[發明專利]用于發動機/發電機系統的電動渦輪復合結構

有效

• 申請號: 200680008150.0
• 申請日: 2006-02-27
• 公開（公告）號: CN101142376A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: R·D·斯塔爾哈特;C·T·武克
• 申請（專利權）人: 迪爾公司
• 主分類號: F01K23/06
• 分類號: F01K23/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;劉華聯

背景技術

本發明涉及一種發動機提供動力的發電機系統。

傳統的發動機提供動力的發電機系統(“gen?sets”)典型地包括由機械軸驅動AC發電機的柴油機。發動機通常由等時調節器控制。發電機被連接以提供電能給AC電力網。傳遞給發電機的所有電能必須通過發動機輸出軸傳遞。因此，所有的元件必須具有合適的規格以處理發電機的峰值輸出。

希望改進此發動機/發電機系統的燃料經濟性和運行成本。為了降低生產成本，也希望在此系統中使用最小可能的發動機。

發明概要

因此，本發明的目的是在不增加發動機尺寸大小的情況下，提高發動機/發電機系統的總的電能輸出。

通過本發明可以實現這個以及其它的目的，其中，發動機/發電機系統包括內燃發動機，由發動機的輸出軸驅動的初級發電機，且其提供電能給電能AC傳輸線。該系統包括渦輪增壓器，其具有由來自發動機的排氣驅動的一級渦輪和由一級渦輪驅動并提供進氣給發動機的壓縮機。排氣管線將來自一級渦輪的排氣連通到二級渦輪的輸入端。次級發電機由二級渦輪驅動。次級發電機的電能輸出與由初級發電機產生的電能組合，并傳遞給AC傳輸線。這增加了系統的凈效率，并增加了發電機系統的總輸出。

附圖簡述

圖1是根據本發明的發動機/發電機系統的簡單示意圖；

圖2是根據本發明可供選擇的實施例的簡單示意圖。

詳細描述

參照圖1，發動機/發電機系統10包括內燃發動機12，例如柴油機，和由發動機12的輸出軸16驅動的初級的傳統的發電機14。發電機輸出電能給一組電力傳輸線18。圖1中的發動機/發電機系統10優選具有使用恒速調節器控制的“genset”發動機的普通發電機結構。

渦輪增壓器20包括由來自發動機12的排氣驅動的一級渦輪22和由一級渦輪20驅動并提供進氣給發動機12的壓縮機24。

排氣管線30將來自一級渦輪22的排氣連通到二級渦輪32。次級發電機或“渦輪-發電機”34由二級渦輪32驅動。次級發電機34優選高速交流發電機。次級發電機34提供電能給整流器/AC轉換器36。整流器/AC轉換器36將來自發電機34的電能轉換成與由發電機14產生的電能匹配的形式或頻率，并將其傳遞到傳輸線18上。因此，根據圖1中的系統，渦輪-發電機提供被直接轉換成AC電能的整流DC。

排氣再循環管線40將一級渦輪22的輸出端連通到壓縮機24的輸入端，排氣再循環管線40上的閥42控制流經此處的排氣的流量。

廢氣門管線44將排氣管線30和一級渦輪22的輸出端連通到二級渦輪32的輸出端，且管線44上的閥46控制流經此處的排氣的流量。控制單元(未示出)可適用于控制閥42和閥44，從而根據需要控制二級渦輪32的輸出。

現參照圖2，這里示出了“genset”結構，其中發動機具有非同步控制(未示出)，初級發電機的輸出整流為DC并且與普通DC總線上的渦輪發電機DC結合，然后整流為AC電能。在圖2的實施例中，發電機14提供三相電能給電氣單元50，電氣單元50包括整流器52、DC總線54和AC轉換器56。總線54將整流器52與轉換器56連接。

二級渦輪32驅動提供三相電能給整流器62的高速交流發電機或“渦輪-發電機”60。整流器62提供DC電能給DC總線54，使得來自整流器52和整流器62的組合電能供應到AC轉換器56，并使得組合的電能供應到傳輸線18。

然后AC轉換器提供AC電能到線18上。

此系統獨立于發動機軸的機械連接，將消耗的能量轉換為電能并輸入到電力傳輸線上。這在沒有增加發動機尺寸大小的情況下，增加了總的電能輸出，因此提高了燃料的效率。對于給定的發電機輸出，可以減小發動機的尺寸。換言之，在圖2的系統中，初級發電機14的輸出整流為DC并且與來自普通DC總線上的渦輪-發電機60的DC電能組合，然后整流或轉換為AC電能。

因此，根據圖1和圖2的系統，渦輪-發電機的輸出與發動機驅動發電機的輸出組合。這對于給定的發動機尺寸，可以獲得電能輸出的最大值，以及總的系統效率的優化。

結合具體實施例對本發明進行了描述，應該理解，根據前述所做的任何選擇、修改和變型，對于本領域技術人員是顯而易見的。因此，本發明意圖包括落入本發明權利要求的精神和范圍內的所有這些選擇、修改和變型。