DE102016111540B4 - Zweikanaliges Antriebsturbinensystem und dessen Steuerverfahren - Google Patents

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Abstract

Zweikanaliges Antriebsturbinensystem, umfassend einen Verbrennungsmotorkörper (1), einen Turbolader (3) und ein mechanisches Getriebe (6), wobeider Turbolader (3) einen Verdichter (31) und eine Turboladerturbine (32) umfasst, die mechanisch miteinander verbundenen sind,eine Auslassöffnung des Verdichters (31) über einen Einlasskrümmer (11) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1) gasleitend verbunden ist,eine Einlassöffnung der Turboladerturbine (32) über einen Auslasskrümmer (12) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1) gasleitend verbunden ist,eine Auslassöffnung der Turboladerturbine (32) mit einer zweikanaligen Antriebsturbine (7) gasleitend verbunden ist, unddie zweikanalige Antriebsturbine (7) durch das mechanische Getriebe (6) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1) mechanisch verbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dassdie zweikanalige Antriebsturbine (7) einen ersten Antriebsturbinenkanal (71) und einen zweiten Antriebsturbinenkanal (72) umfasst,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, und dassder Stromquerschnitt des ersten Antriebsturbinenkanals (71) und der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals (72) kleiner als der Stromquerschnitt der Turboladerturbine (32) sind.

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 nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Das Antriebsturbinensystem umfasst 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.
  • Aus der DE 10 2006 015 253 A1 ist eine Brennkraftmaschine, mit zwei hintereinander geschalteten Abgasturbinen in einem Abgasstrang bekannt. Der Abgasstrang verbindet einen Ausgang der motornahen Abgasturbine mit einer Abgasflut in der motorfernen Abgasturbine. Die motornahe Abgasturbine weist einen überbrückenden Bypass aufweist, wobei im Bypass ein Abblaseventil positioniert ist, welches in ein Turbinengehäuse der motorfernen Abgasturbine integriert ist.
  • Die US 4 391 098 A zeigt eine Abgasturbine mit einem ersten und einem zweiten Ladedrucksteuerventil. Diese steuern jeweils den Ladedruck eines Abgasturboladers und einer Hilfsturbine.
  • Kurzfassung 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 lösen, weist das erfindungsgemäße zweikanalige Antriebsturbinensystem die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
  • Die Auslassöffnung des Verdichters kann nach einer Weiterbildung der Erfindung über den Zwischenkühler und den Einlasskrümmer hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden sein.
  • Die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals kann über das Bypassventil, die Bypassleitung und den Auslasskrümmer hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden sein.
  • Das Bypassventil stellt nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ein elektrisch gesteuertes Tellerventil dar. Das Steuerende des Bypassventils ist in diesem Fall mit der Verbrennungsmotor-ECU signalverbunden, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper signalverbunden ist, und mit dem am Einlasskrümmer angeordneten Drucksensor signalverbunden 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 nach einer Weiterbildung dieses Verfahrens über den Zwischenkühler und den Einlasskrümmer mit dem Verbrennungsmotorkörper gasleitend verbunden;
  • Die verdichtete Luft strömt einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens über die Auslassöffnung des Verdichters und den Einlasskrümmer 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 kann über das Bypassventil, die Bypassleitung und den Auslasskrümmer 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 Abgases im Verbrennungsmotorkörper 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. 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. 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. 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.
  • Figurenliste
    • 1 ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung.
  • Die Figur zeigt: Verbrennungsmotorkörper 1, Einlasskrümmer 11, Auslasskrümmer 12, Drucksensor 13, Verbrennungsmotor-ECU 2, Turbolader 3, Verdichter 31, Turboladerturbine 32, Bypassleitung 4, Bypassventil 5, mechanisches Getriebe 6, zweikanalige Antriebsturbine 7, erster Antriebsturbinenkanal 71, zweiter Antriebsturbinenkanal 72, Abgasnachbehandlungssystem 8, Zwischenkühler 9.
  • 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 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;
  • Die zweikanalige Antriebsturbine 7 umfasst einen ersten Antriebsturbinenkanal 71 und einen zweiten Antriebsturbinenkanal 72, 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.
  • Der Stromquerschnitt des ersten Antriebsturbinenkanals 71 und der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals 72 sind kleiner als der Stromquerschnitt der Turboladerturbine 32.
  • Die Auslassöffnung des Verdichters 31 ist über den Zwischenkühler 9 und den Einlasskrümmer 11 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper 1 gasleitend verbunden.
  • Die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals 71 ist über das Bypassventil 5, die Bypassleitung 4 und den Auslasskrümmer 12 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper 1 gasleitend verbunden.
  • Das Bypassventil 5 stellt ein elektrisch gesteuertes Tellerventil dar, das Steuerende des Bypassventils 5 ist mit der Verbrennungsmotor-ECU 2 signalweise verbunden, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper 1 signalweise verbunden ist, und mit dem am Einlasskrümmer 11 angeordneten Drucksensor 13 signalweise verbunden ist.
  • Ein Verfahren zum Steuern des zweikanaligen Antriebsturbinensystems umfasst die folgenden Schritte:
    • 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.
  • Die Auslassöffnung des Verdichters 31 ist über den Zwischenkühler 9 und den Einlasskrümmer 11 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper 1 gasleitend verbunden.
  • Die verdichtete Luft strömt über die Auslassöffnung des Verdichters 31 und den Einlasskrümmer 11 hintereinander in den Verbrennungsmotorkörper 1 hinein, das bedeutet, 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.
  • Die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals 71 ist über das Bypassventil 5, die Bypassleitung 4 und den Auslasskrümmer 12 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper 1 gasleitend verbunden.
  • Wenn der Verbrennungsmotor bei niedriger Drehzahl mit niedriger Last läuft, ist das Bypassventil 5 geschlossen, 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.
  • Wenn der Verbrennungsmotor bei hoher Drehzahl mit hoher Last läuft, ist das Bypassventil 5 geöffnet, während dessen der andere Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper 1 über den Auslasskrümmer 12 in den ersten Antriebsturbinenkanal 71 ausgestoßen wird, das bedeutet, 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.
  • Die Grundsätze der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden erläutert:
    1. 1. Die Abmessung der Turboladerturbine 32 und die Abmessung der zweikanaligen Antriebsturbine 7 im zweikanaligen Antriebsturbinensystem bleiben weiterhin gleich oder ähnlich; der Stromquerschnitt des ersten Antriebsturbinenkanals 71 und der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals 72 können gleich sein, oder auch ungleich.
    2. 2. Verdichter 31: wie die 1 zeigt, ist die Auslassöffnung des Verdichters 31 über den Zwischenkühler 9 und den Einlasskrümmer 11 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper 1 gasleitend verbunden; wenn das in den zweiten Antriebsturbinenkanal 72 abgeführte Abgas im Arbeitsprozess an die Turboladerturbine 32 vorbei kommt, treibt die Turboladerturbine 32 den Verdichter 31 zum Arbeiten an, der Verdichter 31 saugt Frischluft an und verdichtet die Luft, wodurch die Leistungsdichte des Verbrennungsmotors erhöht wird, 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, und sich an der Verbrennung beteiligt.
    3. 3. Bypassventil 5: wie die 1 zeigt, stellt das Bypassventil 5 ein elektrisch gesteuertes Tellerventil dar, das Steuerende des Bypassventils 5 ist mit der Verbrennungsmotor-ECU 2 signalweise verbunden, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper 1 signalweise verbunden ist, und mit dem am Einlasskrümmer 11 angeordneten Drucksensor 13 signalweise verbunden; im Arbeitsprozess sendet der Drucksensor 13 am Einlasskrümmer 11 das Drucksignal und die Drehzahl und die Last am Verbrennungsmotorkörper 1 gemeinsam an die Verbrennungsmotor-ECU 2, durch die Verarbeitung der Verbrennungsmotor-ECU 2 sendet die Verbrennungsmotor-ECU 2 nach der Drehzahl und der Last des Verbrennungsmotors sowie die Veränderung des Einlassdrucks das gewünschte Durchführungssignal an das Durchführungsmittel des Bypassventils 5; wenn der Verbrennungsmotor bei niedriger Drehzahl mit niedriger Last läuft, ist das Bypassventil 5 geschlossen, wenn der Verbrennungsmotor bei hoher Drehzahl mit hoher Last läuft, ist das Bypassventil 5 geöffnet, die Verbrennungsmotor-ECU 2 hält nach dem Bedarf der Drehzahl und der Last das Bypassventil 5 am besten Öffnungsgrad, so dass der Verbrennungsmotor immer die beste Leistung erzielt.
  • Ausführungsbeispiel 1:
  • Die 1 zeigt ein 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; die zweikanalige Antriebsturbine 7 umfasst einen ersten Antriebsturbinenkanal 71 und einen zweiten Antriebsturbinenkanal 72, 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.
  • 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 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 zum Arbeiten 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.
  • Ausführungsbeispiel 2:
  • Das Ausführungsbeispiel 2 ist im Wesentlichen gleich mit dem Ausführungsbeispiel 1, es unterscheidet sich aber vom Ausführungsbeispiel 1 dadurch:
  • Wie 1 zeigt, sind der Stromquerschnitt des ersten Antriebsturbinenkanals 71 und der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals 72 kleiner als der Stromquerschnitt der Turboladerturbine 32; Die Auslassöffnung des Verdichters 31 ist über den Zwischenkühler 9 und den Einlasskrümmer 11 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper 1 gasleitend verbunden;
  • Die verdichtete Luft strömt über die Auslassöffnung des Verdichters 31 und den Einlasskrümmer 11 hintereinander in den Verbrennungsmotorkörper 1 hinein, das bedeutet, 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.
  • Ausführungsbeispiel 3:
  • Das Ausführungsbeispiel 3 ist im Wesentlichen gleich mit dem Ausführungsbeispiel 1, es unterscheidet sich aber vom Ausführungsbeispiel 1 dadurch:
  • Wie 1 zeigt, ist die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals 71 über das Bypassventil 5, die Bypassleitung 4 und den Auslasskrümmer 12 hintereinander mit dem Verbrennungsmotorkörper 1 gasleitend verbunden; Das Bypassventil 5 stellt ein elektrisch gesteuertes Tellerventil dar, das Steuerende des Bypassventils 5 ist mit der Verbrennungsmotor-ECU 2 signalweise verbunden, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper 1 signalweise verbunden ist, und mit dem am Einlasskrümmer 11 angeordneten Drucksensor 13 signalweise verbunden ist.
  • Wenn der Verbrennungsmotor bei niedriger Drehzahl mit niedriger Last läuft, ist das Bypassventil 5 geschlossen, 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; Wenn der Verbrennungsmotor bei hoher Drehzahl mit hoher Last läuft, ist das Bypassventil 5 geöffnet, während dessen der andere Teil des Abgases im Verbrennungsmotorkörper 1 über den Auslasskrümmer 12 in den ersten Antriebsturbinenkanal 71 ausgestoßen wird, das bedeutet, 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.

Claims (7)

  1. Zweikanaliges Antriebsturbinensystem, umfassend einen Verbrennungsmotorkörper (1), einen Turbolader (3) und ein mechanisches Getriebe (6), wobei der Turbolader (3) einen Verdichter (31) und eine Turboladerturbine (32) umfasst, die mechanisch miteinander verbundenen sind, eine Auslassöffnung des Verdichters (31) über einen Einlasskrümmer (11) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1) gasleitend verbunden ist, eine Einlassöffnung der Turboladerturbine (32) über einen Auslasskrümmer (12) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1) gasleitend verbunden ist, eine Auslassöffnung der Turboladerturbine (32) mit einer 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, 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, und dass der Stromquerschnitt des ersten Antriebsturbinenkanals (71) und der Stromquerschnitt des zweiten Antriebsturbinenkanals (72) kleiner als der Stromquerschnitt der Turboladerturbine (32) sind.
  2. Zweikanaliges Antriebsturbinensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung des Verdichters (31) über einen Zwischenkühler (9) und den Einlasskrümmer (11) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1) gasleitend verbunden ist.
  3. Zweikanaliges Antriebsturbinensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung des ersten Antriebsturbinenkanals (71) über ein Bypassventil (5), ein Bypassleitung (4) und den Auslasskrümmer (12) mit dem Verbrennungsmotorkörper (1) gasleitend verbunden ist.
  4. Zweikanaliges Antriebsturbinensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (5) ein elektrisch gesteuertes Tellerventil darstellt, ein Steuerende des Bypassventils (5) mit einer Verbrennungsmotor-ECU (2) signalverbunden ist, die wiederum mit dem Verbrennungsmotorkörper (1) signalverbunden ist, und mit einem am Einlasskrümmer (11) angeordneten Drucksensor (13) signalverbunden ist.
  5. Verfahren zum Steuern des zweikanaligen Antriebsturbinensystems nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.
  6. Verfahren zum Steuern des zweikanaligen Antriebsturbinensystems nach Anspruch 5, 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.
  7. Verfahren zum Steuern des zweikanaligen Antriebsturbinensystems nach Anspruch 5, 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 Abgases im Verbrennungsmotorkörper (1) über den Auslasskrümmer (12), die Bypassleitung (4) und das Bypassventil (5) hintereinander in den ersten Antriebsturbinenkanal (71) strömt.
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