一种大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统的制作方法

1.本实用新型涉及柴油机技术领域，尤其涉及一种大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统。


背景技术：

2.大背压柴油机具有高排气压力的特点。由于大背压柴油机工作在高排气压力及变排气压力条件下，会造成泵气功损失增加，进而导致机械功消耗增多，机械效率降低。同时，背压过高会使残余废气系数增大，导致燃烧不充分，燃油经济性恶化，排气温度升高，烟度加大，排放变差等问题。
3.对于带有涡轮增压系统的大背压柴油机，排气背压升高导致涡轮膨胀比降低，进排气阻力增大，进气量减少，泵气损失增大，燃烧恶化，排温升高，排放变差，进而导致排气背压变化。而排气背压变化，容易引起涡轮增压器超速、柴油机转速不稳等问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型的目的在于提供了一种大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统，用于解决上述问题中的至少一个。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统。该大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统包括：
6.气缸体；
7.压气机，所述压气机与所述气缸体连通，所述压气机用于向所述气缸体内输入气体；
8.涡轮机，所述涡轮机与所述气缸体连通，所述涡轮机用于承接所述气缸体排出的废气，所述涡轮机与所述压气机传动连接，所述涡轮机利用所述气缸体排出的废气驱动所述压气机；
9.旁通阀，所述旁通阀与所述气缸体连通，所述旁通阀与所述涡轮机并联设置，所述旁通阀用于调节所述涡轮机的进气压力。
10.在实施例中，所述大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统还包括：
11.旁通阀稳压腔，所述旁通阀稳压腔位于所述气缸体与所述旁通阀之间并分别与所述气缸体及旁通阀连通。
12.在实施例中，所述大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统还包括：
13.背压传感器，所述背压传感器用于检测所述涡轮机的背压；
14.控制装置，所述控制装置与所述背压传感连接，所述控制装置用于根据所述背压传感器检测到的背压值控制旁通阀。
15.在实施例中，所述大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统还包括：
16.背压稳压腔，所述背压稳压腔分别与所述涡轮机和所述旁通阀连接，所述背压稳压腔用于承接由所述涡轮机及所述旁通阀排出的废气。
17.在实施例中，所述大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统还包括：
18.中冷器，所述中冷器位于所述压气机和所述气缸体之间，所述中冷器用于对所述压气机输入到所述气缸体内的气体降温。
19.在实施例中，所述大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统还包括：
20.进气阀，所述进气阀用于控制输入到所述气缸体的气体。
21.在实施例中，所述大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统还包括：
22.排气阀，所述排气阀用于控制排出所述气缸体的废气。
23.本实用新型的大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统包括旁通阀稳压腔和废气旁通阀。废气旁通阀与气缸体连通。废气旁通阀与涡轮机并联设置。废气旁通阀可以用于调节涡轮机的进气压力，进而保证涡轮机一直能处于合适的工作压力下工作，使得柴油机工作稳定。
24.参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。
25.针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
26.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明的实施例公开的大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统的结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本技术所附权利要求所限定的范围内。
30.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
32.参照图1所示，本实用新型的实施例公开了一种大背压柴油机废气旁通式涡轮增压及进排气系统1。该系统1可以包括气缸体10、涡轮增压器11、进气系统12、排气系统13、旁通系统14和背压稳压腔15等。
33.气缸体10即为柴油机的气缸体10。涡轮增压器11可以包括压气机111和涡轮机112。压气机111与气缸体10连通。压气机111用于向气缸体10内输入气体供燃烧用，例如空气。涡轮机112与气缸体10连通。涡轮机112用于承接气缸体10排出燃烧产生的废气。涡轮机112与压气机111可以传动连接。涡轮机112利用气缸体10排出的废气驱动压气机111，进而使压气机111将空气压入气缸体10中。
34.旁通系统14用于调节输入涡轮机112内的废气的压力。该旁通系统14可以包括旁通阀稳压腔141和废气旁通阀142。废气旁通阀142与气缸体10连通。废气旁通阀142与涡轮机 112并联设置。废气旁通阀142用于调节涡轮机112的进气压力，进而保证涡轮机112一直能处于合适的工作压力下工作。
35.工作时，气缸体10内燃烧而产生的废气经排气管、排气阀后一路进入涡轮机112。涡轮机112驱动压气机111工作，压气机111吸入新鲜空气并压缩气体，提高气体密度。优选的，中冷器16位于压气机111和气缸体10之间，中冷器16用于对压气机111输入到气缸体10 内的气体降温。
36.空气经中冷器16降温后通过进气管124和进气阀123进入气缸体10内参与燃烧产生废气后排出。被排出的废气一路进入旁通阀稳压腔141，经管路进入废气旁通阀142，经废气旁通阀142排出的废气与经涡轮机112排出的废气汇总到同一管路进入背压稳压腔15，经背压稳压腔15排出至背压环境。
37.参见图1，旁通系统14包括旁通阀稳压腔141和废气旁通阀142。工作时，ecu(控制装置)与背压传感器连接，其用于根据背压传感器检测到的背压值控制废气旁通阀142。当背压传感器p2检测到背压变化，废气旁通阀142接收到ecu发出的调节指令打开，气体排出至背压稳压腔15，从而调节旁通阀稳压腔141的压力，进而调节涡轮机112的压力，使涡轮增压器11转速变化，压气机111进气量发生变化，柴油机功率发生变化。废气旁通阀142 前端还可以设置旁通阀稳压腔141，使得进入废气旁通阀142的废气压力波动显著降低，提高废气旁通阀142的控制精度，在旁通阀稳压腔141上还可以设置冷却结构，可将进入废气旁通阀142的气体进行适当降温，改善废气旁通阀142热力环境，提高废气旁通阀142的可靠性。
38.继续参见图1，进气系统12包括进气侧直线电机121、进气侧摇臂122、进气阀123和进气管124。工作时，直线电机接收到ecu发出的进气阀123开启指令开始动作，推动进气侧摇臂122，进而推动进气阀123克服弹簧力和缸内气体压力打开。进气侧直线电机121具有体积小、推力大、高速运动时的精度和重复定位精度高等特点。当直线电机接收到ecu发出的进气阀123关闭指令时，返程运行，带动进气侧摇臂122运动，进气阀123在自身弹簧力、缸内压力及进气侧摇臂122的综合作用下反向运动至关闭，后续循环周而复始。优选的，参照图1所示，为了提高电机的控制精度，电机121侧摇臂的长度大于进气阀123侧。
39.排气系统13包括排气侧摇臂132、排气侧直线电机131、排气管134和排气阀133。工作时，排气侧直线电机131接收到ecu发出的排气阀133开启指令开始动作，推动排气侧摇臂
132，进而推动排气阀133克服弹簧力和缸内气体压力打开。排气侧直线电机131具有体积小、推力大、高速运动时的精度和重复定位精度高等特点。当排气侧直线电机131接收到 ecu发出的排气阀133关闭指令时，返程运行，带动排气侧摇臂132运动，排气阀133在自身弹簧力、缸内压力及排气侧摇臂132的综合作用下反向运动至关闭，后续循环周而复始。优选的，参照图1所示，电机131侧摇臂长度大于进/排气阀(123/133)侧，使得可以选择更小的电机131，进而节省空间。此外，直线电机131体积小、推力大、高速运动时的精度和重复定位精度高，使得该结构型式使进排气阀门的启闭响应速度快、控制精度高、可独立控制，不受柴油机负荷、转速的影响。
40.对于本实用新型的系统，在不同背压不同负荷上经济运行点工作的控制策略如下：不同背压不同功率对应不同废气旁通阀142开度、进气阀123进气正时、排气阀133排气正时、电控喷油器101喷油量和电控喷油器101喷油正时等，进而使得柴油机始终运行在不同背压不同负荷的经济工况点上。首先，背压传感器p2检测系统背压，反馈到预置的控制策略表中，如表1示。然后由参考表给出进气阀123进气正时、排气阀排气正时和电控喷油器101 喷油正时，并进行喷油量、旁通阀开度的具体参数，并根据柴油机转速的差
△
n不断迭代修正控制命令，直至转速达到目标值。优选的，可以同时用废气旁通阀142前压力值p3，进行速度补偿，以提高柴油机转速差
△
n的精度。在调节过程中，监控缸内爆压p1及涡前温度 t1，使其不超限制标准。
41.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。