排氣支管流通面積自調節式發動機系統的制作方法
【專利摘要】一種機械設計【技術領域】的排氣支管流通面積自調節式發動機系統，包括容積腔、彈性部件、旋轉體、隔板、旋轉軸、旋轉板和鏈條，容積腔的縱截面為圓環狀，固定體、旋轉體的縱截面均為圓弧狀，排氣管為等截面圓管，第一貫穿管、第二貫穿管均布置在固定體內，第二貫穿管的上壁面通過彈性部件隔板連接在一起。當發動機排氣支管內壓力較高時，旋轉體帶動旋轉板逆時針旋轉，排氣支管縮口率相對較大，發動機泵氣損失較小；當發動機排氣支管內壓力較低時，旋轉體帶動旋轉板順時針旋轉，排氣支管縮口率相對較小，脈沖能量可以充分利用，渦輪前可用能較多。本發明設計合理，結構簡單，適用于渦輪進口有一個且渦輪側置的渦輪增壓系統。
【專利說明】排氣支管流通面積自調節式發動機系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是ー種機械設計【技術領域】的渦輪增壓系統，特別是ー種排氣支管流通面積自調節式發動機系統。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展和環保要求的提高，發動機增壓技術的應用越來越廣泛，中大功率的發動機大都采用渦輪增壓技木，以提高功率和降低燃油消耗率。渦輪增壓系統的兩種基本型式為定壓增壓系統和脈沖增壓系統。定壓增壓系統，各缸共用ー根容積較大的排氣管，排氣管系結構比較簡單，排氣管內壓カ基本上保持恒定，壓カ大小僅與發動機的負荷和轉速有關，不同缸數柴油機的增壓系統可以進行統一設計。定壓增壓系統在高速エ況吋，泵氣損失較小，渦輪效率較高，性能較優；但是在低速エ況時，不能充分利用排氣脈沖能量。脈沖增壓系統，依據各缸發火順序，將排氣不發生干擾的兩個氣缸或三個氣缸和同一根排氣管相連接，排氣管系管徑較小，排氣脈沖能量可以充分利用，低速エ況和瞬態エ況性能較好；但是在高速エ況時，泵氣損失較大。由此可見，如果一臺發動機的排氣管容積可以隨著エ況的變換而變化，高速エ況時使排氣管容積變大，低速エ況時使排氣管容積變小，這是較為理想的。在排氣管容積不變的前提下，通過改變排氣管的出口面積，也可以實現發動機高低轉速エ況的兼顧。在低速エ況排氣管出ロ面積變小，渦輪前可用能較多；在高速エ況排氣管出口面積變大，泵氣損失較小，這也是較為理想的。
[0003]經過對現有技術文獻的檢索發現，中國專利號ZL201020532937.0，專利名稱:排氣管出口面積可變的渦輪增壓裝置，該專利技術提供了一種排氣管出ロ面積連續可變的裝置，能較好地兼顧發動機的高低轉速エ況；但是其排氣管出ロ面積的變化是通過旋轉把手的旋轉來實現的，這就需要増加一套專門的控制機構來控制旋轉把手的旋轉，從而使增壓系統結構變的比較復雜。
【發明內容】
[0004]本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種排氣支管流通面積自調節式發動機系統，使其排氣支管出口面積可以自我調節，較好地兼顧發動機的高低轉速エ況，而且結構簡單，不需要專門的控制機構。
[0005]本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明包括壓氣機進氣管、壓氣機、發動機進氣管、發動機、第一排氣支管、第二排氣支管、排氣管、渦輪、渦輪排氣管、連接軸、連接管、容積腔、固定體、第一貫穿管、第二貫穿管、弾性部件、隔板、旋轉體、第一旋轉軸、連接板、第ニ旋轉軸、第一旋轉板、第三旋轉軸、第二旋轉板和鏈條，壓氣機的進出氣ロ分別與壓氣機進氣管的出氣ロ、發動機進氣管的進氣ロ相連接，發動機的進氣ロ與發動機進氣管的排氣ロ相連接，第一排氣支管的進氣ロ、第二排氣支管的進氣ロ分別與發動機的排氣道相連接，第一排氣支管的出氣ロ、第二排氣支管的出氣ロ均與排氣管相連接，渦輪的進出氣ロ分別與排氣管的出氣ロ、渦輪排氣管的進氣ロ相連接，壓氣機與渦輪通過連接軸同軸相連，容積腔的縱截面為圓環狀，固定體、旋轉體的縱截面均為圓弧狀，容積腔、固定體、旋轉體的橫截面均為長方形，固定體安裝在容積腔內并與容積腔的內壁面固結在一起，第一貫穿管、第二貫穿管均布置在固定體內，第一貫穿管、第二貫穿管連接在一起，第一貫穿管、第二貫穿管的橫截面均為長方形，第二貫穿管的橫截面面積大于第一貫穿管的橫截面面積，隔板安裝在第二貫穿管內并與第二貫穿管的壁面密封接觸，旋轉體的一端伸入第一貫穿管內并與第一貫穿管的壁面密封接觸，旋轉體的另一端與隔板固結在一起，第二貫穿管的上壁面通過彈性部件與隔板連接在一起，第一連接軸的軸線與容積腔的軸線重合，第一連接軸的一端穿過容積腔后鑲嵌在容積腔的側壁上，旋轉體、連接板、第一連接軸固結在一起，第一排氣支管的橫截面為長方形，第二旋轉軸的一端穿過第一排氣支管后鑲嵌在第一排氣支管的側壁上，第一旋轉板安裝在第一排氣支管內并與第一排氣支管內的第二旋轉軸固結為一體，第二排氣支管的橫截面為長方形，第三旋轉軸的一端穿過第二排氣支管后鑲嵌在第二排氣支管的側壁上，第二旋轉板安裝在第二排氣支管內并與第二排氣支管內的第三旋轉軸固結為一體，第一旋轉軸的另一端、第二旋轉軸的另一端、第三旋轉軸的另一端通過鏈條相連接，連接管的一端依次穿過容器腔的側壁、固定體后與第一貫穿管相連通，連接管的另一端與第二排氣支管相連通。
[0006]進ー步地，在本發明中弾性部件為彈簧，第一旋轉板、第二旋轉板均為平板。
[0007]在本發明的工作過程中，旋轉體可以在容積腔內旋轉，旋轉體與第一旋轉軸固結為一體，第一旋轉板與第二旋轉軸固結為一體，第二旋轉板與第三旋轉軸固結為一體；當旋轉體旋轉時，鏈條帶動第一旋轉板、第二旋轉板同步同方向旋轉。當發動機第二排氣支管內壓カ較高吋，隔板上方的第二貫通管內壓カ也較高，由于第二貫通管的橫截面面積大于第一貫通管的橫截面面積，所以旋轉體帶動兩個旋轉板逆時針旋轉并拉伸弾性部件，從而使排氣支管的縮ロ率變大，發動機的泵氣損失較小；當發動機第二排氣支管內壓カ較低吋，隔板上方的第二貫通管內壓カ也較低，在弾性部件的拉伸作用下，旋轉體再次帶動兩個旋轉板順時針旋轉，從而使排氣支管的縮ロ率變小，脈沖能量可以充分利用，渦輪前可用能較多。
[0008]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果為:本發明設計合理，結構簡單，適用于渦輪進ロ有ー個且渦輪側置的渦輪增壓系統，既能兼顧發動機的高低轉速エ況，又能使增壓系統不需要專門的排氣支管出ロ面積控制機構。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的結構示意圖；
[0010]圖2為圖1中A-A剖面的結構示意圖；
[0011]圖3為圖1中B-B剖面的結構示意圖；
[0012]圖4為圖1中C-C剖面的結構示意圖；
[0013]圖5為圖1中D-D剖面的結構示意圖；
[0014]圖6為本發明中鏈條連接的結構示意圖；
[0015]其中:1、壓氣機進氣管,2、壓氣機,3、發動機進氣管,4、發動機,5、第一排氣支管，
6、第二排氣支管，7、排氣管，8、渦輪，9、渦輪排氣管，10、連接軸，11、連接管，12、容積腔，13、固定體，14、第一貫穿管，15、第二貫穿管，16、彈性部件，17、隔板，18、旋轉體，19、第一旋轉軸，20、連接板，21、第二旋轉軸，22、第一旋轉板，23、第三旋轉軸，24、第二旋轉板，25、鏈條。【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例以本發明技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0017]實施例
[0018]如圖1至圖6所示，本發明包括壓氣機進氣管1、壓氣機2、發動機進氣管3、發動機
4、第一排氣支管5、第二排氣支管6、排氣管7、渦輪8、渦輪排氣管9、連接軸10、連接管11、容積腔12、固定體13、第一貫穿管14、第二貫穿管15、彈性部件16、隔板17、旋轉體18、第一旋轉軸19、連接板20、第二旋轉軸21、第一旋轉板22、第三旋轉軸23、第二旋轉板24和鏈條25，壓氣機2的進出氣ロ分別與壓氣機進氣管1的出氣ロ、發動機進氣管3的進氣ロ相連接，發動機4的進氣ロ與發動機進氣管3的排氣ロ相連接，第一排氣支管5的進氣ロ、第二排氣支管6的進氣ロ分別與發動機4的排氣道相連接，第一排氣支管5的出氣ロ、第二排氣支管6的出氣ロ均與排氣管7相連接，渦輪8的進出氣ロ分別與排氣管7的出氣ロ、渦輪排氣管9的進氣ロ相連接，壓氣機2與渦輪8通過連接軸10同軸相連，容積腔12的縱截面為圓環狀，固定體13、旋轉體18的縱截面均為圓弧狀，容積腔12、固定體13、旋轉體18的橫截面均為長方形，固定體13安裝在容積腔12內并與容積腔12的內壁面固結在一起，第一貫穿管14、第二貫穿管15均布置在固定體13內，第一貫穿管14、第二貫穿管15連接在一起，第一貫穿管14、第二貫穿管15的橫截面均為長方形，第二貫穿管15的橫截面面積大于第一貫穿管14的橫截面面積，隔板17安裝在第二貫穿管15內并與第二貫穿管15的壁面密封接觸，旋轉體18的一端伸入第一貫穿管14內并與第一貫穿管14的壁面密封接觸，旋轉體18的另一端與隔板17固結在一起，第二貫穿管15的上壁面通過彈性部件16與隔板17連接在一起，第一連接軸19的軸線與容積腔12的軸線重合,第一連接軸19的一端穿過容積腔12后鑲嵌在容積腔12的側壁上，旋轉體18、連接板20、第一連接軸19固結在一起，第一排氣支管5的橫截面為長方形，第二旋轉軸21的一端穿過第一排氣支管5后鑲嵌在第一排氣支管5的側壁上，第一旋轉板22安裝在第一排氣支管5內并與第一排氣支管5內的第二旋轉軸21固結為一體，第二排氣支管6的橫截面為長方形，第三旋轉軸23的一端穿過第二排氣支管6后鑲嵌在第二排氣支管6的側壁上，第二旋轉板24安裝在第二排氣支管6內并與第二排氣支管6內的第三旋轉軸23固結為一體，第一旋轉軸19的另一端、第二旋轉軸21的另一端、第三旋轉軸23的另一端通過鏈條25相連接，連接管11的一端依次穿過容器腔12的側壁、固定體13后與第一貫穿管14相連通，連接管11的另一端與第二排氣支管6相連通，弾性部件16為彈簧，第一旋轉板22、第二旋轉板24均為平板。
[0019]在本發明的工作過程中，旋轉體18可以在容積腔12內旋轉，旋轉體18與第一旋轉軸19固結為一體，第一旋轉板22與第二旋轉軸21固結為一體，第二旋轉板24與第三旋轉軸23固結為一體；當旋轉體18旋轉時，鏈條25帶動第一旋轉板22、第二旋轉板24同步同方向旋轉。當第二排氣支管6內壓カ較高時，隔板17上方的第二貫通管15內壓カ也較高，由于第二貫通管15的橫截面面積大于第一貫通管14的橫截面面積，所以旋轉體18帶動兩個旋轉板逆時針旋轉并拉伸弾性部件16，從而使排氣支管的縮ロ率變大，發動機的泵氣損失較小；當第二排氣支管6內壓カ較低時，隔板17上方的第二貫通管15內壓カ也較低，在彈性部件16的拉伸作用下，旋轉體18再次帶動兩個旋轉板順時針旋轉，從而使排氣支管的縮ロ率變小，脈沖能量可以充分利用，渦輪前可用能較多。
【權利要求】
1.一種排氣支管流通面積自調節式發動機系統，包括壓氣機進氣管(1)、壓氣機(2)、發動機進氣管(3)、發動機(4)、第一排氣支管(5)、第二排氣支管(6)、排氣管(7)、渦輪(8 )、渦輪排氣管(9 )和連接軸(10 )，壓氣機(2 )的進出氣ロ分別與壓氣機進氣管(1)的出氣ロ、發動機進氣管(3)的進氣ロ相連接，發動機(4)的進氣ロ與發動機進氣管(3)的排氣ロ相連接，第一排氣支管(5)的進氣ロ、第二排氣支管(6)的進氣ロ分別與發動機(4)的排氣道相連接，第一排氣支管(5)的出氣ロ、第二排氣支管(6)的出氣ロ均與排氣管(7)相連接，渦輪(8)的進出氣ロ分別與排氣管(7)的出氣ロ、渦輪排氣管(9)的進氣ロ相連接，壓氣機(2)與渦輪(8)通過連接軸(10)同軸相連，其特征在于，還包括連接管(11)、容積腔(12)、固定體(13)、第一貫穿管(14)、第二貫穿管(15)、彈性部件(16)、隔板(17)、旋轉體(18)、第一旋轉軸(19)、連接板(20)、第二旋轉軸(21)、第一旋轉板(22)、第三旋轉軸(23)、第二旋轉板(24)和鏈條(25)，容積腔(12)的縱截面為圓環狀，固定體(13)、旋轉體(18)的縱截面均為圓弧狀，容積腔(12)、固定體(13)、旋轉體(18)的橫截面均為長方形，固定體(13)安裝在容積腔(12)內并與容積腔(12)的內壁面固結在一起，第一貫穿管(14)、第二貫穿管(15)均布置在固定體(13)內，第一貫穿管(14)、第二貫穿管(15)連接在一起，第一貫穿管(14)、第二貫穿管(15)的橫截面均為長方形，第二貫穿管(15)的橫截面面積大于第一貫穿管(14)的橫截面面積，隔板(17)安裝在第二貫穿管(15)內并與第二貫穿管(15)的壁面密封接觸，旋轉體(18)的一端伸入第一貫穿管(14)內并與第一貫穿管(14)的壁面密封接觸，旋轉體(18)的另一端與隔板(17)固結在一起，第二貫穿管(15)的上壁面通過彈性部件(16)與隔板(17)連接在一起，第一連接軸(19)的軸線與容積腔(12)的軸線重合，第一連接軸(19)的一端穿過容積腔(12)后鑲嵌在容積腔(12)的側壁上，旋轉體(18)、連接板(20)、第一連接軸(19)固結在一起，第一排氣支管(5)的橫截面為長方形，第二旋轉軸(21)的一端穿過第一排氣支管(5)后鑲嵌在第一排氣支管(5)的側壁上，第一旋轉板(22)安裝在第一排氣支管(5)內并與第一排氣支管(5)內的第二旋轉軸(21)固結為一體，第二排氣支管(6)的橫截面為長方形，第三旋轉軸(23)的一端穿過第二排氣支管(6)后鑲嵌在第二排氣支管(6)的側壁上，第二旋轉板(24)安裝在第二排氣支管(6)內并與第二排氣支管(6)內的第三旋轉軸(23)固結為一體，第一旋轉軸(19)的另一端、第二旋轉軸(21)的另一端、第三旋轉軸(23)的另一端通過鏈條(25)相連接，連接管(11)的一端依次穿過容器腔(12)的側壁、固定體(13)后與第一貫穿管(14)相連通，連接管(11)的另一端與第二排氣支管(6)相連通。
2.根據權利要求1所述的排氣支管流通面積自調節式發動機系統，其特征是，弾性部件(16)為彈簧，第一旋轉板(22)、第二旋轉板(24)均為平板。
【文檔編號】F02B37/22GK103452646SQ201310385831
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】王俊席 申請人:上海交通大學