[实用新型]涡轮发电装置以及涡轮增压处理系统

说明书

根据本实用新型的涡轮发电装置以及涡轮增压处理系统，涡轮发电装置包括涡轮增压器、至少一个二级涡轮单元以及增压器排气通道，所述增压器排气通道具有进口和至少一个出口，所述涡轮增压器包括增压器涡轮排气口，所述增压器排气通道的进口连通所述增压器涡轮排气口，所述增压器排气通道的出口连通所述二级涡轮单元。本实用新型可以提高排气流通速度又可以克服大流量涡轮的缺点，同时涡轮的效率较高，可大幅度提高发动机排气的能量转化率。

技术领域

本实用新型涉及涡轮技术领域，涉及一种涡轮发电装置以及涡轮增压处理系统。

背景技术

现有技术中，自然吸气式柴油机有35％以上的燃油能量以热能形式被排放到大气。当前大多数发动机都安装了涡轮增压器以回收利用排气热能。涡轮增压器利用排气热能驱动涡轮旋转，从而带动同一根轴上的压气机(或称压缩机)叶轮旋转，吸入并压缩大气中的新鲜空气。大量压缩空气被压入气缸使燃油在气缸内更充分的燃烧。但是，即使是最先进的涡轮增压器，其排气热能的回收率仅能达到20-30％，依旧有70％以上的排气能量未被利用。以一台13L重型涡轮增压柴油机为例，其发动机最高排气温度在额定功率下达到675度，排气通过涡轮增压器做功后的剩余排气温度为525度。此外，很多车载涡轮增压器为了提高低速扭矩和响应性，使用小流量涡轮，多余排气通过旁通排出，造成排气能量的浪费。

传统的涡轮增压技术中，由于在发动机低转速工况下的发动机排气不足，涡轮增压器不但无法带来动力提升，还会因为阻碍发动机排气产生动力响应迟滞效应。在发动机高转速工况下，发动机排气过剩，为了避免过增压现象，在涡轮增压器上设置旁通阀，将含有很高热量的发动机排气直接排掉，造成了大量的能源浪费。

目前对未被利用的排气能量，即排气余热再利用的技术很多，可是这些现有技术都有各自明显的缺点使其无法大量普及，比如：

1.机械增压复合，大幅增加了发动机排气背压，劣化了发动机本身的燃烧性能，且成本过高，投资回报周期长，投资回报率较低，即使是在发达国家也应用的不普遍。

2.霍尼韦尔e-TURBO和博格华纳的e-booster技术，结构紧凑，无排气背压影响。在涡轮增压器和压气机之间安装一台超高速发电机，使部分涡轮做出的功用于发电机发电。但为了平衡发动机瞬态性能，涡轮不可能做的太大，故此发电量有限，仅数千瓦。

3.朗肯循环，无排气背压影响，发电量可达十数千瓦，但体积庞大，不便于在车辆上安装布置，故鲜有量产的案例。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种涡轮发电装置以及涡轮增压处理系统，以解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种涡轮增压装置，其特征在于，包括依次设置的电动发电两用电机、叶轮、一级涡轮、至少一个二级涡轮，发动机排气从一级涡轮流向二级涡轮，发动机排气推动所述一级涡轮和所述二级涡轮转动。

在一个实施例中，所述电动发电两用电机的电机轴轴线、所述叶轮的轴线、所述一级涡轮的轴线、所述二级涡轮的轴线均位于同一条直线上。

在一个实施例中，涡轮增压装置还包括发动机，所述发动机包括发动机进气通道和发动机排气通道，空气经所述叶轮增压后进入发动机进气通道，发动机排气从所述发动机排气通道排出以推动所述一级涡轮。

在一个实施例中，所述发动机的转速在低速状态时，所述电动发电两用电机作为电动机用于增加所述叶轮的转速，所述发动机的转速在高速状态时，所述电动发电两用电机作为发电机，所述一级涡轮和所述二级涡轮带动所述电动发电两用电机旋转发电。

在一个实施例中，所述一级涡轮为径向涡轮，所述二级涡轮为轴向涡轮。

在一个实施例中，所述二级涡轮包括多个串联的轴向涡轮。