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增壓發動機排氣管容積控制系統及控制方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510501859.5

申請日:

2015.08.15

公開號:

CN104989508A

公開日:

2015.10.21

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):F01N 13/08申請公布日:20151021|||實質審查的生效IPC(主分類):F01N 13/08申請日:20150815|||公開
IPC分類號: F01N13/08(2010.01)I; F02B37/22 主分類號: F01N13/08
申請人: 安徽工程大學
發明人: 韋山; 陳希; 梁建新; 韋航; 陳陸駿; 鐘相強
地址: 241000安徽省蕪湖市鳩江區北京中路
優先權:
專利代理機構: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司34107 代理人: 張巧嬋
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510501859.5

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.01.04|||2015.11.18|||2015.10.21

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了增壓發動機排氣管容積控制系統及控制方法,所述控制系統包括和發動機的排氣支管連接的排氣總管,排氣總管一端連接渦輪,其特征在于:排氣總管另一端連接有調節排氣容積的調節體;所述調節體內設有和調節體內壁密封接觸的移動體,所述移動體上連接有一端伸入所述調節體內的拉伸桿,所述拉伸桿的另一端和與發動機曲軸連接的控制體連接;所述控制方法利用所述控制系統實現增壓發動機排氣管容積控制;本發明中排氣總管容積根據發動機轉速進行連續可調,且調整過程是自動實現的,不僅結構簡單合理,且能兼顧發動機的各種運行工況,能夠大幅度提高發動機的工作性能。

權利要求書

權利要求書
1.  增壓發動機排氣管容積控制系統,包括和發動機的排氣支管連接的排氣總管,排氣總管一端連接渦輪,其特征在于:排氣總管另一端連接有調節排氣容積的調節體;所述調節體內設有和調節體內壁密封接觸的移動體,所述移動體上連接有一端伸入所述調節體內的拉伸桿,所述拉伸桿的另一端和與發動機曲軸連接的控制體連接。

2.  如權利要求1所述的增壓發動機排氣管容積控制系統,其特征在于:所述控制體包括殼體和離心軸,所述離心軸一端固定在所述殼體上,所述離心軸的另一端穿出所述殼體和發動機的曲軸通過傳動系統連接;還包括設于殼體內和所述離心軸連接的離心腔,所述離心腔內設有和所述離心軸連接的離心彈簧及離心體,所述離心體一端和所述離心彈簧連接,所述離心體的另一端和圓弧板一側密封接觸,所述圓弧板的另一側設有套在圓弧板上的松緊帶;位于殼體內上端的圓弧板連接有拉伸軸,所述拉伸桿和所述拉伸軸連接。

3.  如權利要求2所述的增壓發動機排氣管容積控制系統,其特征在于:所述離心腔、設于離心腔內的離心彈簧、離心體以及圓弧板構成離心組件,所述離心組件為兩組以上,所述離心組件呈陣列布置。

4.  如權利要求2或3所述的增壓發動機排氣管容積控制系統,其特征在于:所述離心軸安裝在殼體中部。

5.  如權利要求2或3所述的增壓發動機排氣管容積控制系統,其特征在于:所述圓弧板的個數大于或等于離心腔的個數。

6.  如權利要求2或3所述的增壓發動機排氣管容積控制系統,其特征在于:所述圓弧板之間的間隙寬度小于離心體的橫截面寬度。

7.  如權利要求2或3所述的增壓發動機排氣管容積控制系統,其特征在于:所述離心體和圓弧板密封接觸的一端端面為和圓弧板適配的弧面。

8.  如權利要求1-3任一項所述的增壓發動機排氣管容積控制系統,其特征在于:所述移動體的橫截面為倒V形結構,所述移動體底端通過拉伸彈簧和調節體底端連接。

9.  如權利要求1-3任一項所述的增壓發動機排氣管容積控制系統,其特征在于:所述調節體內部腔體的橫截面為長方形;所述控制體內部腔體的橫截面為圓形。

10.  排氣管排氣容積控制方法,利用權利要求1-9任一項所述的增壓發動機排氣管容積控制系統來實現,其特征在于:具體為:
當發動機轉速增大時,離心軸的轉速增大,布置在離心腔內的離心體在旋轉過程中離心力增大,離心體同步向外移動并拉伸離心彈簧,布置在控制體殼體內上端的圓弧板受到離心體的離心力作用后向上移動,拉伸軸也同步上移,拉伸軸帶動拉伸桿上移,從而使拉伸桿帶動移動體向上移動,排氣總管中排氣所占容積增大,發動機泵氣損失小;
發動機轉速較低時,離心軸的轉速較低,在離心彈簧、松緊帶的作用下離心體同步向內移動,布置在控制體殼體內上端的圓弧板向下移動,拉伸軸也同步下移,拉伸軸帶動拉伸桿下移,使拉伸桿帶動移動體向下移動,排氣總管中排氣所占容積減小,脈沖能量能夠充分利用。

說明書

說明書增壓發動機排氣管容積控制系統及控制方法
技術領域
本發明涉及發動機排氣管排氣容積控制技術,尤其涉及增壓發動機排氣系統的增壓發動機排氣管容積控制系統及控制方法。
背景技術
增壓發動機的渦輪增壓系統主要有脈沖增壓系統和定壓增壓系統。定壓增壓系統,各缸共用一根容積較大的排氣管,排氣管系結構比較簡單,排氣管內壓力基本上保持恒定,壓力大小僅與發動機的負荷和轉速有關。定壓增壓系統在高速工況時,泵氣損失較小,渦輪效率較高,性能較優;但是在低速工況時,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,低速工況和瞬態工況性能較好;但是在高速工況時,泵氣損失較大。由此可見,如果一臺發動機若同時配備定壓增壓系統與脈沖增壓系統,高速工況時采用定壓增壓系統,低速或瞬態工況時采用脈沖增壓系統,這是較為理想的。
經過檢索,申請人發現申請號為200810203032.6的專利文獻于2009年4月22日公開了一種利用隔板旋轉來調節排氣管容積的渦輪增壓裝置的技術,提供了一種利用旋轉板來實現排氣管容積連續可變的技術,但是由于旋轉板的旋轉需要用手動,不能實現自我旋轉,不僅操作不便,且不能實現排氣管容積的自我調節,不能滿足使用需求。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足,提供能夠實現排氣容積的自我調 節,提高發動機工作性能的增壓發動機排氣管容積控制系統及控制方法。
為了實現上述目的,本發明采用的技術方案為:
增壓發動機排氣管容積控制系統,包括和發動機的排氣支管連接的排氣總管,排氣總管一端連接渦輪,排氣總管另一端連接有調節排氣容積的調節體;所述調節體內設有和調節體內壁密封接觸的移動體,所述移動體上連接有一端伸入所述調節體內的拉伸桿,所述拉伸桿的另一端和與發動機曲軸連接的控制體連接。
所述控制體包括殼體和離心軸,所述離心軸一端固定在所述殼體上,所述離心軸的另一端穿出所述殼體和發動機的曲軸通過傳動系統連接;還包括設于殼體內和所述離心軸連接的離心腔,所述離心腔內設有和所述離心軸連接的離心彈簧及離心體,所述離心體一端和所述離心彈簧連接,所述離心體的另一端和圓弧板一側密封接觸,所述圓弧板的另一側設有套在圓弧板上的松緊帶;位于殼體內上端的圓弧板連接有拉伸軸,所述拉伸桿和所述拉伸軸連接。
所述離心腔、設于離心腔內的離心彈簧、離心體以及圓弧板構成離心組件,所述離心組件為兩組以上,所述離心組件呈陣列布置。
所述離心軸安裝在殼體中部。
所述圓弧板的個數大于或等于離心腔的個數。
所述圓弧板之間的間隙寬度小于離心體的橫截面寬度。
所述離心體和圓弧板密封接觸的一端端面為和圓弧板適配的弧面。
所述移動體的橫截面為倒V形結構,所述移動體底端通過拉伸彈簧和調節體底端連接。
所述調節體內部腔體的橫截面為長方形;所述控制體內部腔體的橫截面為圓形。
排氣管排氣容積控制方法,利用上述的增壓發動機排氣管容積控制系統來實現,具體為:
當發動機轉速增大時,離心軸的轉速增大,布置在離心腔內的離心體在旋轉過程中離心力增大,離心體同步向外移動并拉伸離心彈簧,布置在控制體的殼體內上端的圓弧板受到離心體的離心力的作用后向上移動,拉伸軸也同步上移,拉伸軸帶動拉伸桿上移,從而使拉伸桿帶動移動體向上移動,排氣總管中排氣所占容積增大,發動機泵氣損失較小;
發動機轉速較低時,離心軸的轉速較低,在離心彈簧、松緊帶的作用下離心體同步向內移動,布置在控制體的殼體內上端的圓弧板向下移動,拉伸軸也同步下移,拉伸軸帶動拉伸桿下移,使拉伸桿帶動移動體向下移動,排氣總管中排氣所占容積減小,脈沖能量能夠充分利用。
本發明的優點在于:本發明增壓發動機排氣管容積控制系統及控制方法,排氣總管容積根據發動機轉速進行連續可調,且調整過程是自動實現的,不僅結構簡單合理,且能兼顧發動機的各種運行工況,能夠大幅度提高發動機的工作性能。
附圖說明
下面對本發明說明書各幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明:
圖1為本發明增壓發動機排氣管容積控制系統的俯視示意圖。
圖2為圖1中A-A剖面的結構示意圖。
圖3為本發明中增壓發動機排氣管容積控制系統的控制體的橫截面剖面圖。
圖4為圖3中B-B剖面的結構示意圖。
圖5為圖4中C-C剖面的結構示意圖。
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、 排氣支管,6、排氣總管,7、渦輪,8、渦輪排氣管,9、調節體,10、移動體,11、控制體,12、拉伸軸,13、拉伸桿,14、離心軸,15、離心腔,16、離心體,17、離心彈簧,18、圓弧板,19、松緊帶,20、拉伸彈簧。
具體實施方式
下面對照附圖,通過對最優實施例的描述,對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明。
如圖1至圖5所示,本發明增壓發動機排氣管容積控制系統,包括和發動機的排氣支管5連接的排氣總管6,排氣總管6一端連接渦輪7,排氣總管6另一端連接有調節排氣容積的調節體9;調節體9內設有和調節體9內壁密封接觸的移動體10,移動體10上連接有一端伸入調節體9內的拉伸桿13,拉伸桿13的另一端連接有控制體11,控制體11和發動機曲軸連接。發動機曲軸轉動,使控制體11實現移動體10在調節體9內上下移動,以實現發動機排氣管容積的調整,以使發動機兼顧各種工況,提高發動機的工作性能。
具體地,增壓發動機排氣管容積控制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、排氣支管5、排氣總管6、渦輪7、渦輪排氣管8、調節體9、移動體10、控制體11、拉伸軸12、拉伸桿13、離心軸14、離心腔15、離心體16、離心彈簧17、圓弧板18、松緊帶19、拉伸彈簧20,壓氣機2的進出氣口分別與壓氣機進氣管1的出氣口、發動機進氣管3的進氣口相連接,發動機4的進出氣口分別與發動機進氣管3的出氣口、排氣支管5的進氣口相連接,排氣支管5的進氣口相連接的出氣口與排氣總管6相連接,渦輪7的進出氣口分別與排氣總管6的出氣口、渦輪排氣管8的進氣口相連接,調節體9與排氣總管6的后端口相連接。
調節體9內部腔體的橫截面為長方形,移動體10布置在調節體9內并與調 節體9的內壁面密封接觸,拉伸桿13的一端穿過調節體9上壁面后與移動體10上壁面固結在一起,拉伸桿13的另一端與拉伸軸12的一端固結在一起,拉伸軸12的另一端與控制體11內部上端的圓弧板18固結在一起。
控制體11內部腔體的橫截面為圓形,為離心組件提供足夠的運動空間,控制體11包括殼體和離心軸14,殼體上端設有供拉伸軸12伸出的孔;離心軸14的一端穿入控制體11的殼體中部后鑲嵌在控制體11的后壁上,離心軸14的一端穿出殼體和發動機的曲軸通過傳動系統連接。優選離心軸14通過鏈條及鏈輪與發動機4的曲軸相連接。離心腔15、離心體16、離心彈簧17、圓弧板18、松緊帶19均布置在控制體11的殼體內,離心腔15與離心軸14固結在一起,離心彈簧17和離心軸4連接,離心體16的一端布置在離心腔15內并通過離心彈簧17與離心軸14相連接,離心體16的另一端穿出離心腔15與圓弧板18密封接觸,離心體16和圓弧板密封接觸的一端端面為和圓弧板18適配的弧面,這樣離心體16和圓弧板18之間的接觸緊密,能夠提高離心組件的工作可靠性。
離心腔15、設于離心腔15內的離心彈簧17、離心體16以及圓弧板18構成離心組件,離心組件為兩組以上,離心組件呈陣列布置。即離心腔15、圓弧板18在控制體11的殼體內均為陣列式布置,離心組件以離心軸14為對稱中心對稱設置,離心組件工作平穩,圓弧板18的上移和下移平穩,排氣總管6的總容積變化比較順滑。
圓弧板18的個數大于或等于離心腔15的個數,圓弧板18之間的間隙寬度小于離心體16的橫截面寬度,防止離心體16從圓弧板18之間的間隙穿出,提高工作可靠性;多個圓弧板18使得離心力作用均勻,進一步提高圓弧板18上移和下移的平穩性。
移動體10的橫截面為倒V形結構,即移動體10的橫截面為三角屋脊形; 移動體10的底端通過拉伸彈簧20與調節體9底端相連接,移動體10移動平穩,排氣總管6的總容積變化比較順滑。
優選拉伸彈簧20連接在移動體10的底端中部上;從而使移動體10上下移動時具有穩定的緩沖力,排氣總管6的總容積變化進一步更加順滑。
優選拉伸桿13和移動體10中部相連接,拉伸桿13作用在移動體10上的作用力均勻,移動體10移動平穩,排氣總管6的總容積變化更加順滑。
松緊帶19布置在圓弧板18的外表面,松緊帶19套裝在圓弧板18外壁上,松緊帶19內部帶有彈性鋼絲結構,松緊帶19提供可靠的松緊力,以使離心組件可靠平穩工作。
在本發明的工作過程中,當發動機轉速增大時,離心軸14的轉速也增大,布置在離心腔15內的離心體16在旋轉過程中離心力增大,離心體16同步向外移動并拉伸離心彈簧17,布置在控制體11的殼體內上端的圓弧板18受到離心體16的離心力的作用后向上移動,拉伸軸12也同步上移,拉伸軸12帶動拉伸桿13上移,從而使拉伸桿13帶動移動體10向上移動,排氣總管6中排氣所占容積增大,發動機泵氣損失較小;發動機轉速較低時,離心軸14的轉速也較低,在離心彈簧17、松緊帶19的作用下離心體16同步向內移動,布置在控制體11的殼體內上端的圓弧板18向下移動,拉伸軸12也同步下移,拉伸軸12帶動拉伸桿13下移,從而使拉伸桿13帶動移動體10向下移動,排氣總管6中排氣所占容積減小,脈沖能量能夠充分利用。增壓發動機排氣管容積控制系統,使發動機的排氣總管6容積根據發動機轉速進行自我調節,排氣總管6排氣容積可以根據發動機轉速進行連續可調,從而兼顧發動機的各種運行工況。
排氣管排氣容積控制方法,利用上述的增壓發動機排氣管容積控制系統來實現,具體為:
當發動機轉速增大時,離心軸14的轉速也增大,布置在離心腔15內的離心體16在旋轉過程中離心力增大,離心體16同步向外移動并拉伸離心彈簧17,布置在控制體11的殼體內上端的圓弧板18受到離心體16的離心力的作用后向上移動,拉伸軸12也同步上移,拉伸軸12帶動拉伸桿13上移,從而使拉伸桿13帶動移動體10向上移動,排氣總管6中排氣所占容積增大,發動機泵氣損失較小;
發動機轉速較低時,離心軸14的轉速也較低,在離心彈簧17、松緊帶19的作用下離心體16同步向內移動,布置在控制體11的殼體內的上端圓弧板18向下移動,拉伸軸12也同步下移,拉伸軸12帶動拉伸桿13下移,從而使拉伸桿13帶動移動體10向下移動,排氣總管6中排氣所占容積減小,脈沖能量能夠充分利用。
本發明增壓發動機排氣管容積控制系統及控制方法,排氣總管容積根據發動機轉速進行連續可調,且調整過程是自動實現的,不僅結構合理,且能兼顧發動機的各種運行工況,能夠大幅度提高發動機的工作性能。
顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制,只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進,均在本發明的保護范圍之內。

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增壓 發動機 排氣管 容積 控制系統 控制 方法
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