[发明专利]双涡单压涡轮增压系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种内燃机领域的涡轮增压系统，特别是一种可以实现涡轮串并联工作的双涡单压涡轮增压系统。

背景技术

面对日趋严峻的环境和能源危机，提高功率密度，降低油耗和减少排放成为内燃机发展的主要方向。涡轮增压不仅是强化内燃机的最有效手段，而且同时实现降低油耗和减少排放的目的，已经成为现代内燃机技术一项不可或缺的技术手段。但是，受涡轮增压器压气机流动特性的影响，对于传统的单涡单压系统，压气机只能在比较窄的高效率区工作，限制了涡轮增压技术的大范围推广。如果发动机需要运行高压比工况，单级涡轮增压系统也很难满足要求，往往需要通过复杂的两级增压系统来实现。

经过对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号200710144757.8，专利名称：可调相继负荷涡轮增压系统，该专利技术在具体实施方案中，通过旁通方法实现单台涡轮增压，两台并联涡轮增压，进排气旁通涡轮增压，高工况放气涡轮增压，扩大了涡轮增压柴油机的运行范围，提高了全工况范围内的涡轮增压柴油机性能；但是此发明无法调节涡轮和压气机之间的匹配关系。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种双涡单压涡轮增压系统，使其不但可以调节涡轮的流量范围，还能实现单涡轮、双涡轮并联、双涡轮串联三种工作模式，以及在这三种工作模式下的排气再循环。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括：进气管、压气机、连接轴、进气总管、中冷器、发动机、排气总管、排气管、第一涡轮进气管、第二涡轮进气管、第一涡轮、第二涡轮、第一涡轮排气管和第二涡轮排气管，进气管的出气口与压气机的进气口相连，压气机的出气口与进气总管的进气口相连，进气总管的出气口与发动机的进气口相连，发动机的出气口与排气总管的进气口相连，中冷器安装在进气总管上，第一涡轮进气管的进气口、第二涡轮进气管的进气口均与排气总管的出气口相连，第一涡轮的进出气口分别与第一涡轮进气管的出气口、第一涡轮排气管的进气口相连，第二涡轮的进出气口分别与第二涡轮进气管的出气口、第二涡轮排气管的进气口相连，第一涡轮排气管、第二涡轮排气管的出气口均与排气管的进气口相连，压气机、第一涡轮、第二涡轮通过连接轴同轴相连。

还包括连接管、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀和第五控制阀，连接管安装在所述第一涡轮排气管和所述第二涡轮进气管之间，第一控制阀安装在所述第一涡轮进气管上，第二控制阀安装在所述第二涡轮进气管上，第三控制阀安装在所述第一涡轮排气管上，第四控制阀安装在所述第二涡轮排气管上，第五控制阀安装在连接管上。

还包括低压连接管、低压控制阀和低压中冷器，低压连接管安装在所述进气管与所述排气管之间，低压控制阀和低压中冷器均安装在低压连接管上。

在本发明的工作过程中，通过调节不同控制阀的开启和关闭，可以实现单涡轮、双涡轮并联、双涡轮串联三种工作模式，以及在这三种工作模式下的排气再循环。当第一控制阀和第三控制阀同时打开，第二控制阀、第四控制阀和第五控制阀同时关闭时，可以实现第一涡轮的单独工作；当第一控制阀、第三控制阀和第五控制阀同时关闭，第二控制阀和第四控制阀同时打开时，可以实现第二涡轮的单独工作；当第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀同时打开，第五控制阀关闭时，可以实现第一涡轮和第二涡轮的并联工作；当第一控制阀、第四控制阀和第五控制阀同时打开，第二控制阀和第三控制阀同时关闭时，可以实现第一涡轮和第二涡轮的串联工作。在这三种工作模式下，均可以实现排气再循环：通过调节低压控制阀的开度，可以调节排气再循环率；低压控制阀全部打开时，低压连接管内有最大量的排气通过，排气再循环率最大。通过中冷器可以实现发动机进气的冷却，通过低压中冷器可以实现排气再循环气体的冷却。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：本发明设计合理，控制策略简单，适用于各种气缸数的涡轮增压系统，既能调节涡轮的流量范围，又能实现单涡轮、双涡轮并联、双涡轮串联三种工作模式，以及在这三种工作模式下的排气再循环。单涡轮工作可以保障低流量时压气机工作在高效率区，防止喘振发生；双涡轮并联工作可以保障压气机在高流量时工作在高效率区，防止发生堵塞；双涡轮串联工作，可以保障发动机对高压比的需求，有效提高发动机动力性。通过排气再循环，可以进一步降低排气中的氮氧化合物。

附图说明

图1为本发明双涡单压涡轮增压系统的结构示意图；