺氧的状况，当气体储气罐a中的气体压力下降至设定值时，电磁阀a和压气机b自动打开，对气体储气罐a进行补气；

（3）当柴油机处于高负荷或满负荷运行的工况时，手动控制电磁阀b、电磁阀c和电磁阀d打开，此时柴油机的排气量达到了临界值，排出的废气量大，涡轮无法及时的将废气全部排出，在排气管路中形成堆积并产生较大压力，无法及时排出的废气一部分流经排气支路b，经过电磁d，流入气体储气罐a进行存储，另一部分则通过文丘里管的喉口流入气体储气罐b和气体储气罐a，当气体储气罐a和气体储气罐b内的气压达到设定值时，电磁阀a打开，将多余的废气经压气机b排放至空气中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）能够利用文丘里管对柴油机废气的流速和压力进行调节，进而调节涡轮和柴油机前端的压气机的转速和效率，减缓涡轮迟滞导致柴油机缺氧的状况；

（2）这种基于文丘里管式的废气排放结构对保护涡轮和压气机起到良好的效果，同时对废气的充压回收到气体储气罐，以便下次再用，是对燃料燃烧的余热再次利用，使燃油经济性提高；

（3）同时对瞬态工况下，即突然加速或突然减速的工况，由于有气体储气罐b距离文丘里管喉口的位置较近，在柴油机工况发生突变时，气体储气罐b会形成一定的气体补偿或者缓冲效应，能改善柴油机的进排气平顺性，改善变工况下涡轮增压器的迟滞现象。

为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明低工况运行时的工作示意图；

图3为本发明中等工况运行时的工作示意图；

图4为本发明满负荷工况运行时的工作示意图；

图中：1-柴油机；2-电磁阀d；3-气体储气罐a；4-电磁阀a;5-压气机b;6-电磁阀b;7-气体储气罐b；8-文丘里管；9-电磁阀c；10-涡轮；11-压气机a。

具体实施方式

如图1~4所示，一种基于文丘里管的涡轮增压系统，包括柴油机1，柴油机1前端设置有进气主路，进气主路上设置有压气机a11，柴油机1后端设置有排气主路，所述排气主路上设置有文丘里管8，文丘里管8后端设置有与压气机a11同轴联动的涡轮10。

本实施例中，在文丘里管8喉口位置处设置有补气气路，沿补气气路补气方向依次设置有压气机b5、气体储气罐a3和气体储气罐b7，所述压气机b5与补气罐a之间设置有电磁阀a4，补气罐a与补气罐b之间设置有电磁阀b6。

本实施例中，与排气主路相连接设置有排气支路a和排气支路b，所述排气支路a进气端与文丘里管8前端的排气主路连接，排气支路a的出气端连接于文丘里管8与涡轮10之间的排气主路，所述排气支路b进气端与文丘里管8前端的排气主路连接，排气支路b出气端与气体储气罐a3相连接。

本实施例中，所述排气支路a上设置有电磁阀c9，所述排气支路b上设置有电磁阀d2。

一种基于文丘里管的涡轮增压系统的工作方法，包括基于文丘里管的涡轮增压系统；

（1）手动发动柴油机1，控制柴油机1低工况运行，手动控制电磁阀c9和电磁阀d2关闭，电磁阀b6打开，此时柴油机1产生的废气经排气主路流进文丘里管8和涡轮10，当废气流经文丘里管8的喉口时，由于文丘里管8的喉口较细，流速加快，气压降低，进而使涡轮10前端产生背压效应，进而提高涡轮10的转速，同时文丘里管8喉口处形成的真空度较大，气体储气罐a3中的气体与文丘里管8喉口处形成正压差，气体储气罐a3中的气体流经电磁阀b6和气体储气罐b7，流入文丘里管8的喉口处，往排气主路进行补气，提高低工况下进入涡轮10的气体流量，提高涡轮10的转速，带动与涡轮10同轴联动的压气机a11转速加快，加快向柴油机1内输送气体，减缓涡轮10迟滞导致柴油机1缺氧的状况，当气体储气罐a3中的气体压力下降至设定值时，电磁阀a4和压气机b5自动打开，对气体储气罐a3进行补气；

（2）当柴油机1中等工况运行时，此时柴油机1的废气排量相对较多，手动控制电磁阀a4和电磁阀d2关闭，电磁阀b6和电磁阀c9开启，此时柴油机1产生的废气经排气主路和排气支路a共同向涡轮10进行排气，此时气体储气罐a3中的气压与文丘里管8的喉口处形成正压差，气体储气罐a3中的气体流经电磁阀b6和气体储气罐b7再流入文丘里管8，与柴油机1废气汇合，增大了中等工况的废气背压，提高了涡轮10的效率与转速，同时提高与涡轮10同轴联动的压气机a11的转速，减缓涡轮10迟滞导致柴油机1缺氧的状况，当气体储气罐a3中的气体压力下降至设定值时，电磁阀a4和压气机b5自动打开，对气体储气罐a3进行补气；

（3）当柴油机1处于高负荷或满负荷运行的工况时，手动控制电磁阀b6、电磁阀c9和电磁阀d2打开，此时柴油机1的排气量达到了临界值，排出的废气量大，涡轮10无法及时的将废气全部排出，在排气管路中形成堆积并产生较大压力，无法及时排出的废气一部分流经排气支路b，经过电磁d，流入气体储气罐a3进行存储，另一部分则通过文丘里管8的喉口流入气体储气罐b7和气体储气罐a3，当气体储气罐a3和气体储气罐b7内的气压达到设定值时，电磁阀a4打开，将多余的废气经压气机b5排放至空气中。

上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。