燃气柴油机用脉冲式排气涡轮增压系统技术方案

本发明专利技术专利公开了一种燃气柴油机用脉冲式排气涡轮增压系统，包括：排气接口、排气管，排气接口与内燃机排气道连接，排气接口与排气管连接，排气管出口直接与涡轮连接。排气管短而细，脉冲能量可以充分利用，发动机的进气压力较高，发动机的整机性能较优。相邻工况的排气管相互隔开，减少排气干扰，有利于扫气完成，本发明专利技术专利具有设计合理，结构简单，体积较小，适用于涡轮进口有一个的涡轮增压系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种内燃机
，更具体地说，涉及一种燃气柴油机用脉冲式排气涡轮增压系统。
技术介绍
在内燃机领域，排气温度和压力表明排气具有很大的能量,而如何有效利用排气能量，长期以来都是研究者研究的重要课题。为了提高内燃机热效率，降低内燃机排放，进而降低单位功率生产成本，研究人员广泛采用内燃机增压技术。涡轮增压系统的两种基本型式为定压增压系统和脉冲增压系统，目前普遍采用的为定压增压系统，各缸共用一根容积较大的排气管，排气管系结构比较简单，排气管内压力基本上保持恒定，压力大小仅与发动机的负荷和转速有关，不同缸数柴油机的增压系统可以进行统一设计。定压增压系统在高速工况时，泵气损失较小，涡轮效率较高，性能较优；但是在低速工况时，不能充分利用排气脉冲能量。
技术实现思路
为了改善定压增压系统的不足，本专利技术提供一种燃气柴油机用脉冲式排气涡轮增压系统，该装置能提高能量利用率，降低排气阻力，使扫气易组织；较好的兼顾低工况，提高发动机的低扭性能，使加速性能提高。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种燃气柴油机用脉冲式排气涡轮增压系统，包括分别与内燃机排气道连接的第四气缸排气接口、第三气缸排气接口、第二气缸排气接口和第一气缸排气接口，所述第四气缸排气接口另一端通过第四排气管直接与涡轮增压器连接；第三气缸排气接口另一端和第二气缸排气接口另一端通过共用的第二排气管直接与涡轮增压器连接；第一气缸排气接口另一端通过第一排气管直接与涡轮增压器连接。进一步的是，所述的第四气缸排气接口与涡轮增压器之间的第四排气管长度为180mm；第三气缸排气接口与涡轮增压器之间的第二排气管长度为140mm；第二气缸排气接口与涡轮增压器之间的第二排气管长度为240mm；第一气缸排气接口与涡轮增压器之间的第一排气管长度为320mm。本专利技术具有以下有益效果：设计合理，结构简单，各缸独立排气管，相邻工况的排气管相互隔开，使进入涡轮增压器的排气压力互不干扰，以尽量改善排气能量的利用，有利于扫气完成，排气管短而细，脉冲能量可以充分利用，发动机的进气压力较高，发动机的整机性能较优，有利于内燃机工作过程的组织。本专利技术提供的这种脉冲式排气涡轮增压系统，尤其适用于低中增压的车用中小功率增压柴油发动机，涡轮进口有一个的涡轮增压系统。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的具体实施方式说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的脉冲式排气增压系统与定压增压系统两种形式排气管某个工况的涡前压力波的对比图，其中0℃A为排气行程下止点，两种增压系统的涡前压力波形状基本相似，但本专利技术的脉冲式排气增压系统涡前压力波幅值较大，且出现波动。这使得排气初期的节流损失很快减少，涡轮的可用能量增加，且提高了涡轮的做功能力；在气门重叠期出现的涡轮前低压可以形成良好的气缸扫气。图3为采用本申请人的YN36QNE发动机进行性能试验结果对比曲线，从图中可以看出在发动机的转速为1000-1200之间时，采用本专利技术的脉冲式排气增压系统扭矩性能比没有采用本专利技术的原排气管增压系统提高约15％。具体实施方式下面结合附图对本专利技术在四缸机上的实施例作详细说明，本实施例以本专利技术的技术方案为前提，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。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。图1所示，本专利技术包括：第四气缸排气接口(1)、第三气缸排气接口(2)、第二气缸排气接口(3)、第一气缸排气接口(4)、第四排气管(5)、第二排气管(6)、第一排气管(7)，第一气缸排气接口(4)只连接第一排气管(7)、第三气缸排气接口(2)与第二气缸排气接口(3)共用第二排气管(6)、第四气缸排气接口(1)只连接第四排气管(5)，第四排气管(5)、第二排气管(6)、第一排气管(7)均直接与涡轮增压器(8)连接。以一个四缸机为例，理论上发动机完成一个行程才开始下一个行程。然而,实际上进气门在上止点前(10-25度)开启,这就意味着在上止点附近,进排气门重叠开启。同样,由于排气门在上止点后延迟关闭,气缸之间也有一定的排气门重叠开启。因此,当一个气缸开始上行排气时,第二个气缸开始进气行程,但排气门仍然开启。由于气缸之间排气门重叠开启,当一个气缸开始排气行程时,把高压废气排入排气歧管，干涉了排气行程即将结束进入进气阶段的相邻气缸。该气缸内充量压力低,同时,排气歧管内残余废气压力也低。因此,排气过程之初的气缸内高压废气不仅流向排气歧管,而且也企图流入相邻气缸的排气歧管,致使从该气缸排出的废气反流入气缸。本专利技术结合发动机的做工顺序(1-3-4-2)，将发动机的第一气缸和第四气缸的排气道分别设计成独立的排气支管，这样使得第一气缸和第四气缸的排气不会受到其他缸的干扰，然后把第二气缸和第三气缸的排气道设计在一根排气支管上。因为第二气缸和第三气缸之间的排气本身不会影响彼此，而第一气缸和第四气缸又是单独的排气支管，这样第二气缸和第三气缸的排气都不会受到干扰。通过该种结构形式，就可以有效的避免排气干涉，最终结构如图1。在本专利技术的工作工程中，当第一气缸开始排气后，排气管内的压力能够迅速升高到接近缸内气体压力，因而减少了排气的节流损失，而在第一气缸排气过程中，同一排气管内其他缸尚无排气门打开，与另一排气管中第三气缸排气也不产生排气压力波的干扰。随着排气进入涡轮增压器，缸内和排气管内压力迅速下降，待到同一排气管内相邻发火间隔的第四气缸开始排气，第一气缸排气门已经关闭，第四气缸的排气压力波不会影响第一气缸的排气过程。随着第四气缸排气的进行，排气管内的压力迅速升高，而后又降低，于是形成了排气管内的压力周期性脉动。当内燃机负荷改变时，排气温度和压力的变化很快传递到涡轮增压器，从而使涡轮增压器能较快响应发动机负荷的变化，使内燃机加速性能提高。此外，在内燃机转速降低时，脉冲增压系统的可用能与定压增压系统的可用能之比增大，有利于改善内燃机的转矩特性。在排气管容积较大的定压系统中，涡轮增压器的压力变化比较缓慢，特别是在低增压时，排气能量的利用率低，加速性能差。在发动机的每个作做功行程结束之前,排气门开启，释放高温、高压的燃烧废气进入排气管。由于发动机的排气门间歇地打开和关闭,从气缸排出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气柴油机用脉冲式排气涡轮增压系统，其特征在于，包括分别与内燃机排气道连接的第四气缸排气接口（1）、第三气缸排气接口（2）、第二气缸排气接口（3）和第一气缸排气接口（4），所述第四气缸排气接口（1）另一端通过第四排气管（5）直接与涡轮增压器（8）连接；第三气缸排气接口（2）另一端和第二气缸排气接口（3）另一端通过共用的第二排气管（6）直接与涡轮增压器（8）连接；第一气缸排气接口（4）另一端通过第一排气管（7）直接与涡轮增压器（8）连接。

【技术特征摘要】
1.一种燃气柴油机用脉冲式排气涡轮增压系统，其特征在于，包括分别与内燃机排气道连接的第四气缸排气接口（1）、第三气缸排气接口（2）、第二气缸排气接口（3）和第一气缸排气接口（4），所述第四气缸排气接口（1）另一端通过第四排气管（5）直接与涡轮增压器（8）连接；第三气缸排气接口（2）另一端和第二气缸排气接口（3）另一端通过共用的第二排气管（6）直接与涡轮增压器（8）连接；第一气缸排气接口（4）另一端通过第一排气管（7）直接与涡轮增压器（8）连接。
2.根据权利要求1所述的燃气柴油机用脉冲式排气涡轮增压系...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁峥，杨勇，牟芮东，夏新，龙金，
申请(专利权)人：昆明云内动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53