具有可变几何增压涡轮的涡轮复合装置及其发动机系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102562273A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102562273A(43)申请公布日2012.07.11(21)申请号201210032015.7(22)申请日2012.02.13(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区100084-82信箱(72)发明人诸葛伟林赵荣超张扬军张俊跃胡力峰(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人贾玉姣(51)Int.Cl.F02B37/24(2006.01)F01N5/04(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图33页(54)发明名称具有可变几何增压涡轮的涡轮复合装置及其发动机系统(57)摘要本发明公开了一种涡轮复合装置及具有该装置的发动机系统，其中所述涡轮复合装置包括：具有可分配废气能量的调节机构的可变几何增压涡轮；位于所述可变几何增压涡轮下游的废气驱动的动力涡轮，所述动力涡轮的输出端与所述发动机的曲轴相连；和执行器，所述执行器可根据所述发动机的实际工况来控制所述调节机构工作。所述发动机系统包括：发动机；涡轮复合装置；压气机，所述压气机与所述可变几何增压涡轮连接；以及中冷器，所述中冷器连接在所述压气机和发动机的气缸之间。根据本发明实施例的发动机系统，能够更加充分地利用发动机排出废气所具有的能量，提高发动机全工况下的动力性能和转矩输出，改善燃油经济性，降低排放。CN1025673ACN102562273A权利要求书1/1页1.一种具有可变几何增压涡轮的涡轮复合装置，用于回收发动机排气能量，其特征在于，所述涡轮复合装置包括：可变几何增压涡轮，所述可变几何增压涡轮与所述发动机的排气歧管相连且具有可分配废气能量的调节机构；动力涡轮，所述动力涡轮设在所述可变几何增压涡轮的下游且由流经所述可变几何增压涡轮的废气驱动，其中所述动力涡轮的输出端与所述发动机的曲轴相连以将所述动力涡轮输出的机械功传递至所述曲轴；和执行器，所述执行器可根据所述发动机的实际工况来控制所述调节机构工作以分配给所述可变几何增压涡轮和动力涡轮不同的废气能量比例。2.根据权利要求1所述的涡轮复合装置，其特征在于，所述调节机构包括邻近所述可变几何增压涡轮叶片设置的、且可改变开度大小的导流装置，所述导流装置被构造成其开度的大小可根据所述发动机的实际工况连续改变以分配给所述可变几何增压涡轮和所述动力涡轮不同的废气能量比例。3.一种发动机系统，其特征在于，包括：发动机，所述发动机具有曲轴、进气歧管和用于排出废气的排气歧管；根据权利要求1或2所述的涡轮复合装置，其中所述可变几何增压涡轮安装在发动机的排气歧管的下游以接收所述发动机排出的气流；压气机，所述压气机与所述可变几何增压涡轮连接且由所述可变几何增压涡轮驱动以对进入其的气流进行增压；以及中冷器，所述中冷器连接在所述压气机和发动机的气缸之间以将所述增压后的气流冷却并送入到所述发动机的气缸中。4.根据权利要求3所述的发动机系统，其特征在于，所述压气机与所述可变几何增压涡轮共轴连接。5.根据权利要求3所述的发动机系统，其特征在于，进一步包括：液力耦合器，所述液力耦合器的输入轴与所述动力涡轮相连，且输出轴与发动机的曲轴相连以将所述动力涡轮的回收功传递至所述曲轴。6.根据权利要求5所述的发动机系统，其特征在于，进一步包括：第一传动组件，所述第一传动组件连接在所述液力耦合器的输入轴和所述动力涡轮之间。7.根据权利要求6所述的发动机系统，其特征在于，进一步包括：第二传动组件，所述第二传动组件连接在所述液力耦合器的输出轴和所述曲轴之间。8.根据权利要求7所述的发动机系统，其特征在于，所述第一传动组件和所述第二传动组件分别为一级齿轮传动组件。2CN102562273A说明书1/5页具有可变几何增压涡轮的涡轮复合装置及其发动机系统技术领域[0001]本发明涉及内燃机排气能量回收领域，尤其是涉及一种具有可变几何增压涡轮的涡轮复合装置及具有该装置的涡轮复合发动机系统。背景技术[0002]在内燃机技术领域中，涡轮复合是回收内燃机排气能量，提高内燃机效率的技术。复合涡轮增压系统中包括增压涡轮和动力涡轮，前者用于驱动压气机工作，增加进气密度，提高发动机气缸功率密度；后者用于回收排气能量转化为机械功，提高发动机总功率。[0003]传统的涡轮复合系统中，采用固定几何的增压涡轮与动力涡轮匹配，在发动机高速工况，排气能量充足，通过复合涡轮增压系统回收排气能量，能有效改善发动机燃油经济性。在发动机低速工况，排气能量较小，动力涡轮的存在会减小增压涡轮的可用能量，导致增压比减小，低速转矩降低，动力涡轮回收排气能量获得的机械功可能还不能补偿由于增压比减小导致的发动机功率下降。因此，采用固定几何增压涡轮的复