[发明专利]模件式多功能脉冲转换涡轮增压系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机涡轮增压系统，特别是一种模件式多功能脉冲转换涡轮增压系统，属于内燃机技术领域。

背景技术

涡轮增压系统是增压柴油机的关键系统，对其动力性、经济性和排放性能均有重要影响；涡轮增压系统中排气管系的气体流动对四冲程增压柴油机的性能有很大影响。大、中功率中速柴油机为进一步降低单位功率重量，增压程度越来越高，这对增压系统的研究与设计提出了更高的要求，如：要具有良好的全工况性能、废气能量利用率要高、气缸扫气要顺畅、瞬态特性要好、排气管结构要尽可能地简单、要易于实现系列化生产和涡轮要尽量采用单进口等，上述要求在同一种增压系统中有时很难实现。因此，必须根据柴油机的实际用途与条件，合理地优选增压系统。对涡轮增压系统而言，根据排气管系的结构特征，现已存在的增压系统有五种基本型式即：定压增压系统、脉冲增压系统、脉冲转换器增压系统、模件式脉冲转换增压系统和气体导流复合脉冲转换涡轮增压系统。定压增压系统扫气干扰小、泵气功损失小，但该系统不适合对低工况性能与瞬态特性要求高的场合。脉冲增压系统可以避免扫气干扰，又可以较好地利用排气脉冲能量，而且扫气量大、低工况性能好，该系统适用的缸数受限制。脉冲转换器增压系统减少了因涡轮多进口所造成的涡轮部分进气损失和部分排气管排空所造成的涡轮鼓风损失，并通过脉冲转换器的缩口以抑制所连排气管各缸之间压力波对扫气的干扰，但该系统体积大、结构较复杂，而且生产制造成本高。模件式脉冲转换增压系统各排气支管做成缩口抑制各缸间的扫气干扰，该系统既有与脉冲涡轮增压系统相近的排气脉动能量利用率，也有与定压涡轮增压系统相近的涡轮效率，能较好地兼顾高低工况性能，排气管系结构相当简单，便于加工生产，现使用较为普遍；但缺点是在8缸机上使用时，各缸之间的扫气会发生干扰，导致受干扰的气缸排温增高、影响可靠性，有时排温增高甚至使柴油机达不到预定的功率。在已有技术中，专利申请号为200710047675.1，发明名称为气体导流复合脉冲转换涡轮增压系统的专利申请书中，公开了一种适用于4～20缸机型的增压系统，其结构为：远离涡轮端的2～4个气缸采用脉冲转换器的结构、靠近涡轮端的几个气缸采用模件式脉冲转换增压系统的结构形式，该系统与定压系统相比，可更好地利用排气脉动能量，有更好的瞬态和加速性能；与脉冲增压系统比，结构简单，泵气功损失小，涡轮效率高；与脉冲转换增压系统比，泵气功损失小，避免了大的扫气干扰，结构也不复杂；与模件式脉冲转换增压系统比，其扫气干扰小、泵气功损失少；但此增压系统排气管系结构比较复杂。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供一种模件式多功能脉冲转换涡轮增压系统，在排气管段中不会形成扫气干扰，能系列化模件式生产，并适应于任何一种4至20缸的各种增压度的大功率四冲程柴油机。

为实现上述发明目的本发明采取的技术方案是：该系统包括气缸、排气支管、排气管段、涡轮和导流板，各个排气管段相连接构成排气总管，排气总管的出口和涡轮的进口相连接，导流板在排气支管和排气管段的连接处插入排气管段中，并沿排气流动方向逐渐延伸至与排气管段的轴线平行；导流板为拱状结构，导流板在插入部位与排气管段的内壁光滑连接，导流板的两边缘部位均与排气管段的内壁光滑连接，导流板把排气管段分为排气管段上游段、排气管段下游段和排气支管延伸段三部分；排气支管延伸段和排气支管流线型连接；排气管段上游段的截面积逐渐缩小，排气管段上游段的出口截面积和进口截面积的比值范围为0.75至0.8；排气支管、排气管段和导流板固接为一体。

本发明的有益效果：

排气管段上游段的出口处可以形成高速气流，在排气支管延伸段的出口处形成一个低压区，使扫气不仅不受干扰反而有利于扫气。排气管段上游段出口的气流和排气支管延伸段出口的气流基本上都与排气管段轴线平行，相互不产生气流干扰，使气体流动损失降到最小。本发明结构简单，占位较小，可以系列化模件式生产，拆装方便、降低维护时间及费用，适应于任何一种4至20缸的各种增压度的大功率四冲程柴油机。

附图说明

图1是本发明涡轮增压系统的结构示意图；

图2是本发明涡轮增压系统中导流板的安装示意图

图3是本发明中导流板、排气支管和排气管段连接的结构示意图；

图4是图3的左视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施作进一步描述。