[發(fā)明專利]一種多個渦輪增壓器的內(nèi)燃機增壓系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104088694A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 謝曉宇;謝國華
• 申請（專利權）人: 謝國華
• 主分類號: F02B37/007
• 分類號: F02B37/007;F02B37/04;F02B37/12
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 董旭東

技術領域

本發(fā)明涉及渦輪增壓內(nèi)燃機，特別涉及多個渦輪增壓器的內(nèi)燃機渦輪增壓系統(tǒng)。

背景技術

內(nèi)燃機問世一百多年來，其技術得到長足進步；內(nèi)燃機采用渦輪增壓技術，不但可增加內(nèi)燃機的功率，還可降低內(nèi)燃機的燃油耗、排放；因此，內(nèi)燃機采用渦輪增壓技術（渦輪增壓包括渦輪增壓中冷，下同），使內(nèi)燃機動力性、經(jīng)濟性、排放均有所提高，特別是對高速動力性能的提高，是內(nèi)燃機發(fā)展史上的一次革命。

由于渦輪增壓器是葉輪旋轉式機械，內(nèi)燃機是往復運動式機械，二者組合存在匹配難題；單個渦輪增壓器已越來越難滿足增壓內(nèi)燃機的使用性能。

多個渦輪增壓器與內(nèi)燃機匹配，可組成順序渦輪增壓系統(tǒng)（渦輪增壓器并聯(lián)）、多級渦輪增壓系統(tǒng)（渦輪增壓器串聯(lián)）、以及渦輪增壓器的串、并聯(lián)渦輪增壓系統(tǒng)。多個渦輪增壓器可擴大渦輪增壓器與內(nèi)燃機的匹配范圍或/和進一步提高內(nèi)燃機的功率，但有公認技術難題。

順序渦輪增壓系統(tǒng)，多個渦輪增壓器的動態(tài)切換，目前尚未有理想的解決方案。如二個渦輪增壓器的順序增壓內(nèi)燃機，二個渦輪增壓器可擴大渦輪增壓器與內(nèi)燃機的匹配范圍，大幅提高內(nèi)燃機的低速動力，但其切換過程的控制相當困難，并在切換過程中容易引起渦輪增壓器容易引起喘振、引發(fā)內(nèi)燃機動力震蕩，導致增壓器或內(nèi)燃機損壞，使順序增壓的運用范圍大大縮小，如目前的車用增壓內(nèi)燃機，順序增壓系統(tǒng)使用較少（對于車用內(nèi)燃機，目前的增壓器切換工況，還不能滿足車用內(nèi)燃機對切換工況的需求，如加速過程中，不允許加速扭矩有突變）；目前多個渦輪增壓器的順序增壓系統(tǒng)的切換過程，與內(nèi)燃機所需理想切換要求相距較遠（理想切換要求渦輪增壓器切換時，內(nèi)燃機外特性扭矩基本保持不變）；在現(xiàn)有多個渦輪增壓器切換過程中，通過外接高壓空氣，對內(nèi)燃機進氣管進行充氣，可使內(nèi)燃機最大扭矩保持不變，但此時，高壓空氣同時在渦輪增壓器的壓氣機中，進行反向流動，造成大量高壓空氣大量溢出和壓氣機不能正常運行，從而使此方案實用性較差。

二個渦輪增壓器的二級增壓內(nèi)燃機，理論上講，單級渦輪增壓可使內(nèi)燃機功率增加2-3倍，二級增壓通過降低壓縮比（降低壓縮比，可使內(nèi)燃機承受的最大爆發(fā)壓力與單級增壓一樣，保證內(nèi)燃機的可靠性）可使內(nèi)燃機的功率增加4-5倍，使增壓內(nèi)燃機成為超級增壓內(nèi)燃機，但二級渦輪增壓內(nèi)燃機有公認的技術難題：內(nèi)燃機壓縮比的降低，導致內(nèi)燃機起動、空轉和低負荷工作時發(fā)生困難；多級渦輪增壓內(nèi)燃機功率增加越大，其起動、低負荷的燃燒性能差的問題越突出。目前的技術，使二級增壓成為超級增壓較為困難，使二級增壓提高功率的實用性較低；當二級增壓用來擴大進、排氣流量調(diào)節(jié)范圍時，同樣存在二個增壓器與一個增壓器動態(tài)相互切換的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多個渦輪增壓器的內(nèi)燃機增壓系統(tǒng)，解決多個渦輪增壓器瞬態(tài)切換時扭矩波動大的公認技術難題；使其在起動、空轉和低負荷工作時，具有良好的工作特性；內(nèi)燃機在多個渦輪增壓器切換過程中輸出扭矩平穩(wěn)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為：一種多個渦輪增壓器的內(nèi)燃機增壓系統(tǒng)，包括兩個渦輪增壓器,各渦輪增壓器分別由一臺壓氣機和一臺渦輪機組成；所述壓氣機連接在進氣系統(tǒng)上，所述渦輪機連接在排氣系統(tǒng)上；所述進氣系統(tǒng)的進口經(jīng)空氣濾清器與大氣相通；所述排氣系統(tǒng)的進口與每缸的排氣道相連，排氣系統(tǒng)的出口與排煙總管相連；所述進氣系統(tǒng)的出口與每缸的進氣道的進口相連，至少一個氣缸的進氣道還連接有壓力提升裝置，與壓力提升裝置對應連接的進氣道進口位置設有并聯(lián)的兩組進氣輔助控制閥，所述進氣輔助控制閥在不同的進氣持續(xù)期先、后使相應的進氣道與進氣系統(tǒng)的出口和壓力提升裝置相連。