专利名称：双涡单压涡轮增压系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种内燃机领域的涡轮增压系统，特别是一种可以实现涡轮串并联工作的双涡单压涡轮增压系统。
背景技术：
面对日趋严峻的环境和能源危机，提高功率密度，降低油耗和减少排放成为内燃机发展的主要方向。涡轮增压不仅是强化内燃机的最有效手段，而且同时实现降低油耗和减少排放的目的，已经成为现代内燃机技术一项不可或缺的技术手段。但是，受涡轮增压器压气机流动特性的影响，对于传统的单涡单压系统，压气机只能在比较窄的高效率区工作， 限制了涡轮增压技术的大范围推广。如果发动机需要运行高压比工况，单级涡轮增压系统也很难满足要求，往往需要通过复杂的两级增压系统来实现。经过对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号200710144757. 8，专利名称 可调相继负荷涡轮增压系统，该专利技术在具体实施方案中，通过旁通方法实现单台涡轮增压，两台并联涡轮增压，进排气旁通涡轮增压，高工况放气涡轮增压，扩大了涡轮增压柴油机的运行范围，提高了全工况范围内的涡轮增压柴油机性能；但是此发明无法调节涡轮和压气机之间的匹配关系。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种双涡单压涡轮增压系统，使其不但可以调节涡轮的流量范围，还能实现单涡轮、双涡轮并联、双涡轮串联三种工作模式，以及在这三种工作模式下的排气再循环。本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括进气管、压气机、连接轴、进气总管、中冷器、发动机、排气总管、排气管、第一涡轮进气管、第二涡轮进气管、第一涡轮、第二涡轮、第一涡轮排气管和第二涡轮排气管，进气管的出气口与压气机的进气口相连，压气机的出气口与进气总管的进气口相连，进气总管的出气口与发动机的进气口相连，发动机的出气口与排气总管的进气口相连，中冷器安装在进气总管上，第一涡轮进气管的进气口、 第二涡轮进气管的进气口均与排气总管的出气口相连，第一涡轮的进出气口分别与第一涡轮进气管的出气口、第一涡轮排气管的进气口相连，第二涡轮的进出气口分别与第二涡轮进气管的出气口、第二涡轮排气管的进气口相连，第一涡轮排气管、第二涡轮排气管的出气口均与排气管的进气口相连，压气机、第一涡轮、第二涡轮通过连接轴同轴相连。还包括连接管、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀和第五控制阀， 连接管安装在所述第一涡轮排气管和所述第二涡轮进气管之间，第一控制阀安装在所述第一涡轮进气管上，第二控制阀安装在所述第二涡轮进气管上，第三控制阀安装在所述第一涡轮排气管上，第四控制阀安装在所述第二涡轮排气管上，第五控制阀安装在连接管上。还包括低压连接管、低压控制阀和低压中冷器，低压连接管安装在所述进气管与所述排气管之间，低压控制阀和低压中冷器均安装在低压连接管上。
在本发明的工作过程中，通过调节不同控制阀的开启和关闭，可以实现单涡轮、双涡轮并联、双涡轮串联三种工作模式，以及在这三种工作模式下的排气再循环。当第一控制阀和第三控制阀同时打开，第二控制阀、第四控制阀和第五控制阀同时关闭时，可以实现第一涡轮的单独工作；当第一控制阀、第三控制阀和第五控制阀同时关闭，第二控制阀和第四控制阀同时打开时，可以实现第二涡轮的单独工作；当第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀和第四控制阀同时打开，第五控制阀关闭时，可以实现第一涡轮和第二涡轮的并联工作； 当第一控制阀、第四控制阀和第五控制阀同时打开，第二控制阀和第三控制阀同时关闭时， 可以实现第一涡轮和第二涡轮的串联工作。在这三种工作模式下，均可以实现排气再循环 通过调节低压控制阀的开度，可以调节排气再循环率；低压控制阀全部打开时，低压连接管内有最大量的排气通过，排气再循环率最大。通过中冷器可以实现发动机进气的冷却，通过低压中冷器可以实现排气再循环气体的冷却。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为本发明设计合理，控制策略简单， 适用于各种气缸数的涡轮增压系统，既能调节涡轮的流量范围，又能实现单涡轮、双涡轮并联、双涡轮串联三种工作模式，以及在这三种工作模式下的排气再循环。单涡轮工作可以保障低流量时压气机工作在高效率区，防止喘振发生；双涡轮并联工作可以保障压气机在高流量时工作在高效率区，防止发生堵塞；双涡轮串联工作，可以保障发动机对高压比的需求，有效提高发动机动力性。通过排气再循环，可以进一步降低排气中的氮氧化合物。
图1为本发明双涡单压涡轮增压系统的结构示意图；其中1、进气管，2、压气机，3、连接轴，4、进气总管，5、中冷器，6、发动机，7、排气总管，8、第一涡轮进气管，9、第二涡轮进气管，10、第一涡轮，11、第二涡轮，12、第一涡轮排气管，13、第二涡轮排气管，14、排气管，15、第一控制阀，16、第二控制阀，17、第三控制阀，18、 第四控制阀，19、连接管，20、第五控制阀，21、低压连接管，22、低压控制阀，23、低压中冷器。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图1所示，本发明包括进气管1、压气机2、连接轴3、进气总管4、中冷器5、发动机6、排气总管7、排气管14、第一涡轮进气管8、第二涡轮进气管9、第一涡轮10、第二涡轮U、第一涡轮排气管12、第二涡轮排气管13、连接管19、第一控制阀15、第二控制阀16、 第三控制阀17、第四控制阀18、第五控制阀20、低压连接管21、低压控制阀22和低压中冷器23，进气管1的出气口与压气机2的进气口相连，压气机2的出气口与进气总管4的进气口相连，进气总管4的出气口与发动机6的进气口相连，发动机6的出气口与排气总管7的进气口相连，中冷器5安装在进气总管4上，第一涡轮进气管8的进气口、第二涡轮进气管 9的进气口均与排气总管7的出气口相连，第一涡轮10的进出气口分别与第一涡轮进气管 8的出气口、第一涡轮排气管12的进气口相连，第二涡轮11的进出气口分别与第二涡轮进气管9的出气口、第二涡轮排气管13的进气口相连，第一涡轮排气管12、第二涡轮排气管13的出气口均与排气管14的进气口相连，压气机2、第一涡轮10、第二涡轮11通过连接轴 3同轴相连，连接管19安装在所述第一涡轮排气管12和所述第二涡轮进气管9之间，第一控制阀15安装在第一涡轮进气管8上，第二控制阀16安装在第二涡轮进气管9上，第三控制阀17安装在第一涡轮排气管12上，第四控制阀18安装在第二涡轮排气管13上，第五控制阀20安装在连接管19上，低压连接管21安装在进气管1与排气管14之间，低压控制阀 22和低压中冷器23均安装在低压连接管21上。 在本发明的工作过程中，通过调节不同控制阀的开启和关闭，可以实现单涡轮、双涡轮并联、双涡轮串联三种工作模式，以及在这三种工作模式下的排气再循环。当第一控制阀15和第三控制阀17同时打开，第二控制阀16、第四控制阀18和第五控制阀20同时关闭时，可以实现第一涡轮10的单独工作；当第一控制阀15、第三控制阀17和第五控制阀20 同时关闭，第二控制阀16和第四控制阀18同时打开时，可以实现第二涡轮11的单独工作； 当第一控制阀15、第二控制阀16、第三控制阀17和第四控制阀18同时打开，第五控制阀20 关闭时，可以实现第一涡轮10和第二涡轮11的并联工作；当第一控制阀15、第四控制阀18 和第五控制阀20同时打开，第二控制阀16和第三控制阀17同时关闭时，可以实现第一涡轮10和第二涡轮11的串联工作。在这三种工作模式下，均可以实现排气再循环通过调节低压控制阀22的开度，可以调节排气再循环率；低压控制阀全部打开时，低压连接管21内有最大量的排气通过，排气再循环率最大。通过中冷器5可以实现发动机进气的冷却，通过低压中冷器23可以实现排气再循环气体的冷却。
权利要求
1.一种双涡单压涡轮增压系统，包括进气管(1)、压气机(2)、连接轴(3)、进气总管 (4)、中冷器(5)、发动机(6)、排气总管(7)和排气管(14)，进气管(1)的出气口与压气机 (2)的进气口相连，压气机(2)的出气口与进气总管(4)的进气口相连，进气总管(4)的出气口与发动机(6)的进气口相连，发动机(6)的出气口与排气总管(7)的进气口相连，中冷器(5)安装在进气总管(4)上，其特征在于还包括第一涡轮进气管(8)、第二涡轮进气管 (9)、第一涡轮(10)、第二涡轮(11)、第一涡轮排气管(12)和第二涡轮排气管(13)，第一涡轮进气管(8)的进气口、第二涡轮进气管(9)的进气口均与排气总管(7)的出气口相连，第一涡轮(10)的进出气口分别与第一涡轮进气管⑶的出气口、第一涡轮排气管(12)的进气口相连，第二涡轮(11)的进出气口分别与第二涡轮进气管(9)的出气口、第二涡轮排气管(13)的进气口相连，第一涡轮排气管(12)、第二涡轮排气管(13)的出气口均与排气管(14)的进气口相连，压气机(2)、第一涡轮(10)、第二涡轮(11)通过连接轴(3)同轴相连。
2.根据权利要求1所述的双涡单压涡轮增压系统，其特征是还包括连接管(19)、第一控制阀(15)、第二控制阀(16)、第三控制阀(17)、第四控制阀(18)和第五控制阀(20)，连接管(19)安装在所述第一涡轮排气管(12)和所述第二涡轮进气管(9)之间，第一控制阀(15)安装在所述第一涡轮进气管(8)上，第二控制阀(16)安装在所述第二涡轮进气管(9) 上，第三控制阀(17)安装在所述第一涡轮排气管(12)上，第四控制阀(18)安装在所述第二涡轮排气管(13)上，第五控制阀(20)安装在连接管(19)上。
3.根据权利要求3所述的双涡单压涡轮增压系统，其特征是还包括低压连接管(21)、 低压控制阀(22)和低压中冷器(23)，低压连接管(21)安装在所述进气管(1)与所述排气管(14)之间，低压控制阀(22)和低压中冷器(23)均安装在低压连接管(21)上。
全文摘要
一种内燃机技术领域的双涡单压涡轮增压系统，包括进气管、进气总管、发动机、排气总管、排气管、压气机、第一涡轮、第二涡轮、连接轴、连接管和控制阀，压气机、第一涡轮、第二涡轮通过连接轴同轴相连，第一控制阀安装在第一涡轮进气管上，第二控制阀安装在第二涡轮进气管上，第三控制阀安装在第一涡轮排气管上，第四控制阀安装在第二涡轮排气管上，第五控制阀安装在连接管上，低压控制阀安装在低压连接管上。通过调节不同控制阀的开启和关闭，可以实现单涡轮、双涡轮并联、双涡轮串联三种工作模式，以及在这三种工作模式下的排气再循环。本发明设计合理，控制策略简单，适用于各种气缸数的涡轮增压系统。
文档编号F02M25/07GK102444464SQ20111034410
公开日2012年5月9日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者崔毅, 王绍明, 石磊, 邓康耀 申请人:上海交通大学