一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)本體（1）、進(jìn)氣歧管（11）、排氣岐管（2）、渦輪增壓器、低壓動(dòng)力渦輪（8）、高壓動(dòng)力渦輪（15）和機(jī)械傳動(dòng)裝置（6），渦輪增壓器包括增壓渦輪（7）和壓氣機(jī)（9），增壓渦輪（7）的進(jìn)氣口和排氣岐管（2）相連接，增壓渦輪（7）的出氣口和低壓動(dòng)力渦輪（8）的進(jìn)氣口相連接，高壓動(dòng)力渦輪（15）與低壓動(dòng)力渦輪（8）同軸相連接，高壓動(dòng)力渦輪（15）的進(jìn)氣口通過(guò)旁通管路（3）與排氣岐管（2）相連接，高壓動(dòng)力渦輪（15）的出氣口與所述低壓動(dòng)力渦輪（8）的出氣口經(jīng)管道并聯(lián)后，再與排氣總管（14）相連接。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高了內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收率，有效提升了內(nèi)燃機(jī)輸出功率。
【專利說(shuō)明】一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力渦輪系統(tǒng)，更具體的說(shuō)涉及一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在內(nèi)燃機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】中，用于內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力輸出的能量只占燃油燃燒總熱量的35%?45%，而廢氣帶走的熱量占30%?40% ;因此盡可能多的回收內(nèi)燃機(jī)廢氣能量，可以增加內(nèi)燃機(jī)輸出功、提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率、改善油耗，節(jié)能環(huán)保。
[0003]動(dòng)力渦輪系統(tǒng)是回收內(nèi)燃機(jī)廢氣能量、提高內(nèi)燃機(jī)效率、實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的一項(xiàng)重要技術(shù)?，F(xiàn)有的動(dòng)力渦輪系統(tǒng)中內(nèi)燃機(jī)廢氣經(jīng)渦輪增壓器排到動(dòng)力渦輪，然后驅(qū)動(dòng)動(dòng)力渦輪工作，具體參見(jiàn)圖1，包括內(nèi)燃機(jī)本體1、進(jìn)氣歧管11、排氣岐管2、渦輪增壓器、低壓動(dòng)力渦輪8和機(jī)械傳動(dòng)裝置6，渦輪增壓器包括增壓渦輪7和壓氣機(jī)9 ;增壓渦輪7的進(jìn)氣口與排氣岐管2相連接，增壓渦輪7的出氣口和低壓動(dòng)力渦輪8的進(jìn)氣口相連接，低壓動(dòng)力渦輪8的出氣口和排氣總管14相連接，而且低壓動(dòng)力渦輪8和機(jī)械傳動(dòng)裝置6相連接。工作時(shí)，內(nèi)燃機(jī)廢氣經(jīng)排氣岐管2排到渦輪增壓器的增壓渦輪7，增壓渦輪7驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)9工作，提高了內(nèi)燃機(jī)功率密度；通過(guò)增壓渦輪7的內(nèi)燃機(jī)廢氣排到低壓動(dòng)力渦輪8，驅(qū)動(dòng)低壓動(dòng)力渦輪8工作，由低壓動(dòng)力渦輪8轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置6傳到內(nèi)燃機(jī)曲軸上，從而提高了內(nèi)燃機(jī)輸出功率，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收。但是，該動(dòng)力渦輪系統(tǒng)中內(nèi)燃機(jī)廢氣經(jīng)增壓渦輪7后，內(nèi)燃機(jī)廢氣壓力明顯降低，因此用于驅(qū)動(dòng)低壓動(dòng)力渦輪8的能量大大減少，導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的動(dòng)力渦輪系統(tǒng)能量回收率低等問(wèn)題，提供一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)本體、進(jìn)氣歧管、排氣岐管、渦輪增壓器、低壓動(dòng)力渦輪和機(jī)械傳動(dòng)裝置，所述的渦輪增壓器包括增壓渦輪和壓氣機(jī)，所述增壓渦輪的進(jìn)氣口和排氣岐管相連接，增壓渦輪的出氣口和低壓動(dòng)力渦輪的進(jìn)氣口相連接，還包括有高壓動(dòng)力渦輪，所述的高壓動(dòng)力渦輪與低壓動(dòng)力渦輪同軸相連接，高壓動(dòng)力渦輪的進(jìn)氣口通過(guò)旁通管路與排氣岐管相連接，高壓動(dòng)力渦輪的出氣口與所述低壓動(dòng)力渦輪的出氣口經(jīng)管道并聯(lián)后，再與排氣總管相連接。
[0006]所述的旁通管路上設(shè)置有旁通閥。
[0007]所述的旁通閥為電控蝶閥，所述的進(jìn)氣歧管上設(shè)置有壓力傳感器，所述旁通閥的控制端和壓力傳感器分別與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU電連接。
[0008]所述的壓力傳感器為半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器。
[0009]所述的旁通閥為氣動(dòng)膜片彈簧閥，所述氣動(dòng)膜片彈簧閥的控制端通過(guò)旁通閥驅(qū)動(dòng)管路與進(jìn)氣歧管相連接。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011]提高了內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收率，有效提升了內(nèi)燃機(jī)輸出功率。本實(shí)用新型中包括內(nèi)燃機(jī)本體、進(jìn)氣歧管、排氣岐管、渦輪增壓器、低壓動(dòng)力渦輪、機(jī)械傳動(dòng)裝置和高壓動(dòng)力渦輪，渦輪增壓器包括增壓渦輪和壓氣機(jī)，增壓渦輪的出氣口和低壓動(dòng)力渦輪的進(jìn)氣口相連接，高壓動(dòng)力渦輪與低壓動(dòng)力渦輪同軸相連接，高壓動(dòng)力渦輪的進(jìn)氣口通過(guò)旁通管路與排氣岐管相連接；因此通過(guò)旁通管路將內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣旁通一部分到高壓動(dòng)力渦輪，內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣能量直接驅(qū)動(dòng)高壓動(dòng)力渦輪工作，其余廢氣仍經(jīng)增壓渦輪排到低壓動(dòng)力渦輪，驅(qū)動(dòng)低壓動(dòng)力渦輪工作，與現(xiàn)有的動(dòng)力渦輪系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型可以使用2個(gè)較小的動(dòng)力渦輪，通過(guò)驅(qū)動(dòng)高壓動(dòng)力渦輪和低壓動(dòng)力渦輪聯(lián)合工作，提高了本動(dòng)力渦輪系統(tǒng)的效率，使得內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收率高，更好地利用了廢氣能量，大大提高了內(nèi)燃機(jī)輸出功率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是現(xiàn)有的動(dòng)力渦輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型中旁通閥為電控蝶閥結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型中旁通閥為氣動(dòng)膜片彈簧閥結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中，內(nèi)燃機(jī)本體1，排氣歧管2，旁通管路3，發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶4，旁通閥5，機(jī)械傳動(dòng)裝置6，增壓渦輪7，低壓動(dòng)力渦輪8，壓氣機(jī)9，中冷器10，進(jìn)氣歧管11，壓力傳感器12，旁通閥驅(qū)動(dòng)管路13，排氣總管14，高壓動(dòng)力渦輪15。

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0017]參見(jiàn)圖2和圖3，一種兩級(jí)動(dòng)力禍輪系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)本體1、進(jìn)氣歧管11、排氣岐管2、渦輪增壓器、低壓動(dòng)力渦輪8、高壓動(dòng)力渦輪15和機(jī)械傳動(dòng)裝置6，所述的渦輪增壓器包括增壓渦輪7和壓氣機(jī)9。所述增壓渦輪7的進(jìn)氣口和排氣岐管2相連接，增壓渦輪7的出氣口和低壓動(dòng)力渦輪8的進(jìn)氣口相連接，低壓動(dòng)力渦輪8的出氣口和排氣總管14相連接。所述的高壓動(dòng)力渦輪15與低壓動(dòng)力渦輪8同軸相連接，高壓動(dòng)力渦輪15的齒輪和機(jī)械傳動(dòng)裝置6相連接；高壓動(dòng)力渦輪15的進(jìn)氣口通過(guò)旁通管路3與排氣岐管2相連接，高壓動(dòng)力渦輪15的出氣口與所述低壓動(dòng)力渦輪8的出氣口經(jīng)管道并聯(lián)后，再與排氣總管14相連接，即使得旁通管路3設(shè)置在渦輪增壓器上游，經(jīng)由旁通管路3的高壓廢氣驅(qū)動(dòng)高壓動(dòng)力渦輪15工作。工作時(shí)，內(nèi)燃機(jī)本體1排出的一部分高壓內(nèi)燃機(jī)廢氣經(jīng)排氣歧管2排到增壓渦輪7中，增壓渦輪7驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)9工作，壓氣機(jī)9吸入新鮮空氣并壓縮氣體，從而提高了內(nèi)燃機(jī)功率密度，空氣經(jīng)中冷器10降溫后進(jìn)入進(jìn)氣歧管11，再進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)本體1參與燃燒；同時(shí)，該部分內(nèi)燃機(jī)廢氣經(jīng)增壓渦輪7進(jìn)入低壓動(dòng)力渦輪8，驅(qū)動(dòng)低壓動(dòng)力渦輪8工作，廢氣經(jīng)低壓動(dòng)力渦輪8后經(jīng)由排氣總管14排出。內(nèi)燃機(jī)本體1排出的另一部分高壓廢氣經(jīng)排氣歧管2通過(guò)旁通管路3直接排到高壓動(dòng)力渦輪15，驅(qū)動(dòng)高壓動(dòng)力渦輪15工作，由于高壓動(dòng)力渦輪15與低壓動(dòng)力渦輪8同軸相連接，所以高壓動(dòng)力渦輪15和低壓動(dòng)力渦輪8同時(shí)將廢氣能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能后，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置6傳到內(nèi)燃機(jī)曲軸上，實(shí)現(xiàn)低壓動(dòng)力渦輪8和高壓動(dòng)力渦輪15聯(lián)合工作，提高了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收利用率，提高了內(nèi)燃機(jī)輸出功率。
[0018]參見(jiàn)圖2，所述的旁通管路3上設(shè)置有旁通閥5 ;具體的，所述的旁通閥5為電控蝶閥，所述的進(jìn)氣歧管11上設(shè)置有壓力傳感器12，所述旁通閥5的控制端和壓力傳感器12分別與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU4電連接。所述的壓力傳感器12為半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器；壓力傳感器12根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的大小檢測(cè)出進(jìn)氣壓力的變化，然后轉(zhuǎn)換成信號(hào)電壓送至發(fā)動(dòng)機(jī)ECU4。工作時(shí)，壓力傳感器12將進(jìn)氣壓力反饋到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU4，當(dāng)進(jìn)氣壓力未達(dá)到內(nèi)燃機(jī)設(shè)置需求時(shí)，旁通管路3上的旁通閥5處于關(guān)閉狀態(tài)，內(nèi)燃機(jī)廢氣直接經(jīng)增壓渦輪7排到低壓動(dòng)力渦輪8，驅(qū)動(dòng)低壓動(dòng)力渦輪8工作，由于高壓動(dòng)力渦輪15與低壓動(dòng)力渦輪8同軸相連接，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)高壓動(dòng)力渦輪15工作，然后通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置6傳到內(nèi)燃機(jī)曲軸上，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收；當(dāng)進(jìn)氣壓力達(dá)到內(nèi)燃機(jī)設(shè)置需求時(shí)，內(nèi)燃機(jī)一部分高壓廢氣經(jīng)增壓渦輪7進(jìn)入低壓動(dòng)力渦輪8，驅(qū)動(dòng)低壓動(dòng)力渦輪8工作，同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU4發(fā)出電信號(hào)控制旁通管路3上的旁通閥5打開(kāi)，內(nèi)燃機(jī)另一部分高壓廢氣經(jīng)旁通管路3排到高壓動(dòng)力渦輪15，驅(qū)動(dòng)高壓動(dòng)力渦輪15工作，實(shí)現(xiàn)低壓動(dòng)力渦輪8和高壓動(dòng)力渦輪15聯(lián)合工作，低壓動(dòng)力渦輪8和高壓動(dòng)力渦輪15將廢氣能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能后通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置6傳到內(nèi)燃機(jī)曲軸上，從而提高了內(nèi)燃機(jī)輸出功率，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收。
[0019]參見(jiàn)圖3，所述的旁通管路3上設(shè)置有旁通閥5 ;具體的，所述的旁通閥5為氣動(dòng)膜片彈簧閥，所述氣動(dòng)膜片彈簧閥的控制端通過(guò)旁通閥驅(qū)動(dòng)管路13與進(jìn)氣歧管11相連接，所述氣動(dòng)膜片彈簧閥通過(guò)進(jìn)氣空氣壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)。工作時(shí)，當(dāng)進(jìn)氣空氣壓力未達(dá)到內(nèi)燃機(jī)設(shè)置壓力時(shí)，旁通管路3上的氣動(dòng)膜片彈簧閥處于關(guān)閉狀態(tài)，內(nèi)燃機(jī)廢氣直接經(jīng)增壓渦輪7排到低壓動(dòng)力渦輪8，驅(qū)動(dòng)低壓動(dòng)力渦輪8工作，由于高壓動(dòng)力渦輪15與低壓動(dòng)力渦輪8同軸相連接，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)高壓動(dòng)力渦輪15工作，然后通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置6傳到內(nèi)燃機(jī)曲軸上，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收；當(dāng)進(jìn)氣空氣壓力達(dá)到內(nèi)燃機(jī)設(shè)置壓力時(shí)，內(nèi)燃機(jī)一部分高壓廢氣經(jīng)增壓渦輪7進(jìn)入低壓動(dòng)力渦輪8，驅(qū)動(dòng)低壓動(dòng)力渦輪8工作，同時(shí)，氣體通過(guò)旁通閥驅(qū)動(dòng)管路13控制旁通管路3上的氣動(dòng)膜片彈簧閥打開(kāi)，內(nèi)燃機(jī)另一部分高壓廢氣經(jīng)旁通管路3排到高壓動(dòng)力渦輪15，驅(qū)動(dòng)高壓動(dòng)力渦輪15工作，實(shí)現(xiàn)低壓動(dòng)力渦輪8和高壓動(dòng)力渦輪15聯(lián)合工作，低壓動(dòng)力渦輪8和高壓動(dòng)力渦輪15將廢氣能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能后通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置6傳到內(nèi)燃機(jī)曲軸上，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收，提高了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收利用率，進(jìn)而提高了內(nèi)燃機(jī)輸出功率。
[0020]本實(shí)用新型采用兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)，通過(guò)旁通管路3利用內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣驅(qū)動(dòng)高壓動(dòng)力渦輪15，實(shí)現(xiàn)低壓動(dòng)力渦輪8和高壓動(dòng)力渦輪15聯(lián)合工作，有效提高了動(dòng)力渦輪系統(tǒng)的效率，提高了內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收率，實(shí)現(xiàn)真正的高效利用內(nèi)燃機(jī)廢氣能量。
[0021]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，上述結(jié)構(gòu)都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)本體(I)、進(jìn)氣歧管(11)、排氣岐管(2)、渦輪增壓器、低壓動(dòng)力渦輪(8)和機(jī)械傳動(dòng)裝置(6)，所述的渦輪增壓器包括增壓渦輪(7)和壓氣機(jī)(9)，所述增壓渦輪(7)的進(jìn)氣口和排氣岐管(2)相連接，增壓渦輪(7)的出氣口和低壓動(dòng)力渦輪(8)的進(jìn)氣口相連接，其特征在于:還包括有高壓動(dòng)力渦輪(15)，所述的高壓動(dòng)力渦輪(15)與低壓動(dòng)力渦輪(8)同軸相連接，高壓動(dòng)力渦輪(15)的進(jìn)氣口通過(guò)旁通管路(3)與排氣岐管(2)相連接，高壓動(dòng)力渦輪(15)的出氣口與所述低壓動(dòng)力渦輪(8)的出氣口經(jīng)管道并聯(lián)后，再與排氣總管(14)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)，其特征在于:所述的旁通管路(3)上設(shè)置有旁通閥(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)，其特征在于:所述的旁通閥(5)為電控蝶閥，所述的進(jìn)氣歧管(11)上設(shè)置有壓力傳感器(12)，所述旁通閥(5)的控制端和壓力傳感器(12)分別與發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶(4)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓力傳感器(12)為半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種兩級(jí)動(dòng)力渦輪系統(tǒng)，其特征在于:所述的旁通閥(5)為氣動(dòng)膜片彈簧閥，所述氣動(dòng)膜片彈簧閥的控制端通過(guò)旁通閥驅(qū)動(dòng)管路(13)與進(jìn)氣歧管(11)相連接。
【文檔編號(hào)】F01N5/04GK204200320SQ201420571920
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】劉正白, 李平 申請(qǐng)人:東風(fēng)商用車有限公司