柴油机涡轮—谐振复合增压系统

摘要

柴油机涡轮－谐振复合增压系统，主要包括电磁截止阀，转速传感器，控制器，增压器，涡轮机，中间冷却器，谐振腔，附加容积腔，柴油机。通过控制电磁截止阀的开关，使涡轮增压器在空载情况下加速，以致在短时间内运行到较高转速，柴油机加速或加载的初期，以谐振增压替代涡轮增压，同样达到增压的目的，当增压器的转速超过额定转速的60％时，控制器接收到转速传感器发出的脉冲信号后，发出切换信号，使三个电磁截止阀的工况发生变化，附加容积腔与谐振腔断开，由大气吸入的空气先经过增压器增压，再进入中间冷却器冷却并稳压，然后进入谐振腔产生谐振增压效应，使增压压力依靠谐振作用进一步提高，明显提高柴油机的升功率。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种柴油机的进气增压系统，特别是一种以涡轮增压和谐振增压复合的柴油机涡轮—谐振复合增压系统，属于燃烧发动机技术领域。

背景技术

目前，使用的柴油机增压系统是由柴油机燃烧排出的废气推动涡轮增压器进行增压，已有技术中专利号为91225356.8的“一种涡轮增压柴油机”，专利号为96209967.8的“自动增压柴油机”，和专利号为02211319.3的“V型增压柴油机排气系统”。三个专利均存在如下缺点：在柴油机起动时或突然加速时，废气排量较少，使涡轮增压器的输入输出功率低下，致使涡轮增压器出口的空气增压压力很低，不足以有效地增加柴油机的进气量，阻碍了柴油机在短时间内的起步和加速，形成了涡轮增压柴油机对突然加载和突然加速的响应滞后。

发明内容

为克服已有技术的不足和缺陷，本发明设计一种以涡轮增压和谐振增压复合的柴油机增压系统，主要包括：电磁截止阀，转速传感器，控制器，增压器，涡轮机，中间冷却器，谐振腔，附加容积腔，柴油机。柴油机的进气管连接一个谐振腔，谐振腔还附带一个附加容积腔，中间以电磁阀连接。谐振腔与中间冷却器相连。该中间冷却器同时产生稳压箱的作用。由大气吸入的空气经过电磁截止阀进入中间冷却器，即稳压箱，再进入带有附加容积的谐振腔，产生谐振增压效果。谐振增压后的空气流入柴油机进气道，与喷油一起在气缸内燃烧。燃烧产生的高温废气流入涡轮机，推动涡轮机高速旋转，然后排入大气。涡轮机与增压器同轴转动，推动增压器旋转。这时，增压器的空气进口被电磁截止阀关闭，处于空载加速过程，因而使增压器得以很快加速。

当增压器的转速超过额定转速的60％时，控制器接收到转速传感器发出的脉冲信号后，发出切换信号，使三个电磁截止阀的工况发生变化，附加容积腔与谐振腔断开，由大气吸入的空气先经过增压器增压，再进入中间冷却器冷却并稳压，然后进入谐振腔产生谐振增压效应。经增压器和谐振腔增压后的空气进入柴油机的进气道，与燃油一起在气缸参加燃烧。燃烧后产生的高温废气进入涡轮机，推动涡轮机转动，然后排入大气。涡轮机与增压器同轴，并以恒定转速运转，柴油机也达到了额定的工况。即没有经过涡轮增压的气体，需要谐振腔和附加容积腔联合增压；经过涡轮增压的气体，只需谐振腔本体工作。

本发明的有益效果是，使涡轮增压器在空载情况下加速，以致在短时间内运行到较高转速；柴油机加速或加载的初期，以谐振增压替代涡轮增压，同样达到增压的目的；增压器投入工作以后，进入容积缩小的谐振腔，使增压压力依靠谐振作用进一步提高，明显提高柴油机的升功率。

附图说明

图1是本发明的系统原理图。

图中：1.是电磁截止阀，2.是电磁截止阀，3.是电磁截止阀，4.是转速传感器，5.是控制器，6.是增压器，7.是涡轮机，8.是中间冷却器，9.是谐振腔，10.是附加容积腔，11.是柴油机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步说明。

如图1所示，本发明主要包括电磁截止阀1、2、3，转速传感器4，控制器5，增压器6，涡轮机7，中间冷却器8，谐振腔9，附加容积腔10，柴油机11。中间冷却器8采用管壳式换热器，谐振腔9和附加容积腔10是用金属薄板制成的圆柱体或者长方体空腔。增压器6和涡轮机7同轴连接，磁电式转速传感器4安装在靠近增压器6叶轮外缘的位置。电磁截止阀1、2、3的控制端以及转速传感器4的输出端均与控制器5电联接。控制器5通过接收到的传感器4的信号，控制电磁截止阀1、2和3的开关状态。

电磁截止阀1、2的一端均与外界大气相通，电磁截止阀1的另一端与增压器6的进口相通。电磁截止阀2的另一端和增压器6的出口与中间冷却器8的壳层进口相连。中间冷却器8的壳层出口与谐振腔9的进口相连。谐振腔9的一个出口通过电磁截止阀3与附加容积腔10相连，另一个出口与柴油机11的进气道相连。柴油机11的排气道与涡轮机7的进气口相连，涡轮机7的排气口与大气相通。

在柴油机的加速或加载的初期，使电磁截止阀1关闭、电磁截止阀2和3打开。由大气吸入的空气经由电磁截止阀2进入中间冷却器8的壳层，通过谐振腔9和附加容积腔10的连通容积，再进入柴油机11。即没有经过涡轮增压的气体，需要谐振腔和附加容积腔联合增压。燃烧产生的高温废气由柴油机11的排气道流出，进入涡轮机7的进气口，工作后经由涡轮机7的排气口排入大气。电磁截止阀1是关闭的，空气不能进入增压器6，使增压器6处于空载加速状态。

当增压器6的转速超过额定转速的60％，控制器5接收到转速传感器4发出的脉冲信号后，控制器5立即发出控制信号，使电磁截止阀1打开、电磁截止阀2和3关闭。由大气吸入的空气经过电磁截止阀1进入增压器6的进口，由增压器6的出口排出后进入中间冷却器8的壳层，由中间冷却器8的壳层流出后再进入谐振腔9。这时的谐振腔9因为电磁截止阀3的关闭而与附加容积腔10断开，空气在谐振腔9谐振增压后就进入柴油机11。即经过涡轮增压的气体，只需谐振腔9本体增压，不需要附加容积腔10参与增压。燃烧后的高温废气经由柴油机11的排气口进入涡轮机7工作，最后排入大气。

附加容积腔10的容积为谐振腔9的容积的四分之一到五分之一。