CN102359413A - 一种涡轮增压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种涡轮增压系统，可以在较宽的流量范围内工作，同时可以改善涡轮增压器在低转速时的加速迟滞现象，具体包括废气进气口、废气出气口、空气进气管路、涡轮增压器及中冷器，涡轮增压器的涡轮设置于连接废气进气口与废气出气口的管路中，涡轮增压器的压气机设置于空气进气管路内，压气机的出气口与中冷器的进气口相通，压气机的出气口还通过一个单向阀与一个储气瓶的进气口相通，储气瓶的出气口通过一个管道阀与所述中冷器的进气口相通。上述涡轮增压系统结构简单，能够在满足发动机正常行驶需要的同时，将中高转速工况下的部分废气能量以压缩气体的形式存储起来以用于发动机的急加速，从而改善了涡轮增压器在低转速时的加速迟滞现象。

Description

一种涡轮增压系统
技术领域
本发明属于发动机制造技术领域，特别涉及到一种涡轮增压系统。
背景技术
涡轮增压系统可以利用内燃机工作所产生的废气驱动空气压缩机，增加进入内燃机的空气流量，从而令内燃机的效率提升。在现有的涡轮增压系统中，由于涡轮的本身特性使然，涡轮增压器只能在一定的流量范围内工作。在发动机工作的不同工况，排出的废气流量波动较大，因此为了使涡轮增压器适应这种情况，一般采用下述两种方案：1、利用可变涡轮几何形状机构调节废气气流流量，如专利号为CN200780005301.1的专利所提出的利用可转动的叶片形成的流道控制废气流量，这种方案的缺点主要为：成本较高，而且由于国内的燃油中硫含量较高，因此调节废气流量的叶片经常被废气中的杂质堵死，失去其调节废气流量的能力；2、在中高转速工况时，发动机排出的废气超出需要，利用旁通系统将多余的废气流入排气处理系统，这种方案的缺点是总效率较低，因为多余的废气能量被直接排出。
另外，由于涡轮增压器是通过废气做功驱动压气机压缩进气空气，因此在低转速且需要突然加速的情况下，由于进气量增加缓慢而导致涡轮增压器特有的加速迟滞现象。
发明内容
本发明的目的是提出一种涡轮增压系统，可以在较宽的流量范围内工作，同时可以改善涡轮增压器在低转速时的加速迟滞现象。
本发明的涡轮增压系统包括废气进气口、废气出气口、空气进气管路、涡轮增压器及中冷器，所述涡轮增压器的涡轮设置于连接废气进气口与废气出气口的管路中，涡轮增压器的压气机设置于空气进气管路内，所述压气机的出气口与所述中冷器的进气口相通，关键在于所述压气机的出气口还通过一个单向阀与一个储气瓶的进气口相通，所述储气瓶的出气口通过一个管道阀与所述中冷器的进气口相通。
上述涡轮增压系统的控制方法如下：在中高转速工况下，涡轮增压器的压气机压入的新鲜空气一部分经过进入中冷器进入发动机的燃烧室内，以满足发动机的需要，另一部分进入储气瓶中进行储存。在急需加速时，可以打开管道阀，将储气瓶中预先存储的空气经中冷器送入发动机的燃烧室内，以提高发动机的瞬时输出功率。
所述涡轮增压器的数量可以为一个，利用同一个涡轮增压器完成向发动机及储气瓶供气的工作，这样可以节省成本。
进一步地，为方便布置及保证发动机工作平稳，涡轮增压器的数量还可以为两个，采用两个涡轮增压器的涡轮增压系统的结构如下：所述废气进气口与废气出气口通过并联设置的主废气管路、旁通废气管路连通，所述旁通废气管路的进气端通过一个第一阀门与主废气管路连通；所述涡轮增压器包括主涡轮增压器和副涡轮增压器，所述主涡轮增压器和副涡轮增压器的压气机均设置于空气进气管路内，所述主涡轮增压器的涡轮设置于主废气管路内，所述副涡轮增压器的涡轮设置于旁通废气管路内；所述主涡轮增压器的压气机的出气口与所述中冷器的进气口相通；所述副涡轮增压器的压气机的出气口通过一个单向阀与一个储气瓶的进气口相通，所述储气瓶的出气口通过一个第二阀门与所述中冷器的进气口相通。
上述采用两个涡轮增压器的涡轮增压系统的控制方法如下：在中高转速工况下，无需所有的废气都用来对涡轮增压器的涡轮做功以增加发动机的进气，此时打开第一阀门，这样主涡轮增压器的压气机压入的新鲜空气经过进入中冷器进入发动机的燃烧室内，以满足发动机正常行驶的需要，副涡轮增压器的压气机压入的新鲜空气进入储气瓶中进行储存，同时还可以通过控制第二阀门的开度来控制储气瓶中进入发动机的燃烧室内的空气量，以满足加速的需要。在低转速工况下，关闭第一阀门，使所有的废气均经过主涡轮增压器的涡轮，主涡轮增压器的压气机压入的新鲜空气经过进入中冷器进入发动机的燃烧室内，以满足发动机正常行驶的需要，在急需加速时，可以打开第二阀门，将储气瓶中的预先存储的空气经中冷器送入发动机的燃烧室内，以提高发动机的瞬时输出功率。
进一步地，为方便管路布置和安装，所述空气进气管路由两路管路构成，其中一路与主压气机的进气口相通，另一路与副压气机的进气口相通。
进一步地，为方便控制，所述第一阀门、第二阀门、单向阀均为电磁阀。
进一步地，为保证安全，所述储气瓶设置有一个限压阀，以防止储气瓶内气体压力过大。
进一步地，为保证进气中不含杂质，所述空气进气管路的进气端连接有空气滤清器。
本发明的涡轮增压系统结构简单，能够在满足发动机正常行驶需要的同时，将中高转速工况下的部分废气能量预先存储于储气瓶中以用于发动机的急加速，从而改善了涡轮增压器在低转速时的加速迟滞现象。
附图说明
    图1、图2是实施例1的涡轮增压系统在两种工况下的原理图，图中箭头表示气体流向。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1、2所示，本实施例的涡轮增压系统包括空气滤清器1、中冷器2、废气进气口3、废气出气口4、空气进气管路和涡轮增压器。废气进气口3与废气出气口4通过并联设置的主废气管路5、旁通废气管路6连通，旁通废气管路6的进气端通过一个第一阀门7与主废气管路5连通；
涡轮增压器包括主涡轮增压器8和副涡轮增压器9，主涡轮增压器8的压气机81和副涡轮增压器9的压气机91均设置于空气进气管路内，空气进气管路由两路管路构成，其中一路与压气机81的进气口相通，另一路与压气机91的进气口相通，空气进气管路的进气端与空气滤清器1相连；
主涡轮增压器8的涡轮82设置于主废气管路5内，副涡轮增压器9的涡轮92设置于旁通废气管路6内；主涡轮增压器的压气机81的出气口与中冷器2的进气口相通；副涡轮增压器的压气机91的出气口通过单向阀10与储气瓶11的进气口相通，储气瓶11的出气口通过第二阀门12与中冷器2的进气口相通。
上述第一阀门7、第二阀门12、单向阀10均为电磁阀。
为保证安全，储气瓶11设置有一个限压阀13，以防止储气瓶11内气体压力过大。
如图1所示，本实施例的涡轮增压系统在中高转速工况下，第一阀门7打开，发动机排出的废气一部分经过主涡轮增压器8的涡轮82对压气机81做功，另一部分通过第一阀门7进入旁通废气管路6，经过副涡轮增压器9的涡轮92对压气机91做功。此时，经过空气滤清器1过滤后的空气一部分通过管道进入主涡轮增压器8的压气机81，然后流向压气机81出气口，通过管路进入中冷器2，以满足发动机的正常行驶的需要；另一部分通过管路进入副涡轮增压器的压气机91，再经过压气机91压缩，经单向阀10进入储气瓶11内，储气瓶11上的限压阀13可以防止瓶内气体压力过大。储气瓶11通过管路与中冷器1的进气管相连通，通过控制第二阀门12的开度来控制储气瓶11内的压缩空气进入中冷器1的气体流量，以满足发动机加速的需要。
如图2所示，本实施例的涡轮增压系统在低转速工况下，第一阀门7关闭，发动机排出的废气全部经过主涡轮增压器8的涡轮82对压气机81做功，在此状态下，空气经过空气滤清器1过滤，然后经过管道进入主涡轮增压器8的压气机81，被压气机81压缩后流向出气口，再经过中冷器1冷却后进入发动机燃烧室，以满足发动机的正常行驶的需要；当有必要时，例如突然加速或者低速大负荷时，可打开第二阀门12，将储气瓶11中的预先存储的空气经中冷器1送入发动机的燃烧室内，以提高发动机的瞬时输出功率，改善涡轮增压器在低转速时的加速迟滞现象。

Claims (7)

1.一种涡轮增压系统，包括废气进气口、废气出气口、空气进气管路、涡轮增压器及中冷器，所述涡轮增压器的涡轮设置于连接废气进气口与废气出气口的管路中，涡轮增压器的压气机设置于空气进气管路内，所述压气机的出气口与所述中冷器的进气口相通，其特征在于所述压气机的出气口还通过一个单向阀与一个储气瓶的进气口相通，所述储气瓶的出气口通过一个管道阀与所述中冷器的进气口相通。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压系统，其特征在于所述涡轮增压器的数量为一个。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压系统，其特征在于所述废气进气口与废气出气口通过并联设置的主废气管路、旁通废气管路连通，所述旁通废气管路的进气端通过一个第一阀门与主废气管路连通；所述涡轮增压器包括主涡轮增压器和副涡轮增压器，所述主涡轮增压器和副涡轮增压器的压气机均设置于空气进气管路内，所述主涡轮增压器的涡轮设置于主废气管路内，所述副涡轮增压器的涡轮设置于旁通废气管路内；所述主涡轮增压器的压气机的出气口与所述中冷器的进气口相通；所述副涡轮增压器的压气机的出气口通过一个单向阀与一个储气瓶的进气口相通，所述储气瓶的出气口通过一个第二阀门与所述中冷器的进气口相通。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压系统，其特征在于所述空气进气管路由两路管路构成，其中一路与主压气机的进气口相通，另一路与副压气机的进气口相通。
5.根据权利要求3所述的涡轮增压系统，其特征在于所述第一阀门、第二阀门、单向阀均为电磁阀。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的涡轮增压系统，其特征在于所述储气瓶设置有一个限压阀。
7.根据权利要求6所述的涡轮增压系统，其特征在于所述空气进气管路的进气端连接有空气滤清器。
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