專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器系統(tǒng)的管路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器系統(tǒng)的管路，該管路具有至少一根排氣管路和至少一根進(jìn)氣管路，所述排氣管路用于將來自發(fā)動機(jī)燃燒室的排出廢氣排至渦輪增壓器系統(tǒng)，所述進(jìn)氣管路用于供應(yīng)空氣至所述燃燒室，所述渦輪增壓器系統(tǒng)包括至少一個渦輪，其與至少一個壓縮機(jī)協(xié)同工作，以從發(fā)動機(jī)的廢氣流中提取能量，并且對發(fā)動機(jī)的進(jìn)入空氣進(jìn)行增壓。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，對于為柴油內(nèi)燃機(jī)(特別是用于重型車輛的內(nèi)燃機(jī))增壓的渦輪增壓器系統(tǒng)而言，其通常包括由單級渦輪驅(qū)動的單級壓縮機(jī)，且壓縮機(jī)和渦輪都為徑流式?，F(xiàn)有技術(shù)中還有具有二級增壓的渦輪增壓器系統(tǒng)，有時(shí)還包括中間冷卻，但是，這樣的安裝通常占據(jù)較大的空間。因此這類技術(shù)方案難以應(yīng)用于空間嚴(yán)格受限的機(jī)動車輛。環(huán)保方面的要求通常意味著發(fā)動機(jī)室內(nèi)的安裝空間此外還會受到用于廢氣再處理設(shè)備的影響，例如，用于將冷卻的、來自排氣側(cè)的排出廢氣再循環(huán)至進(jìn)氣側(cè)的廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)。對發(fā)動機(jī)的效率更高的要求也可能需要增加冷卻系統(tǒng)容量，這需要占據(jù)發(fā)動機(jī)周圍更多的空間。因此，一個很大的問題就是在發(fā)動機(jī)和渦輪增壓器系統(tǒng)之間配置管路，使得管路的壓力損失最小。如果此問題不能被完全解決，那么將存在這樣的風(fēng)險(xiǎn)，即，使用二級增壓所帶來的好處將會被由安裝結(jié)構(gòu)引起的壓力損失所抵消。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有低壓力損失的管路，其有利于安裝用于內(nèi)燃機(jī)的渦輪增壓器系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，提出為實(shí)現(xiàn)上述目的、用于內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓器系統(tǒng)的管路，所述管路具有至少一根排氣管路和至少一根進(jìn)氣管路，所述排氣管路用于將來自發(fā)動機(jī)的燃燒室的排出廢氣排至渦輪增壓器系統(tǒng)，所述進(jìn)氣管路用于供應(yīng)空氣至所述燃燒室，所述渦輪增壓器系統(tǒng)包括至少一個渦輪，其與至少一個壓縮機(jī)協(xié)同工作，以從發(fā)動機(jī)的廢氣流中提取能量，并且對發(fā)動機(jī)的進(jìn)入空氣進(jìn)行增壓，其特征在于進(jìn)氣管路通過彎管部分連接到壓縮機(jī)的出口，所述彎管部分的至少一部分具有非圓形的橫截面，并且，擴(kuò)壓器設(shè)置在所述彎管部分的下游，且距離所述彎管部分的距離小于五倍管徑。由于采用此種結(jié)構(gòu)，所述管路能夠以節(jié)約空間、緊湊的方式且急彎方式從壓縮機(jī)延伸到設(shè)置在車輛前端的充氣冷卻器，而對管路壓力的下降沒有任何顯著的增加。
可以從本專利申請的獨(dú)立權(quán)利要求得出本發(fā)明有利的示例性實(shí)施例。


本發(fā)明將參照附圖中所示出的示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖1示出了內(nèi)燃機(jī)的示意圖，所述內(nèi)燃機(jī)具有二級渦輪增壓器系統(tǒng)，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的管路的透視圖，和圖3示出了圖2中所示管路的平面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明被描述為主要用于柴油發(fā)動機(jī)的二級增壓系統(tǒng)，所述柴油發(fā)動機(jī)的排量大約在6到20升之間，其特別是用于諸如卡車、公共汽車和建筑機(jī)械的重型車輛。增壓系統(tǒng)的一個特征是，與現(xiàn)有系統(tǒng)相比，其具有更顯著的增壓效果。所述增壓通過具有兩個串聯(lián)的徑流式壓縮機(jī)的兩級機(jī)構(gòu)并經(jīng)過中間冷卻而得以實(shí)現(xiàn)。第一級壓縮機(jī)稱為低壓壓縮機(jī)，其由軸流式低壓渦輪機(jī)驅(qū)動。第二級壓氣機(jī)稱為高壓壓縮機(jī)，其由徑流式高壓渦輪驅(qū)動。
圖1示出了發(fā)動機(jī)組10，其包括六個發(fā)動機(jī)氣缸11，按照慣例，其與進(jìn)氣歧管12和兩個分立的排氣歧管13，14連通。這兩個排氣歧管中的每一個都接收來自三個發(fā)動機(jī)氣缸的排出廢氣。通過連接至高壓渦輪裝置18內(nèi)的渦輪17的分立管路15，16，從而對排出廢氣進(jìn)行引導(dǎo)，所述高壓渦輪裝置18包括與渦輪17同軸安裝的壓縮機(jī)19。
排出廢氣通過管路20向前引導(dǎo)至位于低壓渦輪裝置22內(nèi)的渦輪21，所述低壓渦輪裝置22包括與渦輪21同軸安裝的壓縮機(jī)23。排出廢氣最終通過管路24向前引導(dǎo)至發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)，所述排氣系統(tǒng)包括用于對排出廢氣進(jìn)行再處理的裝置。
過濾后的進(jìn)入空氣通過管路25進(jìn)入發(fā)動機(jī)，并且被引導(dǎo)至低壓渦輪裝置22的壓縮機(jī)23。通過第一充氣冷卻器27，管路26將進(jìn)入空氣向前引導(dǎo)至高壓渦輪裝置18的壓縮機(jī)19。經(jīng)過該具有中間冷卻的二級增壓機(jī)構(gòu)之后，進(jìn)入空氣通過管路28被向前引導(dǎo)至第二充氣冷卻器29，其后，進(jìn)入空氣通過管路30到達(dá)進(jìn)氣歧管12。
圖2以較大比例示出了管路28，在其右邊，示出了來自壓縮機(jī)19的錐形擴(kuò)壓器出口31。為了限制壓縮機(jī)管路下游的壓力損失，擴(kuò)壓器32被設(shè)置在彎管部分33的下游。在流動方向上，擴(kuò)壓器32被適當(dāng)?shù)爻蕡A錐形加大，而非標(biāo)準(zhǔn)配置。
由于此示例性實(shí)施例中的彎管部分33所彎曲的角度大約為90度，具有較小的曲率半徑，因此可以便于對管路28進(jìn)行節(jié)省空間的安裝。通常，對于靜態(tài)壓力增加或壓力下降，設(shè)置在彎管部分下游的擴(kuò)壓器的性能在很大程度上受到空氣流速曲線的質(zhì)量的影響，所述質(zhì)量表征通過所述彎管部分的氣流的均勻程度。根據(jù)本發(fā)明，在擴(kuò)壓器的上游，彎管部分的橫截面為非圓形結(jié)構(gòu)，這改進(jìn)了氣流質(zhì)量。有利地，彎管部分在此處被壓成這樣的方式，即氣流獲得更一致的彎曲半徑，與此同時(shí)，橫截面積大致不變。此處，彎管部分的壓縮應(yīng)當(dāng)通過這樣的方式實(shí)現(xiàn)與一個圓形截面的相應(yīng)彎管部分相比較而言，最短流動線的長度增長，即，流體微粒能夠流動的最短路徑增長。有利地，彎管部分33被設(shè)置成與所謂的NACA彎相一致，例如，參見NACA TN2736，1952年6月，該文檔示出了通過彎管時(shí)的二維流動情況。
有利地，擴(kuò)壓器33被設(shè)置在彎管部分的下游、處于距彎管部分的最大距離為五倍管徑的范圍內(nèi)。實(shí)際上，可以有利地將擴(kuò)壓器設(shè)置成距彎管部分的最大距離為兩倍管徑，或者是，有利地將其設(shè)置成靠近彎管部分，以減少管路的長度。
不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明僅僅限于如上所述的示例性實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，本發(fā)明包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以預(yù)想到的多種變型與改進(jìn)。例如，管路26可以設(shè)置成相應(yīng)的具有下游擴(kuò)壓器的彎管部分。另外，管路28可以設(shè)置成具有一個以上的擴(kuò)壓器和一個以上的彎管部分33，所述彎管部分可以自由選擇彎曲角度。另外，在彎管部分33之前可以設(shè)置錐形擴(kuò)壓器。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)(10)渦輪增壓器系統(tǒng)(18)的管路(28)，其具有至少一根排氣管路(15，16)和至少一根進(jìn)氣管路(12，28，30)，所述排氣管路用于將來自發(fā)動機(jī)燃燒室(11)的排出廢氣排至渦輪增壓器系統(tǒng)，所述進(jìn)氣管路(12，28，30)用于供應(yīng)空氣至所述燃燒室，所述渦輪增壓器系統(tǒng)包括至少一個渦輪(17；21)，其與至少一個壓縮機(jī)(19；23)協(xié)同工作，以從發(fā)動機(jī)的廢氣流中提取能量，并且對發(fā)動機(jī)的進(jìn)入空氣進(jìn)行增壓，其特征在于進(jìn)氣管路(12，28，30)與壓縮機(jī)(19)的出口(31)的彎管部分(33)相連接，所述彎管部分(33)的至少一部分具有非圓形的橫截面，并且擴(kuò)壓器(32)設(shè)置在所述彎管部分的下游，其與所述彎管部分的距離小于五倍管徑。
2.如權(quán)利要求1所述的管路，其特征在于以這樣的方式對彎管部分(33)進(jìn)行擠壓與一個圓形截面的相應(yīng)彎管部分相比較而言，最短流動線的長度增加，即流體微粒能夠流動的最短路徑長度增加。
3.如權(quán)利要求2所述的管路，其特征在于以這樣的方式對彎管部分(33)進(jìn)行擠壓從圓形截面部分的對應(yīng)彎管部分的曲率中心到橫截面區(qū)域的重心之間的距離逐漸增加，并且隨后逐漸減小。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的管路，其特征在于擴(kuò)壓器(32)設(shè)置在彎管部分的下游，且其與彎管部分的距離小于兩倍管徑。
5.如權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的管路，其特征在于擴(kuò)壓器(32)設(shè)置在彎管部分的下游，且其與彎管部分的距離小于一倍管徑。
6.如權(quán)利要求1至5中任何一項(xiàng)所述的管路，其特征在于所述彎管部分的前面設(shè)置擴(kuò)壓器。
7.如權(quán)利要求1至6中任何一項(xiàng)所述的管路，其特征在于所述渦輪增壓器用于具有二級增壓的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中壓縮機(jī)和渦輪串聯(lián)設(shè)置。
8.如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的管路，其特征在于所述內(nèi)燃機(jī)(10)為柴油機(jī)。
9.如權(quán)利要求8所述的管路，其特征在于內(nèi)燃機(jī)(10)安裝于重載車輛內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的渦輪增壓器系統(tǒng)的管路(28)，其具有至少一根排氣管路和至少一根進(jìn)氣管路，所述排氣管路用于將來自發(fā)動機(jī)的燃燒室的排出廢氣排至渦輪增壓器系統(tǒng)，所述進(jìn)氣管路用于供應(yīng)空氣至所述燃燒室。所述渦輪增壓器系統(tǒng)包括至少一個渦輪，其與至少一個壓縮機(jī)協(xié)同工作，以從發(fā)動機(jī)的廢氣流中提取能量，并且對發(fā)動機(jī)的進(jìn)入空氣進(jìn)行增壓。為了獲得具有低壓力損失的緊湊安裝結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣管路(28)連接壓縮機(jī)(19)的出口(31)的彎管部分(33)，所述彎管部分(33)的至少一部分具有非圓形的橫截面。擴(kuò)壓器(32)設(shè)置在所述彎管部分的下游，且其與所述彎管部分的距離小于五倍管徑。
文檔編號F02B39/00GK101027473SQ200480044046
公開日2007年8月29日 申請日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者約納斯·奧古斯丁松, 塞巴斯蒂安·克勞舍, 馬格努斯·伊辛, 佩爾·安德松 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司