本发明涉及一种余热利用的双涡双压混合涡轮增压试验装置及提高瞬态响应的试验方法。
背景技术：
发动机在高速大负荷工作时，由于补气不足，使得排气烟度急剧升高，排出污染环境、危害健康的“黑烟"，而且未对废气中的余热进行充分的回收利用，造成能源的浪费。因此，采用试验装置改造现有涡轮增压发动机，改善发动机的动力性和减少排气烟度，回收废气中的余热，提高燃油能量利用率，有着重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种余热利用的双涡双压混合涡轮增压试验装置及提高瞬态响应的试验方法，不仅结构紧凑，而且可以对发动机的补气流量进行调节，并对发动机排气余热进行充分的利用，实验方法简便。
本发明的技术方案在于：一种余热利用的双涡双压混合涡轮增压试验装置，包括发动机，所述发动机的进气端连接有具有调节补气流量的压气机装置，发动机的出气端并联有可分别单独工作的废气涡轮和动力涡轮，所述废气涡轮与压气机装置同步转动，所述动力涡轮经联轴器与发电机耦合，所述发电机的输出端经整流滤波电路与车载蓄电池相连接，所述车载蓄电池储存经过整流滤波电路处理后的电能。
进一步地，所述压气机装置包括第一压气机和第二压气机，所述第一压气机的进气管和第二压气机的进气管分别与进气总管相连接，第一压气机的出气管和第二压气机的出气管分别与和发动机的进气端相连接的发动机进气管相连接，第一压气机的进气管上设置有第一电磁阀，第二压气机的出气管上设置有第二电磁阀，第一压气机的出气管上设置有第三电磁阀，第二压气机的出气管上设置有第四电磁阀。
进一步地，所述第一压气机和第二压气机经同一转子轴与废气涡轮相连接，所述进气总管上设置有空气滤清器，所述发动机进气管上设置有中冷器。
进一步地，所述废气涡轮的进气端连接有废气涡轮进气管，废气涡轮的出气端连接有废气涡轮排气管，所述废气涡轮进气管上设置有第五电磁阀并与设置于发动机出气端的发动排气管相连接，所述废气涡轮排气管上设置有第七电磁阀并与排气总管相连接。
进一步地，所述动力涡轮的进气端连接有动力涡轮进气管，动力涡轮的出气端连接有动力涡轮排气管，所述动力涡轮进气管上设置有第六电磁阀并与发动排气管相连接，所述动力涡轮排气管上设置有第八电磁阀并与排气总管相连接。
进一步地，所述动力涡轮经动力涡轮轴与联轴器相连接，所述联轴器经发电机轴与发电机相连接。
一种提高瞬态响应的实验方法，余热利用的双涡双压混合涡轮增压试验装置，步骤如下：
1）接通电源，正常启动发动机，确定发动机的点火系统，启动系统，润滑系统，冷却系统，燃油供给系统工作正常；
2）当发动机低速小负荷工作时，将第一电磁阀与第三电磁阀同时打开，并将第二电磁阀与第四电磁阀同时关闭，实现第一压气机单独工作；
当发动机转速提高时，将第二电磁阀与第四电磁阀同时打开，并将第一电磁阀与第三电磁阀同时关闭，实现第二压气机单独工作；
当发动机处于高速大负荷时，将第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀同时打开，实现第一压气机和第二压气机并联工作，并为发动机提供大量增压空气；
当将第五电磁阀与第七电磁阀同时打开，第六电磁阀与第八电磁阀同时关闭时，实现废气涡轮单独工作；
当将第六电磁阀与第八电磁阀同时打开，第五电磁阀与第七电磁阀同时关闭时，实现动力涡轮单独工作，并将产生的电能储存在车载蓄电池中；
当发动机排出大量废气时，将第五电磁阀、第六电磁阀、第七电磁阀、第八电磁阀同时打开，实现动力涡轮与废气涡轮并联工作，回收废气余热，并将产生的电能储存在车载蓄电池中。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：该装置不仅结构紧凑，运行可靠，而且通过改变压气机的工作模式：单压气机工作、双压气机并联工作，来对发动机的补气流量进行调节；并通过改变涡轮的工作模式：废气涡轮工作、动力涡轮发电工作、双涡轮并联工作，来对发动机排气余热进行充分的利用。控制策略简单，能充分利用发动机高速大负荷工作时排出废气的余热，提高燃油利用率，节能环保，能调节压气机的流量范围，有效防止压气机的堵塞，能高效率地对发动机进行补气，解决发动机加速冒“黑烟"的问题，达到环保的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的整流滤波电路的电路图；
图中：1-进气总管；2-空气滤清器；3-第一电磁阀；4-第二电磁阀；5-第一压气机的进气管；6-第二压气机的进气管；7-第一压气机；8-第二压气机；9-转子轴；10-第一压气机的出气管；11-第二压气机的出气管；12-第三电磁阀；13-第四电磁阀；14-中冷器；15-发动机进气管；16-发动机；17-发动机排气管；18-废气涡轮进气管；19-动力涡轮进气管；20-第五电磁阀；21-第六电磁阀；22-废气涡轮；23-动力涡轮；24-废气涡轮排气管；25-动力涡轮排气管；26-第七电磁阀；27-第八电磁阀；28-排气总管；29-动力涡轮轴；30-联轴器；31-发电机轴；32-发电机；33-整流滤波电路；34-车载蓄电池；d1、d2、d3、d4分别表示各个整流二极管；c-电容；r-电阻。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本发明并不限于此。
参考图1和图2
一种余热利用的双涡双压混合涡轮增压试验装置，包括发动机16，所述发动机的进气端连接有具有调节补气流量的压气机装置，发动机的出气端并联有可分别单独工作的废气涡轮22和动力涡轮23，所述废气涡轮与压气机装置同步转动，所述动力涡轮经联轴器30与发电机32耦合，所述发电机的输出端经整流滤波电路33与车载蓄电池34相连接，所述发电机32产生的电能通过整流滤波电路33处理后，储存在车载蓄电池34中。
本实施例中，所述压气机装置包括第一压气机7和第二压气机8，所述第一压气机的进气管5和第二压气机的进气管6分别与进气总管1相连接，第一压气机的出气管10和第二压气机的出气管11分别与和发动机的进气端相连接的发动机进气管15相连接，第一压气机的进气管上设置有第一电磁阀3，第二压气机的出气管上设置有第二电磁阀4，第一压气机的出气管上设置有第三电磁阀12，第二压气机的出气管上设置有第四电磁阀13。通过调节第一压气机和第二压气机进气端和出气端的电磁阀的开启和关闭，可以实现：单压气机工作、双压气机并联工作。
本实施例中，所述第一压气机和第二压气机经同一转子轴9与废气涡轮相连接，以便废气涡轮转动时可以带动第一压气机和第二压气机转动；所述进气总管上设置有空气滤清器2，通过空气滤清器对发动机进气的杂质进行过滤。
本实施例中，所述发动机进气管上设置有中冷器14，通过中冷器实现发动机进气的冷却。由于空气增压会导致空气温度上升，空气温升会导致密度的降低，影响充气效率。采用中冷器14可以降低压缩空气温度，进而提高气缸进气量和发动机16的平均有效压力，并且中冷器14降低了发动机16的热力循环的平均温度，减小了发动机16和涡轮的热应力，中冷器14采用单独的冷却水。
本实施例中，所述废气涡轮的进气端连接有废气涡轮进气管18，废气涡轮的出气端连接有废气涡轮排气管24，所述废气涡轮进气管上设置有第五电磁阀20并与设置于发动机出气端的发动排气管17相连接，所述废气涡轮排气管上设置有第七电磁阀27并与排气总管28相连接。
本实施例中，所述动力涡轮的进气端连接有动力涡轮进气管19，动力涡轮的出气端连接有动力涡轮排气管25，所述动力涡轮进气管上设置有第六电磁阀21并与发动排气管相连接，所述动力涡轮排气管上设置有第八电磁阀27并与排气总管相连接。
本实施例中，所述动力涡轮经动力涡轮轴29与联轴器30相连接，所述联轴器经发电机轴31与发电机相连接，从而在动力涡轮转动时驱动发电机转动。
本实施例中，整流滤波电路由整流电路和滤波电路构成，并由二极管d1、d2、d3、d4、电容c、电阻r组成，如图2所示。
整流滤波电路33：在给车载蓄电池34充电时，需要稳定的直流电源供电。本发明采用单相桥式整流电路，将发电机32输出的交流电转换成单向脉动性直流电。整流电路由四只整流二极管d1、d2、d3、d4组成，利用二极管的单向导电特性，在工作过程中，两只二极管导通，另两只二极管截止，用到了输入交流电压的正、负半周，使频率扩大一倍，这一频率的提高有利于下一步滤波电路的滤波。整流电路的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，在整流电路的输出端并联一个电容c构成单相桥式整流电容滤波电路，从而将单向脉动性直流电压变为平滑的直流电压。电阻r是为了给蓄电池34稳压。按照图2的电路图中，上“正”下“负”的电流方向，给蓄电池34充电。
一种余热利用提高瞬态响应的实验方法，余热利用的双涡双压混合涡轮增压试验装置，步骤如下：
1）接通电源，正常启动发动机16，确定发动机的点火系统，启动系统，润滑系统，冷却系统，燃油供给系统工作正常；
2）当发动机低速小负荷工作时，将第一电磁阀3与第三电磁12阀同时打开，并将第二电磁阀4与第四电磁阀13同时关闭，实现第一压气机7单独工作；
当随着发动机转速提高，将第二电磁阀4与第四电磁阀13同时打开，并将第一电磁阀3与第三电磁阀12同时关闭，实现第二压气机8单独工作；
当发动机处于高速大负荷，需进行大量的补气时，将第一电磁阀3、第二电磁阀4、第三电磁阀12、第四电磁阀13同时打开，实现第一压气机7和第二压气机8并联工作，从而达到了为发动机16提供大量增压空气的目的，使发动机16燃烧更加充分，动力性得到提高；
当将第五电磁阀20与第七电磁阀26同时打开，第六电磁阀21与第八电磁阀27同时关闭时，实现废气涡轮22单独工作；
当将第六电磁阀21与第八电磁阀27同时打开，第五电磁阀20与第七电磁阀26同时关闭时，实现动力涡轮23单独工作，并将产生的电能储存在车载蓄电池34中；
当发动机排出大量废气时，将第五电磁阀20、第六电磁阀21、第七电磁阀26、第八电磁阀27同时打开，实现动力涡轮23与废气涡轮22并联工作，回收废气余热，提高了燃油能量利用率，达到节能环保的目的，并将产生的电能储存在车载蓄电池24中。
当发动机高度大负荷工作时，可以进行双压气机并联工作，此时发动机废气中含有大量余热。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的余热利用的双涡双压混合涡轮增压试验装置并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。