排气脉冲能量利用系统及其涡轮增压器

摘要

本发明涉及能量利用技术领域，公开一种排气脉冲能量利用系统及其涡轮增压器，包括发动机及分别与发动机各缸体一一对应接通的多根脉冲排气管，各脉冲排气管的排气末端与气体增压设备的气体进口端连通，各脉冲排气管在靠近排气末端位置处设有旁通通道，各旁通通道末端也与气体增压设备的气体出口端连通，旁通通道与脉冲排气管之间布置有单向控制阀，单向控制阀在脉冲排气管压力振荡为负压的情况下打开，将气体增压设备气体出口端的部分高压引入。通过设置单向控制阀，将涡轮增压器涡轮机出口的部分高压气体引入脉冲排气管内，降低涡轮增压器排气背压，降低发动机泵气损失，增加此时脉冲排气管的压力，提升能量利用率。

说明书

技术领域

本发明属于能量利用技术领域，具体地，涉及一种排气脉冲能量利用系统及其涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器技术利用排出废气的能量来驱动涡轮做功，涡轮高速旋转带动同轴的压气机叶轮工作，从而提高进气压力，增加进气量。以往发动机排气管多采用稳压排气管，各缸排气直接都连通在一起，通过稳压排气管再将废气排入涡轮增压器做功。

研究发现发动机在各缸排气过程中，各缸排气压力呈波形逐渐衰减，并在一定范围区间内低于大气压。各缸都连通在排气总管，必然有会使用各缸的排气脉冲压力存在相抵消的部分，造成能量的浪费。因此脉冲排气管应用而生，根据发动机排气顺序，将存在相抵消的各缸排气隔开，使得排气脉冲能量利用率大大提高。但脉冲排气管在压力波动时仍存在负压区域，如附图3所示，这一现象给推动涡轮增压器工作的涡前压力带来了非常不利的影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种排气脉冲能量利用系统。

本发明的技术方案是：一种排气脉冲能量利用系统，与气体增压设备配套使用，包括发动机及分别与发动机各缸体一一对应接通的多根脉冲排气管，各脉冲排气管的排气末端与气体增压设备的气体进口端连通，各脉冲排气管在靠近排气末端位置处设有旁通通道，各旁通通道末端也与气体增压设备的气体出口端连通，旁通通道与脉冲排气管之间布置有单向控制阀，单向控制阀在脉冲排气管压力振荡为负压的情况下打开，将气体增压设备气体出口端的部分高压引入。

本发明的另一技术方案是：一种涡轮增压器，设有如上所述的排气脉冲能量利用系统。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

弥补了目前脉冲排气管存在负压区域的不足，通过设置单向控制阀，在脉冲排气管在压力振荡为负压时，将涡轮增压器涡轮箱出气口的部分高压引入脉冲排气管内，一方面降低了涡轮增压器排气背压，有利于涡轮增压器涡轮机做功，同时降低了发动机泵气损失，另一方面增加了此时脉冲排气管的压力，提升了能量利用率，降低了油耗；

单向控制阀在脉冲排气管压力为正的情况下保持关闭状态，可保证涡前压力不损失。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1为实施例1所述的排气脉冲能量利用系统结构示意图；

图2为实施例1中采用脉冲排气管情况下的发动机各缸压力干涉图；

图3为传统采用稳压排气管情况下发动机各缸压力干涉图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的涡轮增压器（相当于上文的气体增压设备），设有排气脉冲能量利用系统，排气脉冲能量利用系统包括发动机及分别与发动机各缸体一一对应接通的多根脉冲排气管1，本实施例发动机为四缸发动机，脉冲排气管分为两个通道，各脉冲排气管的排气末端与涡轮增压器进口通道2连通（进口通道2即为涡轮箱进口端），其中缸一和缸四的排气汇集后通过第一脉冲通道3统一与涡轮箱进口通道2接通，缸二和缸三的排气汇集后通过第二脉冲通道4统一与涡轮箱进口通道2接通，两个脉冲通道中途均设有一个旁通通道5，各旁通通道5末端与涡轮增压器涡轮箱出气口6连通（出气口6即为涡轮箱出口端），旁通通道5与相应脉冲通道之间布置有单向控制阀7，单向控制阀7在脉冲排气管压力振荡为负压的情况下打开，将涡轮增压器涡轮箱出气口6的部分高压引入脉冲排气管，增加此时脉冲排气管的压力，降低涡轮增压器排气背压，提升涡轮增压器做功能力，增加能量利用率，降低发动机泵气损失。图2示出了本实施例发动机各缸压力干涉情况，对比图2和图3可知，脉冲排气管避免了各缸在工作过程中排气能量的相互影响，提升了脉冲能量的利用；在发动机低速能量不足时，脉冲能量的利用就显得尤为重要。

单向控制阀在脉冲排气管压力为正时始终保持关闭，有效保证涡前压力不损失。

单向控制阀可采用机械阀，也可采用电控阀。

本实施例的排气脉冲能量利用系统具有结构简单、布置方便等优点，能显著降低油耗，适合在涡轮增压器上大力推广。

本发明不局限于四缸发动机机型，其它利用脉冲过程中产生负压或在涡轮箱出口压力大于脉冲管压力时引流进入脉冲管前补充涡前能量的方法均落在本发明的保护范围之内。