CN103089403A

CN103089403A - 排气压力调节式进排气串联系统

Info

Publication number: CN103089403A
Application number: CN2013100148894A
Authority: CN
Inventors: 石磊; 孙祐成
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2013-05-08

Abstract

一种机械设计技术领域的排气压力调节式进排气串联系统，包括压气机、发动机、涡轮、连接管、贯穿管、容积腔、移动体和弹簧，移动体安装在容积腔内并与容积腔的内壁面密封接触，第一贯穿管、第二贯穿管均贯穿移动体的上下两壁面，第三连接管的两端分别与发动机排气管、容积腔的右壁面相连通，移动体的左壁面通过弹簧与容积腔的左壁面相连接。当发动机排气管内压力较低时，移动体向右移动，两个增压器串联工作；当发动机排气管内压力较高时，移动体向左移动，仅第一个增压器工作。本发明设计合理，控制策略简单，适用于各种气缸数的涡轮增压系统。

Description

排气压力调节式进排气串联系统

技术领域

本发明涉及的是一种机械设计技术领域的涡轮增压系统，特别是一种可以实现涡轮增压器串联工作的排气压力调节式进排气串联系统。

背景技术

面对日趋严峻的环境和能源危机，提高功率密度，降低油耗和减少排放成为内燃机发展的主要方向。涡轮增压不仅是强化内燃机的最有效手段，而且同时实现降低油耗和减少排放的目的，已经成为现代内燃机技术一项不可或缺的技术手段。但是，受涡轮增压器压气机流动特性的影响，对于传统的单涡单压系统，压气机只能在比较窄的高效率区工作，限制了涡轮增压技术的大范围推广。如果发动机需要运行高压比工况，单级涡轮增压系统也很难满足要求，往往需要通过复杂的两级增压系统来实现。

经过对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号200510025774.0，专利名称：大小涡轮增压器串并联可调高增压系统，该专利技术在具体实施方案中，通过多个控制阀的开关控制，可以实现两个增压器的串并联可调；但是此发明由于用到多个控制阀，结构比较复杂。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种排气压力调节式进排气串联系统，可以实现一个增压器的单级工作和两个增压器的串联工作。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括第一压气机进气管、第一压气机、发动机进气管、发动机、发动机排气管、第一涡轮、第一涡轮排气管、第一连接轴、第一连接管、第二连接管、第三连接管、第四连接管、第五连接管、第一贯穿管、第二贯穿管、容积腔、移动体、弹簧、第二压气机进气管、第二压气机、第二压气机排气管、第二涡轮进气管、第二涡轮、第二涡轮排气管和第二连接轴，第一压气机的进出气口分别与第一压气机进气管的出气口、发动机进气管的进气口相连接，发动机的进出气口分别与发动机进气管的出气口、发动机排气管的进气口相连接，第一涡轮的进出气口分别与发动机排气管的出气口、第一涡轮排气管的进气口相连接，第一压气机与第一涡轮通过第一连接轴同轴相连，第一压气机进气管的进气口、第一连接管的进气口、第一涡轮排气管的出气口、第二连接管的出气口均与容积腔的上壁面连通，第四连接管的出气口、第二压气机排气管的出气口、第五连接管的进气口、第二涡轮进气管的进气口均与容积腔的下壁面连通，移动体安装在容积腔内并与容积腔的内壁面密封接触，第一贯穿管、第二贯穿管均贯穿移动体的上下两壁面，第二压气机的进出气口分别与第二压气机进气管的出气口、第二压气机排气管的进气口相连接，第二涡轮的进出气口分别与第二涡轮进气管的出气口、第二涡轮排气管的进气口相连接，第二压气机与第二涡轮通过第二连接轴同轴相连，第一连接管的出气口与第一压气机进气管相连通，第二连接管的进气口与第二涡轮排气管相连通，第三连接管的两端分别与发动机排气管、容积腔的右壁面相连通，移动体的左壁面通过弹簧与容积腔的左壁面相连接。

进一步地，在本发明中，第一压气机进气管、第一涡轮排气管、第一连接管、第二连接管、第四连接管、第五连接管、第一贯穿管、第二贯穿管、第二压气机排气管、第二涡轮进气管均为圆管且内径相等。

在本发明的工作过程中，移动体可以容积腔内左右移动。当发动机排气管内压力较低时，移动体右侧的容积腔内压力也较低，在弹簧的弹性作用下移动体向右移动，第一压气机进气管与第四连接管相隔断，第一压气机进气管、第一连接管、第一贯穿管、第二压气机排气管相连通，第一涡轮排气管与第五连接管相隔断，第一涡轮排气管、第二连接管、第二贯穿管、第二涡轮进气管相连通，第一压气机、第一涡轮、第二压气机、第二涡轮同时工作，两个增压器串联。当发动机排气管内压力较高时，移动体右侧的容积腔内压力也较高，移动体向左移动并压缩弹簧，第一连接管与第二压气机排气管相隔断，第一压气机进气管、第一贯穿管、第四连接管相连通，第二连接管与第二涡轮进气管相隔断，第一涡轮排气管、第二贯穿管、第五连接管相连通，仅第一压气机和第一涡轮同时工作。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：本发明设计合理，控制策略简单，适用于各种气缸数的涡轮增压系统，能实现单增压器工作模式和双增压器串联工作模式的切换。在低速工况两个增压器串联时进气压力较多，燃烧较好；在高速工况单个增压器工作时泵气损失较小，油耗较低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中AA剖面的结构示意图；

其中：1、第一压气机进气管，2、第一压气机，3、发动机进气管，4、发动机，5、发动机排气管，6、第一涡轮，7、第一涡轮排气管，8、第一连接轴，9、第一连接管，10、第二连接管，11、第三连接管，12、第四连接管，13、第五连接管，14、第一贯穿管，15、第二贯穿管，16、容积腔，17、移动体，18、弹簧，19、第二压气机进气管，20、第二压气机，21、第二压气机排气管，22、第二涡轮进气管，23、第二涡轮，24、第二涡轮排气管，25、第二连接轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，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1和图2所示，本发明包括第一压气机进气管1、第一压气机2、发动机进气管3、发动机4、发动机排气管5、第一涡轮6、第一涡轮排气管7、第一连接轴8、第一连接管9、第二连接管10、第三连接管11、第四连接管12、第五连接管13、第一贯穿管14、第二贯穿管15、容积腔16、移动体17、弹簧18、第二压气机进气管19、第二压气机20、第二压气机排气管21、第二涡轮进气管22、第二涡轮23、第二涡轮排气管24和第二连接轴25，第一压气机2的进出气口分别与第一压气机进气管1的出气口、发动机进气管3的进气口相连接，发动机4的进出气口分别与发动机进气管3的出气口、发动机排气管5的进气口相连接，第一涡轮6的进出气口分别与发动机排气管5的出气口、第一涡轮排气管7的进气口相连接，第一压气机2与第一涡轮6通过第一连接轴8同轴相连，第一压气机进气管1的进气口、第一连接管9的进气口、第一涡轮排气管7的出气口、第二连接管10的出气口均与容积腔16的上壁面连通，第四连接管12的出气口、第二压气机排气管21的出气口、第五连接管13的进气口、第二涡轮进气管22的进气口均与容积腔16的下壁面连通，移动体17安装在容积腔16内并与容积腔16的内壁面密封接触，第一贯穿管14、第二贯穿管15均贯穿移动体17的上下两壁面，第二压气机20的进出气口分别与第二压气机进气管19的出气口、第二压气机排气管21的进气口相连接，第二涡轮23的进出气口分别与第二涡轮进气管22的出气口、第二涡轮排气管24的进气口相连接，第二压气机20与第二涡轮23通过第二连接轴25同轴相连，第一连接管9的出气口与第一压气机进气管1相连通，第二连接管10的进气口与第二涡轮排气管7相连通，第三连接管11的两端分别与发动机排气管5、容积腔16的右壁面相连通，移动体17的左壁面通过弹簧18与容积腔16的左壁面相连接，第一压气机进气管1、第一涡轮排气管7、第一连接管9、第二连接管10、第四连接管12、第五连接管13、第一贯穿管14、第二贯穿管15、第二压气机排气管21、第二涡轮进气管22均为圆管且内径相等。

在本发明的工作过程中，移动体17可以容积腔16内左右移动。当发动机排气管5内压力较低时，移动体17右侧的容积腔16内压力也较低，在弹簧18的弹性作用下移动体17向右移动，第一压气机进气管1与第四连接管12相隔断，第一压气机进气管1、第一连接管9、第一贯穿管14、第二压气机排气管21相连通，第一涡轮排气管7与第五连接管13相隔断，第一涡轮排气管7、第二连接管10、第二贯穿管15、第二涡轮进气管22相连通，第一压气机2、第一涡轮6、第二压气机20、第二涡轮23同时工作，两个增压器串联。当发动机排气管5内压力较高时，移动体17右侧的容积腔16内压力也较高，移动体17向左移动并压缩弹簧18，第一连接管1与第二压气机排气管21相隔断，第一压气机进气管1、第一贯穿管9、第四连接管12相连通，第二连接管10与第二涡轮进气管22相隔断，第一涡轮排气管7、第二贯穿管15、第五连接管13相连通，仅第一压气机2和第一涡轮6同时工作。在低速工况两个增压器串联时进气压力较多，燃烧较好；在高速工况单个增压器工作时泵气损失较小，油耗较低。

Claims

1.一种排气压力调节式进排气串联系统，包括第一压气机进气管（1）、第一压气机（2）、发动机进气管（3）、发动机（4）、发动机排气管（5）、第一涡轮（6）、第一涡轮排气管（7）和第一连接轴（8），第一压气机（2）的进出气口分别与第一压气机进气管（1）的出气口、发动机进气管（3）的进气口相连接，发动机（4）的进出气口分别与发动机进气管（3）的出气口、发动机排气管（5）的进气口相连接，第一涡轮（6）的进出气口分别与发动机排气管（5）的出气口、第一涡轮排气管（7）的进气口相连接，第一压气机（2）与第一涡轮（6）通过第一连接轴（8）同轴相连，其特征在于还包括第一连接管（9）、第二连接管（10）、第三连接管（11）、第四连接管（12）、第五连接管（13）、第一贯穿管（14）、第二贯穿管（15）、容积腔（16）、移动体（17）、弹簧（18）、第二压气机进气管（19）、第二压气机（20）、第二压气机排气管（21）、第二涡轮进气管（22）、第二涡轮（23）、第二涡轮排气管(24)和第二连接轴（25），第一压气机进气管（1）的进气口、第一连接管（9）的进气口、第一涡轮排气管（7）的出气口、第二连接管（10）的出气口均与容积腔（16）的上壁面连通，第四连接管（12）的出气口、第二压气机排气管（21）的出气口、第五连接管（13）的进气口、第二涡轮进气管（22）的进气口均与容积腔（16）的下壁面连通，移动体（17）安装在容积腔（16）内并与容积腔（16）的内壁面密封接触，第一贯穿管（14）、第二贯穿管（15）均贯穿移动体（17）的上下两壁面，第二压气机（20）的进出气口分别与第二压气机进气管（19）的出气口、第二压气机排气管（21）的进气口相连接，第二涡轮（23）的进出气口分别与第二涡轮进气管（22）的出气口、第二涡轮排气管（24）的进气口相连接，第二压气机（20）与第二涡轮（23）通过第二连接轴（25）同轴相连，第一连接管（9）的出气口与第一压气机进气管（1）相连通，第二连接管（10）的进气口与第二涡轮排气管（7）相连通，第三连接管(11)的两端分别与发动机排气管（5）、容积腔（16）的右壁面相连通，移动体（17）的左壁面通过弹簧（18）与容积腔（16）的左壁面相连接。

2.根据权利要求1所述的排气压力调节式进排气串联系统，其特征在于第一压气机进气管（1）、第一涡轮排气管（7）、第一连接管（9）、第二连接管（10）、第四连接管（12）、第五连接管（13）、第一贯穿管（14）、第二贯穿管（15）、第二压气机排气管（21）、第二涡轮进气管（22）均为圆管且内径相等。