[發(fā)明專利]具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201811037100.6
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN108915853A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙翔宇
• 申請（專利權(quán)）人: 趙翔宇
• 主分類號: F02B37/00
• 分類號: F02B37/00;F02B39/00;F02B29/04;F01P1/06;F01D25/12
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

一種具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)。其包括壓氣機(jī)、渦輪、中冷器、熱機(jī)或燃燒器或反應(yīng)器、中冷器前冷氣管路、中冷器后冷氣管路、廢氣管路和冷卻裝置；冷卻裝置連接在中冷器前冷氣管路和/或中冷器后冷氣管路與廢氣管路之間和/或渦輪之間，設(shè)置或形成在廢氣管路或渦輪上。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：在應(yīng)用渦輪增壓技術(shù)時，克服過高廢氣溫度對渦輪部件造成損害的問題，在發(fā)動機(jī)處于大負(fù)荷條件下保證渦輪正常工作，增加渦輪增壓系統(tǒng)的使用壽命。在渦輪葉片或其它部件耐熱性能和制造成本限制下，助推渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用，對于提高發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性和降低尾氣排放等方面具有實(shí)際價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)

渦輪增壓技術(shù)是一種利用熱機(jī)(如內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)等)、燃燒器或反應(yīng)器工作時排出的具有一定溫度和壓力的高溫氣流驅(qū)動渦輪，由此帶動與渦輪同軸設(shè)置的壓氣機(jī)做功，以提高進(jìn)入熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器的空氣密度和壓力的技術(shù)。渦輪增壓的目的是為了提高熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器的功率，例如一臺裝有渦輪的內(nèi)燃機(jī)在不增加耗油量的條件下，其最大功率可以比未裝渦輪時提高40％以上，這意味著渦輪增壓技術(shù)可以提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低尾氣排放。

以內(nèi)燃機(jī)為例，渦輪增壓技術(shù)是利用其上發(fā)動機(jī)排出的屬于廢氣的高溫氣流來推動渦輪的渦輪，渦輪帶動同軸設(shè)置的壓氣機(jī)(或稱為壓縮機(jī))葉輪旋轉(zhuǎn)，利用壓氣機(jī)葉輪來壓縮將要進(jìn)入氣缸(燃燒室或反應(yīng)器)的空氣，使之增壓后再進(jìn)入氣缸(燃燒室或反應(yīng)器)。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增加時，高溫氣流的排出速度與渦輪的轉(zhuǎn)速也會隨之增加，壓氣機(jī)葉輪會壓縮更多的空氣并送入氣缸(燃燒室)，空氣的壓力和密度增大可以使更多的燃料充分燃燒，通過增加燃料量和調(diào)整發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以增加發(fā)動機(jī)的輸出功率。但由于在大載荷下發(fā)動機(jī)排出的高溫氣流溫度很高，當(dāng)該氣流的溫度高于渦輪上渦輪葉片所能承受的工作溫度時，會對渦輪葉片造成損傷，從而影響渦輪的正常工作，降低其使用壽命。因此，在渦輪葉片耐熱性能和制造成本限制下，在發(fā)動機(jī)上采用渦輪增壓技術(shù)，有必要對渦輪前的廢氣管道、廢氣或渦輪殼體采取適宜的冷卻技術(shù)進(jìn)行冷卻，以保證渦輪在發(fā)動機(jī)大載荷工況下正常、可靠運(yùn)行。

現(xiàn)有的渦輪增壓系統(tǒng)中的冷卻系統(tǒng)主要是中冷器，其主要作用是冷卻進(jìn)入氣缸(燃燒室)的高壓氣流，但不具備冷卻從發(fā)動機(jī)排出的高溫氣流的作用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的具有冷卻和溫控功能的渦輪增壓系統(tǒng)包括壓氣機(jī)、渦輪、中冷器、熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器、中冷器前冷氣管路、中冷器后冷氣管路、廢氣管路和冷卻裝置；其中壓氣機(jī)和渦輪同軸設(shè)置；壓氣機(jī)通過中冷器前冷氣管路與中冷器連接；中冷器通過中冷器后冷氣管路與熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器連接；熱機(jī)、燃燒器或反應(yīng)器通過廢氣管路與渦輪連接；冷卻裝置連接在中冷器前冷氣管路和/或中冷器后冷氣管路與廢氣管路之間和/或渦輪之間，設(shè)置或形成在廢氣管路或渦輪上；

所述的冷卻裝置包括至少一條冷卻氣噴管，冷卻氣噴管的內(nèi)端連接在中冷器前冷氣管路或中冷器后冷氣管路上，外端靠近廢氣管路的外表面和/或渦輪的殼體外部或進(jìn)入內(nèi)部；冷卻氣噴管的軸線與廢氣管路或渦輪的軸線間呈任意角度，而且能夠沿廢氣管路或渦輪的軸向、切向和/或周向間隔距離設(shè)置多根冷卻氣噴管8，并且冷卻氣噴管的外端以可選擇的方式安裝噴嘴。

所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括在廢氣管路或渦輪的外圓周面和/或內(nèi)圓周面上向外突出形成的多個環(huán)形冷卻肋片，冷卻肋片的橫向斷面形狀為三角形、矩形或橢圓形。

所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括形成在廢氣管路側(cè)壁或渦輪的殼體上的冷卻孔。

所述的冷卻裝置除包括冷卻氣噴管外，還包括采用多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的廢氣管路以及填充在管路夾層中的多孔網(wǎng)狀材料，并且廢氣管路的外壁上設(shè)有冷卻氣流進(jìn)氣孔和冷卻氣流排氣孔。