專利名稱：垂直布置的二級增壓排氣管路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種內(nèi)燃機渦輪增壓技術(shù)，尤其是一種垂直布置的二級增壓排氣管路。
背景技術(shù)：
目前車用發(fā)動機增壓技術(shù)的應(yīng)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(yīng)性差、低速轉(zhuǎn)矩不足等。今后，為了進一步提高 發(fā)動機的強化動力指標(biāo)，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(shù)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(qū)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(diào)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(yīng)性好、低速轉(zhuǎn)矩大、渦輪增 壓器總效率高、流量調(diào)節(jié)范圍更大、在轉(zhuǎn)速很寬的條件下壓比特性更好、單臺增壓器的設(shè)計 與制造簡單等優(yōu)點，近年來成為內(nèi)燃機增壓領(lǐng)域受到關(guān)注的熱點之一。國內(nèi)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(shè)計的研究和專利極少。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種構(gòu)造簡單，能夠確保 增壓器工作在高效率區(qū)的垂直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(shù)方案一種垂直布置的二級增壓排氣管路，包括垂直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(shè)置于該高壓級旁通管 路上的高壓級渦輪旁通閥，且高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。所述低壓級渦輪并聯(lián)的旁通管路包括低壓級旁通管路和設(shè)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[0014]通過測量發(fā)動機運行參數(shù)，利用預(yù)先設(shè)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(dāng)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(guān)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(dāng)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(dāng)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(guān)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(fù)荷工況運行要 求。當(dāng)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(yīng)性以及較小進氣量需求的低轉(zhuǎn)速工況。當(dāng)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(guān)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(fù)荷工況運行要求。當(dāng)?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(guān)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(nèi)變化，可以有效滿足發(fā)動機部分負(fù)荷工 況的運行要求。當(dāng)?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(dāng)于自然吸氣。以上是本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(zhuǎn) 速和負(fù)荷等參數(shù)后，通過執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)渦輪旁通閥的開度調(diào)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(yīng)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.高壓級渦輪旁通閥，4.高壓級渦輪出口， 5.兩渦輪之間的連接管路，6.低壓級渦輪旁通閥，7.低壓級渦輪入口，8.低壓級渦輪出 口，9.低壓級渦輪后管路，10.系統(tǒng)排氣出口，11.低壓級旁通管路，12.高壓級旁通管路， 13.排氣入口，14.高壓級渦輪前管路，15.高壓級渦輪入口。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1、2中，一種垂直布置的二級增壓排氣管路，包括垂直布置的高壓級渦輪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14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9相連，所述高壓 級渦輪2和低壓級渦輪1兩側(cè)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12和設(shè)置于該高壓級旁 通管路12上的高壓級渦輪旁通閥3，且高壓級旁通管路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。所述低壓級渦輪1并聯(lián)的旁通管路包括低壓級旁通管路11和設(shè)置于該低壓級旁 通管路11上的低壓級渦輪旁通閥6，且低壓級旁通管路11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。所述高壓級渦輪2和低壓級渦輪1的渦輪旁通閥均為蝶閥或球閥。所述前述各管路的截面形狀均為圓形或方形。圖1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。低壓級渦輪1通 過低壓級渦輪入口 7和低壓級渦輪出口 8與管路相連；高壓級渦輪2通過高壓級渦輪入口 15和高壓級渦輪出口 4與管路相連。當(dāng)高壓級渦輪旁通閥3和低壓級渦輪旁通閥6均關(guān)閉時，發(fā)動機排氣全部通過排 氣入口 13和高壓級渦輪前管路14進入高壓級渦輪做功，后排氣經(jīng)過兩渦輪之間的連接管 路5和低壓級渦輪入口 7進入低壓級渦輪做功，最終依次經(jīng)過低壓級渦輪出口 8、低壓級渦 輪后管路9和系統(tǒng)排氣出口 10排出。當(dāng)只完全打開高壓級渦輪旁通閥3時，發(fā)動機排氣通過排氣入口 13進入高壓級渦 輪前管路14后，全部經(jīng)過高壓級旁通管路12、兩渦輪之間的連接管路5以及低壓級渦輪入 口 7直接進入低壓級渦輪做功，然后通過低壓級渦輪出口 8進入低壓級渦輪后管路9，最終 通過系統(tǒng)排氣出口 10排出。當(dāng)只部分打開高壓級渦輪旁通閥3時，發(fā)動機排氣通過排氣入口 13進入高壓級渦 輪前管路14后，排氣一部分進入高壓級旁通管路12，另一部分排氣通過高壓級渦輪入口 15 進入高壓級渦輪做功，后通過高壓級渦輪出口 4進入兩渦輪之間的連接管路5。兩股排氣在 高壓級旁通管路12出口處匯合，然后順著兩渦輪之間的連接管路5 —起通過低壓級渦輪入 口 7進入低壓級渦輪做功，最終依次經(jīng)過低壓級渦輪出口 8、低壓級渦輪后管路9和系統(tǒng)排 氣出口 10排出。當(dāng)只完全打開低壓級渦輪旁通閥6時，發(fā)動機排氣依次經(jīng)過排氣入口 13、高壓級 渦輪前管路14和高壓級渦輪入口 15進入高壓級渦輪做功，然后依次經(jīng)過高壓級渦輪出口 4、兩渦輪之間的連接管路5、低壓級旁通管路11和低壓級渦輪后管路9，最后從系統(tǒng)排氣出 口 10排出。當(dāng)只部分打開低壓級渦輪旁通閥6時，發(fā)動機排氣依次經(jīng)過排氣入口 13、高壓級 渦輪前管路14和高壓級渦輪入口 15進入高壓級渦輪做功，然后經(jīng)高壓級渦輪出口 4進入 兩渦輪之間的連接管路5。在低壓級旁通管路11入口處，一部分排氣進入低壓級旁通管路 11中；其余排氣通過低壓級渦輪入口 7進入低壓級渦輪做功，然后經(jīng)低壓級渦輪出口 8進入低壓級渦輪后管路9。兩股排氣在低壓級旁通管路11出口匯合，一起經(jīng)系統(tǒng)排氣出口 10 排出。當(dāng)高壓級渦輪旁通閥3和低壓級渦輪旁通閥6均部分打開時，發(fā)動機排氣通過排 氣入口 13進入高壓級渦輪前管路14后，一部分進入高壓級旁通管路12 ；另一部分排氣通 過高壓級渦輪入口 15進入高壓級渦輪做功，后通過高壓級渦輪出口 4進入兩渦輪之間的連 接管路5。兩股排氣在高壓級旁通管路12出口處匯合。在低壓級旁通管路11入口處，一部 分排氣進入低壓級旁通管路11中；其余排氣通過低壓級渦輪入口 7進入低壓級渦輪做功， 然后經(jīng)低壓級渦輪出口 8進入低壓級渦輪后管路9。兩股排氣在低壓級旁通管路11出口匯 合，一起經(jīng)系統(tǒng)排氣出口 10排出。當(dāng)高壓級渦輪旁通閥3和低壓級渦輪旁通閥6均完全打開時，發(fā)動機排氣通過排 氣入口 13進入高壓級渦輪前管路14后，依次經(jīng)過高壓級旁通管路12、兩渦輪之間的連接管 路5、低壓級旁通管路11和低壓級渦輪后管路9，最終經(jīng)系統(tǒng)排氣出口 10排出。
權(quán)利要求1.一種垂直布置的二級增壓排氣管路，其特征在于包括垂直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(quán)利要求1所述的垂直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(shè)置于該高壓級旁通管路上的高壓級渦輪旁通 閥，且高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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直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(shè)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(quán)利要求1所述的垂直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垂直布置的二級增壓排氣管路，包括垂直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(yīng)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F02B37/12GK201835913SQ20102058903
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者劉瑩, 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(xué)