一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)本體（1）、進(jìn)氣歧管（11）、排氣岐管（2）、渦輪增壓器、動力渦輪（8）和機(jī)械傳動裝置（6），所述的渦輪增壓器包括增壓渦輪（7）和壓氣機(jī)（9），所述增壓渦輪（7）的進(jìn)氣口和排氣岐管（2）相連接，所述動力渦輪（8）的進(jìn)氣口通過旁通管路（3）與排氣岐管（2）相連接，動力渦輪（8）的出氣口與所述增壓渦輪（7）的出氣口經(jīng)管道并聯(lián)后，再與排氣總管（14）相連接。結(jié)構(gòu)簡單，提高了內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收率，有效提升了內(nèi)燃機(jī)輸出功率。
【專利說明】 一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種動力渦輪，更具體的說涉及一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在內(nèi)燃機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】中，用于內(nèi)燃機(jī)動力輸出的能量只占燃油燃燒總熱量的35%?45%，而廢氣帶走的熱量占30%?40% ;因此盡可能多的回收內(nèi)燃機(jī)廢氣能量，可以增加內(nèi)燃機(jī)輸出功、提高內(nèi)燃機(jī)的熱效率、改善油耗，節(jié)能環(huán)保。
[0003]動力渦輪系統(tǒng)是回收內(nèi)燃機(jī)廢氣能量、提高內(nèi)燃機(jī)效率、實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的一項重要技術(shù)?，F(xiàn)有的動力渦輪系統(tǒng)中內(nèi)燃機(jī)廢氣經(jīng)渦輪增壓器排到動力渦輪，然后驅(qū)動動力渦輪工作，具體參見圖1，包括內(nèi)燃機(jī)本體1、進(jìn)氣歧管11、排氣岐管2、渦輪增壓器、動力渦輪8和機(jī)械傳動裝置6，渦輪增壓器包括增壓渦輪7和壓氣機(jī)9 ;增壓渦輪7的進(jìn)氣口與排氣岐管2相連接，增壓渦輪7的出氣口和動力渦輪8的進(jìn)氣口相連接，動力渦輪8的出氣口和排氣總管14相連接，而且動力渦輪8和機(jī)械傳動裝置6相連接。工作時，內(nèi)燃機(jī)廢氣經(jīng)排氣岐管2排到渦輪增壓器的增壓渦輪7，增壓渦輪7驅(qū)動壓氣機(jī)9工作，提高了內(nèi)燃機(jī)功率密度；通過增壓渦輪7的內(nèi)燃機(jī)廢氣排到動力渦輪8，驅(qū)動動力渦輪8工作，由動力渦輪8轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過機(jī)械傳動裝置6傳到內(nèi)燃機(jī)曲軸上，從而提高了內(nèi)燃機(jī)輸出功率，實現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收。但是，該動力渦輪系統(tǒng)中內(nèi)燃機(jī)廢氣經(jīng)增壓渦輪7后，內(nèi)燃機(jī)廢氣壓力明顯降低，因此用于驅(qū)動動力渦輪8的能量大大減少，導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收率低；同時，動力渦輪8會致使增壓渦輪7的排氣背壓升高，導(dǎo)致泵氣損失增加，從而降低內(nèi)燃機(jī)效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有的動力渦輪系統(tǒng)能量回收率低、易導(dǎo)致增壓渦輪排氣背壓升高等問題，提供一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)本體、進(jìn)氣歧管、排氣岐管、渦輪增壓器、動力渦輪和機(jī)械傳動裝置，所述的渦輪增壓器包括增壓渦輪和壓氣機(jī)，所述增壓渦輪的進(jìn)氣口和排氣岐管相連接，所述動力渦輪的進(jìn)氣口通過旁通管路與排氣岐管相連接，動力渦輪的出氣口與所述增壓渦輪的出氣口經(jīng)管道并聯(lián)后，再與排氣總管相連接。
[0006]所述的旁通管路上設(shè)置有旁通閥。
[0007]所述的旁通閥為電控蝶閥，所述的進(jìn)氣歧管上設(shè)置有壓力傳感器，所述旁通閥的控制端和壓力傳感器分別與發(fā)動機(jī)ECU電連接。
[0008]所述的壓力傳感器為半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器。
[0009]所述的旁通閥為氣動膜片彈簧閥，所述氣動膜片彈簧閥的控制端通過旁通閥驅(qū)動管路與進(jìn)氣歧管相連接。工作時，氣動膜片彈簧閥通過進(jìn)氣空氣壓力來驅(qū)動，當(dāng)進(jìn)氣空氣壓力達(dá)到內(nèi)燃機(jī)設(shè)置壓力時，氣體通過旁通閥驅(qū)動管路控制氣動膜片彈簧閥打開，內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣經(jīng)旁通管路直接排到動力渦輪驅(qū)動動力渦輪工作，并由動力渦輪將高壓廢氣能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收；當(dāng)進(jìn)氣空氣壓力未達(dá)到內(nèi)燃機(jī)設(shè)置需求時，氣動膜片彈簧閥處于關(guān)閉狀態(tài)，動力渦輪不工作，內(nèi)燃機(jī)廢氣直接經(jīng)增壓渦輪后排出，不影響內(nèi)燃機(jī)效率。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的有益效果是:
[0011]1、結(jié)構(gòu)簡單，提高了內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收率，有效提升了內(nèi)燃機(jī)輸出功率。本實用新型中動力渦輪的進(jìn)氣口通過旁通管路與排氣岐管相連接，因此通過旁通管路將內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣直接排到動力渦輪，內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣能量直接驅(qū)動動力渦輪工作，內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收率高，使得內(nèi)燃機(jī)輸出功率大大提高。
[0012]2、本實用新型中動力渦輪的進(jìn)氣口通過旁通管路與排氣岐管相連接，因此不會額外增加增壓渦輪的排氣背壓，不會增加泵氣損失，從而不會降低內(nèi)燃機(jī)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有的動力渦輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本實用新型中旁通閥為電控蝶閥結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本實用新型中旁通閥為氣動膜片彈簧閥結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，內(nèi)燃機(jī)本體I，排氣歧管2，旁通管路3，發(fā)動機(jī)E⑶4，旁通閥5，機(jī)械傳動裝置6，增壓渦輪7，動力渦輪8，壓氣機(jī)9，中冷器10，進(jìn)氣歧管11，壓力傳感器12，旁通閥驅(qū)動管路13，排氣總管14。

【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018]參見圖2-圖3，一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)本體1、進(jìn)氣歧管11、排氣岐管2、渦輪增壓器、動力渦輪8和機(jī)械傳動裝置6，所述的渦輪增壓器包括增壓渦輪7和壓氣機(jī)9。所述增壓渦輪7的進(jìn)氣口與排氣岐管2相連接，增壓渦輪7的出氣口和排氣總管14相連接。工作時，內(nèi)燃機(jī)本體I排出的內(nèi)燃機(jī)廢氣經(jīng)排氣歧管2排到增壓渦輪7中，增壓渦輪7驅(qū)動壓氣機(jī)9工作，壓氣機(jī)9吸入新鮮空氣并壓縮氣體，從而提高了內(nèi)燃機(jī)功率密度，空氣經(jīng)中冷器10降溫后進(jìn)入進(jìn)氣歧管11，再進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)本體I參與燃燒；同時，經(jīng)增壓渦輪7排出的內(nèi)燃機(jī)廢氣通過排氣總管14直接排出。所述的動力渦輪8 一端為渦輪，另一端為齒輪，渦輪與齒輪之間通過傳動軸連接；動力渦輪8的進(jìn)氣口通過旁通管路3與排氣岐管2相連接，動力渦輪8的出氣口與所述增壓渦輪7的出氣口經(jīng)管道并聯(lián)后、再與排氣總管14相連接，即使得旁通管路3設(shè)置在渦輪增壓器上游;動力渦輪8的齒輪和機(jī)械傳動裝置6相連接。內(nèi)燃機(jī)廢氣通過旁通管路3直接排到動力渦輪8的渦輪，動力渦輪8的渦輪將內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣能量由傳動軸傳給動力渦輪8的齒輪，從而驅(qū)動動力渦輪8工作；再由動力渦輪8將高壓廢氣能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，然后通過機(jī)械傳動裝置6傳到內(nèi)燃機(jī)曲軸上，提高了內(nèi)燃機(jī)輸出功率，實現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收。
[0019]參見圖2，所述的旁通管路3上設(shè)置有旁通閥5 ;具體的，所述的旁通閥5為電控蝶閥，所述的進(jìn)氣歧管11上設(shè)置有壓力傳感器12，所述旁通閥5的控制端和壓力傳感器12分別與發(fā)動機(jī)ECU4電連接。所述的壓力傳感器12為半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器；壓力傳感器12根據(jù)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的大小檢測出進(jìn)氣壓力的變化，然后轉(zhuǎn)換成信號電壓送至E⑶。工作時，壓力傳感器12將進(jìn)氣壓力反饋到發(fā)動機(jī)E⑶4，當(dāng)進(jìn)氣壓力達(dá)到內(nèi)燃機(jī)設(shè)置需求時，發(fā)動機(jī)ECU4發(fā)出電信號控制旁通管路3上的旁通閥5打開，內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣經(jīng)旁通管路3直接排到動力渦輪8，驅(qū)動動力渦輪8工作，并由動力渦輪8將高壓廢氣能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過機(jī)械傳動裝置6傳到內(nèi)燃機(jī)曲軸上，從而提高了內(nèi)燃機(jī)輸出功率，實現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收。當(dāng)進(jìn)氣壓力未達(dá)到內(nèi)燃機(jī)設(shè)置需求時，旁通管路3上的旁通閥5處于關(guān)閉狀態(tài)，動力渦輪8不工作，內(nèi)燃機(jī)廢氣直接經(jīng)增壓渦輪7后排出，不影響內(nèi)燃機(jī)效率。
[0020]參見圖3，所述的旁通管路3上設(shè)置有旁通閥5 ;具體的，所述的旁通閥5為氣動膜片彈簧閥，所述氣動膜片彈簧閥的控制端通過旁通閥驅(qū)動管路13與進(jìn)氣歧管11相連接，所述氣動膜片彈簧閥通過進(jìn)氣空氣壓力來驅(qū)動。工作時，當(dāng)進(jìn)氣空氣壓力達(dá)到內(nèi)燃機(jī)設(shè)置壓力時，氣體通過旁通閥驅(qū)動管路13控制旁通管路3上的氣動膜片彈簧閥打開，內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣經(jīng)旁通管路3直接排到動力渦輪8，驅(qū)動動力渦輪8工作，并由動力渦輪8將高壓廢氣能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過機(jī)械傳動裝置6傳到內(nèi)燃機(jī)曲軸上，從而提高了內(nèi)燃機(jī)輸出功率，實現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)廢熱能回收。當(dāng)進(jìn)氣空氣壓力未達(dá)到內(nèi)燃機(jī)設(shè)置需求時，旁通管路3上的氣動膜片彈簧閥處于關(guān)閉狀態(tài)，動力渦輪8不工作，內(nèi)燃機(jī)廢氣直接經(jīng)增壓渦輪7后排出，不影響內(nèi)燃機(jī)效率。
[0021]本實用新型通過旁通管路3利用內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣直接驅(qū)動動力渦輪8，可有效提升動力渦輪8輸出功，提高內(nèi)燃機(jī)廢氣能量回收率，實現(xiàn)真正的高效利用內(nèi)燃機(jī)高壓廢氣倉tfi。
[0022]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，上述結(jié)構(gòu)都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)本體(I)、進(jìn)氣歧管(11)、排氣岐管(2)、渦輪增壓器、動力渦輪(8)和機(jī)械傳動裝置(6)，所述的渦輪增壓器包括增壓渦輪(7)和壓氣機(jī)(9)，所述增壓渦輪(7)的進(jìn)氣口和排氣岐管(2)相連接，其特征在于:所述動力渦輪(8)的進(jìn)氣口通過旁通管路(3 )與排氣岐管(2 )相連接，動力渦輪(8 )的出氣口與所述增壓渦輪(7)的出氣口經(jīng)管道并聯(lián)后，再與排氣總管(14)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)，其特征在于:所述的旁通管路(3)上設(shè)置有芳通閥(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)，其特征在于:所述的旁通閥(5)為電控蝶閥，所述的進(jìn)氣歧管(11)上設(shè)置有壓力傳感器(12)，所述旁通閥(5)的控制端和壓力傳感器(12)分別與發(fā)動機(jī)E⑶(4)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓力傳感器(12)為半導(dǎo)體壓敏電阻式壓力傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種廢氣旁通動力渦輪系統(tǒng)，其特征在于:所述的旁通閥(5)為氣動膜片彈簧閥，所述氣動膜片彈簧閥的控制端通過旁通閥驅(qū)動管路(13)與進(jìn)氣歧管(11)相連接。
【文檔編號】F01N5/04GK204163812SQ201420571280
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】劉正白, 李平 申請人:東風(fēng)商用車有限公司