RU2646172C2 - Система двухканальной силовой турбины и способ ее управления - Google Patents

Система двухканальной силовой турбины и способ ее управления Download PDF

Info

Publication number
RU2646172C2
RU2646172C2 RU2016124314A RU2016124314A RU2646172C2 RU 2646172 C2 RU2646172 C2 RU 2646172C2 RU 2016124314 A RU2016124314 A RU 2016124314A RU 2016124314 A RU2016124314 A RU 2016124314A RU 2646172 C2 RU2646172 C2 RU 2646172C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
power turbine
internal combustion
combustion engine
turbine
Prior art date
Application number
RU2016124314A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016124314A (ru
Inventor
Чженбай ЛЮ
Сяньминь ЛЯО
Original Assignee
Дунфэн Коммершиал Веикл Компани Лимитед
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 Дунфэн Коммершиал Веикл Компани Лимитед filed Critical Дунфэн Коммершиал Веикл Компани Лимитед
Publication of RU2016124314A publication Critical patent/RU2016124314A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2646172C2 publication Critical patent/RU2646172C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/04—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using kinetic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02—Engines with prolonged expansion
    • F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/001—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust using exhaust drives arranged in parallel
    • F02B37/002—Engines 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/004—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/005—Exhaust driven pumps being combined with an exhaust driven auxiliary apparatus, e.g. a ventilator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/0435—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines the engine being of the free piston type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
    • F02B37/025—Multiple scrolls or multiple gas passages guiding the gas to the pump drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/22—Control of the pumps by varying cross-section of exhaust passages or air passages, e.g. by throttling turbine inlets or outlets or by varying effective number of guide conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2242/00—Ericsson-type engines having open regenerative cycles controlled by valves
    • F02G2242/40—Piston-type engines
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Изобретение касается системы силовой турбины, точнее системы двухканальной силовой турбины и способа ее управления, относится к технике рекуперации энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Система двухканальной силовой турбины и способ ее управления включают двигатель внутреннего сгорания (ДВС), турбокомпрессор и механические передачи; турбокомпрессор включает нагнетательную турбину и компрессор, пневматически соединенный через впускной коллектор с ДВС; ДВС через механические передачи механически соединен с двухканальной силовой турбиной; двухканальная силовая турбина включает первый канал, вход которого пневматически соединен через выпускной коллектор с ДВС, и второй канал, вход которого последовательно через нагнетательную турбину, выпускной коллектор пневматически соединен с ДВС, выходы первого и второго каналов совместно подключены к системе последующей обработки отработавших газов; отработавшие газы, проходящие через первый и второй каналы, совместно приводят двухканальную силовую турбину в действие. Настоящее изобретение имеет простую структуру, обеспечивает высокий коэффициент рекуперации энергии отработавших газов ДВС, улучшает характеристики двигателя при низких оборотах и нагрузке, придает двигателям оптимальные характеристики на всех режимах работы. 2 н.п. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение касается системы силовой турбины, точнее системы двухканальной силовой турбины и способа ее управления, относится к технике рекуперации энергии отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время в области поршневых ДВС, энергия, расходующаяся на полезную работу ДВС, составляет лишь 35-45% от общего количества тепла, выделившегося при сгорании топлива, а 30-40% тепла уносится отработавшими газами. Так что рекуперация максимально возможной энергии отработавших газов ДВС позволяет не только увеличить выходную мощность ДВС, но и повысить термический коэффициент полезного действия двигателя, снизить удельный расход топлива, экономить энергию и защитить окружающую среду.
В китайском патенте на полезную модель за номер CN 104329148А от 4 февраля 2015 г. раскрыта система двухступенчатой силовой турбины, содержащая ДВС, впускной и выпускной коллекторы, турбокомпрессор, силовую турбину низкого давления, силовую турбину высокого давления и механические передачи, среди них турбокомпрессор включает нагнетательную турбину и компрессор, вход нагнетательной турбины соединен с выпускным коллектором, выход нагнетательной турбины соединен с входом силовой турбины низкого давления; силовая турбина низкого давления соединена общим валом с силовой турбиной высокого давления, и вход силовой турбины высокого давления соединен через перепускной канал с выпускным коллектором, выход силовой турбины высокого давления сначала параллельно соединен с выходом силовой турбины низкого давления, и потом совместно подключены к выпускной магистрали. Несмотря на то, что данное изобретение может улучшить коэффициент рекуперации энергии отработавших газов ДВС, повысить выходную мощность ДВС, оно имеет следующие недостатки:
Согласно данному изобретению силовая турбина низкого давления и силовая турбина высокого давления соединены общим валом, в случае когда давление входного воздуха не достигает заданного значения, энергия отработавших газов ДВС должна через силовую турбину низкого давления приводить силовую турбину высокого давления в действие с последующей передачей на коленчатый вал ДВС через механические передачи, что приводит к малому коэффициенту рекуперации энергии отработавших газов ДВС.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для устранения имеющихся недостатков и решения проблемы с малым коэффициентом рекуперации энергии отработавших газов ДВС, целью настоящего изобретения является предоставление системы двухканальной силовой турбины и способа ее управления, направленных на повышение коэффициента рекуперации энергии отработавших газов ДВС.
Для достижения вышеупомянутых целей, настоящее изобретение применяет следующее техническое решение: система двухканальной силовой турбины, включающая ДВС, турбокомпрессор и механические передачи, упомянутый турбокомпрессор включает механически соединенные компрессор и нагнетательную турбину, выход компрессора пневматически соединен через впускной коллектор с ДВС, вход нагнетательной турбины пневматически соединен через выпускной коллектор с ДВС, а выход нагнетательной турбины пневматически соединен с двухканальной силовой турбиной, которая через механические передачи механически соединена с ДВС.
Упомянутая двухканальная силовая турбина включает первый и второй каналы, вход первого канала пневматически соединен через выпускной коллектор с ДВС, вход второго канала последовательно через нагнетательную турбину, выпускной коллектор пневматически соединен с ДВС, выход первого канала и выход второго канала совместно пневматически подключены к системе последующей обработки отработавших газов.
Площади живого сечения упомянутых первого и второго каналов силовой турбины должны быть меньше площади живого сечения нагнетательной турбины.
Выход упомянутого компрессора последовательно через интеркулер, впускной коллектор пневматически соединен с ДВС.
Вход упомянутого первого канала силовой турбины последовательно через перепускной клапан, перепускной канал, выпускной коллектор пневматически соединен с ДВС.
Упомянутый перепускной клапан представляет собой клапан с поворотной заслонкой с электроприводом, и его блок управления сигнально соединен с ECU (блоком управления двигателем) ДВС, который сигнально соединен с ДВС, еще и датчиком давления, предусмотренным во впускном коллекторе.
Способ управления системой двухканальной силовой турбины, включающий следующие операции:
Часть отработавших газов ДВС последовательно проходит через выпускной коллектор, нагнетательную турбину и поступает во второй канал силовой турбины, а другая часть отработавших газов через выпускной коллектор попадает в первый канал силовой турбины, и отработавшие газы из первого канала и второго канала силовой турбины совместно через систему последующей обработки отработавших газов выбрасываются в атмосферу.
В случае когда отработавшие газы, идущие во второй канал, проходят через нагнетательную турбину, нагнетательная турбина приводит в действие компрессор, который всасывает и сжимает воздух, и сжатый воздух последовательно через выход компрессора, впускной коллектор попадает в ДВС.
В случае когда отработавшие газы из первого канала и второго канала силовой турбины через систему последующей обработки отработавших газов выбрасываются в атмосферу, отработавшие газы, проходящие через первый и второй каналы, совместно приводят в действие двухканальную силовую турбину, которая преобразует энергию отработавших газов в механическую энергию и через механические передачи передает преобразованную механическую энергию в ДВС, в результате выходная мощность двигателя повышена, и энергия отработавших газов ДВС рекуперирована.
Выход упомянутого компрессора последовательно через интеркулер, впускной коллектор пневматически соединен с ДВС.
Понятие "сжатый воздух последовательно через выход компрессора, впускной коллектор попадает в ДВС" подразумевает, что сжатый воздух сначала через выход компрессора поступает в интеркулер на охлаждение, далее охлажденный сжатый воздух через впускной коллектор попадает в ДВС.
Вход упомянутого первого канала силовой турбины последовательно через перепускной клапан, перепускной канал, выпускной коллектор пневматически соединен с ДВС.
При низких оборотах и нагрузке на двигатель: перепускной клапан закрыт, в это время отработавшие газы двигателя последовательно через выпускной коллектор, нагнетательную турбину поступают во второй канал силовой турбины, приводя двухканальную силовую турбину в действие.
При высоких оборотах и большой нагрузке на двигатель: перепускной клапан открыт, в это время понятие "другая часть отработавших газов через выпускной коллектор попадает в первый канал силовой турбины" подразумевает, что другая часть отработавших газов двигателя последовательно через выпускной коллектор, перепускной канал, перепускной клапан попадает в первый канал силовой турбины.
По сравнению с известными техническими решениями положительные эффекты настоящего изобретения заключаются в том, что
1. Согласно настоящему изобретению "Система двухканальной силовой турбины и способ ее управления", упомянутая двухканальная силовая турбина включает первый и второй каналы, вход первого канала пневматически соединен через выпускной коллектор с ДВС, вход второго канала последовательно через нагнетательную турбину, выпускной коллектор пневматически соединен с ДВС, выход первого канала и выход второго канала совместно пневматически подключены к системе последующей обработки отработавших газов, такие технические решения не только придают системе простую структуру, но и в процессе работы позволяют отработавшим газам, проходящим через первый и второй каналы, совместно приводить в действие двухканальную силовую турбину, которая преобразует энергию отработавших газов в механическую энергию, и через механические передачи передает преобразованную механическую энергию в ДВС, в результате выходная мощность двигателя повышена, и энергия отработавших газов ДВС рекуперирована. Таким образом, настоящее изобретение не только обладает простой структурой, но и позволяет повысить коэффициент рекуперации энергии отработавших газов ДВС.
2. Согласно настоящему изобретению "Система двухканальной силовой турбины и способ ее управления", площадь живого сечения второго канала силовой турбины меньше площади живого сечения нагнетательной турбины, что приводит к увеличению скорости вращения нагнетательной турбины, соответственно, и увеличению скорости вращения компрессора, повышению давления входного воздуха. Таким образом, настоящее изобретение улучшает характеристики двигателя при низких оборотах и нагрузке.
3. Согласно настоящему изобретению "Система двухканальной силовой турбины и способ ее управления", вход первого канала силовой турбины последовательно через перепускной клапан, перепускной канал, выпускной коллектор пневматически соединен с ДВС, перепускной клапан представляет собой клапан с поворотной заслонкой с электроприводом и его блок управления сигнально соединен с ECU ДВС, который сигнально соединен с ДВС, еще и датчиком давления, предусмотренным во впускном коллекторе, при этом ECU ДВС может в соответствии с оборотами и нагрузкой регулировать перепускной клапан для получения оптимального значения угла открытия и обеспечения оптимальных характеристик на всех режимах работы двигателя. Таким образом, настоящее изобретение позволяет получить оптимальные характеристики для двигателя.
Перечень чертежей
Фиг. 1 - структурная схема системы в соответствии с настоящим изобретением,
где 1 - ДВС, 11 - впускной коллектор, 12 - выпускной коллектор, 13 - датчик давления, 2 ECU ДВС, 3 - турбокомпрессор, 31 - компрессор, 32 - нагнетательная турбина, 4 - перепускной канал, 5 - перепускной клапан, 6 - механические передачи, 7 - двухканальная силовая турбина, 71 - первый канал силовой турбины, 72 - второй канал силовой турбины, 8 - система последующей обработки отработавших газов, 9 - интеркулер.
Пунктирные линии на фиг. 1 обозначают сигнальное соединение, жирные сплошные линии обозначают механическое соединение, а тонкие сплошные линии обозначают пневматическое соединение.
КОНКРЕТНЫЕ ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже будет подробно описано настоящее изобретение со ссылкой на фиг. 1 и конкретные примеры осуществления.
Как показано на фиг. 1, система двухканальной силовой турбины, включающая ДВС 1, турбокомпрессор 3 и механические передачи 6, упомянутый турбокомпрессор 3 включает механически соединенные компрессор 31 и нагнетательную турбину 32, выход компрессора 31 пневматически соединен через впускной коллектор 11 с ДВС 1, вход нагнетательной турбины 32 пневматически соединен через выпускной коллектор 12 с ДВС 1, а выход нагнетательной турбины 32 пневматически соединен с двухканальной силовой турбиной 7, которая через механические передачи 6 механически соединена с ДВС 1.
Упомянутая двухканальная силовая турбина 7 включает первый канал 71 и второй канал 72, вход первого канала 71 пневматически соединен через выпускной коллектор 12 с ДВС 1, вход второго канала 72 последовательно через нагнетательную турбину 32, выпускной коллектор 12 пневматически соединен с ДВС 1, выход первого канала 71 и выход второго канала 72 совместно пневматически подключены к системе последующей обработки отработавших газов 8.
Площади живого сечения упомянутых первого канала 71 и второго канала 72 силовой турбины должны быть меньше площади живого сечения нагнетательной турбины 32.
Выход упомянутого компрессора 31 последовательно через интеркулер 9, впускной коллектор 11 пневматически соединен с ДВС 1.
Вход упомянутого первого канала 71 силовой турбины последовательно через перепускной клапан 5, перепускной канал 4, выпускной коллектор 12 пневматически соединен с ДВС 1.
Упомянутый перепускной клапан 5 представляет собой клапан с поворотной заслонкой с электроприводом, и его блок управления сигнально соединен с ECU 2 ДВС, который сигнально соединен с ДВС 1, еще и датчиком давления 13, предусмотренным во впускном коллекторе 11.
Способ управления системой двухканальной силовой турбины, включающий следующие операции:
Часть отработавших газов ДВС 1 последовательно проходит через выпускной коллектор 12, нагнетательную турбину 32 и поступает во второй канал 72 силовой турбины, а другая часть отработавших газов через выпускной коллектор 12 попадает в первый канал 71 силовой турбины, и отработавшие газы из первого канала 71 и второго канала 72 силовой турбины совместно через систему последующей обработки отработавших газов 8 выбрасываются в атмосферу.
В случае когда отработавшие газы, идущие во второй канал 72, проходят через нагнетательную турбину 32, нагнетательная турбина 32 приводит в действие компрессор 31, который всасывает и сжимает воздух, и сжатый воздух последовательно через выход компрессора 31, впускной коллектор 11 попадает в ДВС 1.
В случае когда отработавшие газы из первого канала 71 и второго канала 72 силовой турбины через систему последующей обработки отработавших газов 8 выбрасываются в атмосферу, отработавшие газы, проходящие через первый канал 71 и второй канал 72, совместно приводят в действие двухканальную силовую турбину 7, которая преобразует энергию отработавших газов в механическую энергию и через механические передачи 6 передает преобразованную механическую энергию в ДВС 1, в результате выходная мощность двигателя повышена, и энергия отработавших газов ДВС рекуперирована.
Выход упомянутого компрессора 31 последовательно через интеркулер 9, впускной коллектор 11 пневматически соединен с ДВС 1.
Понятие "сжатый воздух последовательно через выход компрессора 31, впускной коллектор 11 попадает в ДВС 1" подразумевает, что
сжатый воздух сначала через выход компрессора 31 поступает в интеркулер 9 на охлаждение, далее охлажденный сжатый воздух через впускной коллектор 11 попадает в ДВС 1.
Вход упомянутого первого канала 71 силовой турбины последовательно через перепускной клапан 5, перепускной канал 4, выпускной коллектор 12 пневматически соединен с ДВС 1.
При низких оборотах и нагрузке на двигатель: перепускной клапан 5 закрыт, в это время отработавшие газы двигателя 1 последовательно через выпускной коллектор 12, нагнетательную турбину 32 поступают во второй канал 72 силовой турбины, приводя двухканальную силовую турбину 7 в действие.
При высоких оборотах и большой нагрузке на двигатель: перепускной клапан 5 открыт, в это время понятие "другая часть отработавших газов через выпускной коллектор 12 попадает в первый канал 71 силовой турбины" подразумевает, что другая часть отработавших газов двигателя 1 последовательно через выпускной коллектор 12, перепускной канал 4, перепускной клапан 5 попадает в первый канал 71 силовой турбины.
Принцип настоящего изобретения описан ниже:
1. В системе двухканальной силовой турбины нагнетательная турбина 32 и двухканальная силовая турбина 7 по размерам одинаковы или схожи; площади живого сечения первого канала 71 и второго канала 72 силовой турбины могут быть как одинаковы, так и неодинаковы.
2. Компрессор 31: как показано на фиг. 1, выход компрессора 31 последовательно через интеркулер 9, впускной коллектор 11 пневматически соединен с ДВС 1; в процессе работы, когда отработавшие газы, идущие во второй канал 72, проходят через нагнетательную турбину 32, нагнетательная турбина 32 приводит в действие компрессор 31, который всасывает и сжимает свежий воздух для повышения удельной мощности двигателя, и сжатый воздух через выход компрессора 31 поступает в интеркулер 9 на охлаждение, далее охлажденный сжатый воздух через впускной коллектор 11 попадает в ДВС 1 и принимает участие в сгорании.
3. Перепускной клапан 5: как показано на фиг. 1, перепускной клапан 5 представляет собой клапан с поворотной заслонкой с электроприводом, и его блок управления сигнально соединен с ECU 2 ДВС, который сигнально соединен с ДВС 1, еще и датчиком давления 13, предусмотренным во впускном коллекторе 11; в процессе работы датчик давления 13, установленный во впускном коллекторе 11, передает сигналы о давлении входного воздуха, оборотах и нагрузке двигателя ECU 2 ДВС, который по получению обрабатывает сигналы с учетом соотношений давления входного воздуха, оборотов и нагрузки двигателя и выдает исполнительный сигнал механизму привода перепускного клапана 5: при низких оборотах и нагрузке на двигатель перепускной клапан 5 закрыт; при высоких оборотах и большой нагрузке на двигатель перепускной клапан 5 открыт.Таким образом, ECU 2 ДВС может в соответствии с оборотами и нагрузкой регулировать перепускной клапан 5 для получения оптимального значения угла открытия и обеспечения оптимальных характеристик на всех режимах работы двигателя.
Пример 1
Как показана на фиг. 1, система двухканальной силовой турбины, включающая ДВС 1, турбокомпрессор 3 и механические передачи 6, упомянутый турбокомпрессор 3 включает механически соединенные компрессор 31 и нагнетательную турбину 32, выход компрессора 31 пневматически соединен через впускной коллектор 11 с ДВС 1, вход нагнетательной турбины 32 пневматически соединен через выпускной коллектор 12 с ДВС 1, а выход нагнетательной турбины 32 пневматически соединен с двухканальной силовой турбиной 7, которая через механические передачи 6 механически соединена с ДВС 1; упомянутая двухканальная силовая турбина 7 включает первый канал 71 и второй канал 72, вход первого канала 71 пневматически соединен через выпускной коллектор 12 с ДВС 1, вход второго канала 72 последовательно через нагнетательную турбину 32, выпускной коллектор 12 пневматически соединен с ДВС 1, выход первого канала 71 и выход второго канала 72 совместно пневматически подключены к системе последующей обработки отработавших газов 8.
В соответствии с вышеуказанным техническим решением способ управления системой двухканальной силовой турбины включает следующие операции:
Часть отработавших газов ДВС 1 последовательно проходит через выпускной коллектор 12, нагнетательную турбину 32 и поступает во второй канал 72 силовой турбины, а другая часть отработавших газов через выпускной коллектор 12 попадает в первый канал 71 силовой турбины, и отработавшие газы из первого канала 71 и второго канала 72 силовой турбины совместно через систему последующей обработки отработавших газов 8 выбрасываются в атмосферу; в случае когда отработавшие газы, идущие во второй канал 72, проходят через нагнетательную турбину 32, нагнетательная турбина 32 приводит в действие компрессор 31, который всасывает и сжимает воздух, и сжатый воздух последовательно через выход компрессора 31, впускной коллектор 11 попадает в ДВС 1; в случае когда отработавшие газы из первого канала 71 и второго канала 72 силовой турбины через систему последующей обработки отработавших газов 8 выбрасываются в атмосферу, отработавшие газы, проходящие через первый канал 71 и второй канал 72, совместно приводят в действие двухканальную силовую турбину 7, которая преобразует энергию отработавших газов в механическую энергию и через механические передачи 6 передает преобразованную механическую энергию в ДВС 1, в результате выходная мощность двигателя повышена, и энергия отработавших газов ДВС рекуперирована.
Пример 2
Проводят аналогично описанному в примере 1 за исключением того, что,
как показано на фиг. 1, площади живого сечения упомянутых первого канала 71 и второго канала 72 силовой турбины должны быть меньше площади живого сечения нагнетательной турбины 32; выход упомянутого компрессора 31 последовательно через интеркулер 9, впускной коллектор 11 пневматически соединен с ДВС 1;
понятие "сжатый воздух последовательно через выход компрессора 31, впускной коллектор 11 попадает в ДВС 1" подразумевает, что сжатый воздух сначала через выход компрессора 31 поступает в интеркулер 9 на охлаждение, далее охлажденный сжатый воздух через впускной коллектор 11 попадает в ДВС 1.
Пример 3
Проводят аналогично описанному в примере 1 за исключением того, что,
как показано на фиг. 1, вход упомянутого первого канала 71 силовой турбины последовательно через перепускной клапан 5, перепускной канал 4, выпускной коллектор 12 пневматически соединен с ДВС 1; упомянутый перепускной клапан 5 представляет собой клапан с поворотной заслонкой с электроприводом, и его блок управления сигнально соединен с ECU (блок управления двигателем) 2 ДВС, который сигнально соединен с ДВС 1, еще и датчиком давления 13, предусмотренным во впускном коллекторе 11.
При низких оборотах и нагрузке на двигатель перепускной клапан 5 закрыт, в это время отработавшие газы двигателя 1 последовательно через выпускной коллектор 12, нагнетательную турбину 32 поступают во второй канал 72 силовой турбины, приводя двухканальную силовую турбину 7 в действие; при высоких оборотах и большой нагрузке на двигатель перепускной клапан 5 открыт, в это время понятие "другая часть отработавших газов через выпускной коллектор 12 попадает в первый канал 71 силовой турбины" подразумевает, что другая часть отработавших газов двигателя 1 последовательно через выпускной коллектор 12, перепускной канал 4, перепускной клапан 5 попадает в первый канал 71 силовой турбины.

Claims (15)

1. Система двухканальной силовой турбины, включающая ДВС (1), турбокомпрессор (3) и механические передачи (6), упомянутый турбокомпрессор (3) включает механически соединенные компрессор (31) и нагнетательную турбину (32), выход компрессора (31) пневматически соединен через впускной коллектор (11) с ДВС (1), вход нагнетательной турбины (32) пневматически соединен через выпускной коллектор (12) с ДВС (1), а выход нагнетательной турбины (32) пневматически соединен с двухканальной силовой турбиной (7), которая через механические передачи (6) механически соединена с ДВС (1), отличающаяся тем, что,
упомянутая двухканальная силовая турбина (7) включает первый канал (71) силовой турбины и второй канал (72) силовой турбины, вход первого канала (71) силовой турбины пневматически соединен через выпускной коллектор (12) с ДВС (1), вход второго канала (72) силовой турбины последовательно через нагнетательную турбину (32), выпускной коллектор (12) пневматически соединен с ДВС (1), выход первого канала (71) силовой турбины и выход второго канала (72) силовой турбины совместно пневматически подключены к системе (8) последующей обработки отработавших газов, при этом площади живого сечения упомянутых первого канала (71) и второго канала (72) силовой турбины меньше площади живого сечения нагнетательной турбины (32).
2. Система двухканальной силовой турбины по п. 1, отличающаяся тем, что выход упомянутого компрессора (31) последовательно через интеркулер (9), впускной коллектор (11) пневматически соединен с ДВС (1).
3. Система двухканальной силовой турбины по п. 1, отличающаяся тем, что вход упомянутого первого канала (71) силовой турбины последовательно через перепускной клапан (5), перепускной канал (4), выпускной коллектор (12) пневматически соединен с ДВС (1).
4. Система двухканальной силовой турбины по п. 3, отличающаяся тем, что упомянутый перепускной клапан (5) представляет собой клапан с поворотной заслонкой с электроприводом, и его блок управления сигнально соединен с блоком (2) управления двигателем ДВС, который сигнально соединен с ДВС (1) и датчиком (13) давления, предусмотренным во впускном коллекторе (11).
5. Способ управления системой двухканальной силовой турбины, основанный на упомянутой системе по п. 1, отличающийся тем, что он включает следующие операции: одна часть отработавших газов ДВС (1) последовательно проходит через выпускной коллектор (12), нагнетательную турбину (32), и поступает во второй канал (72) силовой турбины, а другая часть отработавших газов ДВС (1) через выпускной коллектор (12) попадает в первый канал (71) силовой турбины, и отработавшие газы из первого канала (71) и второго канала (72) силовой турбины совместно через систему (8) последующей обработки отработавших газов выбрасываются в атмосферу;
в случае, когда отработавшие газы, идущие во второй канал (72) силовой турбины, проходят через нагнетательную турбину (32), нагнетательная турбина (32) приводит в действие компрессор (31), который всасывает и сжимает воздух, и сжатый воздух последовательно через выход компрессора (31), впускной коллектор (11) попадает в ДВС (1);
в случае когда отработавшие газы из первого канала (71) и второго канала (72) силовой турбины через систему (8) последующей обработки отработавших газов выбрасываются в атмосферу, отработавшие газы, проходящие через первый канал (71) и второй канал (72) силовой турбины, совместно приводят в действие двухканальную силовую турбину (7), которая преобразует энергию отработавших газов в механическую энергию, и через механические передачи (6) передает преобразованную механическую энергию в ДВС (1), в результате выходная мощность ДВС повышена, и энергия отработавших газов ДВС рекуперирована.
6. Способ управления системой двухканальной силовой турбины по п. 5, отличающийся тем, что,
выход упомянутого компрессора (31) последовательно через интеркулер (9), впускной коллектор (11) пневматически соединен с ДВС (1);
понятие "сжатый воздух последовательно через выход компрессора (31), впускной коллектор (11) попадает в ДВС (1)" подразумевает, что сжатый воздух сначала через выход компрессора (31) поступает в интеркулер (9) на охлаждение, далее охлажденный сжатый воздух через впускной коллектор (11) попадает в ДВС (1).
7. Способ управления системой двухканальной силовой турбины по п. 5, отличающийся тем, что,
вход упомянутого первого канала (71) силовой турбины последовательно через перепускной клапан (5), перепускной канал (4), выпускной коллектор (12) пневматически соединен с ДВС (1);
при низких оборотах и нагрузке на ДВС: перепускной клапан (5) закрыт, в это время отработавшие газы ДВС (1) последовательно через выпускной коллектор (12), нагнетательную турбину (32) поступают во второй канал (72) силовой турбины, приводя двухканальную силовую турбину (7) в действие;
при высоких оборотах и большой нагрузке на ДВС: перепускной клапан (5) открыт, в это время понятие "другая часть отработавших газов через выпускной коллектор (12) попадает в первый канал (71) силовой турбины" подразумевает, что другая часть отработавших газов ДВС (1) последовательно через выпускной коллектор (12), перепускной канал (4), перепускной клапан (5) попадает в первый канал (71) силовой турбины.
RU2016124314A 2015-12-30 2016-06-20 Система двухканальной силовой турбины и способ ее управления RU2646172C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511007242.4A CN105464769B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 一种双流道动力涡轮系统及其控制方法
CN201511007242.4 2015-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016124314A RU2016124314A (ru) 2017-12-25
RU2646172C2 true RU2646172C2 (ru) 2018-03-01

Family

ID=55602865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016124314A RU2646172C2 (ru) 2015-12-30 2016-06-20 Система двухканальной силовой турбины и способ ее управления

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10202893B2 (ru)
JP (1) JP6464490B2 (ru)
KR (1) KR101770684B1 (ru)
CN (1) CN105464769B (ru)
BR (1) BR102016017504A2 (ru)
DE (1) DE102016111540B4 (ru)
FR (1) FR3046434B1 (ru)
GB (1) GB2545942B (ru)
RU (1) RU2646172C2 (ru)
SE (1) SE1650981A1 (ru)
ZA (1) ZA201604550B (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11639693B2 (en) * 2016-09-30 2023-05-02 Cummins Inc. Internal combustion engine and method to increase the temperature of a liquid in the internal combustion engine
BR102017008580A2 (pt) * 2017-04-26 2018-11-21 Associacao Paranaense De Cultura - Apc motor de ciclo combinado otto e binário-isotérmico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
BR102017008585A2 (pt) * 2017-04-26 2018-11-21 Associacao Paranaense De Cultura - Apc motor de ciclo combinado atkinson ou miller e binário-isotérmico- adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
CN108286467B (zh) * 2018-01-11 2020-06-16 安徽一诺电动科技有限公司 一种适用于混合动力车辆的发动机余热利用系统
CN108757163B (zh) * 2018-05-11 2020-11-24 华南理工大学 一种涡轮复合内燃机余热利用装置及其控制方法
CN109505695B (zh) * 2018-12-30 2024-05-31 江西腾勒动力有限公司 一种保护发动机涡轮增压器的废气旁通装置
CN111608824A (zh) * 2020-05-06 2020-09-01 一汽解放汽车有限公司 一种内燃机排气、排温管理系统及控制方法
CN111852667B (zh) * 2020-06-05 2021-05-11 东风商用车有限公司 一种涡轮增压压力的pid预控方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4339922A (en) * 1979-07-09 1982-07-20 Navarro Bernard J Dual turbine turbo-supercharger
US5653108A (en) * 1994-10-24 1997-08-05 Haeco Partners, Ltd. Gas turbine-two-stroke piston compound engine
US20070079612A1 (en) * 2005-10-06 2007-04-12 Borgwarner Inc. Turbo charging system
RU2478802C2 (ru) * 2008-10-30 2013-04-10 Вольво Ластвагнар Аб Способ автоматической регулировки способности турбокомпаундной трансмиссии передавать крутящий момент
CN104329148A (zh) * 2014-09-30 2015-02-04 东风商用车有限公司 一种两级动力涡轮系统

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5512012U (ru) * 1978-07-07 1980-01-25
JPS5754622U (ru) * 1980-09-17 1982-03-30
US4674284A (en) * 1980-09-29 1987-06-23 Ab Volvo Turbocharging device for an internal combustion engine
GB2088964A (en) * 1980-12-10 1982-06-16 Navarro Bernard Julian Dual Turbine Turbo Charger
CH674549A5 (en) * 1987-05-16 1990-06-15 Man B & W Diesel Gmbh Turbocharged piston engine - has radial flow power turbine connected parallel to that of turbocharger
JPS63302137A (ja) * 1987-05-30 1988-12-09 Isuzu Motors Ltd タ−ボコンパウンドエンジン
DE3807372C2 (de) * 1988-03-07 1996-12-12 Asea Brown Boveri Verbrennungsmotor mit zweistufigem Abgasturbolader und Nutzturbine
JPH01257722A (ja) * 1988-04-08 1989-10-13 Komatsu Ltd ターボコンパウンド機関の動力伝達装置
JP2790753B2 (ja) * 1992-09-04 1998-08-27 日野自動車工業株式会社 エンジンの排気エネルギ回収装置
SE502721C2 (sv) * 1994-05-13 1995-12-18 Scania Cv Ab Förbränningsmotor av turbocompoundtyp med avgasbroms
SE517844C2 (sv) * 1997-12-03 2002-07-23 Volvo Lastvagnar Ab Arrangemang vid förbränningsmotor samt förfarande för minskning av skadliga utsläpp
US7010918B2 (en) * 2003-06-17 2006-03-14 Daimlerchrysler Ag Internal combustion engine with motor brake
DE10339857A1 (de) * 2003-08-29 2005-03-24 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit einer Motorbremseinrichtung
DE102005003714B4 (de) * 2005-01-26 2006-12-07 Robert Bosch Gmbh Turbocompound-Aufladesystem mit zuschaltbarem Verdichter
JP4935094B2 (ja) * 2006-02-02 2012-05-23 いすゞ自動車株式会社 ディーゼルエンジンの２段式過給システム
DE102006015253A1 (de) 2006-04-01 2007-10-04 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit zwei hintereinander geschalteten Turbinen im Abgasstrang
JP2009270468A (ja) * 2008-05-06 2009-11-19 Toyota Motor Corp ターボ過給機の冷却システム
JP2010013972A (ja) * 2008-07-02 2010-01-21 Toyota Motor Corp 可変容量型ターボチャージャ
US20120191321A1 (en) * 2009-09-18 2012-07-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus for determining an abnormality of a control valve of an internal combustion engine
JP2011144761A (ja) * 2010-01-15 2011-07-28 Toyota Motor Corp システム制御装置
SE535773C2 (sv) * 2010-08-13 2012-12-11 Scania Cv Ab Arrangemang för att spruta in ett reduktionsmedel i en avgasledning hos en förbränningsmotor
JP2012087685A (ja) * 2010-10-20 2012-05-10 Denso Corp ターボチャージャ
EP2466092A1 (en) * 2010-12-17 2012-06-20 Perkins Engines Company Limited Turbocharger System
CN102562273B (zh) * 2012-02-13 2014-01-08 清华大学 具有可变几何增压涡轮的涡轮复合装置及其发动机系统
JP6062277B2 (ja) * 2013-02-13 2017-01-18 三菱重工業株式会社 エンジンの排ガスエネルギー回収システム
CN204200320U (zh) * 2014-09-30 2015-03-11 东风商用车有限公司 一种两级动力涡轮系统
CN204163812U (zh) * 2014-09-30 2015-02-18 东风商用车有限公司 一种废气旁通动力涡轮系统
CN205225401U (zh) * 2015-12-30 2016-05-11 东风商用车有限公司 一种双流道动力涡轮系统
CN110432914A (zh) 2019-07-26 2019-11-12 宁儿医院股份有限公司 测序型防混淆真空采血管

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4339922A (en) * 1979-07-09 1982-07-20 Navarro Bernard J Dual turbine turbo-supercharger
US5653108A (en) * 1994-10-24 1997-08-05 Haeco Partners, Ltd. Gas turbine-two-stroke piston compound engine
US20070079612A1 (en) * 2005-10-06 2007-04-12 Borgwarner Inc. Turbo charging system
RU2478802C2 (ru) * 2008-10-30 2013-04-10 Вольво Ластвагнар Аб Способ автоматической регулировки способности турбокомпаундной трансмиссии передавать крутящий момент
CN104329148A (zh) * 2014-09-30 2015-02-04 东风商用车有限公司 一种两级动力涡轮系统

Also Published As

Publication number Publication date
FR3046434B1 (fr) 2020-03-06
DE102016111540B4 (de) 2018-08-02
GB201610456D0 (en) 2016-07-27
ZA201604550B (en) 2018-12-19
FR3046434A1 (fr) 2017-07-07
GB2545942A (en) 2017-07-05
SE1650981A1 (en) 2017-07-01
US20170191407A1 (en) 2017-07-06
JP2017120074A (ja) 2017-07-06
GB2545942B (en) 2019-04-03
CN105464769B (zh) 2017-11-17
US10202893B2 (en) 2019-02-12
KR20170080413A (ko) 2017-07-10
JP6464490B2 (ja) 2019-02-06
DE102016111540A1 (de) 2017-07-06
BR102016017504A2 (pt) 2017-07-04
CN105464769A (zh) 2016-04-06
RU2016124314A (ru) 2017-12-25
KR101770684B1 (ko) 2017-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2646172C2 (ru) Система двухканальной силовой турбины и способ ее управления
CN101939529B (zh) 控制在涡轮增压与排气再循环之间分开的排气流动
EP2347108B1 (en) An exhaust arrangement for an internal combustion engine
CN102425488B (zh) 应用于v型柴油机的可调二级增压顺序系统
KR102440581B1 (ko) 엔진 시스템
US20140352300A1 (en) Turbocharged engine employing cylinder deactivation
JPS61164039A (ja) 多段タ−ボ過給機関
US9850834B2 (en) Turbocharged engine employing cylinder deactivation
GB2513619A (en) Internal combustion engine with exhaust turbomachines
CN110566341A (zh) 一种混联式电动增压系统及其控制方法
CN113202639A (zh) 一种电动增压米勒循环发动机动力系统
CN102434268A (zh) 双涡双压涡轮增压系统
RU152163U1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания с наддувом и системой обработки выхлопных газов
JP2009235944A (ja) エンジンの過給装置
CN205225401U (zh) 一种双流道动力涡轮系统
CN104929757A (zh) 一种自增压发动机
CN104879209A (zh) 一种发动机定压/脉冲排气转换装置
CN104806345B (zh) 一种发动机电动气体配给装置
WO2013159299A1 (zh) 基于布雷顿循环的余热利用系统及具有其的发动机
CA3116795C (en) Exhaust gas recirculation system and engine
CN211448826U (zh) 一种废气涡轮增压器旁通阀控制装置
JPH0458055A (ja) デイーゼルエンジンの排気ガス再循環装置
CN1260469C (zh) 一种废气涡轮增压内燃机
CN106285924B (zh) 提高内燃机尾气中能量利用率的装置
CN115638047A (zh) 相继增压系统及发动机