[發明專利]具有有效旁路的多級渦輪增壓系統

無效

• 申請號: 200580033563.X
• 申請日: 2005-08-15
• 公開（公告）號: CN101091041A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: D·J·豪根
• 申請（專利權）人: 美國環境保護署
• 主分類號: F02B37/00
• 分類號: F02B37/00;F02B37/12;F02B33/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 柴毅敏

1.一種內燃機系統，包括：

內燃機，產生具有第一廢氣能級的壓縮廢氣；

連接至所述內燃機的廢氣歧管，用于將所述壓縮廢氣朝著廢氣管線導向流動；

第一高壓級渦輪機，其連接至廢氣管線，具有與廢氣管線流體地連接的進口和出口，用于從所述壓縮廢氣提取功，并且通過其出口以第二較低廢氣能級傳遞所述壓縮廢氣；

至少一個低壓級渦輪機，其具有至少一個流體地連接至第一渦輪機出口的進口，用于進一步從第二較低廢氣能級的所述壓縮廢氣提取功；

旁路裝置，用于將一部分具有第一廢氣能級的所述壓縮廢氣流旁路繞過第一渦輪機，從第一渦輪機的上游到至少一個低壓級渦輪機的至少一個進口；和

噴嘴裝置，用于將仍然基本上接近第一廢氣能級的廢氣旁路流中的一部分廢氣能量以加速旁路廢氣流的形式轉換為動能，以便在所述加速旁路廢氣流實質上消散之前在至少一個低壓級渦輪機中將動能轉換為機械功。

2.如權利要求1的內燃機系統，其中用于將旁路廢氣流中的一部分廢氣能量轉換為動能的噴嘴裝置是可變幾何形狀機構。

3.如權利要求2的內燃機系統，其中可變幾何形狀機構是常規的VGT葉片。

4.如權利要求2的內燃機系統，其中可變幾何形狀機構是可變幾何形狀閥。

5.如權利要求1的內燃機系統，其中僅有一個低壓級渦輪機，但是具有第一和第二渦旋。

6.如權利要求5的內燃機系統，其中低壓級渦輪機的第一渦旋流體地連接至旁路裝置用于接收壓縮廢氣的旁路流，并且其中低壓級渦輪機的第二渦旋流體地連接至第一渦輪機的出口用以接收已經通過第一渦輪機的廢氣流以進行從壓縮廢氣流的第一級功提取。

7.如權利要求6的內燃機系統，其中低壓級渦輪機的第一渦旋具有可變幾何形狀機構。

8.如權利要求7的內燃機系統，其中低壓級渦輪機的第一渦旋中的可變幾何形狀機構是常規的旋轉VGT葉片。

9.如權利要求7的內燃機系統，其中低壓級渦輪機的第一渦旋中的可變幾何形狀機構是具有鉸接后緣的VGT葉片。

10.如權利要求7的內燃機系統，其中低壓級渦輪機的第一渦旋中的可變幾何形狀機構是構造為可變地調節所述第一渦旋中的流動的滑動機構。

11.如權利要求1的內燃機系統，包括兩個低壓級渦輪機，其中這兩個低壓級渦輪機之一流體地連接至旁路裝置用以接收壓縮廢氣流的旁路流，并且這兩個低壓級渦輪機中的另一個流體地連接至第一渦輪機的出口用以接收已經通過第一渦輪機的廢氣流以進行從壓縮廢氣流的第一級功提取。

12.如權利要求11的內燃機系統，其中兩個低壓級渦輪機由共同軸連接起來。

13.如權利要求1的內燃機系統，包括單個低壓級渦輪機，其具有流體地連接至第一渦輪機出口和旁路裝置的單個進口。

14.一種為內燃機提供增壓的方法，包括：

使由內燃機產生的壓縮廢氣通過具有高壓渦輪增壓器和至少一個低壓渦輪增壓器的多級渦輪增壓系統；

旁路一部分壓縮廢氣流繞過高壓渦輪增壓器達到低壓渦輪機中的渦輪機；

在將旁路的壓縮廢氣流與任何其余未被旁路的廢氣再結合之前或者沒有再結合而非在再結合之后，將旁路的壓縮廢氣流的一部分廢氣能量轉換為動能；和

利用旁路廢氣流中轉換的動能將增大的動量賦予低壓渦輪增壓器中渦輪機的渦輪機葉片。

15.一種渦輪增壓器，包括空氣壓縮機以及通過軸連接至空氣壓縮機的雙渦旋型渦輪機氣體膨脹機，其中雙渦旋型渦輪機氣體膨脹機包括：第一可變幾何形狀渦旋，其具有與膨脹機流體地連接的第一渦輪機進口；和第二固定幾何形狀渦旋，其具有相應地流體連接至所述第二渦旋的第二渦輪機進口。

16.如權利要求15的渦輪增壓器，其中第一可變幾何形狀渦旋利用常規的旋轉VGT葉片。

17。如權利要求15的渦輪增壓器，其中第一可變幾何形狀渦旋利用具有鉸接后緣的VGT葉片。

18.如權利要求15的渦輪增壓器，其中第一可變幾何形狀渦旋利用滑動機構來為渦旋提供可變流幾何形狀。