CN201517445U - 可调排气流通路径的涡轮增压装置 - Google Patents

Abstract

适用于八缸机的可调排气流通路径的涡轮增压装置，属于内燃机技术领域。本实用新型包括气缸、排气支管、排气管、连接管、阀门和涡轮，连接管安装在第一排气管的尾部和第二排气管尾部之间，阀门置于连接管内。当阀门关闭时，发动机的增压方式为脉冲增压，脉冲增压在发动机低负荷和瞬态工况时性能比较好；当阀门打开时，发动机的增压方式为准定压增压，这样可以改善发动机的高负荷性能。本实用新型设计合理，结构简单，适用于涡轮进口有两个且涡轮侧置的涡轮增压装置。

Description

可调排气流通路径的涡轮增压装置

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机涡轮增压装置，特别是一种适用于涡轮进口有两个且涡轮侧置的可调排气流通路径的涡轮增压装置，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装置为定压增压装置和脉冲增压装置。定压增压装置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，所以定压装置对于高负荷稳定运行是有利的。脉冲增压装置的排气管容积较小，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，所以脉冲增压装置对于低负荷和瞬态工况是有利的。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装置，低负荷和瞬态工况时用脉冲增压装置，这是较为理想的。在已有技术中，增压发动机排气管容积都是不能调节的，不能兼顾发动机的高低工况。本实用新型提供了一种改善涡轮侧置的八缸发动机性能的增压装置，使发动机在各个运行工况下都能获得较优的性能。

实用新型内容

为了克服已有技术的不足，本实用新型提供了一种适用于八缸机的可调排气流通路径的涡轮增压装置。当发动机处于低工况和瞬态工况时采用脉冲增压装置，当发动机处于较高工况时采用准定压增压装置，使发动机在各个运行工况下都能获得较优的性能，并同时满足经济性和动力性方面的要求。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：该装置包括第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸、第六气缸、第七气缸、第八气缸、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、第七排气支管、第八排气支管、第一排气管、第二排气管、涡轮、连接管和阀门，各缸发火顺序为1-3-5-7-8-6-4-2，各气缸直径均为D，第一排气管和第二排气管的内径相同，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，第一气缸、第三气缸、第六气缸、第八气缸分别通过第一排气支管、第三排气支管、第六排气支管、第八排气支管和第一排气管相连接，第二气缸、第四气缸、第五气缸、第七气缸分别通过第二排气支管、第四排气支管、第五排气支管、第七排气支管和第二排气管相连接，连接管安装在第一排气管的尾部和第二排气管的尾部之间，阀门置于连接管内，连接管与第一排气管的内径相同，第一排气管内径d的取值范围为 $\frac{9}{20}D\≤d\≤\frac{11}{20}D.$ 当阀门关闭时，发动机的增压方式为脉冲增压；当阀门打开时，发动机的增压方式为准定压增压。对于8缸机而言，发动机在某一特定时刻，只有一个或两个气缸同时在排气，当阀门打开时，此时刻正在排气的气缸排气所占的容积相对于阀门关闭的时刻排气所占的容积变大了，因此此时可以看作是准定压增压装置，此时对于高工况运行有利。

本实用新型的有益效果：

本实用新型设计合理，结构简单，适用于涡轮进口有两个且涡轮侧置的涡轮增压装置，使发动机在整个负荷运行范围内都可以获得较优的性能。

附图说明

图1是本实用新型可调排气流通路径的涡轮增压装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施做进一步描述。

如图1所示，本实用新型包括第一气缸1、第二气缸2、第三气缸3、第四气缸4、第五气缸5、第六气缸6、第七气缸7、第八气缸8、第一排气支管9、第二排气支管10、第三排气支管11、第四排气支管12、第五排气支管13、第六排气支管14、第七排气支管15、第八排气支管16、第一排气管17、第二排气管18、涡轮21、连接管19和阀门20，各缸发火顺序为1-3-5-7-8-6-4-2，各气缸直径均为D，第一排气管17和第二排气管18的内径相同，涡轮21为双进口涡轮，第一排气管17、第二排气管18的出口分别和涡轮21的两个进口相连接，第一气缸1、第三气缸3、第六气缸6、第八气缸8分别通过第一排气支管9、第三排气支管11、第六排气支管14、第八排气支管16和第一排气管17相连接，第二气缸2、第四气缸4、第五气缸5、第七气缸7分别通过第二排气支管10、第四排气支管12、第五排气支管13、第七排气支管15和第二排气管18相连接，连接管19安装在第一排气管17的尾部和第二排气管18的尾部之间，阀门20置于连接管19内，连接管19与第一排气管17的内径相同，第一排气管17内径d的取值范围为 $\frac{9}{20}D\≤d\≤\frac{11}{20}D.$ 当发动机处于低工况或瞬态工况时，将阀门20关闭，此时发动机的增压方式为脉冲增压，能充分利用脉冲能量；此时第一排气支管9、第三排气支管11、第六排气支管14和第八排气支管16的排气只能通过第一排气管17进入涡轮21中。当发动机处于较高工况时，将阀门20打开，此时发动机的增压方式为准定压增压，泵气损失减小，涡轮效率高。对于8缸机而言，发动机在某一特定时刻，只有一个或两个气缸同时在排气，当阀门20打开时，此时刻气缸排气所占的容积相对于阀门20关闭的时刻排气所占的容积变大了，例如对于第一排气支管9中的排气来说，阀门20关闭时它只能通过第一排气管17进入涡轮21；当阀门20打开后它可以同时通过第一排气管17和第二排气管18进入涡轮21，此时相对来说排气所占的容积变大了，因此此时可以看作是准定压增压装置，此时对于高工况运行有利。

一般情况下，当八缸机采用四脉冲增压***时，和同一个排气管相连接的气缸的发火间隔为180度，这样在同一个排气管内的扫气干扰就很大，尤其对于船用柴油机，所以现在的发动机增压***很少采用四脉冲增压***；在本实用新型中，根据此发动机各缸发火顺序，使和同一个排气管相连接的气缸的发火间隔分别为90度和270度，这样就避免了扫气干扰。一般情况下，脉冲增压***排气管内径取值范围为 $\frac{33}{100}D\≤d\≤\frac{2}{5}D,$ 这样高工况时泵气损失就很大，高工况性能较差；在本实用新型中，根据大量模拟计算的结果，总结出本实用新型的排气管内径的取值范围为 $\frac{9}{20}D\≤d\≤\frac{11}{20}D,$ 这样既能在低工况阀门20关闭时性能较好，又能在高工况阀门20打开时减少泵气损失。本实用新型通过改变排气支管与排气管之间的连接方式、加大排气管内径、增加连接管19以及增加可以控制的阀门20这四种技术手段，使本实用新型可以很好的兼顾发动机的高低工况；经过在某船用8缸机上的模拟计算，当负荷为100％时可以降低油耗2g/kW.h，当负荷小于25％时可以降低油耗12g/kW.h以上。

当发动机对扫气要求不高时，根据此发动机各缸的发火顺序，和同一个排气管相连接的气缸的发火间隔可以为180度，同时再采用加大排气管内径、增加连接管和增加可以控制的阀门的技术手段，使发动机可以很好地兼顾发动机的高低工况。

Claims (1)

1.一种可调排气流通路径的涡轮增压装置，包括第一气缸(1)、第二气缸(2)、第三气缸(3)、第四气缸(4)、第五气缸(5)、第六气缸(6)、第七气缸(7)、第八气缸(8)、第一排气支管(9)、第二排气支管(10)、第三排气支管(11)、第四排气支管(12)、第五排气支管(13)、第六排气支管(14)、第七排气支管(15)、第八排气支管(16)、第一排气管(17)、第二排气管(18)、涡轮(21)，各缸发火顺序为1-3-5-7-8-6-4-2，各气缸直径均为D，第一排气管(17)和第二排气管(18)内径相同，涡轮(21)为双进口涡轮，第一排气管(17)、第二排气管(18)的出口分别和涡轮(21)的两个进口相连接，其特征在于还包括连接管(19)和阀门(20)，第一气缸(1)、第三气缸(3)、第六气缸(6)、第八气缸(8)分别通过第一排气支管(9)、第三排气支管(11)、第六排气支管(14)、第八排气支管(16)和第一排气管(17)相连接，第二气缸(2)、第四气缸(4)、第五气缸(5)、第七气缸(7)分别通过第二排气支管(10)、第四排气支管(12)、第五排气支管(13)、第七排气支管(15)和第二排气管(18)相连接，连接管(19)安装在第一排气管(17)的尾部和第二排气管(18)的尾部之间，阀门(20)置于连接管(19)内，连接管(19)与第一排气管(17)的内径相同，第一排气管(17)内径d的取值范围为 $\frac{9}{20}D\≤d\≤\frac{11}{20}D.$

Images