专利名称：一种脉冲式复合排气管系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增压系统，特别是一种脉冲式复合排气管系涡轮增压系统，属于内燃机技术领域。
背景技术：
柴油机是一种应用广泛的动力设备，增压技术是目前柴油机满足节能减排目标的必备技术之一，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、气缸扫气顺畅、瞬态特性好、排气管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系统。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。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。本发明提供了一种脉冲式复合排气管系涡轮增压系统，能有效降低扫气干扰，降低排气系统阻力，充分利用排气脉冲能量。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明提出了一种脉冲式复合排气管系涡轮增压系统，该增压系统能有效降低扫气干扰，降低排气系统阻力，改善柴油机各缸的排气背压不均匀性，提高排气脉冲能量利用率，便于组合安装，适用于各种缸数的发动机。本发明是通过以下技术方案实现的一种脉冲式复合排气管系涡轮增压系统，它包括主排气管、主排气支管、旁通管、集气管，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，旁通管的入口连接主排气支管，旁通管的出口连接集气管，主排气管的出口连接集气管的进口，集气管的出口连接涡轮入口，旁通管的入口到主排气支管的入口的距离是0. I 0.5倍主排气支管的入口直径，旁通管的入口截面积与主排气支管入口截面积的比值范围是0. 05 0. 2，旁通管沿主排气支管与主排气管内排气流动方向延伸至集气管，各缸主排气支管上均有旁通管引出至集气管。本发明的有益效果在扫气阶段，气缸排气流量小，排气门出口压力低，由于受到扫气干扰的影响，总管内压力较高，而涡轮入口处是一个低压区，排气主要由旁通管流到涡轮入口，降低扫气干扰；排气门开度较大时，主排气支管内压力较高，旁通管入口截面积相对较小，节流效应明显，气流主要经主排气支管流入主排气管内，提高了脉冲能量利用率；旁通管直径较小，占用空间小，可紧凑安排。
图I是本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明在四缸机上的实施例作详细说明，本实施例以本发明的技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图I所示，本发明包括主排气管I、主排气支管2、旁通管3、集气管4，主排气支管2的入口连接发动机排气道，主排气支管2的出口连接主排气管1，旁通管3的入口连接主排气支管2，旁通管3的出口连接集气管4，主排气管I的出口连接集气管4的进口，集气管4的出口连接涡轮入口，旁通管3的入口到主排气支管2的入口的距离是0. I 0.5倍主排气支管2的入口直径，旁通管3的入口截面积与主排气支管2入口截面积的比值范围是0. 05 0. 2，旁通管3沿主排气支管2与主排气管I内排气流动方向延伸至集气管4，各缸主排气支管2上均有旁通管3引出至集气管4。以四缸机为例，各缸主排气支管2的入口连接发动机排气道，主排气支管2的出口连接主排气管1，旁通管3的入口连接主排气支管2，旁通管3的出口连接集气管4，主排气管I的出口连接集气管4的进口，集气管4的出口连接涡轮入口，旁通管3的入口到主排气支管2的入口的距离是0. 2倍主排气支管2的入口直径，旁通管3的入口截面积与主排气支管2入口截面积的比值是0. 15，旁通管3沿主排气支管2与主排气管I内排气流动方向延伸至集气管4，各缸主排气支管2上均有旁通管3引出至集气管4。在发动机任意一缸的扫气阶段，该缸排气流量小，排气门出口压力较低，而主排气管I所连气缸中的某一缸处于排气流量较大的阶段，在主排气管I内形成较高的压力，此时，由于涡轮入口对压力的衰减作用，集气管4内的压力相对较低。因此，在扫气阶段，气缸的排气主要经旁通管3到集气管4，进而流入涡轮。在任一缸的排气中期，由于该缸排气流量较大，在主排气支管2内建立起较高的压力，有足够的驱动力驱使排气流入主排气管1，流通管路的截面积成为制约流量大小的主要因素，又由于主排气支管2与旁通管3的截面
积比值较大，因此，排气主要从主排气支管2流入主排气管1，能够提高排气的能量利用率。
权利要求
1.一种脉冲式复合排气管系涡轮增压系统，包括主排气管(I)、主排气支管(2)、旁通管(3)、集气管(4)，主排气支管(2)的入口连接发动机排气道，主排气支管(2)的出口连接主排气管(I)，其特征在于旁通管(3)的入口连接主排气支管(2)，旁通管(3)的出口连接集气管(4)，主排气管(I)的出口连接集气管(4)的进口，集气管(4)的出口连接涡轮入口，旁通管(3)的入口到主排气支管(2)的入口的距离是0.1 0.5倍主排气支管(2)的入口直径，旁通管(3)的入口截面积与主排气支管(2)入口截面积的比值范围是0. 05 0.2，旁通管(3)沿主排气支管(2)与主排气管(I)内排气流动方向延伸至集气管(4)，各缸主排气支管(2)上均有旁通管(3)引出至集气管(4)。
全文摘要
一种脉冲式复合排气管系涡轮增压系统，属于内燃机技术领域，包括主排气管、主排气支管、旁通管、集气管，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，旁通管的入口连接主排气支管，旁通管的出口连接集气管，主排气管的出口连接集气管的进口，集气管的出口连接涡轮入口，旁通管顺主排气支管与主排气管内排气流动方向延伸至集气管，旁通管连接集气管侧壁且旁通管内腔与集气管内腔贯通，各缸主排气支管上均有旁通管引出至集气管。本发明扫气干扰小，能量利用率高，占用空间小，可紧凑安排。
文档编号F01N13/08GK102705053SQ201210188699
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者刘永辉, 吴娜, 徐洋, 王希波, 解鹏, 郭振, 陶莉莉 申请人:山东交通学院