[發明專利]二級渦輪增壓系統

無效

• 申請號: 201210007774.8
• 申請日: 2012-01-11
• 公開（公告）號: CN102562265A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 諸葛偉林;劉艷斌;張揚軍;黃磊;張樹勇;張俊躍;胡力峰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F02B37/013
• 分類號: F02B37/013;F02B37/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 賈玉姣

技術領域

本發明涉及增壓設備領域，尤其是涉及一種二級渦輪增壓系統。

背景技術

在傳統的二級渦輪增壓系統中，高壓級渦輪機出口處廢氣旋流對低壓級渦輪機內部的廢氣氣體流動具有負面影響，增加了低壓級渦輪機輪內部廢氣流動的損失，其原因在于低壓級渦輪機葉片進口徑向速度呈現葉片根部低而葉片尖部高，導致低壓級渦輪機渦輪內二次流動增強，造成廢氣能量的損失加大，使低壓級渦輪機效率降低從而影響二級渦輪增壓系統的整體效率。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種二級渦輪增壓系統，所述二級渦輪增壓系統對發動機的廢氣能量的利用率大大提高。

根據本發明實施例的二級渦輪增壓系統，所述二級渦輪增壓系統適于與發動機的進氣歧管和排氣歧管連接，所述二級渦輪增壓系統包括：高壓級渦輪機，所述高壓級渦輪機包括：第一蝸殼和設在所述第一蝸殼內的第一渦輪，其中所述第一渦輪的外周上間隔開地設有多個第一葉片，所述多個第一葉片中的每一個均具有第一彎曲方向，所述第一蝸殼具有第一進氣口和第一出氣口且所述第一進氣口適于與所述排氣歧管連通；低壓級渦輪機，所述低壓級渦輪機包括：第二蝸殼和設在所述第二蝸殼內的第二渦輪，其中所述第二渦輪的外周上間隔開地設有多個第二葉片，所述多個第二葉片中的每一個的彎曲方向與所述第一彎曲方向相反，所述第二蝸殼具有第二進氣口和第二出氣口且所述第二進氣口與所述第一出氣口連通；高壓級壓氣機，所述高壓級壓氣機包括：第一壓殼和設在所述第一壓殼內的第一葉輪，其中所述第一葉輪由所述第一渦輪驅動，所述第一壓殼具有第三進氣口和第三出氣口且所述第三出氣口適于與所述進氣歧管連通；和低壓級壓氣機，所述低壓級壓氣機包括：第二壓殼和設在所述第二壓殼內的第二葉輪，其中所述第二葉輪由所述第二渦輪驅動，所述第二壓殼具有第四進氣口和第四出氣口且所述第四出氣口與所述第三進氣口連通。

根據本發明實施例的二級渦輪增壓系統，通過設置具有相反彎曲方向的第一葉片和第二葉片使第一渦輪和第二渦輪的旋轉方向相反，即實現了高壓級渦輪機和低壓級渦輪機的對轉布置，從而改善了高壓級渦輪機第一出口處廢氣旋流對低壓級渦輪機內部的廢氣氣體流動的影響，減小低壓級渦輪機第二渦輪內部廢氣流動損失，從而提高了低壓級渦輪機的效率，使二級渦輪增壓系統的廢氣能量利用率明顯提高，有效提升發動機的升功率，改善了發動機的動力性能。

另外，根據本發明實施例的二級渦輪增壓系統還具有如下附加技術特征：

在本發明的一個實施例中，所述多個第一葉片和所述多個第二葉片分別沿所述第一渦輪和所述第二渦輪的徑向向外延伸。

在本發明的一個實施例中，所述第二渦輪的外徑大于所述第一渦輪的外徑且所述第二葉輪的外徑大于所述第一葉輪的外徑。

在本發明的一個實施例中，所述第一渦輪與所述第一葉輪通過第一轉軸剛性連接且所述第二渦輪與所述第二葉輪通過第二轉軸剛性連接。由此，使第一渦輪能夠同步帶動第一葉輪旋轉且第二渦輪能夠同步帶動第二葉輪旋轉，從而實現高、低壓級渦輪機分別驅動高、低壓級壓氣機的目的。

在本發明的一個實施例中，所述第一渦輪與所述第一葉片成一體且所述第二渦輪與所述第二葉片成一體。由此，方便生產加工，同時強度高，能夠長期穩定使用不易損壞，降低了使用成本。

在本發明的一個實施例中，還包括廢氣旁通閥，所述廢氣旁通閥的一端與所述排氣歧管連通且另一端與所述低壓級渦輪機連通，所述高壓級渦輪機具有氣壓臨界閾值，其中所述發動機排出的廢氣氣壓超過所述臨界閾值時，所述廢氣旁通閥打開，當所述發動機排出的廢氣氣壓低于所述臨界閾值時所述廢氣旁通閥關閉。由此，通過設置廢氣旁通閥且第二渦輪的外徑大于所述第一渦輪的外徑，使二級渦輪增壓系統的高壓級渦輪機和低壓級渦輪機能夠更好地利用發動機在不同工況下排出的廢氣所具有的能量，從而提高了廢氣能量的利用率，使二級渦輪增壓系統的效率提高，同時保證進氣壓力不至于過高，避免了由于進氣壓力過高造成第一渦輪超速，利于二級渦輪增壓系統穩定工作，不易損壞，降低了使用維護成本。

在本發明的一個實施例中，還包括第一中冷器，所述第一中冷器設在所述高壓級壓氣機和所述低壓級壓氣機之間。由此，通過設置用于冷卻經低壓級壓氣機壓縮后的空氣的第一中冷器，使這部分空氣的溫度降低，從而提高了進入高壓級壓氣機中的空氣密度。