一种提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路

摘要

本发明公开了一种提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路，包括设置在发动机机体后端的增压器组件、设置在发动机机体顶端的中冷器和设置在发动机机体两侧的两个空气滤清器，两个所述空气滤清器的后端连接有向后延伸设置的与所述增压器组件两侧的压气机进气口连接的空滤连接管，所述增压器组件两侧的压气机出气口连接有向前延伸设置的与所述中冷器两侧的进气口连接的压气机出口连接管，所述中冷器的后端连接有两个沿发动机机体的两侧延伸设置的发动机进气接管。本发明的提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路，属于发动机瞬态响应技术领域，进气管路行程短，实现低成本、免维护、并且以较低的风险提升发动机瞬态响应性能。

说明书

技术领域

本发明涉及发动机瞬态响应技术，更具体地说，它涉及一种提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路。

背景技术

发动机进气系统的主要功用是为发动机输送清洁、干燥、充足而稳定的空气以满足发动机的需求，避免空气中杂质及大颗粒粉尘进入发动机燃烧室造成发动机异常磨损。同时排气通过涡轮增压器组件对进气进行加压，压缩后的进气进入发动机燃烧室能提升燃烧室的燃烧性能。

涡轮增压发动机中,由于安装了涡轮增压器组件,发动机排出的废气首先供给废气涡轮驱动其高速旋转,然后再由涡轮驱动压气机工作。经过压缩后的空气便以一定压力经过进气管进入发动机气缸内部。在增大供油量时,排气温度便会升高,然后使废气涡轮和压气机叶轮转速提高,产生的压缩空气经进气管进入气缸。因此发动机在负荷或转速急剧改变的瞬间,由于涡轮增压的排气水平还停留在上一阶段，进气增压不能够及时增强，发动机输出的扭矩等不能随之急剧变化，也就是说发动机的瞬态响应特性较差。所谓瞬态响应特性是指发动机工作时,负荷或转速急剧改变的瞬间发动机性能变化的适应能力。

发动机瞬态响应特性差的主要原因是空气滞后造成的,而造成空气滞后的影响因素主要有两个,一是废气涡轮增压器组件具有较大的旋转惯性，不可能迅即提供与供油量相适应的足量空气。转动惯性越大,空气供给滞后就越严重。二是进气管内的空气的弹性缓冲作用。废气涡轮增压发动机正常工作时,进气管内充满了具有一定压力的空气,这些空气仍可以继续被压缩。当突然加大油门,增压器组件产生响应之后,所提供更高压力的空气,经过进气管时,由于里面的空气具有可压缩性,起到了一定的缓冲作用,使得延迟一段时间才供至气缸。进气管容积越大,缓冲效果越明显,由此造成的空气滞后就越严重。上述两个因素的影响使得空气的供给大大滞后于柴油的供给,空气量不足柴油不能完全燃烧,扭矩受到影响,发动机瞬态响应特性较差。

现有技术中，如专利公开号为CN111594305A、CN111042910A的技术方案中，是利用外挂的辅助增压设备，如电子增压器组件、补气罐或空气压缩机等，在发动机稳态发生变化时利用外挂增压器组件辅助增压，在主增压器组件没有足够排气动力实现进气增压时，通过辅助增压的方式提高进气压力，消除了增压器组件因惯性和排气水平未提升而响应慢的影响，从而让发动机更快速地达到新的动态平衡点，提升发动机的瞬态响应速度。

现有的技术方案能够很有效的提升瞬态响应速度，但也存在几个明显的缺点：1、成本较高，需要外挂多余的设备，如电子增压器组件、补气罐或空气压缩机等，需要进行信号读取、分析判断、开关控制等电子策略，势必需要安装额外的控制器或者电路；2、使用场景时间短，开关频繁，具有维护成本，现有的技术方案均为在发动机稳态发生变化时响应，并在发动机重新进入稳态之后关闭，在实际使用场景中，相对于发动机稳定运行的时间，该使用场景的应用时间相对较短，进一步放大了该类技术方案的成本问题；3、外挂的设备增加了整机布置的附件，占用了部分整机的布置空间，提高了整机布置实现整洁美观的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述某些不足，本发明的目的是提供一种提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路。

为实现上述目的，本发明提供了一种提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路，包括设置在发动机机体后端的增压器组件、设置在发动机机体顶端的中冷器和设置在发动机机体两侧的两个空气滤清器，两个所述空气滤清器的后端连接有向后延伸设置的与所述增压器组件两侧的压气机进气口连接的空滤连接管，所述增压器组件两侧的压气机出气口连接有向前延伸设置的与所述中冷器两侧的进气口连接的压气机出口连接管，所述中冷器的后端连接有两个沿发动机机体的两侧延伸设置的发动机进气接管。

进一步的，所述发动机机体为V型发动机，所述中冷器设于V型发动机顶端的V型槽内；两个所述发动机进气接管先沿所述发动机机体的后端面斜向下延伸、然后向前弯拐设置，所述发动机机体的两侧设有与所述发动机进气接管连接的气缸进气管。

作为进一步的改进，所述中冷器后端的底部设有中冷器出气接管，两个所述发动机进气接管与所述中冷器出气接管的两端连接。

更进一步的，所述中冷器的两侧设有两个与两个所述压气机出口连接管连接的中冷器进气管。

更进一步的，所述中冷器出气接管横向布置在发动机机体后端的飞轮壳上方，所述中冷器出气接管的上端设有与中冷器的出气口连接的连接座，所述中冷器出气接管的两端管口与两个所述发动机进气接管连接。

作为更进一步的改进，包括两个与发动机排气管连接的涡轮、设于两个涡轮外侧的压气机和设于两个涡轮之间的集气管，所述压气机外侧的压气机进气口与空滤连接管连接，所述压气机顶端的压气机出气口与压气机出口连接管连接。

更进一步的，所述发动机机体的两侧位于所述气缸进气管上方设有与所述增压器组件的废气进口连接的气缸排气管，所述涡轮的废气进口与所述气缸排气管连接。

更进一步的，所述发动机机体顶端的两侧设有安装所述空气滤清器的卡箍结构；所述中冷器的后端设有安装所述增压器组件的支撑架。

有益效果

与现有技术相比，本发明的提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路的有益效果如下：

(1)本发明的提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路，能够在保证系统提供稳定有效的发动机进排气功能基础上，尽量缩短进气管路行程，减小进气管路的整体容积，削弱进气管路的缓冲作用，从而实现低成本、免维护、并且以较低的风险提升发动机瞬态响应性能；

(2)本发明的提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路，该进排气系统布置方式采用中冷器沿机体方向布置，整体结构整齐对称，紧密精巧，美观大方；

(3)本发明的提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路，与中冷器竖直于发动机前后端方向放置的方案相比，进气管路不需要绕行发动机一周再进入到进气管中，极大的缩短了进气管路的行程，保证进气顺畅，进气总容积减小，节省了管路材料，同时也优化了发动机的瞬态响应速度。

附图说明

图1是本发明的提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路的结构立体图；

图2是本发明的提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路的结构俯视图；

图3是本发明的提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路的结构右视图。

图中：1、空气滤清器；2、中冷器进气管；3、中冷器；4、空滤连接管；5、压气机出口连接管；6、发动机机体；7、增压器组件；71、涡轮；72、压气机；73、压气机进气口；74、压气机出气口；75、集气管；8、中冷器出气接管；9、发动机进气接管；10、气缸进气管；11、卡箍结构；12、支撑架；13、气缸排气管。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何人在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。

本发明的具体实施例是这样的：参照图1-3所示，一种提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路，包括设置在发动机机体6后端的增压器组件7、设置在发动机机体6顶端的中冷器3和设置在发动机机体6两侧的两个空气滤清器1，发动机机体6后端为发动机飞轮壳安装端，发动机机体6后端为发动机风扇安装端；两个空气滤清器1的后端连接有向后延伸设置的与增压器组件7两侧的压气机进气口73连接的空滤连接管4，增压器组件7两侧的压气机出气口74连接有向前延伸设置的与中冷器3两侧的进气口连接的压气机出口连接管5，中冷器3的后端连接有两个沿发动机机体6的两侧延伸设置的发动机进气接管9。

本提升发动机瞬态响应性能的发动机进气管路中，中冷器3设于发动机机体6的上端，中冷器3后端的出气口上的发动机进气接管9可以直接延伸到发动机机体6的两侧，并且与发动机机体6两侧的气缸进气管10连接，发动机进气接管9不需要绕行发动机机体6一周再进入到气缸进气管10中，极大的缩短了发动机进气接管9的行程，保证进气顺畅，进气总容积减小，节省了管路材料，同时也优化了发动机的瞬态响应速度；提高了发动机瞬态响应性能，较之其他提升瞬态响应方式，有着低成本，不需要外挂额外的设备、线路和控制器，同时管路行程较短使用的材料更少，成本较低；还具有免维护功能特点，因为不需要外挂多余的设备，整体布置仅由管路中冷器和增压器这些必要设备组成，不需要维护更多的零部件，具有低风险、免维护等优势。

在本实施例中，中冷器3的两侧设有两个与两个压气机出口连接管5连接的中冷器进气管2，即中冷器3的进气口设置在中冷器3前端的两侧，便于与从后端延伸过来的压气机出口连接管5连接，压气机出口连接管5为小管径钢管。

在本实施例中，发动机机体6为V型发动机，中冷器3设于V型发动机顶端的V型槽内；两个发动机进气接管9先沿发动机机体6的后端面斜向下延伸、然后向前弯拐设置，发动机机体6的两侧设有与发动机进气接管9连接的气缸进气管10，发动机机体6顶端的V型槽可以容纳中冷器3的底部，中冷器3的出气口设于中冷器3后端的底端，中冷器3的后端凸出于发动机机体6的后端面设置，便于两个发动机进气接管9紧贴发动机机体6的表面布置，使整个结构布置紧凑，占用空间小，而且，发动机进气接管9从中冷器3的出气口直接可以延伸至发动机机体6两侧的气缸进气管10。

中冷器3后端的底部设有中冷器出气接管8，两个发动机进气接管9与中冷器出气接管8的两端连接,中冷器出气接管8可以集合中冷器3排出的气体，然后向两端的发动机进气接管9进行分配。

在本实施例中，中冷器出气接管8横向布置在发动机机体6后端的飞轮壳上方，中冷器出气接管8的上端设有与中冷器3的出气口连接的连接座，中冷器出气接管8的两端管口与两个发动机进气接管9连接，发动机进气接管9可以紧贴发动机飞轮壳上表面设置，减少占用空间，而且，飞轮壳可以对发动机进气接管进行支撑。

在本实施例中，增压器组件7包括两个与发动机排气管连接的涡轮71、设于两个涡轮71外侧的压气机72和设于两个涡轮71之间的集气管75，压气机72外侧的压气机进气口73与空滤连接管4连接，压气机72顶端的压气机出气口74与压气机出口连接管5连接。

发动机机体6的两侧位于气缸进气管10上方设有与增压器组件7的废气进口连接的气缸排气管13，涡轮71的废气进口与气缸排气管13连接。

增压器组件7布置在中冷器3及发动机机体6的后端，使涡轮71位于中间，涡轮71的进气口朝上设置，V型发动机两侧的气缸排气管13的后端与涡轮71的废气进口连接，发动机排出的废气可以快速输送到涡轮71，发动机废气带动涡轮71转动，涡轮71通过转轴带动两侧的压气机72内的压缩扇叶转动，对空气滤清器1输送过来的气体进行压缩，得到高温的压缩气体，然后在输送到中冷器3进行冷却。

然后，发动机排出的废气带动涡轮71转动后，废气从中间的集气管75排出。

在本实施例中，发动机机体6顶端的两侧设有安装空气滤清器1的卡箍结构11,卡箍结构11对空气滤清器1进行可靠支撑；中冷器3的后端设有安装增压器组件7的支撑架12。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。