雙渦雙壓渦輪增壓系統的製作方法

2023-09-16 07:43:50

專利名稱：雙渦雙壓渦輪增壓系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種內燃機領域的渦輪增壓系統，特別是一種可以實現壓氣機串並聯、渦輪串並聯工作的雙渦雙壓渦輪增壓系統。
背景技術：
面對日趨嚴峻的環境和能源危機，提高功率密度，降低油耗和減少排放成為內燃機發展的主要方向。渦輪增壓不僅是強化內燃機的最有效手段，而且同時實現降低油耗和減少排放的目的，已經成為現代內燃機技術一項不可或缺的技術手段。但是，受渦輪增壓器壓氣機流動特性的影響，對於傳統的單渦單壓系統，壓氣機只能在比較窄的高效率區工作， 限制了渦輪增壓技術的大範圍推廣。如果發動機需要運行高壓比工況，單級渦輪增壓系統也很難滿足要求，往往需要通過複雜的兩級增壓系統來實現。經過對現有技術文獻的檢索發現，中國專利申請號200710144757. 8，專利名稱 可調相繼負荷渦輪增壓系統，該專利技術在具體實施方案中，通過旁通方法實現單臺渦輪增壓，兩臺並聯渦輪增壓，進排氣旁通渦輪增壓，高工況放氣渦輪增壓，擴大了渦輪增壓柴油機的運行範圍，提高了全工況範圍內的渦輪增壓柴油機性能；但是此發明無法調節渦輪和壓氣機之間的匹配關係。

發明內容
本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種雙渦雙壓渦輪增壓系統，使其不但可以調節渦輪的流量範圍，還能實現三種壓氣機工作模式單壓氣機、雙壓氣機並聯、雙壓氣機串聯，以及三種渦輪工作模式單渦輪、雙渦輪並聯、雙渦輪串聯。本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明包括進氣管、進氣總管、中冷器、發動機、排氣總管、排氣管、第一壓氣機進氣管、第二壓氣機進氣管、第一壓氣機、第二壓氣機、 連接軸、第一壓氣機出氣管、第二壓氣機出氣管、第一渦輪進氣管、第二渦輪進氣管、第一渦輪、第二渦輪、第一渦輪出氣管和第二渦輪出氣管，中冷器安裝在進氣總管上，進氣總管的出氣口與發動機的進氣口相連，發動機的出氣口與排氣總管的進氣口相連，第一壓氣機進氣管的進氣口、第二壓氣機進氣管的進氣口均與進氣管的出氣口相連，第一壓氣機的進出氣口分別與第一壓氣機進氣管的出氣口、第一壓氣機出氣管的進氣口相連，第二壓氣機的進出氣口分別與第二壓氣機進氣管的出氣口、第二壓氣機出氣管的進氣口相連，第一壓氣機出氣管的出氣口、第二壓氣機出氣管的出氣口均與進氣總管的進氣口相連，第一渦輪進氣管的進氣口、第二渦輪進氣管的進氣口均與排氣總管的出氣口相連，第一渦輪的進出氣口分別與第一渦輪進氣管的出氣口、第一渦輪出氣管的進氣口相連，第二渦輪的進出氣口分別與第二渦輪進氣管的出氣口、第二渦輪出氣管的進氣口相連，第一渦輪出氣管的出氣口、第二渦輪出氣管的出氣口均與排氣管的進氣口相連，第一壓氣機、第二壓氣機、第一渦輪、第二渦輪通過連接軸同軸相連。還包括第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥、第四控制閥、第五控制閥、第六控制
3閥、第七控制閥和第八控制閥，第一控制閥安裝在所述第一壓氣機進氣管上，第二控制閥安裝在所述第二壓氣機進氣管上，第三控制閥安裝在所述第一壓氣機出氣管上，第四控制閥安裝在所述第二壓氣機出氣管上，第五控制閥安裝在所述第一渦輪進氣管上，第六控制閥安裝在所述第二渦輪進氣管上，第七控制閥安裝在所述第一渦輪出氣管上，第八控制閥安裝在所述第二渦輪出氣管上。還包括壓氣機連接管、渦輪連接管、第九控制閥和第十控制閥，壓氣機連接管安裝在所述第一壓氣機出氣管與所述第二壓氣機進氣管之間，渦輪連接管安裝在所述第一渦輪出氣管與所述第二渦輪進氣管之間，第九控制閥安裝在壓氣機連接管上，第十控制閥安裝在渦輪連接管上。在本發明的工作過程中，通過調節不同控制閥的開啟和關閉，可以實現三種壓氣機工作模式單壓氣機、雙壓氣機並聯、雙壓氣機串聯，以及三種渦輪工作模式單渦輪、雙渦輪並聯、雙渦輪串聯。當第一控制閥和第三控制閥同時打開，第二控制閥、第四控制閥和第九控制閥同時關閉時，可以實現第一壓氣機的單獨工作；當第二控制閥和第四控制閥同時打開，第一控制閥、第三控制閥和第九控制閥同時關閉時，可以實現第二壓氣機的單獨工作；當第一控制閥、第二控制閥、第三控制閥和第四控制閥同時打開，第九控制閥關閉時，可以實現第一壓氣機和第二壓氣機的並聯工作；當第一控制閥、第九控制閥和第四控制閥同時打開，第二控制閥和第三控制閥同時關閉時，可以實現第一壓氣機和第二壓氣機的串聯工作；當第五控制閥和第七控制閥同時打開，第六控制閥、第八控制閥和第十控制閥同時關閉時，可以實現第一渦輪的單獨工作；當第六控制閥和第八控制閥同時打開，第五控制閥、 第七控制閥和第十控制閥同時關閉時，可以實現第二渦輪的單獨工作；當第五控制閥、第六控制閥、第七控制閥和第八控制閥同時打開，第十控制閥關閉時，可以實現第一渦輪和第二渦輪的並聯工作；當第五控制閥、第十控制閥和第八控制閥同時打開，第六控制閥和第七控制閥同時關閉時，可以實現第一渦輪和第二渦輪的串聯工作。通過中冷器可以實現發動機進氣的冷卻。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果為本發明設計合理，控制策略簡單， 適用於各種氣缸數的渦輪增壓系統，既能調節壓氣機的流量範圍，又能調節渦輪的流量範圍；本發明可以有效防止壓氣機發生喘振和堵塞，能使壓氣機在各個工況下均工作在較高效率區。


圖1為本發明雙渦雙壓渦輪增壓系統的結構示意圖；其中1、進氣管，2、第一壓氣機進氣管，3、第二壓氣機進氣管，4、第一壓氣機，5、第二壓氣機，6、連接軸，7、第一壓氣機出氣管，8、第二壓氣機出氣管，9、進氣總管，10、中冷器， 11、發動機，12、排氣總管，13、第一渦輪進氣管，14、第二渦輪進氣管，15、第一渦輪，16、第二渦輪，17、第一渦輪出氣管，18、第二渦輪出氣管，19、排氣管，20、壓氣機連接管，21、第一控制閥，22、第二控制閥，23、第三控制閥，24、第四控制閥，25、第九控制閥，26、渦輪連接管， 27、第五控制閥，28、第六控制閥，29、第七控制閥，30、第八控制閥，31、第十控制閥。
具體實施例方式
4
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例以本發明技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例如圖1所示，本發明包括進氣管1、進氣總管9、中冷器10、發動機11、排氣總管 12、排氣管19、第一壓氣機進氣管2、第二壓氣機進氣管3、第一壓氣機4、第二壓氣機5、連接軸6、第一壓氣機出氣管7、第二壓氣機出氣管8、第一渦輪進氣管13、第二渦輪進氣管14、第一渦輪15、第二渦輪16、第一渦輪出氣管17、第二渦輪出氣管18、第一控制閥21、第二控制閥22、第三控制閥23、第四控制閥M、第五控制閥27、第六控制閥觀、第七控制閥四、第八控制閥30、壓氣機連接管20、渦輪連接管沈、第九控制閥25和第十控制閥31，中冷器10安裝在進氣總管9上，進氣總管9的出氣口與發動機11的進氣口相連，發動機11的出氣口與排氣總管12的進氣口相連，第一壓氣機進氣管2的進氣口、第二壓氣機進氣管3的進氣口均與進氣管1的出氣口相連，第一壓氣機4的進出氣口分別與第一壓氣機進氣管2的出氣口、第一壓氣機出氣管7的進氣口相連，第二壓氣機5的進出氣口分別與第二壓氣機進氣管 3的出氣口、第二壓氣機出氣管8的進氣口相連，第一壓氣機出氣管7的出氣口、第二壓氣機出氣管8的出氣口均與進氣總管9的進氣口相連，第一渦輪進氣管13的進氣口、第二渦輪進氣管14的進氣口均與排氣總管12的出氣口相連，第一渦輪15的進出氣口分別與第一渦輪進氣管13的出氣口、第一渦輪出氣管17的進氣口相連，第二渦輪16的進出氣口分別與第二渦輪進氣管14的出氣口、第二渦輪出氣管18的進氣口相連，第一渦輪出氣管17的出氣口、第二渦輪出氣管18的出氣口均與排氣管19的進氣口相連，第一壓氣機4、第二壓氣機 5、第一渦輪15、第二渦輪16通過連接軸6同軸相連，第一控制閥21安裝在第一壓氣機進氣管2上，第二控制閥22安裝在第二壓氣機進氣管3上，第三控制閥23安裝在第一壓氣機出氣管7上，第四控制閥M安裝在第二壓氣機出氣管8上，第五控制閥27安裝在第一渦輪進氣管13上，第六控制閥觀安裝在第二渦輪進氣管14上，第七控制閥四安裝在第一渦輪出氣管17上，第八控制閥30安裝在所述第二渦輪出氣管18上，壓氣機連接管20安裝在第一壓氣機出氣管7與第二壓氣機進氣管3之間，渦輪連接管沈安裝在第一渦輪出氣管17與第二渦輪進氣管14之間，第九控制閥25安裝在壓氣機連接管20上，第十控制閥31安裝在渦輪連接管26上。在本發明的工作過程中，通過調節不同控制閥的開啟和關閉，可以實現三種壓氣機工作模式單壓氣機、雙壓氣機並聯、雙壓氣機串聯，以及三種渦輪工作模式單渦輪、雙渦輪並聯、雙渦輪串聯。當第一控制閥21和第三控制閥23同時打開，第二控制閥22、第四控制閥M和第九控制閥25同時關閉時，可以實現第一壓氣機4的單獨工作；當第二控制閥22和第四控制閥M同時打開，第一控制閥21、第三控制閥23和第九控制閥25同時關閉時，可以實現第二壓氣機5的單獨工作；當第一控制閥21、第二控制閥22、第三控制閥23和第四控制閥M同時打開，第九控制閥25關閉時，可以實現第一壓氣機4和第二壓氣機5的並聯工作；當第一控制閥21、第九控制閥25和第四控制閥M同時打開，第二控制閥22和第三控制閥23同時關閉時，可以實現第一壓氣機4和第二壓氣機5的串聯工作；當第五控制閥27和第七控制閥四同時打開，第六控制閥觀、第八控制閥30和第十控制閥31同時關閉時，可以實現第一渦輪15的單獨工作；當第六控制閥觀和第八控制閥30同時打開，第五控制閥27、第七控制閥四和第十控制閥31同時關閉時，可以實現第二渦輪16的單獨工
5作；當第五控制閥27、第六控制閥觀、第七控制閥四和第八控制閥30同時打開，第十控制閥31關閉時，可以實現第一渦輪15和第二渦輪16的並聯工作；當第五控制閥27、第十控制閥31和第八控制閥30同時打開，第六控制閥觀和第七控制閥四同時關閉時，可以實現第一渦輪15和第二渦輪16的串聯工作。通過中冷器10可以實現發動機進氣的冷卻。
權利要求
1.一種雙渦雙壓渦輪增壓系統，包括進氣管(1)、進氣總管(9)、中冷器(10)、發動機 (11)、排氣總管(12)和排氣管(19)，中冷器(10)安裝在進氣總管(9)上，進氣總管(9)的出氣口與發動機(11)的進氣口相連，發動機(11)的出氣口與排氣總管(12)的進氣口相連，其特徵在於還包括第一壓氣機進氣管O)、第二壓氣機進氣管(3)、第一壓氣機、第二壓氣機( 、連接軸(6)、第一壓氣機出氣管(7)、第二壓氣機出氣管(8)、第一渦輪進氣管(13)、第二渦輪進氣管(14)、第一渦輪(15)、第二渦輪(16)、第一渦輪出氣管(17)和第二渦輪出氣管(18)，第一壓氣機進氣管( 的進氣口、第二壓氣機進氣管C3)的進氣口均與進氣管(1)的出氣口相連，第一壓氣機(4)的進出氣口分別與第一壓氣機進氣管O)的出氣口、 第一壓氣機出氣管(7)的進氣口相連，第二壓氣機(5)的進出氣口分別與第二壓氣機進氣管(3)的出氣口、第二壓氣機出氣管(8)的進氣口相連，第一壓氣機出氣管(7)的出氣口、 第二壓氣機出氣管(8)的出氣口均與進氣總管(9)的進氣口相連，第一渦輪進氣管(13)的進氣口、第二渦輪進氣管(14)的進氣口均與排氣總管(1 的出氣口相連，第一渦輪(15) 的進出氣口分別與第一渦輪進氣管(13)的出氣口、第一渦輪出氣管(17)的進氣口相連，第二渦輪(16)的進出氣口分別與第二渦輪進氣管(14)的出氣口、第二渦輪出氣管(18)的進氣口相連，第一渦輪出氣管(17)的出氣口、第二渦輪出氣管(18)的出氣口均與排氣管(19) 的進氣口相連，第一壓氣機G)、第二壓氣機(5)、第一渦輪(15)、第二渦輪(16)通過連接軸 (6)同軸相連。
2.根據權利要求1所述的雙渦雙壓渦輪增壓系統，其特徵是還包括第一控制閥(21)、 第二控制閥(22)、第三控制閥(23)、第四控制閥(M)、第五控制閥(27)、第六控制閥(28), 第七控制閥09)和第八控制閥(30)，第一控制閥安裝在所述第一壓氣機進氣管(2) 上，第二控制閥0 安裝在所述第二壓氣機進氣管C3)上，第三控制閥安裝在所述第一壓氣機出氣管(7)上，第四控制閥04)安裝在所述第二壓氣機出氣管(8)上，第五控制閥(XT)安裝在所述第一渦輪進氣管(1 上，第六控制閥08)安裝在所述第二渦輪進氣管(14)上，第七控制閥09)安裝在所述第一渦輪出氣管(17)上，第八控制閥(30)安裝在所述第二渦輪出氣管(18)上。
3.根據權利要求3所述的雙渦雙壓渦輪增壓系統，其特徵是還包括壓氣機連接管 (20)、渦輪連接管( )、第九控制閥(2 和第十控制閥(31)，壓氣機連接管OO)安裝在所述第一壓氣機出氣管(7)與所述第二壓氣機進氣管C3)之間，渦輪連接管06)安裝在所述第一渦輪出氣管(17)與所述第二渦輪進氣管(14)之間，第九控制閥0 安裝在壓氣機連接管OO)上，第十控制閥(31)安裝在渦輪連接管06)上。
全文摘要
一種內燃機技術領域的雙渦雙壓渦輪增壓系統，包括進氣管、進氣總管、發動機、排氣總管、排氣管、第一壓氣機、第二壓氣機、第一渦輪、第二渦輪、連接軸、連接管和控制閥，第一壓氣機、第二壓氣機、第一渦輪、第二渦輪通過連接軸同軸相連，控制閥分別安裝在壓氣機進氣管、壓氣機出氣管、壓氣機連接管、渦輪進氣管、渦輪出氣管和渦輪連接管上。通過調節不同控制閥的開啟和關閉，可以實現三種壓氣機工作模式單壓氣機、雙壓氣機並聯、雙壓氣機串聯，以及三種渦輪工作模式單渦輪、雙渦輪並聯、雙渦輪串聯。本發明設計合理，控制策略簡單，適用於各種氣缸數的渦輪增壓系統。
文檔編號F02B37/12GK102434268SQ201110344090
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者崔毅, 王紹明, 石磊, 鄧康耀 申請人:上海交通大學