專(zhuān)利名稱(chēng)：一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，特別涉及渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)排氣 系統(tǒng)的壓力平衡排氣系統(tǒng)。
技術(shù)背景現(xiàn)有的增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括有增壓器和各缸排氣道，增壓器的 渦輪機(jī)上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口和渦輪廢氣出口，各缸排氣道經(jīng)排氣管和渦輪廢 氣進(jìn)口相接通，渦輪廢氣出口接通排煙總管，排氣管與渦輪廢氣進(jìn)口一一對(duì)應(yīng)。渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)實(shí)質(zhì)上是將目前廣泛應(yīng)用的二種動(dòng)力機(jī)械往復(fù)式內(nèi)燃 機(jī)和旋轉(zhuǎn)式葉片結(jié)合在一起的復(fù)合式發(fā)動(dòng)機(jī)，前者處于熱力循環(huán)的高溫高壓 部分，容積流量?。缓笳咛幱跓崃ρh(huán)的低溫低壓部分，容積流量大。這樣 就充分發(fā)揮了兩者的長(zhǎng)處?？墒?，就工質(zhì)的流動(dòng)來(lái)說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)是間斷的.渦 輪增壓器卻是連續(xù)的，兩者有著本質(zhì)的差別，這給它們的配合運(yùn)行帶來(lái)了特 殊問(wèn)題。排氣系統(tǒng)主要作用乃是將增壓內(nèi)燃機(jī)氣缸的排氣送入渦輪，對(duì)它提 出的要求可以概括如下(1) 將氣缸排氣擁有的能量以最小損失傳遞給渦輪，排氣系統(tǒng)的能量傳進(jìn) 效率高。(2) 使排氣連續(xù)而穩(wěn)定地流入渦輪，保證渦輪獲得良好的性能，渦輪效率 高、流通能力大，并減小渦輪葉片的振動(dòng)，提高渦輪的可靠性。(3) 排氣不干擾甚至促進(jìn)氣缸的掃氣，改善氣缸的換氣性能。(4) 為保護(hù)渦輪的可靠性，廢氣的溫度不能太高。以上四項(xiàng)要求項(xiàng)實(shí)踐中常?；ハ嗝埽鐬闈M足第一項(xiàng)要求，在一般情況下，應(yīng)該采用脈沖系統(tǒng),排氣管內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的壓力波動(dòng)，這戰(zhàn)同第二項(xiàng)要求有矛盾；為滿足第二項(xiàng)要求，在一般情況下，應(yīng)該采用定壓系統(tǒng)。因此，排氣系統(tǒng)最早的兩個(gè)基本型式，即定壓系統(tǒng)和脈沖系統(tǒng)就是相互
矛盾的。增壓排氣系統(tǒng)的廢氣利用效率K二 riEXriTXiiM， nM是渦輪增 壓器的機(jī)械效率(在本發(fā)明中可認(rèn)為是常數(shù))、qT是渦輪效率、nE是廢氣 能量的傳遞效率。脈沖渦輪增壓排氣系統(tǒng)與定壓增壓渦輪增壓排氣系統(tǒng)相比， 脈沖增壓渦輪排氣系統(tǒng)在廢氣能量的傳遞效率有著明顯的優(yōu)越性。但也有其 不足之處即隨著增壓壓力的提高，排氣背壓也在提高，在廢氣能量利用方 面的收益就逐漸減小，使脈沖增壓器渦輪機(jī)效率較低。同時(shí)由于渦輪增壓內(nèi) 燃機(jī)是葉輪旋轉(zhuǎn)式機(jī)械和往復(fù)運(yùn)動(dòng)式機(jī)械的組合，不能同時(shí)較好滿足低工況 (低速全負(fù)荷)、高工況(高速全負(fù)荷)對(duì)運(yùn)行要求。增壓內(nèi)燃機(jī)渦輪增壓后， 低工況時(shí)系統(tǒng)的供氣量跟不上。增壓內(nèi)燃機(jī)，在高速全負(fù)荷，定壓增壓排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K較高， 在低速全負(fù)荷，脈沖增壓排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K較高，為提高渦輪增壓內(nèi) 燃機(jī)性能，人們一直希望增壓排氣系統(tǒng)在低速全負(fù)荷具有脈沖增壓排氣系統(tǒng) 的優(yōu)點(diǎn)將氣缸排氣擁有的能量以最小損失傳遞給渦輪；在高速全負(fù)荷具有 定壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)渦輪前的廢氣壓力較為穩(wěn)定，使排氣連續(xù)而穩(wěn)定地流入渦 輪，保證渦輪獲得良好的性能的同時(shí)，渦輪增壓器可靠性較高；從而對(duì)盡可 能滿足渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的不同用途。車(chē)輛、船舶、發(fā)電、機(jī)車(chē)等都對(duì)其動(dòng)力 提出了不同的運(yùn)轉(zhuǎn)性能要求，從而對(duì)排氣系統(tǒng)也提出了不同的要求。如車(chē)用 發(fā)動(dòng)機(jī)，除了要求在標(biāo)定工況下發(fā)出所需要的功率外，還對(duì)低速扭矩、低負(fù) 荷性能、加速性等有較高的要求，對(duì)負(fù)荷的變化有迅速的反應(yīng)等。提高整個(gè)增壓內(nèi)燃機(jī)使用工況的渦輪增壓排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K，實(shí) 際上就是盡量使廢氣能量的傳遞效率HE較高的基礎(chǔ)上，同時(shí)使渦輪效率nT 較高。如申請(qǐng)?zhí)枮?00610096934.5專(zhuān)利所公開(kāi)的《一種增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣分 段裝置》，其發(fā)明工作時(shí)，排氣輔助控制閥使每一單缸完整的排氣過(guò)程劃分為 至少兩個(gè)短的排氣持續(xù)期，并分段進(jìn)入相應(yīng)的排氣管；每一單缸中相位靠前 的排氣持續(xù)期對(duì)應(yīng)排氣管均與渦輪進(jìn)氣口相連，能保證主要的可用排氣能量 提供渦輪增壓器的渦輪機(jī)使用；由于每一單缸完整的排氣過(guò)程劃分為至少兩 個(gè)短的排氣持續(xù)期，可以隨同一排氣管連接氣缸數(shù)的增加，而使更多氣缸的、 相位靠前的、短的排氣持續(xù)期的廢氣進(jìn)入同一排氣管，而相應(yīng)單缸之間的排
氣相位靠前的排氣持續(xù)期內(nèi)沒(méi)有干擾或干擾較小，使排氣能量E1損失較??； 由于同一排氣管連接排氣缸數(shù)的增加，減小了排氣管的壓力振蕩，從而使渦 輪效率HT較高；而較優(yōu)方案是所有向同一排氣管排氣的兩個(gè)氣缸的排氣 間隔角等于或大于新劃分的排氣持續(xù)角，即根據(jù)增壓內(nèi)燃機(jī)氣缸數(shù)目的增加， 每一單缸排氣持續(xù)期的個(gè)數(shù)也在增加，并使具有相同排氣持續(xù)期的廢氣進(jìn)入同一排氣管；優(yōu)化方案是通過(guò)角度提前器裝置的提前器，使各單缸的順序 開(kāi)啟的相鄰兩排氣持續(xù)期的開(kāi)啟相位的重疊量可以動(dòng)態(tài)調(diào)整，同時(shí)也使各單 缸相位靠前的排氣持續(xù)期的開(kāi)啟角度可動(dòng)態(tài)調(diào)整，以達(dá)到最佳工況。雖然上述《一種增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣分段裝置》把相應(yīng)氣缸的完整的排氣 過(guò)程分成至少2個(gè)短的排氣持續(xù)期，但在排氣輔助控制閥軸向布置時(shí)(旋轉(zhuǎn) 閥軸線與發(fā)動(dòng)機(jī)軸線平行)，排氣輔助控制閥軸向距離較大，可靠性差，零件 加工精度要求高，加工較為困難，分段加工排氣輔助控制閥，則裝配較為復(fù) 雜；在排氣輔助控制閥縱向布置時(shí)(旋轉(zhuǎn)閥軸線與發(fā)動(dòng)機(jī)軸線垂直)，要達(dá)到增壓內(nèi)燃機(jī)高、低速性能調(diào)節(jié)，每缸需兩只排氣輔助控制閥，在發(fā)動(dòng)機(jī)上較 難布置。特別對(duì)于缸數(shù)較少的排氣分段裝置，由于兩缸的排氣間隔角(四沖程機(jī)，4)=720/i，兩沖程d)二360/i， i為增壓內(nèi)燃機(jī)氣缸數(shù))隨著氣缸數(shù)目 的減小而增加，隨著兩個(gè)氣缸的排氣間隔角越接近排氣門(mén)自身從打開(kāi)到關(guān)閉 的角度，通過(guò)調(diào)整2個(gè)短的排氣持續(xù)期的重疊角度，來(lái)調(diào)整進(jìn)入渦輪的進(jìn)氣 量而同時(shí)使渦輪增壓排氣系統(tǒng)的廢氣利用效率K較高，重疊角度可調(diào)整的范 圍越小。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于為渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)(包括增壓中冷，以下同)，提供 一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，使渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)在低速全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 排氣系統(tǒng)將氣缸排氣擁有的能量以較小的損失傳遞給渦輪;在高速全負(fù)荷時(shí)， 排氣系統(tǒng)的排氣管至渦輪進(jìn)口的壓力較為均衡，使排氣較為連續(xù)的流入渦輪， 保證渦輪獲得良好的性能，并減小渦輪葉片的振動(dòng)，提高渦輪的可靠性，提 高廢氣能量的利用效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括增
壓器和各缸排氣道，增壓器的渦輪機(jī)上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口和渦輪廢氣出口， 各缸排氣道經(jīng)排氣管和渦輪廢氣進(jìn)口相接通，渦輪廢氣出口接通排煙總管， 排氣管與渦輪廢氣進(jìn)口一一對(duì)應(yīng)，至少一根排氣管上連接有壓力平衡裝置。上述壓力平衡裝置可以是氣體存儲(chǔ)箱，該氣體存儲(chǔ)箱和相應(yīng)排氣管之間 至少由 一根設(shè)有氣體流量控制閥的通氣管相連。上述壓力平衡裝置可以在兩 排氣管之間，其結(jié)構(gòu)如下即在兩排氣管之間設(shè)置氣體存儲(chǔ)箱，氣體存儲(chǔ)箱 經(jīng)設(shè)有流量控制閥的通氣管與排氣管相連接；或者該壓力平衡裝置還可以是 連接在兩排氣管之間的流量控制閥。當(dāng)壓力平衡裝置為氣體存儲(chǔ)箱時(shí)，裝有氣體流量控制閥的通氣管就會(huì)在 選擇的工況下控制流入、流出廢氣的流量，從而在增壓內(nèi)燃機(jī)需要的工況點(diǎn)， 達(dá)到廢氣渦輪進(jìn)口前平衡壓力的目的，就可使增壓排氣系統(tǒng)方便地在低速全 負(fù)荷時(shí)擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)將氣缸排氣擁有的能量以較小的損失 傳遞給渦輪，此時(shí)氣體流量控制閥全閉；而在高速全負(fù)荷時(shí)，可擁有定壓增 壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)使排氣較為連續(xù)的流入渦輪，渦輪進(jìn)口的壓力較為均衡， 并減小渦輪葉片的振動(dòng)，提高渦輪的可靠性，此時(shí)，氣體流量控制閥全開(kāi)， 保證渦輪獲得良好的性能；在增壓內(nèi)燃機(jī)高速全負(fù)荷、低速全負(fù)荷時(shí)，排氣 系統(tǒng)廢氣利用效率K值均較高，可較好的滿足增壓內(nèi)燃機(jī)使用用途。氣體流 量控制閥為現(xiàn)有增壓內(nèi)燃機(jī)技術(shù)中的已有技術(shù)，可以是壓力閥、電控閥等， 具體根據(jù)渦輪增壓排氣系統(tǒng)的所安裝的增壓內(nèi)燃機(jī)要求確定。氣體流量控制 閥可在通氣管上靠近排氣管部位設(shè)置，可以減小排氣管至渦輪進(jìn)口的空間容 積，即減小排氣系統(tǒng)脈沖時(shí)的空間容積；通氣管與排氣管相通的一端安裝位 置為排氣管最靠近渦輪進(jìn)口的地方，主要是考慮通氣管在增壓內(nèi)燃機(jī)布置的 方便；當(dāng)一根排氣管與氣體存儲(chǔ)箱之間由二根設(shè)有氣體流量控制閥的通氣管 相連同時(shí)，可使兩通氣管與排氣管之間的接口到增壓器渦輪進(jìn)口的距離不等， 一個(gè)通氣管主要作用為進(jìn)氣，另一通氣管主要作用為出氣，這樣，可以減小 氣體的流動(dòng)阻力。當(dāng)壓力平衡裝置設(shè)置在兩排氣管之間時(shí)，也可獲得相同效 果。上述技術(shù)方案，特別對(duì)申請(qǐng)?zhí)枮?00610096934.5專(zhuān)利所公開(kāi)的《一種增
壓內(nèi)燃機(jī)的排氣分段裝置》的增壓排氣系統(tǒng)，可以簡(jiǎn)化排氣分段裝置的增壓 排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并提高可靠性；特別對(duì)于缸數(shù)較少的《一種增壓內(nèi)燃機(jī)的 排氣分段裝置》，也能較好滿足高低速增壓內(nèi)燃機(jī)的使用要求；在本發(fā)明工作 時(shí)，如所述排氣管與各缸排氣道之間設(shè)有帶提前器裝置的排氣輔助控制閥， 排氣管為一根，通氣管的數(shù)量為二根；每缸有一只排氣輔助控制閥，每只排 氣輔助控制閥有一個(gè)進(jìn)口、兩個(gè)出口，每個(gè)進(jìn)口為通口，每個(gè)第一出口先于 每個(gè)第二出口在增壓內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中啟閉一次；各缸排氣道由排氣輔 助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第一出口 、再經(jīng)排氣管和渦輪廢氣進(jìn)口斷續(xù)接 通，各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第二出口、再經(jīng)一根 另設(shè)的輔助排氣管和排煙總管斷續(xù)接通；提前器裝置中的提前器根據(jù)增壓內(nèi) 燃機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)調(diào)整每只排氣輔助控制閥兩個(gè)出口開(kāi)閉的時(shí)間，提前器為現(xiàn) 有技術(shù)中的成熟產(chǎn)品，其設(shè)置可使排氣輔助控制閥打開(kāi)的提前角度隨增壓內(nèi) 燃機(jī)的轉(zhuǎn)速而進(jìn)行調(diào)節(jié)；兩通氣管與排氣管之間的接口到增壓器渦輪進(jìn)口的 距離不等，在每根通氣管上靠近排氣管部位設(shè)有氣體流量控制閥，由于各缸 廢氣由排氣輔助控制閥分為兩個(gè)分段，增壓內(nèi)燃機(jī)在低速全負(fù)荷擁有脈沖增 壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，此時(shí)氣體流量控制閥全閉，所有向同一排氣管排氣的兩個(gè) 氣缸的排氣間隔角等于或大于新劃分的排氣持續(xù)角，第一分段廢氣的廢氣能 量傳遞效率riE損失較少，增壓排氣系統(tǒng)的廢氣利用效率K較高。增壓內(nèi)燃 機(jī)在高速全負(fù)荷擁有定壓增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，此時(shí)排氣分段裝置在其提前器 的作用下，可減小新劃分的第一分段實(shí)際排氣持續(xù)角，雖使排氣能量傳遞效 率下降，但使第二分段的廢氣量增加，從而減少向渦輪進(jìn)口總的廢氣量，缸 內(nèi)排氣背壓迅速降低，更由于壓力平衡裝置的作用，氣體流量控制閥全開(kāi)， 排氣管至渦輪進(jìn)口的壓力較為均衡，使排氣較為連續(xù)的流入渦輪，保證渦輪 獲得良好的性能，廢氣能量利用方面的收益較高，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性能要 求；由于提前器的提前角度，隨增壓內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而變化，在增壓內(nèi)燃 機(jī)整個(gè)工作范圍內(nèi)，排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K值均較高，可更好的滿足增壓 內(nèi)燃機(jī)使用用途。作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述氣體存儲(chǔ)箱外設(shè)有冷卻裝置，可降 低全負(fù)荷時(shí)廢氣進(jìn)入渦輪的溫度，特別是高速全負(fù)荷的廢氣溫度。冷卻裝置 是現(xiàn)有增壓內(nèi)燃機(jī)廢氣再循環(huán)的冷卻結(jié)構(gòu)技術(shù)中的已有技術(shù)。對(duì)于廢氣分段多于二段的排氣分段裝置，如分為三段排氣管為兩根， 壓力平衡裝置為氣體存儲(chǔ)箱，氣體存儲(chǔ)箱和第一排氣管之間由第一根設(shè)有氣 體流量控制閥的通氣管相連，氣體存儲(chǔ)箱和第二排氣管之間由第二根設(shè)有氣 體流量控制閥的通氣管相連；每根通氣管與排氣管相通的一端的安裝位置為 排氣管最靠近渦輪進(jìn)口的地方，排氣管與各缸排氣道之間設(shè)有帶提前器裝置 的排氣輔助控制閥；每缸有一只排氣輔助控制閥，每只排氣輔助控制閥有一個(gè)進(jìn)口、三個(gè)出口，每個(gè)進(jìn)口為通口，第一出口、第二出口、第三出口在增壓內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中先后啟閉一次，可將各缸排氣分成連續(xù)的三個(gè)分段； 各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第一出口 、再經(jīng)第一排氣 管和增壓器渦輪機(jī)的第一廢氣進(jìn)口斷續(xù)接通，各缸排氣道由排氣輔助控制閥 各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第二出口 、再經(jīng)第二排氣管和增壓器渦輪機(jī)的第二廢氣 進(jìn)口斷續(xù)接通，各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第三出口 、 再經(jīng)一根另設(shè)的輔助排氣管和排煙總管斷續(xù)接通。增壓內(nèi)燃機(jī)在低速全負(fù)荷， 擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，此時(shí)氣體流量控制閥全閉，所有向第一排氣管 排氣的兩個(gè)氣缸的排氣間隔角等于或大于新劃分的排氣持續(xù)角，渦輪的廢氣 能量主要由第一分段提供，第一分段廢氣的廢氣能量傳遞效率nE損失較少， 增壓排氣系統(tǒng)的廢氣利用效率K較高，提前器根據(jù)增壓內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)調(diào) 整每只排氣輔助控制閥三個(gè)出口開(kāi)閉的時(shí)間。隨著內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，提前 器裝置的提前器，其提前角度也加大，第一分段的廢氣量減少，第二分段的 廢氣量增加，第三分段的廢氣量增加，從而減少向渦輪進(jìn)口總的廢氣量，由 于第三分段的廢氣量增加，缸內(nèi)排氣背壓迅速降低，當(dāng)?shù)谝环侄螐U氣的廢氣 能量傳遞效率HE在增壓排氣系統(tǒng)收益小于渦輪效率ilT的損失時(shí)，第一根 通氣管的氣體流量控制閥開(kāi)始打開(kāi)、直至完全打開(kāi)，使第一排氣管至第一渦 輪進(jìn)口的壓力較為均衡，使排氣較為連續(xù)的流入渦輪，保證渦輪獲得良好的 性能，由于缸內(nèi)排氣背壓迅速降低，廢氣能量利用方面的收益較高；隨著提 前器裝置的提前角度提前的進(jìn)一步加大，第一分段提供的廢氣能量進(jìn)一步減 小，第二分段的廢氣量進(jìn)一步增加，當(dāng)?shù)谝慌艢夤艿膹U氣壓力不大于第二排 氣管的廢氣壓力時(shí)，第二根通氣管的氣體流量控制闊完全打開(kāi)，第二排氣管 通過(guò)氣體存儲(chǔ)箱第一排氣管補(bǔ)氣的同時(shí)，使第一排氣管、第二排氣管之間的 壓力較為均衡，使排氣較為連續(xù)的流入渦輪，保證渦輪獲得良好的性能，廢 氣能量利用方面的收益較高；由于提前器的提前角度，隨增壓內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速 變化而變化，在增壓內(nèi)燃機(jī)整個(gè)工作范圍內(nèi)，排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K值均 較高，可更好的滿足增壓內(nèi)燃機(jī)使用用途。對(duì)于廢氣分段為三段(或以上)的排氣分段裝置，根據(jù)上段分析，當(dāng)?shù)?一排氣管的廢氣壓力不大于第二排氣管的廢氣壓力時(shí)，第二排氣管通過(guò)氣體 存儲(chǔ)箱向第一排氣管補(bǔ)氣的同時(shí)，可以使第一排氣管、第二排氣管之間的壓 力較為均衡，在增壓內(nèi)燃機(jī)高速全負(fù)荷時(shí)也能在較大程度上使各自排氣管廢 氣較為連續(xù)的流入渦輪，保證渦輪獲得良好的性能，廢氣能量利用方面的收 益也較高。當(dāng)增壓內(nèi)燃機(jī)氣缸數(shù)較多、或增壓內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)需要較緊湊時(shí)，上 述設(shè)置在兩排氣管之間的壓力平衡裝置氣體存儲(chǔ)箱、通氣管相連、氣體流 量控制閥可以簡(jiǎn)化為設(shè)置在兩排氣管之間的流量控制閥，在增壓內(nèi)燃機(jī)低速 全負(fù)荷時(shí)，渦輪的廢氣能量主要由第一分段提供，第一分段的提供的廢氣量 遠(yuǎn)大于第二分段提供的廢氣量，第一排氣管壓力大于第二排氣管壓力，流量 控制閥不通，壓力平衡排氣系統(tǒng)擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)將氣缸排氣擁 有的能量以較小的損失傳遞給渦輪；隨著內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，提前器裝置的 提前器，其提前角度也加大，第一分段的廢氣量減少，第二分段的廢氣量增 加，第三分段的廢氣量增加，當(dāng)?shù)谝慌艢夤艿膹U氣壓力小于第二排氣管的廢 氣壓力時(shí)，第二排氣管通過(guò)流量控制閥向第一排氣管補(bǔ)氣的同時(shí)，可以使第 一排氣管、第二排氣管之間的壓力較為均衡，保證渦輪獲得良好的性能，廢 氣能量利用方面的收益較高，由于提前器的提前角度，隨增壓內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速 變化而變化，在增壓內(nèi)燃機(jī)整個(gè)工作范圍內(nèi)，排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K值均 較高，可較好的滿足增壓內(nèi)燃機(jī)使用用途。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓力平衡裝置為設(shè)置在兩排氣管之間的 流量控制閥。增壓內(nèi)燃機(jī)在低速全負(fù)荷時(shí)，氣體流量控制閥根據(jù)進(jìn)氣壓力全
閉，壓力平衡排氣系統(tǒng)擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)將氣缸排氣擁有的能量 以較小的損失傳遞給渦輪；在增壓內(nèi)燃機(jī)高速全負(fù)荷時(shí)，氣體流量控制閥全 開(kāi)，兩排氣管壓力互相均衡，在一定程度上擁有定壓增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)渦 輪進(jìn)口的壓力較為均衡；在增壓內(nèi)燃機(jī)高速全負(fù)荷、低速全負(fù)荷時(shí)，排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K值均較高，也可較好的滿足增壓內(nèi)燃機(jī)使用用途。


圖1為本發(fā)明的一種四缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的一種具有排氣分段裝置的四缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的一種六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明的又一種六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的一種具有排氣分段裝置的六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的再一種六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明的又一種具有排氣分段裝置的六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:圖1為本發(fā)明的一種四缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；該四缸(本申請(qǐng)中，缸號(hào)按缸數(shù)排列為i、 n、 in、 iv...，本實(shí)施例中缸號(hào)為i一IV)渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括增壓器IO、增壓器10的渦輪機(jī)20 上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口 Kl和渦輪廢氣出口 30，四個(gè)單缸排氣道l-P、 2-P、 3-P、 4-P經(jīng)排氣管Gl和渦輪廢氣進(jìn)口 Kl相接通，渦輪廢氣出口 30接通排煙總 管40，氣體存儲(chǔ)箱Cl和排氣管Gl之間由設(shè)有氣體流量控制閥Fl的單根通 氣管Tl相連，氣體流量控制閥Fl設(shè)置在單根通氣管Tl靠近排氣管Gl的部 位，通氣管Tl與排氣管Gl相通的一端的安裝位置為排氣管Gl最靠近渦輪 進(jìn)口K1的地方。本發(fā)明工作時(shí)，氣體存儲(chǔ)箱作為壓力平衡裝置，氣體流量控制閥Fl可 根據(jù)增壓內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣壓力，打開(kāi)或關(guān)閉，可以是快速開(kāi)、閉，也可以緩慢
開(kāi)、閉，通氣管就會(huì)在選擇的工況控制流入、流出廢氣的流量，從而達(dá)到在 廢氣渦輪進(jìn)口前平衡壓力的目的，就可使增壓排氣系統(tǒng)方便的在低速全負(fù)荷 擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)將氣缸排氣擁有的能量以較小的損失傳遞給渦 輪，此時(shí)氣體流量控制閥全閉；高速全負(fù)荷擁有定壓增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)渦 輪進(jìn)口的壓力較為均衡，并減小渦輪葉片的振動(dòng)，提高渦輪的可靠性，此時(shí)， 氣體流量控制閥全開(kāi)；在增壓內(nèi)燃機(jī)高速全負(fù)荷、低速全負(fù)荷，排氣系統(tǒng)廢 氣利用效率K值均較高，可較好的滿足增壓內(nèi)燃機(jī)使用用途。氣體流量控制 閥為現(xiàn)有增壓內(nèi)燃機(jī)技術(shù)中的已有技術(shù)，可以是壓力閥、電控閥等，具體根 據(jù)渦輪增壓排氣系統(tǒng)的所安裝的增壓內(nèi)燃機(jī)要求確定；在通氣管上靠近排氣 管部位設(shè)氣體流量控制閥，可以減少排氣管至渦輪進(jìn)口的空間容積，即減小 排氣系統(tǒng)脈沖時(shí)的空間容積；通氣管Tl與排氣管Gl相通的一端的安裝位置 為排氣管Gl最靠近渦輪進(jìn)口 Kl的地方，主要是考慮通氣管在增壓內(nèi)燃機(jī)布 置的方便；氣體存儲(chǔ)箱一般取氣缸容積的2-3倍即可。 實(shí)施例2如圖2，為本發(fā)明的一種具有排氣分段裝置的四缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排 氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；該具有排氣分段裝置的四缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)， 包括增壓器10、增壓器10的渦輪機(jī)20上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口 Kl和渦輪廢氣 出口 30,渦輪廢氣出口 30接通排煙總管40，四個(gè)單缸排氣道1-P、 2-P、 3-P、 4-P與排氣管Gl之間設(shè)有帶提前器裝置1的排氣輔助控制閥，通氣管的數(shù)量 為二根，分別為通氣管T1、 T2;氣體存儲(chǔ)箱C1和排氣管G1之間不僅由設(shè) 有氣體流量控制閥Fl的通氣管Tl相連，還由設(shè)有氣體流量控制闊F2的通 氣管T2相連；每缸有一只排氣輔助控制閥，每只排氣輔助控制閥有一個(gè)進(jìn) 口、兩個(gè)出口，每個(gè)進(jìn)口為通口，每個(gè)第一出口先于每個(gè)第二出口在增壓內(nèi) 燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中啟閉一次；該排氣輔助控制閥的結(jié)構(gòu)和功能已為申請(qǐng)?zhí)?200610096918.6《一種內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)閥》專(zhuān)利所公開(kāi)，各缸排氣 道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第一出口、再經(jīng)排氣管Gl和增壓 器渦輪廢氣進(jìn)口 Kl斷續(xù)接通，各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng) 各自的第二出口 、再經(jīng)一根另設(shè)的輔助排氣管FG和排煙總管40斷續(xù)接通；提前器裝置中1設(shè)有提前器2;通氣管T1、 T2與排氣管G1之間的接口到增壓器渦輪進(jìn)口 Kl的距離不等；氣體存儲(chǔ)箱外設(shè)有冷卻裝置。本發(fā)明中，通氣管Tl、 T2、氣體流量控制閥Fl、 F2、氣體存儲(chǔ)箱Cl 共同構(gòu)成壓力平衡裝置，氣體流量控制閥Fl、 F2根據(jù)增壓內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣壓 力，逐漸打開(kāi)或逐漸關(guān)閉，通氣管就會(huì)在選擇的工況控制流入、流出廢氣的 流量，進(jìn)氣壓力越大，氣體流量控制閥Fl、 F2開(kāi)度越大，直至氣體流量控 制閥F1、 F2，從而達(dá)到在廢氣渦輪進(jìn)口前平衡壓力的目的，氣體流量控制閥 Fl、 F2的開(kāi)啟壓力一樣；通氣管T1、 T2與排氣管G1之間的接口到增壓器 渦輪進(jìn)口 Kl的距離不等，通氣Tl主要作用為進(jìn)氣，通氣管T2主要作用為 出氣，這樣，可以減小氣體的流動(dòng)阻力；提前器2根據(jù)增壓內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，同 時(shí)調(diào)整每只排氣輔助控制閥兩個(gè)出口開(kāi)閉的時(shí)間；排氣輔助控制閥的兩個(gè)出 口將各缸排氣分成連續(xù)的兩個(gè)分段，增壓內(nèi)燃機(jī)在低速全負(fù)荷擁有脈沖增壓 排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，此時(shí)氣體流量控制閥F1、F2全閉，所有向同一排氣管排氣的 兩個(gè)氣缸的排氣間隔角等于或大于新劃分的排氣持續(xù)角，第一分段廢氣的廢 氣能量傳遞效率qE損失較少，增壓排氣系統(tǒng)的廢氣利用效率K較高。增壓 內(nèi)燃機(jī)在高速全負(fù)荷擁有定壓增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，此時(shí)排氣分段裝置1在其 提前器2的作用下，可減小新劃分的第一分段實(shí)際排氣持續(xù)角，雖使排氣能 量傳遞效率下降，但使第二分段的廢氣量增加，從而減少向渦輪進(jìn)口 Kl總 的廢氣量，缸內(nèi)排氣背壓迅速降低，更由于壓力平衡裝置的作用，氣體流量 控制閥Fl、 F2全開(kāi)，排氣管至渦輪進(jìn)口的壓力較為均衡，使排氣較為連續(xù) 的流入渦輪，并減小渦輪葉片的振動(dòng)，提高渦輪的可靠性，保證渦輪獲得良 好的性能，廢氣能量利用方面的收益較高；由于提前器2的提前角度，隨增 壓內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而變化，在增壓內(nèi)燃機(jī)整個(gè)工作范圍內(nèi)，排氣系統(tǒng)廢氣 利用效率K值均較高，可更好的滿足增壓內(nèi)燃機(jī)使用用途。氣體存儲(chǔ)箱Cl 外設(shè)有冷卻裝置，可降低全負(fù)荷時(shí)廢氣進(jìn)入渦輪的溫度，特別是高速全負(fù)荷 的廢氣溫度，可提高渦輪的可靠性。冷卻裝置是現(xiàn)有增壓內(nèi)燃機(jī)的冷卻結(jié)構(gòu) 技術(shù)中的已有技術(shù)，可以是風(fēng)冷、水冷等。實(shí)施例3如圖3，為本發(fā)明的一種六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意該六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括增壓器IO、增壓器10的渦輪機(jī)20 上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口 Kl、 K2和渦輪廢氣出口 30，渦輪廢氣出口 30接通排煙 總管40，三個(gè)單缸排氣道l-P、 2-P、 3-P經(jīng)第一排氣管Gl和渦輪廢氣進(jìn)口 Kl相接通，三個(gè)單缸排氣道4-P、 5-P、 6-P經(jīng)第二排氣管G2和渦輪廢氣進(jìn) 口 K2相接通，第一排氣管Gl經(jīng)通氣管Tl與一氣體存儲(chǔ)箱Cl之間相接通， 第二排氣管G2經(jīng)通氣管T2與另一氣體存儲(chǔ)箱C2之間相接通，通氣管Tl 與第一排氣管Gl相通的一端的安裝位置為第一排氣管Gl最靠近渦輪進(jìn)口 Kl的地方，通氣管T2與第二排氣管G2相通的一端的安裝位置為第二排氣 管G2最靠近渦輪進(jìn)口 K2的地方；氣體流量控制閥Fl設(shè)置在通氣管Tl靠 近第一排氣管Gl的部位，氣體流量控制閥F2設(shè)置在通氣管T2靠近第二排 氣管G2的部位。本發(fā)明中，壓力平衡裝置由氣體存儲(chǔ)箱、與之相對(duì)應(yīng)的通氣管和流量控 制閥組成，共設(shè)有兩組，氣體流量控制閥Fl、 F2根據(jù)增壓內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣壓 力，打開(kāi)或關(guān)閉，氣體流量控制閥F1、 F2的開(kāi)啟壓力一樣，可以是快速開(kāi)、 閉，也可以緩慢開(kāi)、閉，通氣管就會(huì)在選擇的工況控制流入、流出廢氣的流 量，從而達(dá)到在廢氣渦輪進(jìn)口前平衡壓力的目的。增壓內(nèi)燃機(jī)在低速全負(fù)荷 時(shí)，氣體流量控制閥Fl、 F2全閉，擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)將氣缸排 氣擁有的能量以較小的損失傳遞給渦輪；高速全負(fù)荷時(shí)，氣體流量控制閥Fl、 F2全開(kāi)，擁有定壓增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)渦輪進(jìn)口的壓力較為均衡；在增壓內(nèi) 燃機(jī)高速全負(fù)荷、低速全負(fù)荷時(shí)，排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K值均較高，可較 好的滿足增壓內(nèi)燃機(jī)使用用途。實(shí)施例4如圖4，為本發(fā)明的又一種六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 該六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括增壓器IO、增壓器10的渦輪機(jī)20 上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口K1、 K2和渦輪廢氣出口30，渦輪廢氣出口30接通排 煙總管40，三個(gè)單缸排氣道l-P、 2-P、 3-P經(jīng)第一排氣管Gl和渦輪廢氣進(jìn) 口K1相接通，三個(gè)單缸排氣道4-P、 5-P、 6-P經(jīng)第二排氣管G2和渦輪廢氣 進(jìn)口 K2相接通，第一排氣管Gl經(jīng)通氣管Tl與氣體存儲(chǔ)箱Cl之間相接通， 第二排氣管G2經(jīng)通氣管T2與氣體存儲(chǔ)箱Cl之間相接通；氣體流量控制閥Fl設(shè)置在通氣管Tl中靠近第一排氣管Gl的部位，氣體流量控制閥F2設(shè)置 在通氣管T2中靠近第二排氣管G2的部位。本發(fā)明工作時(shí)，由于作為壓力平衡裝置的氣體存儲(chǔ)箱C1、通氣管T1、 T2和流量控制閥F1、 F2設(shè)置在兩排氣管之間，氣體流量控制閥F1、 F2可 根據(jù)增壓內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣壓力，打開(kāi)或關(guān)閉，可以是快速開(kāi)、閉，也可以緩慢 開(kāi)、閉，通氣管就會(huì)在選擇的工況控制流入、流出廢氣的流量，從而達(dá)到在 廢氣渦輪進(jìn)口前平衡壓力的目的。增壓內(nèi)燃機(jī)在低速全負(fù)荷時(shí)，氣體流量控 制閥Fl、 F2全閉，擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)將氣缸排氣擁有的能量以 較小的損失傳遞給渦輪；高速全負(fù)荷時(shí)，氣體流量控制閥Fl、 F2全開(kāi)，擁 有定壓增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)渦輪進(jìn)口的壓力較為均衡；在增壓內(nèi)燃機(jī)高速全 負(fù)荷、低速全負(fù)荷時(shí)，排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K值均較高，可較好的滿足增 壓內(nèi)燃機(jī)使用用途。 實(shí)施例5如圖5，為本發(fā)明的一種具有排氣分段裝置的六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排 氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；該具有排氣分段裝置的六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)， 包括增壓器10、增壓器10的渦輪機(jī)20上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口 Kl、 K2和渦輪 廢氣出口 30，渦輪廢氣出口 30接通排煙總管40，六個(gè)單缸排氣道l-P、 2-P、 3-P、 4-P、 5-P、 6-P與第一排氣管Gl和第二排氣管G2之間設(shè)有帶提前器裝 置1的排氣輔助控制閥，通氣管的數(shù)量為二根；每缸有一只排氣輔助控制閥， 每只排氣輔助控制閥有一個(gè)進(jìn)口、三個(gè)出口，每個(gè)進(jìn)口為通口，每個(gè)第一出 口、每個(gè)第二出口、每個(gè)第三出口在增壓內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中先后啟閉一 次；各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第一出口、再經(jīng)第一 排氣管Gl和渦輪廢氣進(jìn)口 Kl斷續(xù)接通，各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自 的進(jìn)口經(jīng)各自的第二出口 、再經(jīng)第二排氣管G2和渦輪廢氣進(jìn)口 K2斷續(xù)接通; 各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第三出口 、再經(jīng)一根另設(shè) 的輔助排氣管FG和排煙總管40斷續(xù)接通；提前器裝置1中設(shè)有提前器2; 氣體存儲(chǔ)箱Cl和的第一排氣管Gl之間由設(shè)有氣體流量控制閥Fl的通氣管 Tl相連，氣體存儲(chǔ)箱Cl和第二排氣管之間由設(shè)有氣體流量控制閥F2的通 氣管C2相連；各通氣管和流量控制閥的安裝位置可以如下，但不僅限于如
下表述通氣管Tl與第一排氣管Gl相通的一端可以安裝在第一排氣管Gl上最靠近渦輪進(jìn)口 Kl處，通氣管T2與第二排氣管G2相通的一端可安裝在 第二排氣管G2上最靠近渦輪進(jìn)口 K2處；氣體流量控制閥Fl設(shè)置在通氣管 Tl靠近第一排氣管Gl的部位，氣體流量控制閥F2設(shè)置在通氣管T2靠近第 二排氣管G2的部位。本發(fā)明中，氣體存儲(chǔ)箱C1、通氣管T1、 T2和流量控制閥F1、 F2共同 組成壓力平衡裝置，氣體存儲(chǔ)箱Cl和第一排氣管Gl之間由設(shè)有氣體流量控 制閥Fl的通氣管Tl相連、氣體存儲(chǔ)箱Cl和第二排氣管G2之間設(shè)有氣體 流量控制閥F2的通氣管T2相連，氣體流量控制閥Fl、 F2，根據(jù)增壓內(nèi)燃 機(jī)的進(jìn)氣壓力，逐漸打開(kāi)或逐漸關(guān)閉，但氣體流量控制閥Fl的開(kāi)啟壓力小 于氣體流量控制閥F2的開(kāi)啟壓力；通氣管就會(huì)在選擇的工況控制流入、流 出廢氣的流量，進(jìn)氣壓力越大，氣體流量控制閥F1、 F2，直至氣體流量控制 閥F1、 F2，從而達(dá)到在廢氣渦輪進(jìn)口前平衡壓力的目的。增壓內(nèi)燃機(jī)在低速 全負(fù)荷擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，此時(shí)氣體流量控制閥F1、 F2全閉，所有 向第一排氣管Gl排氣的兩個(gè)氣缸的排氣間隔角等于或大于新劃分的排氣持 續(xù)角，在低速全負(fù)荷時(shí)擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，排氣輔助控制閥的三個(gè) 出口將各缸排氣分成連續(xù)的三個(gè)分段,渦輪的廢氣能量主要由第一分段提供， 第一分段廢氣的廢氣能量傳遞效率qE損失較少，增壓排氣系統(tǒng)的廢氣利用 效率K較高，提前器2根據(jù)增壓內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)調(diào)整每只排氣輔助控制閥 三個(gè)出口開(kāi)閉的時(shí)間，隨著內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，提前器裝置的提前器，其提 前角度也加大，第一分段的廢氣量減少，第二分段的廢氣量增加，第三分段 的廢氣量增加，從而減少向渦輪進(jìn)口總的廢氣量，由于第三分段的廢氣量增 加，缸內(nèi)排氣背壓迅速降低，當(dāng)?shù)谝环侄螐U氣的廢氣能量傳遞效率ilE在增 壓排氣系統(tǒng)收益小于渦輪效率riT的損失時(shí)，通氣管Tl的氣體流量控制閥 Fl開(kāi)始打開(kāi)、直至完全打開(kāi)，使第一排氣管Gl至第一渦輪進(jìn)口 Kl的壓力 較為均衡，使排氣較為連續(xù)的流入渦輪，保證渦輪獲得良好的性能，由于缸 內(nèi)排氣背壓迅速降低，廢氣能量利用方面的收益較高；隨著提前器裝置1的 提前角度提前的進(jìn)一步加大，第一分段提供的廢氣能量進(jìn)一步減小，第二分
段的廢氣量進(jìn)一步增加，當(dāng)?shù)谝慌艢夤艿膹U氣壓力不大于第二排氣管G2的 廢氣壓力時(shí)，通氣管T2的氣體流量控制閥F2完全打開(kāi)，第二排氣管G2通 過(guò)氣體存儲(chǔ)箱向第一排氣管G1補(bǔ)氣的同時(shí)，使第一排氣管G!、第二排氣管 G2之間的壓力較為均衡，使排氣較為連續(xù)的流入渦輪，保證渦輪獲得良好的 性能，廢氣能量利用方面的收益較高，從而較好的滿足增壓內(nèi)燃機(jī)使用用途。 由于提前器2的提前角度，隨增壓內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而變化，在增壓內(nèi)燃機(jī) 整個(gè)工作范圍內(nèi)，排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K值均較高。 實(shí)施例6如圖6，為本發(fā)明的再一種六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 該六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括增壓器IO、增壓器10的渦輪機(jī)20 上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口 Kl、 K2和渦輪廢氣出口 30,渦輪廢氣出口 30接通排煙 總管40，三個(gè)單缸排氣道l-P、 2-P、 3-P經(jīng)第一排氣管Gl和渦輪廢氣進(jìn)口 Kl相接通，三個(gè)單缸排氣道4-P、 5-P、 6-P經(jīng)第二排氣管G2和渦輪廢氣進(jìn) 口K2相接通，第一排氣管G1、第二排氣管G2之間設(shè)有氣體流量控制闊。本發(fā)明工作時(shí)，壓力平衡裝置為氣體流量控制閥，增壓內(nèi)燃機(jī)在低速全 負(fù)荷時(shí)，根據(jù)進(jìn)氣壓力、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等給出的信號(hào)使氣體流量控制閥全閉， 本發(fā)明所述的壓力平衡排氣系統(tǒng)擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)將氣缸排氣擁 有的能量以較小的損失傳遞給渦輪；在增壓內(nèi)燃機(jī)高速全負(fù)荷時(shí)，氣體流量 控制閥全開(kāi)，兩排氣管壓力互相均衡，使本發(fā)明在一定程度上擁有定壓增壓 排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)渦輪進(jìn)口的壓力較為均衡；在增壓內(nèi)燃機(jī)高速全負(fù)荷、低速 全負(fù)荷時(shí)，排氣系統(tǒng)廢氣利用效率K值均較高，也可較好的滿足增壓內(nèi)燃機(jī) 使用用途。實(shí)施例7如圖7，為本發(fā)明的又一種具有排氣分段裝置的六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的 排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；該六缸渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括增壓器IO、 增壓器10的渦輪機(jī)20上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口 Kl、 K2和渦輪廢氣出口 30，渦 輪廢氣出口 30接通排煙總管40，六個(gè)單缸排氣道1-P、 2-P、 3-P、 4-P、 5-P、 6-P與第一排氣管Gl和第二排氣管G2之間設(shè)有帶提前器裝置1的排氣輔助 控制閥，通氣管的數(shù)量為二根；每缸有一只排氣輔助控制閥，每只排氣輔助
控制閥有一個(gè)進(jìn)口、三個(gè)出口，每個(gè)進(jìn)口為通口，每個(gè)第一出口、第二出口、 第三出口在增壓內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中先后啟閉一次，可將各缸的排氣分成 三個(gè)連續(xù)的分段；各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第一出 口、再經(jīng)第一排氣管G1和渦輪廢氣進(jìn)口 Kl斷續(xù)接通，各缸排氣道由排氣輔 助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第二出口、再經(jīng)第二排氣管G2和渦輪廢氣進(jìn) 口 K2斷續(xù)接通；各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第三出 口、再經(jīng)一根另設(shè)的輔助排氣管FG和排煙總管40斷續(xù)接通；用于控制排氣 輔助控制閥的提前器裝置1中設(shè)有提前器2;第一排氣管Gl、第二排氣管 G2之間設(shè)有流量控制閥，該流量控制闊在圖7中為單向閥DF。本發(fā)明中，壓力平衡裝置為單向閥。在增壓內(nèi)燃機(jī)低速全負(fù)荷時(shí)，渦輪 的廢氣能量主要由第一分段提供，第一分段的提供的廢氣量遠(yuǎn)大于第二分段 提供的廢氣量，第一排氣管壓力大于第二排氣管壓力，單向閥DF不通，本 發(fā)明的壓力平衡排氣系統(tǒng)擁有脈沖增壓排氣系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)將氣缸排氣擁有的能 量以較小的損失傳遞給渦輪；隨著內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，提前器裝置的提前器， 其提前角度也加大，第一分段的廢氣量減少，第二分段的廢氣量增加，第三 分段的廢氣量增加，從而減少向渦輪進(jìn)口總的廢氣量，由于第三分段的廢氣 量增加，缸內(nèi)排氣背壓迅速降低，第一排氣管壓力略小于第二排氣管壓力時(shí)， 單向閥DF打開(kāi)，第二排氣管G2通過(guò)單向閥DF向第一排氣管Gl補(bǔ)氣的同 時(shí)，使第一排氣管G1、第二排氣管G2之間的壓力較為均衡，使排氣較為連 續(xù)的流入渦輪，保證渦輪獲得良好的性能，廢氣能量利用方面的收益較高， 從而較好的滿足增壓內(nèi)燃機(jī)使用用途。由于提前器2的提前角度，隨增壓內(nèi) 燃機(jī)的轉(zhuǎn)速變化而變化，在增壓內(nèi)燃機(jī)整個(gè)工作范圍內(nèi)，排氣系統(tǒng)廢氣利用 效率K值也較高。本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，隨著內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在實(shí)踐中人們 也有將增壓器的渦殼和排氣管制成一體的技術(shù)方案，因此，其渦輪廢氣進(jìn)口 和排氣管出口連為一體，連接在排氣管上的壓力平衡裝置也可以設(shè)置在相應(yīng) 的渦殼中，此時(shí)，渦殼為排氣管的一部分；即使在渦殼和排氣管可分的場(chǎng)合， 渦殼也可以看作排氣管的一部分。
權(quán)利要求
1、一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括增壓器和各缸排氣道，增壓器的渦輪機(jī)上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口和渦輪廢氣出口，各缸排氣道經(jīng)排氣管和渦輪廢氣進(jìn)口相接通，渦輪廢氣出口接通排煙總管，排氣管與渦輪廢氣進(jìn)口一一對(duì)應(yīng)，其特征在于至少一根排氣管上連接有壓力平衡裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其特征在于: 所述壓力平衡裝置為氣體存儲(chǔ)箱，氣體存儲(chǔ)箱和相應(yīng)排氣管之間至少由一根 設(shè)有氣體流量控制閥的通氣管相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其特征在于 各缸排氣道經(jīng)一根排氣管和渦輪廢氣進(jìn)口相接通，所述通氣管為一根。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其特征在于-所述排氣管與各缸排氣道之間設(shè)有帶提前器裝置的排氣輔助控制閥，排氣管 為一根，通氣管的數(shù)量為二根，氣體存儲(chǔ)箱為一只；每缸有一只排氣輔助控 制閥，每只排氣輔助控制閥有一個(gè)進(jìn)口、兩個(gè)出口，每個(gè)進(jìn)口為通口，每個(gè) 第一出口先于每個(gè)第二出口在增壓內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中啟閉一次；各缸排 氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第一出口 、再經(jīng)排氣管和渦輪廢 氣進(jìn)口斷續(xù)接通，各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第二出 口、再經(jīng)一根另設(shè)的輔助排氣管和排煙總管斷續(xù)接通；兩通氣管與排氣管之 間的接口到增壓器渦輪進(jìn)口的距離不等。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其特征在于: 所述排氣道數(shù)量為六只，排氣管數(shù)量為二根，通氣管的數(shù)量為二根，氣體存 儲(chǔ)箱的數(shù)量為二只；l一3缸排氣道經(jīng)所述排氣管之一和渦輪增壓器一個(gè)廢氣 進(jìn)口相接通，4一6缸排氣道經(jīng)另一排氣管和渦輪增壓器另一廢氣進(jìn)口相接 通，任一排氣管經(jīng)一通氣管與一氣體存儲(chǔ)箱之間相接通，另一排氣管經(jīng)另一通 氣管與另一氣體存儲(chǔ)箱之間相接通。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其特征在于: 所述排氣管有兩根，所述壓力平衡裝置設(shè)置在兩排氣管之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其特征在于: 所述壓力平衡裝置為氣體存儲(chǔ)箱，通氣管的數(shù)量為二根，排氣道數(shù)量為六只； 1—3缸排氣道經(jīng)所述排氣管之一和渦輪增壓器一個(gè)廢氣進(jìn)口相接通，4一6 缸排氣道經(jīng)另一排氣管和渦輪增壓器另一廢氣進(jìn)口相接通，氣體存儲(chǔ)箱和第 一排氣管之間由第一根設(shè)有氣體流量控制閥的通氣管相連，氣體存儲(chǔ)箱和第 二排氣管之間由第二根設(shè)有氣體流量控制閥的通氣管相連。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其特征在于: 所述壓力平衡裝置為氣體存儲(chǔ)箱，氣體存儲(chǔ)箱與兩排氣管之間各經(jīng)一根通氣 管相連，通氣管內(nèi)分別設(shè)有氣體流量控制閥；所述排氣管與各缸排氣道之間 設(shè)有帶提前器裝置的排氣輔助控制閥；每缸有一只排氣輔助控制閥，每只排 氣輔助控制閥有一個(gè)進(jìn)口、三個(gè)出口，每個(gè)進(jìn)口為通口，第一出口、第二出 口、第三出口在增壓內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中先后啟閉一次；各缸排氣道由排 氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第一出口 、再經(jīng)第一排氣管和增壓器渦輪 機(jī)的第一廢氣進(jìn)口斷續(xù)接通，各缸排氣道由排氣輔助控制闊各自的進(jìn)口經(jīng)各 自的第二出口 、再經(jīng)第二排氣管和增壓器渦輪機(jī)的第二廢氣進(jìn)口斷續(xù)接通， 各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第三出口 、再經(jīng)一根另設(shè) 的輔助排氣管和排煙總管斷續(xù)接通。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其特征在于所述壓力平衡裝置為設(shè)置在兩排氣管之間的氣體流量控制閥；排氣道數(shù)量為 六只；l一3缸排氣道經(jīng)所述排氣管之一和渦輪廢氣進(jìn)口相接通，4一6缸排氣 道經(jīng)另一排氣管和渦輪增壓器另一廢氣進(jìn)口相接通。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其特征在 于所述壓力平衡裝置為設(shè)置在兩排氣管之間的流量控制閥；排氣管與各缸 排氣道之間設(shè)有帶提前器裝置的排氣輔助控制閥；每缸有一只排氣輔助控制 閥，每只排氣輔助控制閥有一個(gè)進(jìn)口、三個(gè)出口，每個(gè)進(jìn)口為通口，第一出 口、第二出口、第三出口在增壓內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中先后啟閉一次；各缸 排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第一出口 、再經(jīng)第一排氣管和 增壓器渦輪機(jī)的第一廢氣進(jìn)口斷續(xù)接通，各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自 的進(jìn)口經(jīng)各自的第二出口 、再經(jīng)第二排氣管和增壓器渦輪機(jī)的第二廢氣進(jìn)口 斷續(xù)接通，各缸排氣道由排氣輔助控制閥各自的進(jìn)口經(jīng)各自的第三出口、再 經(jīng)一根另設(shè)的輔助排氣管和排煙總管斷續(xù)接通。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了增壓內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的一種渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括增壓器和各缸排氣道，增壓器的渦輪機(jī)上設(shè)有渦輪廢氣進(jìn)口和渦輪廢氣出口，各缸排氣道經(jīng)排氣管和渦輪廢氣進(jìn)口相接通，渦輪廢氣出口接通排煙總管，排氣管與渦輪廢氣進(jìn)口一一對(duì)應(yīng)，至少一根排氣管上連接有壓力平衡裝置。本發(fā)明使渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)在低速全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排氣系統(tǒng)將氣缸排氣擁有的能量以較小的損失傳遞給渦輪；在高速全負(fù)荷時(shí)，排氣系統(tǒng)的排氣管至渦輪進(jìn)口的壓力較為均衡，使排氣較為連續(xù)的流入渦輪，保證渦輪獲得良好的性能，并減小渦輪葉片的振動(dòng)，提高渦輪的可靠性，提高廢氣能量的利用效率。
文檔編號(hào)F02B37/12GK101113684SQ20071013085
公開(kāi)日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2007年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者謝國(guó)華 申請(qǐng)人:謝國(guó)華