[实用新型]垂直布置的二级增压排气管路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机涡轮增压技术，尤其是一种垂直布置的二级增压排气管路。

背景技术

目前车用发动机增压技术的应用越来越普遍，但是车用增压发动机普遍存在着低工况特性及瞬态特性差的问题，如低速响应性差、低速转矩不足等。今后，为了进一步提高发动机的强化动力指标，增压压比将越来越大，也会使这些问题变得更加突出，亟待解决。

二级增压技术将两台涡轮增压器（大小可异同、可有无放气阀、可废气涡轮或机械、电力驱动）联合运行，通过控制系统可以按不同顺序、不同比例的多种调节措施对空气进行一级或两级压缩，一级或两级中冷，实现单级涡轮增压器难以达到的高增压比，并且全工况适量进气，可使发动机升功率大幅提高，同时具有低速响应性好、低速转矩大、涡轮增压器总效率高、流量调节范围更大、在转速很宽的条件下压比特性更好、单台增压器的设计与制造简单等优点，近年来成为内燃机增压领域受到关注的热点之一。

国内还处于研究阶段，目前的研究主要集中于增压方案的确定、压比的分配、增压系统的匹配层面，基于二级增压管路设计的研究和专利极少。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种构造简单，能够确保增压器工作在高效率区的垂直布置的二级增压排气管路。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种垂直布置的二级增压排气管路，包括垂直布置的高压级涡轮和低压级涡轮，高压级涡轮入口与高压级涡轮前管路相连，高压级涡轮出口通过管路与低压级涡轮入口相连，低压级涡轮出口与低压级涡轮后管路相连，所述高压级涡轮和低压级涡轮均并联一个带有涡轮旁通阀的旁通管路。

所述高压级涡轮并联的旁通管路包括高压级旁通管路和设置于该高压级旁通管路上的高压级涡轮旁通阀，且高压级旁通管路与高压级涡轮出口和低压级涡轮入口相连的管路垂直或倾斜连接。

所述低压级涡轮并联的旁通管路包括低压级旁通管路和设置于该低压级旁通管路上的低压级涡轮旁通阀，且低压级旁通管路与高压级涡轮出口和低压级涡轮入口相连的管路垂直或倾斜连接。

所述高压级涡轮和低压级涡轮的涡轮旁通阀均为蝶阀或球阀。

所述前述各管路的截面形状均为圆形或方形。

本实用新型通过改变两个涡轮旁通阀的开度，对发动机实施不同增压方案，扩大了增压系统与发动机的匹配范围以及发动机的运行范围。

本实用新型的工作原理是：

通过测量发动机运行参数，利用预先设定的程序，对该排气管路中不同涡轮旁通阀的开度进行控制，实现不同程度的旁通，从而实施不同增压方案，满足发动机不同工况下的增压需求。

具体工作原理如下：

当与高压级涡轮和低压级涡轮并联的涡轮旁通阀同时完全关闭时，全部发动机废气相继对两个涡轮做功，此时系统可以提供最高的进气压力，满足发动机最高工况运行要求。

当只完全打开高压级涡轮旁通阀时，只有低压级涡轮做功，此时比较适用于额定工况时大的进气量需要。

当只部分打开高压级涡轮旁通阀时，只有部分发动机废气对高压级涡轮做功，其余废气通过高压级旁通管路绕过高压级涡轮与高压级出口废气混合，然后全部废气对低压级涡轮做功。此时增压系统提供的增压压力大于低压级涡轮增压器所能提供的增压压力小于涡轮旁通阀全关闭时增压系统提供的增压压力，满足一部分发动机部分负荷工况运行要求。

当只完全打开低压级涡轮旁通阀时，只有高压级涡轮作功，此时比较适用于需要具有良好的低速扭矩特性、响应性以及较小进气量需求的低转速工况。

当只部分打开低压级涡轮旁通阀时，发动机全部废气对高压级涡轮做功后，部分通过低压级旁通管路绕过低压级涡轮排入大气，部分对低压级涡轮做功，此时增压系统提供的增压压力大于高压级涡轮增压器所能提供的增压压力小于涡轮旁通阀全关闭时增压系统提供的增压压力，满足一部分发动机部分负荷工况运行要求。

当低压级和高压级涡轮旁通阀均部分打开时，高压级涡轮和低压级涡轮均只是利用发动机部分废气做功，此时增压系统提供的增压压力小于涡轮旁通阀全关闭时增压系统提供的增压压力，但可以在一个非常宽广的范围内变化，可以有效满足发动机部分负荷工况的运行要求。

当低压级和高压级涡轮旁通阀同时完全打开时，发动机废气全部通过旁通管路排入大气，此时发动机排气不对任何一个涡轮做功，相当于自然吸气。