CN103603721A - 发动机动力涡轮系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机动力涡轮系统。该发动机动力涡轮系统包括：动力涡轮，通过发动机废气能量的推动产生机械能；电控离合器，其一端与发动机齿轮系连接，另一端与动力涡轮的齿轮连接；电控单元，其输出端与电控离合器的电控执行机构连接，以控制电控离合器的啮合或分离；转速传感器，与电控单元的输入端连接，用于检测发动机转速，并将转速信号传递给电控单元。该发动机动力涡轮系统通过在动力涡轮齿轮与发动机齿轮系之间增设电子控制的离合器，使动力涡轮只在输出正功时才与发动机齿轮系统接合驱动曲轴转动做正功，其它时间动力涡轮与发动机齿轮系统分离，不消耗发动机有用功，运行可靠性高，方便维修。
Description
技术领域
本发明涉及发动机领域，特别涉及一种发动机动力涡轮系统。
背景技术
现有的柴油机、汽油机及天然气发动机等动力机械用动力涡轮系统将发动机废气能转换为机械能，其通过液力耦合器传递给发动机齿轮系，最终带动曲轴转动，增大发动机的输出功。
液力耦合器属于损耗功率控制型（机械）调速装置，随着技术的进步，液力耦合器逐渐显现了以下的局限性：
首先，液力耦合器属于损耗功率控制性的调速设备，通过实测发现，发动机安装带液力耦合器的动力涡轮装置后，只在一定转速以上，动力涡轮可以通过齿轮系给曲轴一个驱动力，带动曲轴转动，增加输出功，这时发动机与不带动力涡轮的状态比较功率会增大，油耗率会降低，带动力涡轮装置是有利的；而一定转速以下，排气能量小时，动力涡轮装置驱动曲轴的力增加的输出功与其自身消耗的功相当，动力涡轮装置不做功；当转速进一步减少时，动力涡轮甚至会被发动机齿轮系带动，消耗发动机功率，动力涡轮装置做负功（消耗发动机输出功）。有液力耦合器的动力涡轮这种特点使其只在特定条件下适用。另外，由于液力耦合器是用液压油传递功率，因此速度控制不稳定、功率因数低、调速精度差。根据国家落实节能节排的政策，液力耦合器已经不是目前所发展使用的产品，从生产的安全性及运行的成本角度分析，液力耦合器已经不适合目前市场使用，需考虑用其他的电磁控制功率型的高效节能调速装置代替。
其次，液力耦合器是由动力涡轮的机械轴输出端与液力耦合器的机械轴连接；由液力耦合器改变速度通过液力耦合的输出端与发动机齿轮系的机械轴连接。发动机齿轮系与动力涡轮的距离较远，效率很差。需提供较大的安装空间，基础复杂。另外，由于液力耦合器的两端出轴为两个半轴，颈向跳动大，在短时间内就会造成设备漏油。这样必然会导致机械轴及轴承干磨。因而，故障率较高。
再次，液力耦合器属于一种机械调速设备。液力耦合器的原理决定了液力耦合器有8-10%的速度损失。同时功率损失变为热量，使液压油温过高。需要大量冷却水冷却液压油。且在实际运行中油温高于95℃以上，使冷却器的水易结垢堵塞，造成故障。
还有，当液力耦合器故障时，设备只能停止运行，维护量大、二次成本过高，且严重影响生产。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供了一种结构简单合理，功率消耗低，运行可靠性高，方便维修的发动机动力涡轮系统。
为达到上述目的，根据本发明提供了一种发动机动力涡轮系统，包括：
动力涡轮，通过发动机废气能量的推动产生机械能；
电控离合器，其一端与发动机齿轮系连接，另一端与动力涡轮的齿轮连接；
电控单元，其输出端与电控离合器的电控执行机构连接，以控制电控离合器的啮合或分离；
转速传感器，与电控单元的输入端连接，用于检测发动机转速，并将转速信号传递给电控单元。
上述技术方案中，动力涡轮安装在发动机上。
上述技术方案中，转速传感器布设在发动机上。
上述技术方案中，发动机的废气经过增压器再到动力涡轮入口，驱动动力涡轮的涡轮高速旋转，把废气能量转换为机械能。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该发动机动力涡轮系统结构简单合理，通过在动力涡轮齿轮与发动机齿轮系之间增设电子控制的离合器，使得发动机转速达到设定值后，电控信号到达离合器，离合器啮合，动力涡轮与发动机齿轮系连接，动力涡轮开始工作，驱动曲轴输出正功。当发动机转速小于一个设定值后，电控信号到达电子控制的离合器，离合器就分离，动力涡轮空转，与发动机齿轮系统不接合，不消耗发动机的有用功，使动力涡轮只在输出正功时才与发动机齿轮系统接合驱动曲轴转动做正功，其它时间动力涡轮与发动机齿轮系统分离，不消耗发动机有用功，避免了低速时发动机功率的不必要消耗和减少了动力涡轮部分装置带负荷工作的时间，对提高动力涡轮装置的适用性及动力涡轮的可靠性有利，且运行可靠性高，方便维修。
附图说明
图1为本发明的发动机动力涡轮系统的结构示意图；
附图标记说明：
1-动力涡轮，2-电控离合器，3-电控单元，4-发动机，41-发动机齿轮系。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。需要理解的是，本发明的以下实施方式中所提及的“上”、“下”、“左”、“右”、“正面”和“反面”均以各图所示的方向为基准，这些用来限制方向的词语仅仅是为了便于说明，并不代表对本发明具体技术方案的限制。
本发明的发动机动力涡轮系统结构简单合理，通过在动力涡轮齿轮与发动机齿轮系之间增设电子控制的离合器，使得发动机转速达到设定值后，电控信号到达离合器，离合器啮合，动力涡轮与发动机齿轮系连接，动力涡轮开始工作，驱动曲轴输出正功。当发动机转速小于一个设定值后，电控信号到达电子控制的离合器，离合器就分离，动力涡轮空转，与发动机齿轮系统不接合，不消耗发动机的有用功，使动力涡轮只在输出正功时才与发动机齿轮系统接合驱动曲轴转动做正功，其它时间动力涡轮与发动机齿轮系统分离，不消耗发动机有用功，避免了低速时发动机功率的不必要消耗和减少了动力涡轮部分装置带负荷工作的时间，对提高动力涡轮装置的适用性及动力涡轮的可靠性有利，且运行可靠性高，方便维修。
以下详细的描述通过举例但非限制的方式说明了本公开，应该明白的是本公开的各种方面可被单独的实现或者与其他方面结合的实现。本说明书清楚的使本领域的技术人员能够制造并使用我们相信为新的且非显而易见的改进，描述了若干实施例、变通方法、变型、备选方案以及系统应用，包括当前被认为是执行本说明书中描述的发明原理的最好模式。当描述元件或特征和/或实施例时，冠以“一”“一个”“该”和“所述”旨在表示具有元件或特征中的一个或多个。术语“包括”“包含”和“具有”旨在为包括性的，并表示在那些具体描述的元件或特征以外还具有额外的元件或特征。
如图1所示，该发动机动力涡轮系统具体结构包括：动力涡轮1和电控离合器2，以及与电控离合器2控制连接的电控单元3和作为电控单元3输入终端的转速传感器（图中未示出）。其中，动力涡轮1将发动机4的废气能转换为机械能，再通过电控离合器2传递给发动机齿轮系41，最终带动曲轴转动，增大发动机的输出功。作为电控单元3输入终端的转速传感器布设在发动机4上，用于检测发动机的实际转速，并将该转速信号传递给电控单元3，电控单元3根据该转速信号与设定值的比较结果来控制电控离合器2的啮合或分离，进而控制发动机齿轮系4与动力涡轮1接合或脱开，避免了液力耦合器时发动机低速时功率的不必要消耗和减少了动力涡轮部分装置带负荷工作的时间，对提高动力涡轮装置的适用性及动力涡轮的可靠性有利，且运行可靠性高，方便维修。
其中，动力涡轮1安装在发动机上，由发动机的废气能量驱动，发动机的废气一般经过增压器再到动力涡轮入口，驱动动力涡轮的涡轮高速旋转，把废气能量转换为机械能。
电控离合器2的一端与发动机齿轮系连接，另一端与动力涡轮齿轮连接。该电控离合器2的电控执行机构受电控单元3控制，以根据电控单元3的指令来控制电控离合器2的啮合或分离。
电控单元3的输入端与发动机的转速传感器连接，输出端与电控离合器2的电控执行机构连接。电控单元3实时接收转速传感器的发动机转速信号，并将该转速信号与电控单元3中预设的设定值的比较（初始时电控离合器2是分离的）：当发动机转速低于设定值时，电控单元3通过电控离合器2的电控执行机构使离合器分离，继而使动力涡轮齿轮与发动机齿轮系脱离，动力涡轮在废气驱动下空转，不消耗发动机有用功。
当发动机转速高于设定值时，电控单元3通过电控离合器2的电控执行机构使离合器啮合，继而使动力涡轮齿轮与发动机齿轮系啮合，动力涡轮开始通过齿轮系统驱动发动机曲轴加速转动，增加发动机曲轴输出的有用功。当低于设定值时，电控单元又通过执行机构使离合装置分离。这样设置既可保证动力涡轮在输出正功时与发动机齿轮系接合驱动曲轴转动，又可保证动力涡轮在发动机转速低时，不输出正功甚至消耗发动机有用功时与齿轮系脱离。
综上，该发动机动力涡轮系统结构简单合理，通过在动力涡轮齿轮与发动机齿轮系之间增设电子控制的离合器，使得发动机转速达到设定值后，电控信号到达离合器，离合器啮合，动力涡轮与发动机齿轮系连接，动力涡轮开始工作，驱动曲轴输出正功。当发动机转速小于一个设定值后，电控信号到达电子控制的离合器，离合器就分离，动力涡轮空转，与发动机齿轮系统不接合，不消耗发动机的有用功，使动力涡轮只在输出正功时才与发动机齿轮系统接合驱动曲轴转动做正功，其它时间动力涡轮与发动机齿轮系统分离，不消耗发动机有用功，避免了低速时发动机功率的不必要消耗和减少了动力涡轮部分装置带负荷工作的时间，对提高动力涡轮装置的适用性及动力涡轮的可靠性有利，且运行可靠性高，方便维修。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种发动机动力涡轮系统，其特征在于，包括：
动力涡轮，通过发动机废气能量的推动产生机械能；
电控离合器，其一端与发动机齿轮系连接，另一端与所述动力涡轮的齿轮连接；
电控单元，其输出端与所述电控离合器的电控执行机构连接，以控制所述电控离合器的啮合或分离；
转速传感器，与所述电控单元的输入端连接，用于检测发动机转速，并将转速信号传递给所述电控单元。
2.根据权利要求1所述的发动机动力涡轮系统，其特征在于：所述动力涡轮安装在发动机上。
3.根据权利要求1所述的发动机动力涡轮系统，其特征在于：所述转速传感器布设在发动机上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的发动机动力涡轮系统，其特征在于：发动机的废气经过增压器再到动力涡轮入口，驱动动力涡轮的涡轮高速旋转，把废气能量转换为机械能。
Priority Applications (1)
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| CN201310605908.0A CN103603721B (zh) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | 发动机动力涡轮系统 |
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| CN101280726A (zh) * | 2007-04-03 | 2008-10-08 | 通用电气公司 | 动力输出系统和包括所述系统的燃气涡轮发动机组件 |
| CN203532046U (zh) * | 2013-11-25 | 2014-04-09 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 发动机动力涡轮系统 |
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2013
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