專利名稱：平行布置的二級增壓排氣管路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種內燃機渦輪增壓技術，尤其是一種平行布置的二級增壓排氣管路。
背景技術：
目前車用發(fā)動機增壓技術的應用越來越普遍，但是車用增壓發(fā)動機普遍存在著低 工況特性及瞬態(tài)特性差的問題，如低速響應性差、低速轉矩不足等。今后，為了進一步提高 發(fā)動機的強化動力指標，增壓壓比將越來越大，也會使這些問題變得更加突出，亟待解決。二級增壓技術將兩臺渦輪增壓器(大小可異同、可有無放氣閥、可廢氣渦輪或機 械、電力驅動)聯(lián)合運行，通過控制系統(tǒng)可以按不同順序、不同比例的多種調節(jié)措施對空氣 進行一級或兩級壓縮，一級或兩級中冷，實現(xiàn)單級渦輪增壓器難以達到的高增壓比，并且全 工況適量進氣，可使發(fā)動機升功率大幅提高，同時具有低速響應性好、低速轉矩大、渦輪增 壓器總效率高、流量調節(jié)范圍更大、在轉速很寬的條件下壓比特性更好、單臺增壓器的設計 與制造簡單等優(yōu)點，近年來成為內燃機增壓領域受到關注的熱點之一。國內還處于研究階段，目前的研究主要集中于增壓方案的確定、壓比的分配、增壓 系統(tǒng)的匹配層面，基于二級增壓管路設計的研究和專利極少。發(fā)明內容本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種構造簡單，能夠確保 增壓器工作在高效率區(qū)的平行布置的二級增壓排氣管路。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術方案—種平行布置的二級增壓排氣管路，包括平行布置的高壓級渦輪和低壓級渦輪， 高壓級渦輪入口與高壓級渦輪前管路相連，高壓級渦輪出口通過管路與低壓級渦輪入口相 連，低壓級渦輪出口與低壓級渦輪后管路相連，所述高壓級渦輪和低壓級渦輪均并聯(lián)一個 帶有渦輪旁通閥的旁通管路。所述高壓級渦輪并聯(lián)的旁通管路包括高壓級旁通管路和設置于該高壓級旁通管 路上的高壓級渦輪旁通閥，高壓級旁通管路與低壓級渦輪入口前管路軸線平行。所述低壓級渦輪并聯(lián)的旁通管路包括低壓級旁通管路和設置于該低壓級旁通管 路上的低壓級渦輪旁通閥，且低壓級旁通管路與高壓級渦輪出口和低壓級渦輪入口相連的 管路垂直或傾斜連接。所述高壓級渦輪和低壓級渦輪的渦輪旁通閥均為蝶閥或球閥。 所述前述各管路的截面形狀均為圓形或方形。本實用新型通過改變兩個渦輪旁通閥的開度，對發(fā)動機實施不同增壓方案，擴大 了增壓系統(tǒng)與發(fā)動機的匹配范圍以及發(fā)動機的運行范圍。本實用新型的工作原理是通過測量發(fā)動機運行參數(shù)，利用預先設定的程序，對該排氣管路中不同渦輪旁通閥的開度進行控制，實現(xiàn)不同程度的旁通，從而實施不同增壓方案，滿足發(fā)動機不同工況下 的增壓需求。具體工作原理如下當與高壓級渦輪和低壓級渦輪并聯(lián)的渦輪旁通閥同時完全關閉時，全部發(fā)動機廢 氣相繼對兩個渦輪做功，此時系統(tǒng)可以提供最高的進氣壓力，滿足發(fā)動機最高工況運行要 求。當只完全打開高壓級渦輪旁通閥時，只有低壓級渦輪做功，此時比較適用于額定 工況時大的進氣量需要。當只部分打開高壓級渦輪旁通閥時，只有部分發(fā)動機廢氣對高壓級渦輪做功，其 余廢氣通過高壓級旁通管路繞過高壓級渦輪與高壓級出口廢氣混合，然后全部廢氣對低壓 級渦輪做功。此時增壓系統(tǒng)提供的增壓壓力大于低壓級渦輪增壓器所能提供的增壓壓力小于 渦輪旁通閥全關閉時增壓系統(tǒng)提供的增壓壓力，滿足一部分發(fā)動機部分負荷工況運行要求。當只完全打開低壓級渦輪旁通閥時，只有高壓級渦輪作功，此時比較適用于需要 具有良好的低速扭矩特性、響應性以及較小進氣量需求的低轉速工況。當只部分打開低壓級渦輪旁通閥時，發(fā)動機全部廢氣對高壓級渦輪做功后，部分 通過低壓級旁通管路繞過低壓級渦輪排入大氣，部分對低壓級渦輪做功，此時增壓系統(tǒng)提 供的增壓壓力大于高壓級渦輪增壓器所能提供的增壓壓力小于渦輪旁通閥全關閉時增壓 系統(tǒng)提供的增壓壓力，滿足一部分發(fā)動機部分負荷工況運行要求。當?shù)蛪杭壓透邏杭墱u輪旁通閥均部分打開時，高壓級渦輪和低壓級渦輪均只是利 用發(fā)動機部分廢氣做功，此時增壓系統(tǒng)提供的增壓壓力小于渦輪旁通閥全關閉時增壓系統(tǒng) 提供的增壓壓力，但可以在一個非常寬廣的范圍內變化，可以有效滿足發(fā)動機部分負荷工 況的運行要求。當?shù)蛪杭壓透邏杭墱u輪旁通閥同時完全打開時，發(fā)動機廢氣全部通過旁通管路排 入大氣，此時發(fā)動機排氣不對任何一個渦輪做功，相當于自然吸氣。以上是該實用新型的基本工作原理，在發(fā)動機運行時，ECU分析實時的發(fā)動機轉 速和負荷等參數(shù)后，通過執(zhí)行機構實現(xiàn)渦輪旁通閥的開度調節(jié)以滿足發(fā)動機不同工況的需 要，擴大了增壓系統(tǒng)與發(fā)動機的匹配范圍以及發(fā)動機的運行范圍。在實際的發(fā)動機運行中 需要合理選擇排氣管路的工作方案，以適應發(fā)動機的工況，確保增壓器均工作在高效率區(qū)。
圖1是二級增壓系統(tǒng)的管路連接草圖；圖2是二級增壓系統(tǒng)的排氣管路二維圖；圖中1.低壓級渦輪，2.高壓級渦輪，3.高壓級渦輪入口，4.高壓級渦輪前管路， 5.排氣入口，6.高壓級渦輪旁通閥，7.高壓級旁通管路，8.低壓級渦輪入口，9.低壓級渦輪 出口，10.系統(tǒng)排氣出口，11.低壓級渦輪后管路，12.低壓級旁通管路，13.低壓級渦輪旁通 閥，14.兩渦輪之間的連接管路，15.高壓級渦輪出口。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。[0028]圖1、2中，一種平行布置的二級增壓排氣管路，包括平行布置的高壓級渦輪2和低 壓級渦輪1，高壓級渦輪2的入口與高壓級渦輪前管路4相連，高壓級渦輪2的出口通過管 路與低壓級渦輪1的入口相連，低壓級渦輪1的出口與低壓級渦輪后管路11相連，所述高 壓級渦輪2和低壓級渦輪1均并聯(lián)一個帶有渦輪旁通閥的旁通管路。所述高壓級渦輪2并聯(lián)的旁通管路包括高壓級旁通管路7和設置于該高壓級旁通 管路7上的高壓級渦輪旁通閥6，且高壓級旁通管路7與低壓級渦輪1的入口前管路軸線平 行。低壓級渦輪1并聯(lián)的旁通管路包括低壓級旁通管路12和設置于該低壓級旁通管 路12上的低壓級渦輪旁通閥13，且低壓級旁通管路12與高壓級渦輪2的出口和低壓級渦 輪1的入口相連的管路垂直或傾斜連接。兩渦輪之間的連接管路14是指高壓級渦輪出口 15與低壓級渦輪進口 8之間的彎 曲連接管路，其在高壓級渦輪出口 15處與低壓級旁通管路12垂直或傾斜相交，其在低壓 級渦輪進口 8前以直角拐入，接近低壓級渦輪進口 8處的該管路與高壓級旁通管路7軸線 平行。高壓級渦輪2和低壓級渦輪1的渦輪旁通閥均為蝶閥或球閥或其他類型的控制閥 門。若采用蝶閥應使用法蘭進行連接；若采用球閥應采用螺紋進行連接。所述前述各管路的截面形狀均為圓形或方形。圖1中在本新型排氣管路中加入了低壓級渦輪1和高壓級渦輪2，兩個增壓器的 軸線平行。低壓級渦輪1通過低壓級渦輪入口 8和低壓級渦輪出口 9與管路相連；高壓級 渦輪2通過高壓級渦輪入口 3和高壓級渦輪出口 15與管路相連。當高壓級渦輪旁通閥6和低壓級渦輪旁通閥13均關閉時，發(fā)動機排氣依次通過排 氣入口 5、高壓級渦輪前管路4和高壓級渦輪入口 3進入高壓級渦輪做功，后排氣全部經過 高壓級渦輪出口 15進入兩渦輪之間的連接管路14，后通過低壓級渦輪入口 8進入低壓級渦 輪作功，最終依次經過低壓級渦輪出口 9、低壓級渦輪后管路11和系統(tǒng)排氣出口 10排出。當只完全打開高壓級渦輪旁通閥6時，發(fā)動機排氣通過排氣入口 5進入高壓級渦 輪前管路4后，依次經過高壓級旁通管路7、兩渦輪之間的連接管路14和低壓級渦輪入口 8 直接進入低壓級渦輪做功，然后通過低壓級渦輪出口 9進入低壓級渦輪后管路11，最終通 過系統(tǒng)排氣出口 10排出。當只部分打開高壓級渦輪旁通閥6時，發(fā)動機排氣通過排氣入口 5進入高壓級渦 輪前管路4后，一部分經過高壓級旁通管路7直接進入兩渦輪之間的連接管路14 ；另一部 分排氣通過高壓級渦輪入口 3進入高壓級渦輪做功，經過高壓級渦輪出口 15和兩渦輪之間 的連接管路14后與高壓級旁通管路7的排氣在高壓級旁通管路出口處匯合，一起經低壓級 渦輪入口 8進入低壓級渦輪做功，然后依次經低壓級渦輪出口 9、低壓級渦輪后管路11和系 統(tǒng)排氣出口 10排出。當只完全打開低壓級渦輪旁通閥13時，發(fā)動機排氣通過排氣入口 5進入高壓級渦 輪前管路4，接著全部排氣通過高壓級渦輪入口 3進入高壓級渦輪做功，做功后的全部排氣 通過高壓級渦輪出口 15依次進入兩渦輪之間的連接管路14和低壓級旁通管路12，然后經 低壓級渦輪后管路11和系統(tǒng)排氣出口 10排出。當只部分打開低壓級渦輪旁通閥13時，發(fā)動機排氣通過排氣入口 5進入高壓級渦管路12 ；另一部 分排氣通過低壓級渦輪入口 8進入低壓級渦輪作功，后經過低壓級渦輪出口 9進入低壓級 渦輪后管路11。兩股排氣在低壓級旁通管路出口處匯合，一起經系統(tǒng)排氣出口 10排出。當高壓級渦輪旁通閥6和低壓級渦輪旁通閥13均部分打開時，發(fā)動機排氣通過排 氣入口 5進入高壓級渦輪前管路4后，一部分通過高壓級渦輪入口 3進入高壓級渦輪做功， 其余進入高壓級旁通管路7。進入高壓級渦輪做功的排氣通過高壓級渦輪出口 15進入兩 渦輪之間的連接管路14后，一部分經低壓級旁通管路12進入低壓級渦輪后管路11 ；其余 部分順著兩渦輪之間的連接管路14到達高壓級旁通管路7出口處時，與進入高壓級旁通管 路7中的排氣匯合，一起通過低壓級渦輪入口 8進入低壓級渦輪做功，后經低壓級渦輪出口 9進入低壓級渦輪后管路11，該部分排氣與流經低壓級旁通管路12中的排氣在低壓級旁通 管路12出口處匯合，最終一起經系統(tǒng)排氣出口 10排出。當高壓級渦輪旁通閥6和低壓級渦輪旁通閥13均完全打開時，發(fā)動機排氣經排氣 入口 5進入高壓級渦輪前管路4，后全部經高壓級旁通管路7到兩渦輪之間的連接管路14， 然后經過低壓級旁通管路12到達低壓級渦輪后管路11，最后經系統(tǒng)排氣出口 10排出。
權利要求1.一種平行布置的二級增壓排氣管路，其特征在于包括平行布置的高壓級渦輪和低 壓級渦輪，高壓級渦輪入口與高壓級渦輪前管路相連，高壓級渦輪出口通過管路與低壓級 渦輪入口相連，低壓級渦輪出口與低壓級渦輪后管路相連，所述高壓級渦輪和低壓級渦輪 均并聯(lián)一個帶有渦輪旁通閥的旁通管路。
2.根據(jù)權利要求1所述的平行布置的二級增壓排氣管路，其特征在于所述高壓級渦 輪并聯(lián)的旁通管路包括高壓級旁通管路和設置于該高壓級旁通管路上的高壓級渦輪旁通 閥，高壓級旁通管路與低壓級渦輪入口前管路軸線平行。
3.根據(jù)權利要求1所述的平行布置的二級增壓排氣管路，其特征在于所述低壓級渦 輪并聯(lián)的旁通管路包括低壓級旁通管路和設置于該低壓級旁通管路上的低壓級渦輪旁通 閥，且低壓級旁通管路與高壓級渦輪出口和低壓級渦輪入口相連的管路垂直或傾斜連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的平行布置的二級增壓排氣管路，其特征在于所述高壓級渦 輪和低壓級渦輪的渦輪旁通閥均為蝶閥或球閥。
專利摘要本實用新型涉及一種平行布置的二級增壓排氣管路，包括平行布置的高壓級渦輪和低壓級渦輪，高壓級渦輪入口與高壓級渦輪前管路相連，高壓級渦輪出口通過管路與低壓級渦輪入口相連，低壓級渦輪出口與低壓級渦輪后管路相連，所述高壓級渦輪和低壓級渦輪均并聯(lián)一個帶有渦輪旁通閥的旁通管路。本實用新型通過改變兩個渦輪旁通閥的開度，對發(fā)動機實施不同增壓方案，擴大了增壓系統(tǒng)與發(fā)動機的匹配范圍以及發(fā)動機的運行范圍。在實際的發(fā)動機運行中需要合理選擇排氣管路的工作方案，以適應發(fā)動機的工況，確保增壓器均工作在高效率區(qū)。
文檔編號F02B37/12GK201826947SQ20102058903
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月3日
發(fā)明者吳旭艷, 張克松, 朱智富, 李國祥, 李永泰, 王桂華, 王航 申請人:山東大學