DE102016111540A1 - Zweikanaliges Antriebsturbinensystem und dessen Steuerverfahren - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein zweikanaliges Antriebsturbinensystem und dessen Steuerverfahren, umfassend einen Verbrennungsmotorkörper, einen Turbolader, ein mechanisches Getriebe, wobei der Turbolader einen Verdichter, der über den Einlasskrümmer mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden ist, und eine Turboladerturbine umfasst, der Verbrennungsmotorkörper über ein mechanisches Getriebe mit der zweikanaligen Antriebsturbine mechanisch verbunden ist, die zweikanalige Antriebsturbine einen ersten Antriebsturbinenkanal, dessen Einlassöffnung über den Auslasskrümmer mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden ist, und einen zweiten Antriebsturbinenkanal, dessen Einlassöffnung über die Turboladerturbine und den Auslasskrümmer hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden ist, die Auslassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals und die Auslassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals mit dem Abgasnachbehandlungssystem gasleitend verbunden sind; das in den ersten Antriebsturbinenkanal abgeführte Abgas und das in den zweiten Antriebsturbinenkanal abgeführte Abgas treiben die zweikanalige Antriebsturbine zum Arbeiten an. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich nicht nur durch eine hohe Abgasenergierückgewinnungsrate des Verbrennungsmotors, sondern auch durch eine einfache Struktur aus, sie erhöht die Leistung des Verbrennungsmotors bei niedriger Drehzahl und niedriger Last, so dass der Verbrennungsmotor immer die beste Leistung erzielt.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsturbinensystem, insbesondere ein zweikanaliges Antriebsturbinensystem und dessen Steuerverfahren, und gehört zum technischen Gebiet zur Rückgewinnung der Abgasenergie eines Verbrennungsmotors.
- Stand der Technik
- Auf dem technischen Gebiet des Verbrennungsmotors macht die vom Verbrennungsmotor als Kraft ausgegebene Energie lediglich 35%–45% der durch die Verbrennung von Kraftstoff erzeugten gesamten Wärme aus, 30% bis 40% Wärme wird vom Abgas abgeführt. So versteht es sich, dass die Maßnahme, möglichst viel Abgasenergie des Verbrennungsmotors zurückzugewinnen, folgende Vorteile mit sich bringen kann, nämlich Erhöhung der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors, Steigerung der Wärmeeffizienz des Verbrennungsmotors, Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs, Energieeinsparung und Umweltschutz.
- Die Patentanmeldung mit der chinesischen Veröffentlichungsnummer
CN104329148A und dem Veröffentlichungsdatum vom 4. Februar 2015 offenbart ein zweistufiges Antriebsturbinensystem, umfassend einen Verbrennungsmotorkörper, einen Einlasskrümmer, einen Auslasskrümmer, einen Turbolader, eine Niederdruckantriebsturbine, eine Hochdruckantriebsturbine und ein mechanisches Getriebe, wobei der Turbolader eine Druckerhöhungsturbine und einen Verdichter, wobei die Einlassöffnung der Druckerhöhungsturbine mit dem Auslasskrümmer verbunden ist, die Auslassöffnung der Druckerhöhungsturbine mit der Einlassöffnung der Niederdruckantriebsturbine verbunden ist, die Hochdruckantriebsturbine und die Niederdruckantriebsturbine koaxial miteinander verbunden sind, die Einlassöffnung der Hochdruckantriebsturbine über eine Bypassleitung mit dem Auslasskrümmer verbunden ist, die Auslassöffnung der Hochdruckantriebsturbine über eine Leitung mit der Auslassöffnung der Niederdruckantriebsturbine parallel verbunden ist, und weiter mit der Hauptabgasleitung verbunden ist. Obwohl die Erfindung die Abgasenergierückgewinnungsrate des Verbrennungsmotors verbessern und die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors erhöhen kann, hat sie wie nach wie vor die folgenden Nachteile: da die Hochdruckantriebsturbine und die Niederdruckantriebsturbine in der Erfindung koaxial miteinander verbunden sind, wenn der Einlassdruck die Anforderung gemäß der Einstellung des Verbrennungsmotors nicht erfüllt, muss die Abgasenergie des Verbrennungsmotors durch die Arbeit der Niederdruckantriebsturbine die Hochdruckantriebsturbine zum Arbeiten antreiben, um weiter durch das mechanische Getriebe auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zu übertragen, was dazu führt, dass die Abgasenergierückgewinnungsrate des Verbrennungsmotors ganz gering ist. - Offenbarung der Erfindung
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Mangel und das Problem der niedrigen Abgasenergierückgewinnungsrate des Verbrennungsmotors im Stand der Technik zu überwinden, und ein zweikanaliges Antriebsturbinensystem und dessen Steuerverfahren mit hoher Abgasenergierückgewinnungsrate des Verbrennungsmotors vorzuschlagen.
- Um die oben genannte Aufgabe zu erledigen, besteht die technische Lösung der vorliegenden Erfindung darin: ein zweikanaliges Antriebsturbinensystem, umfassend einen Verbrennungsmotorkörper, einen Turbolader, ein mechanisches Getriebe, wobei der Turbolader einen mechanisch verbundenen Verdichter und eine Turboladerturbine umfasst, die Auslassöffnung des Verdichters über den Einlasskrümmer mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden ist, die Einlassöffnung der Turboladerturbine über den Auslasskrümmer mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden ist, die Auslassöffnung der Turboladerturbine mit der zweikanaligen Antriebsturbine gasleitend verbunden ist, und die zweikanalige Antriebsturbine durch das mechanische Getriebe mit dem Verbrennungsmotorkörper mechanisch verbunden ist.
- Die zweikanalige Antriebsturbine umfasst einen ersten Antriebsturbinenkanal und einen zweiten Antriebsturbinenkanal, wobei die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals über den Auslasskrümmer mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden ist, die Einlassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals über die Turboladerturbine und den Auslasskrümmer hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden ist, die Auslassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals und die Auslassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals mit dem Abgasnachbehandlungssystem gasleitend verbunden sind.
- Der Stromquerschnitt des ersten Antriebsturbinenkanals und der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals sind kleiner als der Stromquerschnitt der Turboladerturbine.
- Die Auslassöffnung des Verdichters ist über den Zwischenkühler und den Einlasskrümmer hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden.
- Die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals ist über das Bypassventil, die Bypassleitung und den Auslasskrümmer hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden.
- Das Bypassventil stellt ein elektrisch gesteuertes Tellerventil dar, das Steuerende des Bypassventils ist mit der Verbrennungsmotor-ECU signalweise verbunden, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper signalweise verbunden ist, und mit dem am Einlasskrümmer angeordneten Drucksensor signalweise verbunden ist.
- Ein Verfahren zum Steuern des zweikanaligen Antriebsturbinensystems umfasst die folgenden Schritte:
Ein Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper wird über den Auslasskrümmer und die Turboladerturbine hintereinander in den zweiten Antriebsturbinenkanal ausgestoßen, der andere Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper wird über den Auslasskrümmer in den ersten Antriebsturbinenkanal ausgestoßen, das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal werden über das Abgasnachbehandlungssystem ausgestoßen;
Wenn das in den zweiten Antriebsturbinenkanal abgeführte Abgas an die Turboladerturbine vorbei kommt, treibt die Turboladerturbine den Verdichter zum Arbeiten an, der Verdichter saugt Luft an und verdichtet sie, die verdichtete Luft strömt über die Auslassöffnung des Verdichters und den Einlasskrümmer hintereinander in den Verbrennungsmotorkörper hinein;
Wenn das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal über das Abgasnachbehandlungssystem ausgestoßen werden, arbeiten das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal zusammen, und treiben somit die zweikanalige Antriebsturbine an, die die Abgasenergie in mechanische Energie wandelt, und über das mechanische Getriebe die mechanische Energie auf den Verbrennungsmotorkörper überträgt, so dass die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors erhöht wird, und eine Rückgewinnung der Abwärme des Verbrennungsmotors ermöglicht wird. - Die Auslassöffnung des Verdichters ist über den Zwischenkühler und den Einlasskrümmer hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden;
Die verdichtete Luft strömt über die Auslassöffnung des Verdichters und den Einlasskrümmer hintereinander in den Verbrennungsmotorkörper hinein, das bedeutet, dass die verdichtete Luft über die Auslassöffnung des Verdichters in den Zwischenkühler strömt, und die verdichtete Luft nach der Abkühlung durch den Zwischenkühler in den Einlasskrümmer und dann weiter in den Verbrennungsmotorkörper strömt. - Die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals ist über das Bypassventil, die Bypassleitung und den Auslasskrümmer hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden;
Wenn der Verbrennungsmotor bei niedriger Drehzahl mit niedriger Last läuft, ist das Bypassventil geschlossen, während dessen das Abgas im Verbrennungsmotorkörper über den Auslasskrümmer und die Turboladerturbine hintereinander in den zweiten Antriebsturbinenkanal ausgestoßen wird, um die zweikanalige Antriebsturbine zum Arbeiten anzutreiben;
Wenn der Verbrennungsmotor bei hoher Drehzahl mit hoher Last läuft, ist das Bypassventil geöffnet, während dessen der andere Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper über den Auslasskrümmer in den ersten Antriebsturbinenkanal ausgestoßen wird, das bedeutet, dass der andere Teil des Verbrennungsmotorkörpers über den Auslasskrümmer, die Bypassleitung und das Bypassventil hintereinander in den ersten Antriebsturbinenkanal strömt. - Verglichen mit dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung folgende vorteilhafte Effekte:
- 1. Da die zweikanalige Antriebsturbine im erfindungsgemäßen zweikanaligen Antriebsturbinensystem und dessen Steuerverfahren einen ersten Antriebsturbinenkanal und einen zweiten Antriebsturbinenkanal umfasst, wobei die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals über den Auslasskrümmer mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden ist, die Einlassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals über die Turboladerturbine und den Auslasskrümmer hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden ist, die Auslassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals und die Auslassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals mit dem Abgasnachbehandlungssystem gasleitend verbunden sind, hat die Gestaltung nicht nur eine einfache Struktur, sondern im Arbeitsprozess arbeiten das in den ersten Antriebsturbinenkanal abgeführte Abgas und das in den zweiten Antriebsturbinenkanal abgeführte Abgas auch zusammen, und treiben somit die zweikanalige Antriebsturbine zum Arbeiten an, die die Abgasenergie in mechanische Energie wandelt, und über das mechanische Getriebe die mechanische Energie auf den Verbrennungsmotorkörper überträgt, so dass die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors erhöht wird, und eine Rückgewinnung der Abwärme des Verbrennungsmotors ermöglicht wird. Daher zeichnet sich die vorliegende Erfindung nicht nur durch eine hohe Abgasenergierückgewinnungsrate des Verbrennungsmotors, sondern auch durch eine einfache Struktur aus.
- 2. Da der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals im erfindungsgemäßen zweikanaligen Antriebsturbinensystem und dessen Steuerverfahren kleiner als der Stromquerschnitt der Turboladerturbine ist, nimmt die Drehzahl der Turboladerturbine zu, so dass die Drehzahl des Verdichters erhöht wird, der Einlassdruck gesteigert wird, und die Leistung des Verbrennungsmotors bei niedriger Drehzahl und niedriger Last verbessert wird. Daher erhöht die vorliegende Erfindung die Leistung des Verbrennungsmotors bei niedriger Drehzahl und niedriger Last.
- 3. Da die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals im erfindungsgemäßen zweikanaligen Antriebsturbinensystem und dessen Steuerverfahren über das Bypassventil, die Bypassleitung und den Auslasskrümmer hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden ist, und das Bypassventil ein elektrisch gesteuertes Tellerventil darstellt, das Steuerende des Bypassventils mit der Verbrennungsmotor-ECU signalweise verbunden ist, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper signalweise verbunden ist, und mit dem am Einlasskrümmer angeordneten Drucksensor signalweise verbunden ist, hält die Verbrennungsmotor-ECU nach dem Bedarf der Drehzahl und der Last das Bypassventil am besten Öffnungsgrad, so dass der Verbrennungsmotor immer die beste Leistung erzielt. Daher hat vorliegende Erfindung eine gute Leistung.
- Zeichnung
-
1 ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung. - Die Figur zeigt: Verbrennungsmotorkörper
1 , Einlasskrümmer11 , Auslasskrümmer12 , Drucksensor13 , Verbrennungsmotor-ECU2 , Turbolader3 , Verdichter31 , Turboladerturbine32 , Bypassleitung4 , Bypassventil5 , mechanisches Getriebe6 , zweikanalige Antriebsturbine7 , erster Antriebsturbinenkanal71 , zweiter Antriebsturbinenkanal72 , Abgasnachbehandlungssystem8 , Zwischenkühler9 . - Die gestrichelte Linie steht in der Figur für eine Signalverbindung, die dicke, durchgezogene Linie steht für eine mechanische Verbindung und die dünne, durchgezogene Linie steht für eine Gasleitungsverbindung.
- Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnung und den konkreten Ausführungsformen näher erläutert.
- Die
1 zeigt ein zweikanaliges Antriebsturbinensystem, umfassend einen Verbrennungsmotorkörper1 , einen Turbolader3 , ein mechanisches Getriebe6 , wobei der Turbolader3 einen mechanisch verbundenen Verdichter31 und eine Turboladerturbine32 umfasst, die Auslassöffnung des Verdichters31 über den Einlasskrümmer11 mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden ist, die Einlassöffnung der Turboladerturbine32 über den Auslasskrümmer12 mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden ist, die Auslassöffnung der Turboladerturbine32 mit der zweikanaligen Antriebsturbine7 gasleitend verbunden ist, und die zweikanalige Antriebsturbine7 durch das mechanische Getriebe6 mit dem Verbrennungsmotorkörper1 mechanisch verbunden ist;
Die zweikanalige Antriebsturbine7 umfasst einen ersten Antriebsturbinenkanal71 und einen zweiten Antriebsturbinenkanal72 , wobei die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals71 über den Auslasskrümmer12 mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden ist, die Einlassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals72 über die Turboladerturbine32 und den Auslasskrümmer12 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden ist, die Auslassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals71 und die Auslassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals72 mit dem Abgasnachbehandlungssystem8 gasleitend verbunden sind. - Der Stromquerschnitt des ersten Antriebsturbinenkanals
71 und der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals72 sind kleiner als der Stromquerschnitt der Turboladerturbine32 . - Die Auslassöffnung des Verdichters
31 ist über den Zwischenkühler9 und den Einlasskrümmer11 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden. - Die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals
71 ist über das Bypassventil5 , die Bypassleitung4 und den Auslasskrümmer12 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden. - Das Bypassventil
5 stellt ein elektrisch gesteuertes Tellerventil dar, das Steuerende des Bypassventils5 ist mit der Verbrennungsmotor-ECU2 signalweise verbunden, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper1 signalweise verbunden ist, und mit dem am Einlasskrümmer11 angeordneten Drucksensor13 signalweise verbunden ist. - Ein Verfahren zum Steuern des zweikanaligen Antriebsturbinensystems umfasst die folgenden Schritte:
ein Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper1 wird über den Auslasskrümmer12 und die Turboladerturbine32 hintereinander in den zweiten Antriebsturbinenkanal72 ausgestoßen, der andere Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper1 wird über den Auslasskrümmer12 in den ersten Antriebsturbinenkanal71 ausgestoßen, das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal71 und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal72 werden über das Abgasnachbehandlungssystem8 ausgestoßen;
wenn das in den zweiten Antriebsturbinenkanal72 abgeführte Abgas an die Turboladerturbine32 vorbei kommt, treibt die Turboladerturbine32 den Verdichter31 zum Arbeiten an, der Verdichter31 saugt Luft an und verdichtet sie, die verdichtete Luft strömt über die Auslassöffnung des Verdichters31 und den Einlasskrümmer11 hintereinander in den Verbrennungsmotorkörper1 hinein;
wenn das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal71 und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal72 über das Abgasnachbehandlungssystem8 ausgestoßen werden, arbeiten das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal71 und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal72 zusammen, und treiben somit die zweikanalige Antriebsturbine7 an, die die Abgasenergie in mechanische Energie wandelt, und über das mechanische Getriebe6 die mechanische Energie auf den Verbrennungsmotorkörper1 überträgt, so dass die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors erhöht wird, und eine Rückgewinnung der Abwärme des Verbrennungsmotors ermöglicht wird. - Die Auslassöffnung des Verdichters
31 ist über den Zwischenkühler9 und den Einlasskrümmer11 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden. - Die verdichtete Luft strömt über die Auslassöffnung des Verdichters
31 und den Einlasskrümmer11 hintereinander in den Verbrennungsmotorkörper1 hinein, das bedeutet, dass die verdichtete Luft über die Auslassöffnung des Verdichters31 in den Zwischenkühler9 strömt, und die verdichtete Luft nach der Abkühlung durch den Zwischenkühler9 in den Einlasskrümmer11 und dann weiter in den Verbrennungsmotorkörper1 strömt. - Die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals
71 ist über das Bypassventil5 , die Bypassleitung4 und den Auslasskrümmer12 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden. - Wenn der Verbrennungsmotor bei niedriger Drehzahl mit niedriger Last läuft, ist das Bypassventil
5 geschlossen, während dessen das Abgas im Verbrennungsmotorkörper1 über den Auslasskrümmer12 und die Turboladerturbine32 hintereinander in den zweiten Antriebsturbinenkanal72 ausgestoßen wird, um die zweikanalige Antriebsturbine7 zum Arbeiten anzutreiben. - Wenn der Verbrennungsmotor bei hoher Drehzahl mit hoher Last läuft, ist das Bypassventil
5 geöffnet, während dessen der andere Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper1 über den Auslasskrümmer12 in den ersten Antriebsturbinenkanal71 ausgestoßen wird, das bedeutet, dass der andere Teil des Verbrennungsmotorkörpers1 über den Auslasskrümmer12 , die Bypassleitung4 und das Bypassventil5 hintereinander in den ersten Antriebsturbinenkanal71 strömt. - Die Grundsätze der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden erläutert:
- 1. Die Abmessung der Turboladerturbine
32 und die Abmessung der zweikanaligen Antriebsturbine7 im zweikanaligen Antriebsturbinensystem bleiben weiterhin gleich oder ähnlich; der Stromquerschnitt des ersten Antriebsturbinenkanals71 und der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals72 können gleich sein, oder auch ungleich. - 2. Verdichter
31 : wie die1 zeigt, ist die Auslassöffnung des Verdichters31 über den Zwischenkühler9 und den Einlasskrümmer11 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden; wenn das in den zweiten Antriebsturbinenkanal72 abgeführte Abgas im Arbeitsprozess an die Turboladerturbine32 vorbei kommt, treibt die Turboladerturbine32 den Verdichter31 zum Arbeiten an, der Verdichter31 saugt Frischluft an und verdichtet die Luft, wodurch die Leistungsdichte des Verbrennungsmotors erhöht wird, dass die verdichtete Luft über die Auslassöffnung des Verdichters31 in den Zwischenkühler9 strömt, und die verdichtete Luft nach der Abkühlung durch den Zwischenkühler9 in den Einlasskrümmer11 und dann weiter in den Verbrennungsmotorkörper1 strömt, und sich an der Verbrennung beteiligt. - 3. Bypassventil
5 : wie die1 zeigt, stellt das Bypassventil5 ein elektrisch gesteuertes Tellerventil dar, das Steuerende des Bypassventils5 ist mit der Verbrennungsmotor-ECU2 signalweise verbunden, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper1 signalweise verbunden ist, und mit dem am Einlasskrümmer11 angeordneten Drucksensor13 signalweise verbunden; im Arbeitsprozess sendet der Drucksensor13 am Einlasskrümmer11 das Drucksignal und die Drehzahl und die Last am Verbrennungsmotorkörper1 gemeinsam an die Verbrennungsmotor-ECU2 , durch die Verarbeitung der Verbrennungsmotor-ECU2 sendet die Verbrennungsmotor-ECU2 nach der Drehzahl und der Last des Verbrennungsmotors sowie die Veränderung des Einlassdrucks das gewünschte Durchführungssignal an das Durchführungsmittel des Bypassventils5 ; wenn der Verbrennungsmotor bei niedriger Drehzahl mit niedriger Last läuft, ist das Bypassventil5 geschlossen, wenn der Verbrennungsmotor bei hoher Drehzahl mit hoher Last läuft, ist das Bypassventil5 geöffnet, die Verbrennungsmotor-ECU2 hält nach dem Bedarf der Drehzahl und der Last das Bypassventil5 am besten Öffnungsgrad, so dass der Verbrennungsmotor immer die beste Leistung erzielt. - Ausführungsbeispiel 1:
- Die
1 zeigt ein zweikanaliges Antriebsturbinensystem, umfassend einen Verbrennungsmotorkörper1 , einen Turbolader3 , ein mechanisches Getriebe6 , wobei der Turbolader3 einen mechanisch verbundenen Verdichter31 und eine Turboladerturbine32 umfasst, die Auslassöffnung des Verdichters31 über den Einlasskrümmer11 mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden ist, die Einlassöffnung der Turboladerturbine32 über den Auslasskrümmer12 mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden ist, die Auslassöffnung der Turboladerturbine32 mit der zweikanaligen Antriebsturbine7 gasleitend verbunden ist, und die zweikanalige Antriebsturbine7 durch das mechanische Getriebe6 mit dem Verbrennungsmotorkörper1 mechanisch verbunden ist; die zweikanalige Antriebsturbine7 umfasst einen ersten Antriebsturbinenkanal71 und einen zweiten Antriebsturbinenkanal72 , wobei die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals71 über den Auslasskrümmer12 mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden ist, die Einlassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals72 über die Turboladerturbine32 und den Auslasskrümmer12 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden ist, die Auslassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals71 und die Auslassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals72 mit dem Abgasnachbehandlungssystem8 gasleitend verbunden sind. - Nach der obigen technischen Lösung umfasst ein Verfahren zum Steuern des zweikanaligen Antriebsturbinensystems die folgenden Schritte: Ein Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper
1 wird über den Auslasskrümmer12 und die Turboladerturbine32 hintereinander in den zweiten Antriebsturbinenkanal72 ausgestoßen, der andere Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper1 wird über den Auslasskrümmer12 in den ersten Antriebsturbinenkanal71 ausgestoßen, das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal71 und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal72 werden über das Abgasnachbehandlungssystem8 ausgestoßen; Wenn das in den zweiten Antriebsturbinenkanal72 abgeführte Abgas an die Turboladerturbine32 vorbei kommt, treibt die Turboladerturbine32 den Verdichter31 zum Arbeiten an, der Verdichter31 saugt Luft an und verdichtet sie, die verdichtete Luft strömt über die Auslassöffnung des Verdichters31 und den Einlasskrümmer11 hintereinander in den Verbrennungsmotorkörper1 hinein; Wenn das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal71 und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal72 über das Abgasnachbehandlungssystem8 ausgestoßen werden, arbeiten das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal71 und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal72 zusammen, und treiben somit die zweikanalige Antriebsturbine7 zum Arbeiten an, die die Abgasenergie in mechanische Energie wandelt, und über das mechanische Getriebe6 die mechanische Energie auf den Verbrennungsmotorkörper1 überträgt, so dass die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors erhöht wird, und eine Rückgewinnung der Abwärme des Verbrennungsmotors ermöglicht wird. - Ausführungsbeispiel 2:
- Das Ausführungsbeispiel 2 ist im Wesentlichen gleich mit dem Ausführungsbeispiel 1, es unterscheidet sich aber vom Ausführungsbeispiel 1 dadurch:
Wie1 zeigt, sind der Stromquerschnitt des ersten Antriebsturbinenkanals71 und der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals72 kleiner als der Stromquerschnitt der Turboladerturbine32 ; Die Auslassöffnung des Verdichters31 ist über den Zwischenkühler9 und den Einlasskrümmer11 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden;
Die verdichtete Luft strömt über die Auslassöffnung des Verdichters31 und den Einlasskrümmer11 hintereinander in den Verbrennungsmotorkörper1 hinein, das bedeutet, dass die verdichtete Luft über die Auslassöffnung des Verdichters31 in den Zwischenkühler9 strömt, und die verdichtete Luft nach der Abkühlung durch den Zwischenkühler9 in den Einlasskrümmer11 und dann weiter in den Verbrennungsmotorkörper1 strömt. - Ausführungsbeispiel 3:
- Das Ausführungsbeispiel 3 ist im Wesentlichen gleich mit dem Ausführungsbeispiel 1, es unterscheidet sich aber vom Ausführungsbeispiel 1 dadurch:
Wie1 zeigt, ist die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals71 über das Bypassventil5 , die Bypassleitung4 und den Auslasskrümmer12 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper1 gasleitend verbunden; Das Bypassventil5 stellt ein elektrisch gesteuertes Tellerventil dar, das Steuerende des Bypassventils5 ist mit der Verbrennungsmotor-ECU2 signalweise verbunden, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper1 signalweise verbunden ist, und mit dem am Einlasskrümmer11 angeordneten Drucksensor13 signalweise verbunden ist. - Wenn der Verbrennungsmotor bei niedriger Drehzahl mit niedriger Last läuft, ist das Bypassventil
5 geschlossen, während dessen das Abgas im Verbrennungsmotorkörper1 über den Auslasskrümmer12 und die Turboladerturbine32 hintereinander in den zweiten Antriebsturbinenkanal72 ausgestoßen wird, um die zweikanalige Antriebsturbine7 zum Arbeiten anzutreiben; Wenn der Verbrennungsmotor bei hoher Drehzahl mit hoher Last läuft, ist das Bypassventil5 geöffnet, während dessen der andere Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper1 über den Auslasskrümmer12 in den ersten Antriebsturbinenkanal71 ausgestoßen wird, das bedeutet, dass der andere Teil des Verbrennungsmotorkörpers1 über den Auslasskrümmer12 , die Bypassleitung4 und das Bypassventil5 hintereinander in den ersten Antriebsturbinenkanal71 strömt. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
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Claims (8)
- Zweikanaliges Antriebsturbinensystem, umfassend einen Verbrennungsmotorkörper (
1 ), einen Turbolader (3 ), ein mechanisches Getriebe (6 ), wobei der Turbolader (3 ) einen mechanisch verbundenen Verdichter (31 ) und eine Turboladerturbine (32 ) umfasst, die Auslassöffnung des Verdichters (31 ) über den Einlasskrümmer (11 ) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1 ) gasleitend verbunden ist, die Einlassöffnung der Turboladerturbine (32 ) über den Auslasskrümmer (12 ) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1 ) gasleitend verbunden ist, die Auslassöffnung der Turboladerturbine (32 ) mit der zweikanaligen Antriebsturbine (7 ) gasleitend verbunden ist, und die zweikanalige Antriebsturbine (7 ) durch das mechanische Getriebe (6 ) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1 ) mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweikanalige Antriebsturbine (7 ) einen ersten Antriebsturbinenkanal (71 ) und einen zweiten Antriebsturbinenkanal (72 ) umfasst, wobei die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals (71 ) über den Auslasskrümmer (12 ) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1 ) gasleitend verbunden ist, die Einlassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals (72 ) über die Turboladerturbine (32 ) und den Auslasskrümmer (12 ) hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper (1 ) gasleitend verbunden ist, die Auslassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals (71 ) und die Auslassöffnung des zweiten Antriebsturbinenkanals (72 ) mit dem Abgasnachbehandlungssystem (8 ) gasleitend verbunden sind. - Zweikanaliges Antriebsturbinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromquerschnitt des ersten Antriebsturbinenkanals (
71 ) und der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals (72 ) kleiner als der Stromquerschnitt der Turboladerturbine (32 ) sind. - Zweikanaliges Antriebsturbinensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung des Verdichters (
31 ) über den Zwischenkühler (9 ) und den Einlasskrümmer (11 ) hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper (1 ) gasleitend verbunden ist. - Zweikanaliges Antriebsturbinensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals (
71 ) über das Bypassventil (5 ), die Bypassleitung (4 ) und den Auslasskrümmer (12 ) hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper (1 ) gasleitend verbunden ist. - Zweikanaliges Antriebsturbinensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (
5 ) ein elektrisch gesteuertes Tellerventil darstellt, das Steuerende des Bypassventils (5 ) mit der Verbrennungsmotor-ECU (2 ) signalweise verbunden ist, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper (1 ) signalweise verbunden ist, und mit dem am Einlasskrümmer (11 ) angeordneten Drucksensor (13 ) signalweise verbunden ist. - Verfahren zum Steuern des zweikanaligen Antriebsturbinensystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerverfahren die folgenden Schritte umfasst: ein Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper (
1 ) wird über den Auslasskrümmer (12 ) und die Turboladerturbine (32 ) hintereinander in den zweiten Antriebsturbinenkanal (72 ) ausgestoßen, der andere Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper (1 ) wird über den Auslasskrümmer (12 ) in den ersten Antriebsturbinenkanal (71 ) ausgestoßen, das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal (71 ) und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal (72 ) werden über das Abgasnachbehandlungssystem (8 ) ausgestoßen; wenn das in den zweiten Antriebsturbinenkanal (72 ) abgeführte Abgas an die Turboladerturbine (32 ) vorbei kommt, treibt die Turboladerturbine (32 ) den Verdichter (31 ) zum Arbeiten an, der Verdichter (31 ) saugt Luft an und verdichtet sie, die verdichtete Luft strömt über die Auslassöffnung des Verdichters (31 ) und den Einlasskrümmer (11 ) hintereinander in den Verbrennungsmotorkörper (1 ) hinein; wenn das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal (71 ) und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal (72 ) über das Abgasnachbehandlungssystem (8 ) ausgestoßen werden, arbeiten das Abgas im ersten Antriebsturbinenkanal (71 ) und das Abgas im zweiten Antriebsturbinenkanal (72 ) zusammen, und treiben somit die zweikanalige Antriebsturbine (7 ) an, die die Abgasenergie in mechanische Energie wandelt, und über das mechanische Getriebe (6 ) die mechanische Energie auf den Verbrennungsmotorkörper (1 ) überträgt, so dass die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors erhöht wird, und eine Rückgewinnung der Abwärme des Verbrennungsmotors ermöglicht wird. - Verfahren zum Steuern des zweikanaligen Antriebsturbinensystems nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung des Verdichters (
31 ) über den Zwischenkühler (9 ) und den Einlasskrümmer (11 ) hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper (1 ) gasleitend verbunden ist; wobei die verdichtete Luft über die Auslassöffnung des Verdichters (31 ) und den Einlasskrümmer (11 ) hintereinander in den Verbrennungsmotorkörper (1 ) hinein strömt, so, dass die verdichtete Luft über die Auslassöffnung des Verdichters (31 ) in den Zwischenkühler (9 ) strömt, und die verdichtete Luft nach der Abkühlung durch den Zwischenkühler (9 ) in den Einlasskrümmer (11 ) und dann weiter in den Verbrennungsmotorkörper (1 ) strömt. - Verfahren zum Steuern des zweikanaligen Antriebsturbinensystems nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals (
71 ) über das Bypassventil (5 ), die Bypassleitung (4 ) und den Auslasskrümmer (12 ) hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper (1 ) gasleitend verbunden ist; wobei das Bypassventil (5 ) geschlossen ist wenn der Verbrennungsmotor bei niedriger Drehzahl mit niedriger Last läuft, während dessen das Abgas im Verbrennungsmotorkörper (1 ) über den Auslasskrümmer (12 ) und die Turboladerturbine (32 ) hintereinander in den zweiten Antriebsturbinenkanal (72 ) ausgestoßen wird, um die zweikanalige Antriebsturbine (7 ) zum Arbeiten anzutreiben; und wobei das Bypassventil (5 ) geöffnet ist, wenn der Verbrennungsmotor bei hoher Drehzahl mit hoher Last läuft, während dessen der andere Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper (1 ) über den Auslasskrümmer (12 ) in den ersten Antriebsturbinenkanal (71 ) ausgestoßen wird, so, dass der andere Teil des Verbrennungsmotorkörpers (1 ) über den Auslasskrümmer (12 ), die Bypassleitung (4 ) und das Bypassventil (5 ) hintereinander in den ersten Antriebsturbinenkanal (71 ) strömt.
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