CN107740723A - 二级涡轮增压系统及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二级涡轮增压系统及试验方法，该系统其包括低压涡轮增压系统和高压涡轮增压系统，低压压气机的出气管和高压压气机的进气管串联设置，与高压压气机并联的设置有旁通管和高压压气机旁通阀，与高压压气机的出气管依次串联的设置有进气歧管、发动机气缸、排气歧管，排气歧管分别串联高压涡轮的进气管和高压涡轮旁通阀，高压涡轮旁通阀串联低压涡轮的进气管，高压涡轮的出气管和低压涡轮的出气管均串联后处理装置。本发明不仅可通过对高压压气机旁通阀和高压涡轮旁通阀的开闭和开度的控制以实现发动机在不同工况下的最佳动力性和经济性，有效防止压气机发生喘振和堵塞，而且操作简便，运行可靠。
Description
技术领域
本发明涉及涡轮增压系统，更具体地说涉及一种二级涡轮增压系统及试验方法。
背景技术
随着发动机行业的发展以及排放标准的日益严格，增压技术的应用越来越普遍，人们对发动机全工况性能提出了更高的要求。二级增压以其流量调节范围大、增压器总效率高以及良好的低速响应性和低速扭矩特性等优点越来越受到人们的重视，近年来成为发动机增压领域关注的热点。二级涡轮增压系统通常包括一个小型高压涡轮增压器和一个更大的低压涡轮增压器。二级涡轮增压系统可用于车辆的内燃机，以改善发动机性能，例如，在低速时提供更高的扭矩或减少涡轮滞后。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种二级涡轮增压系统及试验方法，不仅可通过对高压压气机旁通阀和高压涡轮旁通阀的开闭和开度的控制以实现发动机在不同工况下的最佳动力性和经济性，有效防止压气机发生喘振和堵塞，而且操作简便，运行可靠。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：二级涡轮增压系统，包括低压涡轮增压系统和高压涡轮增压系统，低压涡轮增压系统包括低压压气机、低压压气机的进气管、低压压气机的出气管、低压涡轮、低压涡轮的进气管和低压涡轮的出气管，高压涡轮增压系统包括高压压气机、高压压气机的进气管、高压压气机的出气管、高压涡轮、高压涡轮的进气管和高压涡轮的出气管；低压压气机的出气管和高压压气机的进气管串联设置，与高压压气机并联的设置有旁通管和高压压气机旁通阀，与高压压气机的出气管依次串联的设置有进气歧管、发动机气缸、排气歧管，排气歧管分别串联高压涡轮的进气管和高压涡轮旁通阀，高压涡轮旁通阀串联低压涡轮的进气管，高压涡轮的出气管和低压涡轮的出气管均串联后处理装置。
进一步地，所述高压压气机的口径小于低压压气机的口径。
进一步地，后处理装置包括尾气处理装置。
进一步地，二级涡轮增压系统及试验方法，
（1）在发动机低转速时，即转速为1800 rpm以下，高压涡轮旁通阀关闭，高压压气机旁通阀关闭，空气进入到高压压气机压缩，然后经进气歧管，进入发动机气缸，废气仅驱动高压涡轮；
（2）在发动机转速较高时，即转速在1800 rpm和3000 rpm之间，高压涡轮旁通阀部分打开，高压压气机旁通阀保持关闭，空气通过低压压气机预压缩，然后进入高压压气机二次压缩，然后经进气歧管，进入发动机气缸，废气驱动低压涡轮和高压涡轮；
（3）在更高的发动机转速下，即转速超过3000 rpm，高压涡轮旁通阀完全打开，高压压气机旁通阀打开，空气一路经过低压压气机预压缩，然后进入高压压气机二次压缩，然后经进气歧管，进入发动机气缸；另一路直接由低压压气机的出气管经过高压压气机旁通阀，经进气歧管，进入发动机气缸，废气驱动低压涡轮和高压涡轮。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该方法操作简便，运行可靠，可以通过对高压压气机旁通阀和高压涡轮旁通阀的开闭和开度的控制以实现发动机在不同工况下的最佳动力性和经济性；本发明可以有效防止压气机发生喘振和堵塞，使发动机在高效率区工作，提高其动力性和燃油经济性；本发明对二级涡轮增压前后涡轮增压器的性能进行试验和评估，为增压器与发动机的匹配开发和研究提供支持。
附图说明
图1为本发明实施例的发动机转速小于1800rpm时的运行图；
图2为本发明实施例的发动机转速在1800rpm~3000rpm之间的运行图；
图3为本发明实施例的发动机转速在3000rpm以上的运行图。
图中：11-发动机，12-发动机机体，13-发动机气缸，14-进气歧管，15-排气歧管，18-低压涡轮，19-低压压气机，21-低压压气机的进气管，22-低压压气机的出气管，23-高压涡轮，24-高压压气机，25-高压压气机的进气管，26-高压压气机的出气管，27-旁通管，28-高压压气机旁通阀，31-高压涡轮的进气管，32-低压涡轮的进气管，35-高压涡轮旁通阀，36-低压涡轮的出气管，37-高压涡轮的出气管，38-后处理装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
二级涡轮增压系统，包括低压涡轮增压系统和高压涡轮增压系统，低压涡轮增压系统包括低压压气机、低压压气机的进气管、低压压气机的出气管、低压涡轮、低压涡轮的进气管和低压涡轮的出气管，高压涡轮增压系统包括高压压气机、高压压气机的进气管、高压压气机的出气管、高压涡轮、高压涡轮的进气管和高压涡轮的出气管；低压压气机的出气管和高压压气机的进气管串联设置，与高压压气机并联的设置有旁通管和高压压气机旁通阀，与高压压气机的出气管依次串联的设置有进气歧管、发动机气缸、排气歧管，排气歧管分别串联高压涡轮的进气管和高压涡轮旁通阀，高压涡轮旁通阀串联低压涡轮的进气管，高压涡轮的出气管和低压涡轮的出气管均串联后处理装置。
进一步地，所述高压压气机的口径小于低压压气机的口径。
进一步地，后处理装置包括尾气处理装置。
所述低压涡轮的进气管上的高压涡轮旁通阀可以根据发动机的不同转速，调节不同开度，以保证最佳的动力性。
所述在旁通管上装有高压压气机旁通阀，当发动机转速过高时，可以作为泄气阀，以防止阻塞。
所述涡轮增压器涡轮排气通道上安装有尾气处理装置。
所述当发动机转速过低时，空气只经过尺寸小的高压压气机压缩然后送入进气歧管，可以防止喘振。
进一步地，二级涡轮增压系统及试验方法，
（1）在发动机低转速时，即转速为1800 rpm以下，高压涡轮旁通阀关闭，高压压气机旁通阀关闭，空气进入到高压压气机压缩，然后经进气歧管，进入发动机气缸，废气仅驱动高压涡轮；
（2）在发动机转速较高时，即转速在1800 rpm和3000 rpm之间，高压涡轮旁通阀部分打开，高压压气机旁通阀保持关闭，空气通过低压压气机预压缩，然后进入高压压气机二次压缩，然后经进气歧管，进入发动机气缸，废气驱动低压涡轮和高压涡轮；
（3）在更高的发动机转速下，即转速超过3000 rpm，高压涡轮旁通阀完全打开，高压压气机旁通阀打开，空气一路经过低压压气机预压缩，然后进入高压压气机二次压缩，然后经进气歧管，进入发动机气缸；另一路直接由低压压气机的出气管经过高压压气机旁通阀，经进气歧管，进入发动机气缸，废气驱动低压涡轮和高压涡轮。
本发明一般涉及涡轮增压器，更具体地说涉及一种柴油机二级涡轮增压系统的布置。所述二级涡轮增压器结合高压压气机旁通阀和高压涡轮旁通阀实现在高低转速下不同进气歧管的进气量。所述低压涡轮增压系统和高压涡轮增压系统组成二级涡轮增压系统。所述当发动机转速过低时，空气只经过尺寸小的高压压气机压缩然后送入进气歧管，可以防止喘振。本发明可以在多种不同的工况下，通过发动机控制旁通阀的开度，使发动机时刻处在最佳状态，由于低压压气机比高压压气机尺寸更大，在不同的工况下都能保证充分进气，更好的改善发动机低速时涡轮增压器的迟滞，在增压器的排气端加后处理装置可以更好的解决排放颗粒物的问题。
上述试验过程中，通过判断发动机转速大小，确定高压压气机旁通阀和高压涡轮旁通阀的开闭及开度，高压压气机旁通阀和高压涡轮旁通阀均通过工控机程序控制，以信号输出的形式执行，反馈循环的开关、及各个阀门的开闭。
本发明实施案例提供的检验试验台不仅能满足普通车用涡轮增压器的性能测试检验，还可以适用可变截面涡轮增压器（VGT）的性能试验，节能环保，自动化程度高，适用于高校、科研机构试验研究及企业产品测试，可扩展性强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.二级涡轮增压系统，其特征在于：包括低压涡轮增压系统和高压涡轮增压系统，低压涡轮增压系统包括低压压气机、低压压气机的进气管、低压压气机的出气管、低压涡轮、低压涡轮的进气管和低压涡轮的出气管，高压涡轮增压系统包括高压压气机、高压压气机的进气管、高压压气机的出气管、高压涡轮、高压涡轮的进气管和高压涡轮的出气管；低压压气机的出气管和高压压气机的进气管串联设置，与高压压气机并联的设置有旁通管和高压压气机旁通阀，与高压压气机的出气管依次串联的设置有进气歧管、发动机气缸、排气歧管，排气歧管分别串联高压涡轮的进气管和高压涡轮旁通阀，高压涡轮旁通阀串联低压涡轮的进气管，高压涡轮的出气管和低压涡轮的出气管均串联后处理装置。
2.根据权利要求1所述的二级涡轮增压系统，其特征在于：所述高压压气机的口径小于低压压气机的口径。
3.根据权利要求1或2所述的二级涡轮增压系统，其特征在于：后处理装置包括尾气处理装置。
4.根据权利要求1-3之一所述的二级涡轮增压系统的试验方法，其特征在于：
（1）在发动机低转速时，即转速为1800 rpm以下，高压涡轮旁通阀关闭，高压压气机旁通阀关闭，空气进入到高压压气机压缩，然后经进气歧管，进入发动机气缸，废气仅驱动高压涡轮；
（2）在发动机转速较高时，即转速在1800 rpm和3000 rpm之间，高压涡轮旁通阀部分打开，高压压气机旁通阀保持关闭，空气通过低压压气机预压缩，然后进入高压压气机二次压缩，然后经进气歧管，进入发动机气缸，废气驱动低压涡轮和高压涡轮；
（3）在更高的发动机转速下，即转速超过3000 rpm，高压涡轮旁通阀完全打开，高压压气机旁通阀打开，空气一路经过低压压气机预压缩，然后进入高压压气机二次压缩，然后经进气歧管，进入发动机气缸；另一路直接由低压压气机的出气管经过高压压气机旁通阀，经进气歧管，进入发动机气缸，废气驱动低压涡轮和高压涡轮。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114483288A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-13 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种提升增压发动机瞬态响应的控制方法、系统及汽车 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080173016A1 (en) * | 2004-11-11 | 2008-07-24 | Pierre Barthelet | Turbocharger System and Control Methods For Controlling a Turbocharger System |
| JP2010053788A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Toyota Motor Corp | シーケンシャルターボシステム |
| JP2010133303A (ja) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Toyota Motor Corp | 過給機付内燃機関 |
| CN102333941A (zh) * | 2009-02-27 | 2012-01-25 | 三菱重工业株式会社 | 内燃机的增压系统 |
| CN104675511A (zh) * | 2013-09-23 | 2015-06-03 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 两级涡轮增压器系统 |
| US20160312687A1 (en) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Ford Global Technologies, Llc | Internal combustion engine with two-stage supercharging capability and with exhaust-gas aftertreatment arrangement, and method for operating an internal combustion engine of said type |
| CN207406406U (zh) * | 2017-10-27 | 2018-05-25 | 福州大学 | 二级涡轮增压系统 |
-
2017
- 2017-10-27 CN CN201711027627.6A patent/CN107740723A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080173016A1 (en) * | 2004-11-11 | 2008-07-24 | Pierre Barthelet | Turbocharger System and Control Methods For Controlling a Turbocharger System |
| JP2010053788A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Toyota Motor Corp | シーケンシャルターボシステム |
| JP2010133303A (ja) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Toyota Motor Corp | 過給機付内燃機関 |
| CN102333941A (zh) * | 2009-02-27 | 2012-01-25 | 三菱重工业株式会社 | 内燃机的增压系统 |
| CN104675511A (zh) * | 2013-09-23 | 2015-06-03 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 两级涡轮增压器系统 |
| US20160312687A1 (en) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | Ford Global Technologies, Llc | Internal combustion engine with two-stage supercharging capability and with exhaust-gas aftertreatment arrangement, and method for operating an internal combustion engine of said type |
| CN207406406U (zh) * | 2017-10-27 | 2018-05-25 | 福州大学 | 二级涡轮增压系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114483288A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-05-13 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种提升增压发动机瞬态响应的控制方法、系统及汽车 |
| CN114483288B (zh) * | 2022-01-27 | 2023-09-12 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种提升增压发动机瞬态响应的控制方法、系统及汽车 |
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