CN203809107U - 用于具有两级涡轮增压器的发动机的系统 - Google Patents

用于具有两级涡轮增压器的发动机的系统 Download PDF

Info

Publication number
CN203809107U
CN203809107U CN201290000712.8U CN201290000712U CN203809107U CN 203809107 U CN203809107 U CN 203809107U CN 201290000712 U CN201290000712 U CN 201290000712U CN 203809107 U CN203809107 U CN 203809107U
Authority
CN
China
Prior art keywords
turbine
compressor
valve
turbosupercharger
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201290000712.8U
Other languages
English (en)
Inventor
R.R.埃尔德蒙格
M.T.斯塔布莱恩
D.C.霍菲尔
A.S.德尔格雷科
S.W.弗罗因德
V.米切拉西
J.弗里茨
G.比卡斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Application granted granted Critical
Publication of CN203809107U publication Critical patent/CN203809107U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/001Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust using exhaust drives arranged in parallel
    • F02B37/002Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust using exhaust drives arranged in parallel the exhaust supply to one of the exhaust drives can be interrupted
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/013Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M23/00Apparatus for adding secondary air to fuel-air mixture
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/08EGR systems specially adapted for supercharged engines for engines having two or more intake charge compressors or exhaust gas turbines, e.g. a turbocharger combined with an additional compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10255Arrangements of valves; Multi-way valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/18Feeding by means of driven pumps characterised by provision of main and auxiliary pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

本实用新型提供用于发动机的各种系统。在一个例子中,该系统包括两级涡轮增压器,该两级涡轮增压器具有第一涡轮增压器和第二涡轮增压器,该第一涡轮增压器具有第一涡轮和第一压缩机并且第二涡轮增压器具有第二涡轮和第二压缩机,其中第一涡轮和第二涡轮并联布置并且第一压缩机和第二压缩机串联布置。该系统可以包括联接第一涡轮和第二涡轮的涡轮进口的管道以及联接在该管道与第一涡轮的涡轮进口之间的阀以节流通向第一涡轮的流。

Description

用于具有两级涡轮增压器的发动机的系统
技术领域
本实用新型中所公开的主题涉及用于包括两级涡轮增压器的内燃机的系统。 
背景技术
涡轮增压器可以用于发动机系统,以增加被供给至发动机的空气的压力以用于燃烧。在一个例子中,涡轮增压器包括涡轮,该涡轮联接在发动机的排气通道中,该涡轮至少部分地驱动压缩机以增加进入空气压力。在一些例子中,发动机系统可以包括两个或多个涡轮增压器以进一步增加进入空气的压力,例如包括两个涡轮增压器的两级涡轮增压器。在这种例子中,涡轮可以串联布置并且压缩机可以串联布置,因此进入空气通过两个压缩机并且排放气体通过两个涡轮。然而,在部分负荷条件期间,涡轮增压器的效率可能降低。 
在一种解决方式中,提供节流旁路,使得排放气体可以在部分负荷发动机操作期间绕过排气通道中的涡轮中的一个,以便提高涡轮增压器效率。然而,旁路可能在全负荷操作下造成较高的背压,从而产生损耗并且降低涡轮增压器效率。此外,由于在系统中包括旁路,可能增加系统所需的包装空间。 
实用新型内容
在一个实施例中,一种发动机系统包括两级涡轮增压器。该两级涡轮增压器可以包括具有第一涡轮和第一压缩机的第一涡轮增压器以及具有第二涡轮和第二压缩机的第二涡轮增压器。第一涡轮和第二涡轮并联布置并且第一压缩机和第二压缩机串联布置。该系统 可以包括联接第一涡轮和第二涡轮的涡轮进口的管道、以及联接在管道与第一涡轮的涡轮进口之间的阀。 
其中,所述阀联接在所述第一涡轮的涡轮进口中的管道的下游。 
其中,所述阀是比例控制阀。 
其中,所述第一压缩机定位在位于主环境空气进口下游和所述第二压缩机上游的发动机的进气通道中。 
所述的系统还包括定位在副环境空气进口处的止回阀,所述止回阀在所述第一压缩机下游和所述第二压缩机上游沿所述发动机的进气通道定位。 
所述的系统还包括中冷器,所述中冷器定位在所述第一压缩机下游和副环境空气进口上游的进气通道中。 
所述的系统还包括后冷器,所述后冷器定位在所述第二压缩机下游。 
所述的系统还包括排放气体再循环系统,所述排放气体再循环系统具有定位在所述第一涡轮和所述第二涡轮的进口上游的排放气体进口。 
通过将第一涡轮和第二涡轮并联布置,流过第一涡轮的排放气体可以不流过第二涡轮。此外,通过包括位于第一涡轮进口上游的阀,通向第一涡轮的排气流可以减少。通过该方式,由连接第一涡轮与第二涡轮的管道造成的损失以及由旁路管道造成的损失可以减少。在操作期间,能够关闭第一涡轮,由此通过将系统的操作点移至具有效率相对较高的区域而使全部流通过第二涡轮。此外,包装空间的体积可以与其他多级涡轮增压器不同。 
在另一个实施例中,提供一种用于具有排放气体再循环系统和两级涡轮增压器的发动机的方法,该两级涡轮增压器包括第一涡轮增压器和第二涡轮增压器。该方法包括:基于发动机负荷,调节通向第一涡轮增压器的排放气体流,其中第一涡轮增压器的涡轮与第 二涡轮增压器的涡轮并联布置,并且第一涡轮增压器的压缩机与第二涡轮增压器的压缩机串联布置;以及调节从第一涡轮和第二涡轮二者上游抽取的排放气体再循环的量。 
其中,调节通向所述第一涡轮增压器的涡轮的排放气体流包括调节定位在所述第一涡轮增压器的涡轮的进口上游的阀。 
其中,调节排放气体再循环的量包括调节定位在所述第一涡轮增压器的涡轮的进口上游的阀。 
其中,通过调节定位在所述第一涡轮增压器的涡轮的进口上游的阀来调节排放气体再循环的量是基于发动机操作条件。 
其中,调节所述阀以在发动机负荷大于阈值时打开。 
所述的方法还包括在所述阀打开时从位于所述第一涡轮增压器的压缩机上游的主空气进口接收环境空气。 
其中,调节所述阀以在发动机负荷小于阈值时关闭。 
所述的方法还包括在所述阀关闭时从位于所述第一涡轮增压器的压缩机下游和所述第二涡轮增压器的压缩机上游的副空气进口接收空气。 
其中,所述阀是比例控制阀,并且其中调节排放气体再循环的量包括调节所述阀的位置以增加或减少通过所述阀的排气流。通过该方式,该两级涡轮增压器可以被控制使得发动机通过一个或两个涡轮增压器操作。在一个例子中,第一涡轮可以在发动机处于部分负荷条件时关闭,由此改进第二涡轮的压力比。此外,通过调节通向第一涡轮排放气体流,可以调节背压使得可以调节排放气体再循环的量。 
在另一个实施例中,一种用于发动机的系统包括第一涡轮增压器和第二涡轮增压器,该第一涡轮增压器包括第一涡轮和第一压缩机二者,第一涡轮具有定位在排放气体通过其流动的第一排气通道中的第一涡轮进口,第一压缩机定位在进气通道的主空气进口(primary air inlet)下游并且进入空气通过该进气通道流动,该第二 涡轮增压器包括第二涡轮和第二压缩机二者,第二涡轮具有定位在排放气体通过其流动的第二排气通道中的第二涡轮进口,第二压缩机定位在进气通道中的第一压缩机下游。该系统还包括:限定了连通管道的结构,该连通管道将所述第一排气通道联接到位于第一涡轮进口和第二涡轮进口上游的第二排气通道;排放气体再循环系统,该排放气体再循环系统具有位于第一涡轮和第二涡轮的进口上游的排放气体进口;以及阀,该阀定位在连通管道与第一涡轮的进口之间,该阀可操作地调节通向第一涡轮和通向排放气体再循环系统的排放气体流的量。 
所述的系统还包括控制器,所述控制器与所述阀通信并且可操作地基于发动机负荷来控制所述阀打开或关闭。 
所述的系统还包括止回阀,所述止回阀定位在副空气进口处,所述副空气进口定位在所述第一压缩机的下游和所述第二压缩机的上游。 
通过操作阀以调节通向第一涡轮的流的量,能够在一定范围的操作内提高发动机操作效率。例如,通过在部分负荷条件期间关闭阀,节流损失和/或背压可以减小同时保持期望的压力比。例如,在全负荷条件期间,可以打开阀,使得两个涡轮增压器都可以提供充足的流。此外,可以通过调节阀来调节背压;这样一来,可以调节通向排放气体再循环系统的排放气体流。 
提供实用新型内容以通过简化形式引入在具体实施方式中进一步描述的对理念的选择。不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征,所要求保护的主题的范围仅由具体实施方式之后的权利要求限定。此外,所要求保护的主题不限于解决上文或者本实用新型的任何部分中所述的任何缺点的实施方式。 
附图说明
通过参照附图阅读以下对非限制性实施例的描述,本实用新型将得到更好的理解,其中在附图中: 
图1示出了根据本实用新型的实施例的支承发动机系统的移动平台的示例性实施例。 
图2示出了根据本实用新型的实施例的包括两级涡轮增压器的系统的示例性实施例。 
图3示出了根据本实用新型的实施例的包括两级涡轮增压器的系统的示例性实施例。 
图4示出了根据本实用新型的实施例的包括两级涡轮增压器的系统的示例性实施例。 
图5示出了流程图,其中示出了用于包括两级涡轮增压器的系统的控制方法。 
具体实施方式
下文的描述涉及用于包括两级涡轮增压器的发动机的方法和系统的各个实施例。在一个示例性系统中,涡轮增压器包括具有第一涡轮和第一压缩机的第一涡轮增压器以及具有第二涡轮和第二压缩机的第二涡轮增压器,其中第一涡轮和第二涡轮并联布置并且第一压缩机和第二压缩机串联布置。该系统可以包括联接第一涡轮和第二涡轮的涡轮进口的管道、以及联接在管道与第一涡轮的涡轮进口之间的阀。例如,该阀可以被调节以基于发动机负荷来控制通向第一涡轮的排气流。在另一个实施例中,该系统可以包括排放气体再循环系统。在这种实施例中,可以基于发动机操作条件调节该阀来控制排放气体再循环的量。 
本实用新型的发动机系统可以用于多种涡轮增压的发动机驱动系统。这些系统中的一些系统可以是固定的,而其它系统可以位于半移动或移动平台上。半移动平台可以在操作周期之间重新定位,例如被安装在平板拖车上。移动平台包括自推进车辆。这种车辆能 够包括采矿设备、船舶、公路运输车辆、越野车辆(OHV)和轨道车辆。公路运输能够包括客用车辆以及商用或工业用车辆二者。为了图示清楚起见,提供机车作为支承结合了本实用新型的实施例的系统的示例性移动平台。 
在讨论本实用新型的发动机系统之前,公开了用于支承发动机系统的实施例的平台的例子。具体而言,图1示出了示例性火车100,包括被构造成在轨道110上运行并且通过联接器112彼此联接的多辆机车102、104、106以及多节车厢108。多辆机车102、104、106包括领头机车(lead locomotive)102以及一辆或多辆远距离机车104、106。尽管图示的例子示出了三辆机车以及四节车厢,但是任何适当数量的机车和车厢都可以被包括在火车100中。 
在一个例子中,机车102可以是由柴油发动机10提供动力的柴油电机车。在备选实施例中,可以通过备选的发动机构造为其它的机车提供动力,例如汽油发动机、生物柴油发动机、天然气发动机、或者路旁(例如,接触网、或第三轨)电动车辆。 
机车控制器22能够从火车100的机车中的每一辆接收信息并且向火车100的机车中的每一辆发射信号。例如,机车控制器22可以从火车100上的多个传感器接收信号,并且相应地调节火车操作。机车控制器22可以联接到发动机控制器12,以用于调节每一辆机车的发动机操作。发动机控制器12可以接收关于操作条件的一个或多个信号,并且调节发动机操作,例如本实用新型中所述的涡轮增压和/或EGR操作。 
图2示出了发动机系统200的示例性实施例,该发动机系统200可以被包括在火车100(图1)的机车(102、104、106)中的每一辆中。在一个例子中,发动机系统200包括发动机202(例如图1中所示的发动机10),该发动机202可以是通过压缩点火来燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在其它的非限制性实施例中,发动机202可以通过压缩点火(和/或火花点火)来燃烧燃料(包括汽油、天然 气、氢、煤油、生物柴油、或者具有类似密度的其它的石油馏分)。此外,应当理解,发动机202不限于被包括在机车推进系统中;在其它实施例中,发动机202可以是固定式发动机(例如在电厂应用中),或者船或越野车辆推进系统中的发动机。 
发动机202从进气通道210接收进入空气以用于燃烧。该进气通道210从主(环境)空气进口(primary air inlet)212接收空气,并且空气通过空气过滤器(未示出),该空气过滤器对空气进行过滤。来自气缸的排放气体通过收集歧管流向排气通道215到达管道218,排放气体从管道218分支到第一涡轮的进口214和第二涡轮的进口216中。发动机系统200还包括具有第一涡轮增压器220和第二涡轮增压器226的两级涡轮增压器。 
如图2中所示,第一涡轮增压器220布置于进气通道210与管道218之间。第一涡轮增压器220包括第一涡轮222,该第一涡轮222至少部分地驱动第一压缩机224,该第一压缩机224机械联接到第一涡轮222(例如通过轴)。此外,第二涡轮增压器226布置于进气通道210与管道218之间。第二涡轮增压器226包括第二涡轮228,该第二涡轮228至少部分地驱动第二压缩机230,该第二压缩机230机械联接到第二涡轮228(例如通过轴)。涡轮增压器220和226使被抽入进气通道210中的空气压力增大,以便在燃烧期间提供更大的装载密度,从而提高动力和/或发动机操作效率。 
如图2中所示,第一压缩机224定位在第二压缩机230的上游,使得通过主(环境)空气进口212进入进气通道210的进入空气流过第一压缩机224,所述空气等同于环境空气,在第一压缩机224处,进入空气被压缩并且随后通过第二压缩机230,在第二压缩机230处,进入空气在进入发动机202的气缸204之前被进一步压缩。这样一来,第一压缩机224是低压压缩机,该低压压缩机是低压涡轮增压器的部件,并且第二压缩机230是高压压缩机,该高压压缩机是高压涡轮增压器的部件。此外,基本所有流过第一压缩机224的空气都流 过第二压缩机230,使得第一压缩机和第二压缩机串联布置。相比之下,如图所示,第一涡轮222和第二涡轮228并联布置。例如,流出第一发动机排206或第二发动机排208(如图4所示)并且通过第一涡轮222的排放气体不流过第二涡轮228,并且流出第一发动机排206或第二发动机排208并且通过第二涡轮228的排放气体不流过第一涡轮222。 
在一些实施例中,第一涡轮222和第二涡轮228可以基本相同。在其它实施例中,第一涡轮222和第二涡轮228可以不同。第一压缩机224和第二压缩机230可以由于不同的压力而不同。作为例子,第二涡轮228可以被设计成旋转得比第一涡轮222快,原因是较高的压力在第二压缩机230中占优势,第二压缩机230因此比第一压缩机224小并且旋转得更快。例如,第一涡轮增压器和第二涡轮增压器可以被设计成为特定的发动机系统提供期望的压力比。 
在图2的示例性实施例中,发动机系统200还包括定位在第一压缩机224下游和第二压缩机230上游的中冷器232,该中冷器232在由第一压缩机224压缩的进入空气进入第二压缩机230之前对其进行冷却。发动机系统200还包括定位在第二压缩机230下游的后冷器234,该后冷器234在进入空气进入发动机202的气缸204之前对由第二压缩机230压缩的进入空气进行冷却。 
如图2中所示,发动机系统200包括阀236,该阀236定位在管道218与第一涡轮的进口214之间。可以调节阀236(例如,通过例如图1中所示的发动机控制器12的控制器)以控制进入第一涡轮222的排放气体的量。通过该方式,通向第一涡轮增压器220的排气流可以显著减少或被切断,使得仅第二涡轮增压器226向发动机提供压缩空气(例如,在部分负荷操作期间)。当通向第一涡轮222的排气流被切断时,基本所有的排气流都可以流过第二涡轮228。在一些实施例中,阀236可以是闸阀,该闸阀可以在使得排放气体流向第一涡轮222的打开位置或者使得基本没有排放气体流向第一涡轮222的 关闭位置之间移动。在其它实施例中,阀236可以是比例控制阀(例如蝶阀),可以调节该比例控制阀以控制进入第一涡轮222的流量。应当理解,阀236可以是用于特定的发动机系统构造的任何合适的阀。 
在图2中所示的示例性实施例中,发动机系统还包括沿进气通道210定位在副空气进口(second air inlet)240处的阀238(例如止回阀)。在其它实施例中,发动机系统可以不包括定位在副空气进口处的止回阀。副空气进口240并且因此止回阀238定位在中冷器232的下游和第二压缩机230的上游。例如,进气通道210中的压力的改变可能造成止回阀238打开,使得第二压缩机230在第一涡轮增压器220不向第二压缩机230提供压缩空气时(例如当阀236关闭时)接收进入空气。同样地,进气通道210中的压力可能造成止回阀238关闭,使得当第一涡轮增压器220向第二压缩机230提供压缩空气时(例如,当阀236打开时),空气不通过副空气进口240进入进气通道。 
因此,发动机系统包括两级涡轮增压器,该两级涡轮增压器包括串联的第一压缩机和第二压缩机以及并联的第一涡轮和第二涡轮。在这种构造中,可以通过调节第一涡轮进口中的阀来减少通向第一涡轮的排气流,使得发动机系统通过第二涡轮增压器并且不通过第一涡轮增压器操作。 
图3示出了可以被包括在火车100(图1)的机车(102、104、106)中的每一辆机车中的发动机系统300的另一个示例性实施例。图3中所示的实施例包括与图2中所示的实施例相同的部件中的多个部件。相应地,与图2中所示的部件起到类似作用的那些部件由与图3中相似的附图标记标记并且可能不再描述。 
发动机系统300包括排放气体再循环(EGR)系统242,该排放气体再循环系统242将来自位于管道218以及第一涡轮的进口214和第二涡轮的进口216上游的排气通道215的排放气体引导至位于后冷 器234下游的进气通道210。EGR系统242包括EGR通道244和EGR阀246,以用于控制从发动机202的第一发动机排206和第二发动机排208再循环至发动机202的进气通道210的排放气体量。通过将排放气体引导至发动机202的气缸204,减少了可获得的用于燃烧的氧量,由此降低了燃烧火焰温度并且减少了氮氧化物(例如,NOX)的形成。例如,EGR阀246可以是由控制器(例如,上文参照图1描述的发动机控制器12)控制的开/关阀,或者EGR阀246可以控制EGR的可变量。 
在一些实施例中,如图3中所示,EGR系统242还包括EGR冷却器248,以在排放气体进入进气通道210之前降低排放气体的温度。如图3的非限制性示例性实施例中所示,EGR系统242是高压EGR系统。在其它实施例中,发动机系统300可以额外或备选地包括低压EGR系统,从而将来自第一涡轮222和/或第二涡轮228下游的EGR分别引导至第一压缩机224和/或第二压缩机230的上游。 
在发动机系统包括EGR系统的实施例(例如图3中所示)中,还可以通过调节阀236来进一步调节EGR的量,该阀236控制通向第一涡轮222的排放气体流,如将在下文更详细地描述的。例如,当阀236关闭时,排气通道215中的压力可以增大,由此在EGR阀246打开时增加EGR流。 
图4示出了发动机系统400的另一个示例性实施例。图4中所示的实施例包括与图2和3中所示的实施例相同的部件中的多个部件。因此,与图2和3中所示的部件起到类似作用的那些部件由与图4中相似的附图标记标识并且可能不再描述。 
如图4中所示,发动机系统400包括发动机202,该发动机202是包括以两个发动机排206和208(例如以V-12构造)布置的十二个气缸204的12缸发动机。在其它实施例中,该发动机可以是V-6、V-16、I-4、I-6、I-8、对置4、或者另一种发动机类型。 
此外,在发动机系统400中,由于第一发动机排206中的燃烧而获得的排放气体被供给至第一排气通道292并且由于第二发动机排208中的燃烧而获得的排放气体被供给至第二排气通道294。如图所示,连通管道296流体联接第一排气通道292与第二排气通道294,使得来自第一发动机排206的排放气体能够流入第二排气通道294中并且来自第二发动机排208的排放气体能够流入第一排气通道292中。 
继续参照图5,示出了流程图,该流程图示出了用于包括两级涡轮增压器的系统(例如上文参照图2所描述的发动机系统200)的方法500。具体而言,方法500基于发动机负荷来调节定位在第一涡轮的进口处的阀的位置。 
在方法500的502处,确定发动机操作条件。发动机操作条件可以包括发动机速度、发动机转矩、升压量、发动机机油温度、压缩机空气压力等。 
一旦确定了发动机操作条件,方法500继续到504,在504处,确定发动机负荷是否大于发动机负荷阈值。在一个例子中,发动机负荷阈值可以基于在当前操作条件期间期望的升压量。作为另一个例子,发动机负荷阈值可以基于与当前操作条件相关联的节流损失。例如,发动机负荷阈值可以是部分负荷、全负荷、或者怠速(idle)发动机操作。 
如果已确定发动机负荷大于发动机负荷阈值,则方法继续到506并且打开阀。作为例子,如果负荷阈值仅为部分负荷,并且发动机在全负荷下操作,则可以打开阀使得阀不阻塞通向第一涡轮的排放气体流。这样一来,例如,发动机可以通过两个涡轮增压器操作,并且因此通过提高的压力比操作。 
另一方面,如果已确定发动机负荷小于发动机负荷阈值,则方法继续至508,在508处关闭阀,使得很少的或没有排放气体进入第一涡轮。通过该方式,该发动机从第二涡轮增压器并且不从第一涡 轮增压器接收压缩空气。如上所述,发动机系统可以包括止回阀,当第一涡轮增压器不旋转时,该止回阀由于进气通道中的压力而打开。这样一来,第二压缩机从不通过第一压缩机的副空气进口而不是主空气进口接收空气。在一个例子中,该阀可以在发动机以部分负荷操作时关闭。例如,通过在部分负荷操作期间关闭阀,发动机系统可以通过减小的节流损失和/或减小的背压操作,同时保持期望的压力比,由此改进发动机性能并且提高涡轮增压器效率。此外,在全负荷操作和/或中等负荷操作期间,该阀可以打开并且因此能够在这些条件期间实现改进的涡轮增压器效率。 
例如,在阀是比例控制阀的一些实施例中,可以调节阀位置使得通过第一涡轮进口的排放气体的量可以减少。在这种例子中,第一压缩机可以继续将压缩空气供给至第二涡轮增压器。 
因此,可以控制该阀使得发动机系统通过一个或两个涡轮增压器操作。在部分负荷条件期间,可以关闭阀以改进第二涡轮的压力比。例如,在全负荷条件期间,可以打开阀使得两个涡轮增压器都可以提供足够的流。此外,可以调节定位在第一涡轮增压器的第一涡轮的进口处的阀以响应于发动机操作条件来改变输送至发动机的排放气体再循环的量。 
如本实用新型中所使用的,以单数形式列举并且通过词语“一”来描述的元件或步骤应当被理解成不排除多个所述元件或步骤,除非这种排除已明确表述。此外,不期望对本实用新型的“一个实施例”的称谓被理解成排除同样结合了所列举特征的额外实施例的存在。此外,除非明确相反地表述,否则实施例“包括”或“具有”拥有特定性能的元件或多个元件可以包括额外的不具有该性能的这种元件。术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应的术语“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的普通语言等同形式。此外,术语“第一”、“第 二”、和“第三”等仅仅用作标识,并且不期望对其对象施加数字要求或特定的位置顺序。 
本书面描述使用例子对本实用新型进行了公开(其中包括最佳模式),并且还使相关领域的普通技术人员能够实施本实用新型(其中包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包含的任何方法)。本实用新型的可专利范围由权利要求限定,并且可以包括本领域普通技术人员能够想到的其它的例子。如果这种其它的例子具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件,或者如果这种其它的例子包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等同结构元件,则期望这种其它的例子落入权利要求的范围内。 

Claims (11)

1.一种用于发动机的系统,包括: 
两级涡轮增压器,其中第一涡轮增压器具有第一涡轮和第一压缩机并且第二涡轮增压器具有第二涡轮和第二压缩机,并且其中所述第一涡轮和所述第二涡轮并联布置并且所述第一压缩机和所述第二压缩机串联布置; 
管道,所述管道联接所述第一涡轮和所述第二涡轮的涡轮进口;以及 
阀,所述阀联接在所述管道与所述第一涡轮的涡轮进口之间。 
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述阀联接在所述第一涡轮的涡轮进口中的管道的下游。 
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述阀是比例控制阀。 
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一压缩机定位在位于主环境空气进口下游和所述第二压缩机上游的发动机的进气通道中。 
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,还包括定位在副环境空气进口处的止回阀,所述止回阀在所述第一压缩机下游和所述第二压缩机上游沿所述发动机的进气通道定位。 
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,还包括中冷器,所述中冷器定位在所述第一压缩机下游和副环境空气进口上游的进气通道中。 
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括后冷器,所述后冷器定位在所述第二压缩机下游。 
8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括排放气体再循环系统,所述排放气体再循环系统具有定位在所述第一涡轮和所述第二涡轮的进口上游的排放气体进口。 
9.一种用于发动机的系统,包括: 
第一涡轮增压器,所述第一涡轮增压器包括第一涡轮和第一压缩机二者,所述第一涡轮具有定位在第一排气通道中的第一涡轮进口,排放气体通过所述第一排气通道流动,所述第一压缩机定位在进气通道的主空气进口下游并且进入空气通过所述进气通道流动; 
第二涡轮增压器,所述第二涡轮增压器包括第二涡轮和第二压缩机二者,所述第二涡轮具有定位在第二排气通道中的第二涡轮进口,排放气体通过所述第二排气通道流动,所述第二压缩机定位在所述进气通道中的所述第一压缩机下游; 
限定了连通管道的结构,所述连通管道将所述第一排气通道联接到位于所述第一涡轮进口和所述第二涡轮进口上游的第二排气通道; 
排放气体再循环系统,所述排放气体再循环系统具有位于所述第一涡轮进口和所述第二涡轮进口上游的排放气体进口;以及 
阀,所述阀定位在所述连通管道与所述第一涡轮的进口之间,所述阀可操作地调节通向所述第一涡轮和通向所述排放气体再循环系统的排放气体流的量。 
10.根据权利要求9所述的系统,其特征在于,还包括控制器,所述控制器与所述阀通信并且可操作地基于发动机负荷来控制所述阀打开或关闭。 
11.根据权利要求9所述的系统,其特征在于,还包括止回阀,所述止回阀定位在副空气进口处,所述副空气进口定位在所述第一压缩机的下游和所述第二压缩机的上游。 
CN201290000712.8U 2011-08-03 2012-07-18 用于具有两级涡轮增压器的发动机的系统 Expired - Fee Related CN203809107U (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/197,108 US20130031902A1 (en) 2011-08-03 2011-08-03 Systems and methods for an engine with a two-stage turbocharger
US13/197108 2011-08-03
PCT/US2012/047132 WO2013019406A1 (en) 2011-08-03 2012-07-18 Systems and methods for an engine with a two-stage turbocharger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN203809107U true CN203809107U (zh) 2014-09-03

Family

ID=46584386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201290000712.8U Expired - Fee Related CN203809107U (zh) 2011-08-03 2012-07-18 用于具有两级涡轮增压器的发动机的系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130031902A1 (zh)
CN (1) CN203809107U (zh)
AU (1) AU2012290561B2 (zh)
DE (1) DE112012003213T5 (zh)
EA (1) EA201490069A1 (zh)
WO (1) WO2013019406A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107269385A (zh) * 2016-04-06 2017-10-20 保时捷股份公司 用于运行增压的内燃机的方法
CN109973220A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 通用电气公司 用于旋转机械的涡轮增压器系统及其组装方法
CN111373154A (zh) * 2017-11-22 2020-07-03 罗伯特·博世有限公司 涡轮压缩机,尤其用于燃料电池系统

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1400053B1 (it) * 2010-05-24 2013-05-17 Nuovo Pignone Spa Metodi e sistemi per ugelli di ingresso a geometria variabile per uso in turboespansori.
CN106065809B (zh) 2015-04-24 2020-12-25 福特环球技术公司 具有两级增压和排气后处理的发动机及其运行方法
US10794266B2 (en) * 2016-03-31 2020-10-06 Ai Alpine Us Bidco Inc System for cooling engine intake flow
US11022028B2 (en) 2019-05-07 2021-06-01 Caterpillar Inc. Engine system and method including first and second turbochargers

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6418721B1 (en) * 2001-01-05 2002-07-16 Caterpillar Inc. Two turbocharger exhaust gas re-circulation system having a first stage variable nozzle turbine
EP1640597B1 (de) * 2004-09-22 2008-07-23 Ford Global Technologies, LLC Aufgeladene Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
US20060070381A1 (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Eric Parlow Multi-stage turbocharging system utilizing VTG turbine stage(s)
WO2008062254A1 (en) * 2006-11-23 2008-05-29 Renault Trucks Internal combustion engine comprising an exhaust gas recirculation system
KR101622357B1 (ko) * 2009-02-26 2016-05-17 보르그워너 인코퍼레이티드 내연 기관

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107269385A (zh) * 2016-04-06 2017-10-20 保时捷股份公司 用于运行增压的内燃机的方法
CN107269385B (zh) * 2016-04-06 2019-10-11 保时捷股份公司 用于运行增压的内燃机的方法
DE102016106306B4 (de) 2016-04-06 2023-08-10 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
CN111373154A (zh) * 2017-11-22 2020-07-03 罗伯特·博世有限公司 涡轮压缩机,尤其用于燃料电池系统
CN111373154B (zh) * 2017-11-22 2022-07-29 罗伯特·博世有限公司 涡轮压缩机,尤其用于燃料电池系统
CN109973220A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 通用电气公司 用于旋转机械的涡轮增压器系统及其组装方法
CN109973220B (zh) * 2017-12-27 2022-12-30 通用电气公司 用于旋转机械的涡轮增压器系统及其组装方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20130031902A1 (en) 2013-02-07
DE112012003213T5 (de) 2014-07-03
AU2012290561B2 (en) 2017-02-02
AU2012290561A1 (en) 2014-02-20
WO2013019406A1 (en) 2013-02-07
EA201490069A1 (ru) 2014-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203809107U (zh) 用于具有两级涡轮增压器的发动机的系统
AU2006320804B2 (en) Turbocharged engine system and method of operation
AU2012367275B2 (en) Methods and systems for exhaust gas recirculation
US8931462B2 (en) EGR system for an internal combustion engine that feeds exhaust gas independent of intake air
CN106121873B (zh) 具有低压egr系统的发动机及其控制方法
CN102425488B (zh) 应用于v型柴油机的可调二级增压顺序系统
US9120489B2 (en) Systems and methods for an engine
US9404448B2 (en) Systems and methods for an engine
AU2014200363B2 (en) Methods and system for charge air system valve diagnosis
CN101389839A (zh) 具有冷却器旁路的中冷器配置结构和方法
US8099957B2 (en) Dual-inlet supercharger for EGR flow control
US9464582B2 (en) Systems and methods for routing exhaust
CN102472206B (zh) 用于运行具有排气涡轮增压器的内燃机的方法及内燃机
US9157352B2 (en) Methods and systems for an engine
CN102312731B (zh) 用于车辆的柴油发动机
US11421621B2 (en) System and method for engine operation
US20160153337A1 (en) Engine system having turbocharger
US9702297B2 (en) Method and systems for adjusting a turbine bypass valve
CN110566340A (zh) 发动机系统及其使用方法
GB2492994A (en) Exhaust gas recirculation arrangement for an internal combustion engine with sequential turbocharger
JPH10169513A (ja) 多気筒内燃機関の排気ガス浄化装置
CN113286942A (zh) 一种废气再循环系统以及发动机
WO2009058056A1 (en) Internal combustion engine with exhaust gas recirculation

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140903

Termination date: 20170718