一種雙流道動力渦輪系統(tǒng)及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動力渦輪系統(tǒng)，尤其涉及一種雙流道動力渦輪系統(tǒng)及其控制方法，屬于內燃機廢氣能量回收技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，在內燃機技術領域中，用于內燃機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，盡可能多的回收內燃機廢氣能量，可以增加內燃機輸出功、提高內燃機的熱效率、改善油耗，節(jié)能環(huán)保。
[0003]中國專利申請公布號為CN104329148A，申請公布日為2015年2月4日的發(fā)明公開了一種兩級動力渦輪系統(tǒng)，包括內燃機本體、進氣歧管、排氣歧管、渦輪增壓器、低壓動力渦輪、高壓動力渦輪和機械傳動裝置，渦輪增壓器包括增壓渦輪和壓氣機，增壓渦輪的進氣口和排氣歧管相連接，增壓渦輪的出氣口和低壓動力渦輪的進氣口相連接，高壓動力渦輪與低壓動力渦輪同軸相連接，高壓動力渦輪的進氣口通過旁通管路與排氣歧管相連接，高壓動力渦輪的出氣口與所述低壓動力渦輪的出氣口經管道并聯(lián)后，再與排氣總管相連接。該發(fā)明雖然能提高內燃機廢氣能量回收率，提升內燃機輸出功率，但是其仍然存在以下缺陷:該發(fā)明中高壓動力渦輪與低壓動力渦輪采用同軸相連接，當進氣壓力未達到內燃機設置需求時，內燃機廢氣能量需要通過低壓動力渦輪工作來驅動高壓動力渦輪工作，進而通過機械傳動裝置傳到內燃機曲軸上，這使得內燃機廢氣能量回收率較低。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的內燃機廢氣能量回收率低的缺陷與問題，提供一種內燃機廢氣能量回收率高的雙流道動力渦輪系統(tǒng)及其控制方法。
[0005]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術解決方案是:一種雙流道動力渦輪系統(tǒng)，包括內燃機本體、渦輪增壓器、機械傳動裝置，所述渦輪增壓器包括機械連接的壓氣機與增壓器渦輪，壓氣機的出氣口經進氣歧管后與內燃機本體氣路連接，增壓器渦輪的進氣口經排氣歧管后與內燃機本體氣路連接，增壓器渦輪的出氣口與雙流道動力渦輪氣路連接，雙流道動力渦輪通過機械傳動裝置與內燃機本體機械連接；
所述雙流道動力渦輪包括一號動力渦輪流道、二號動力渦輪流道，一號動力渦輪流道的進氣口經排氣歧管與內燃機本體氣路連接，二號動力渦輪流道的進氣口依次經增壓器渦輪、排氣歧管后與內燃機本體氣路連接，一號動力渦輪流道的出氣口與二號動力渦輪流道的出氣口均與排氣后處理系統(tǒng)氣路連接。
[0006]所述一號動力渦輪流道和二號動力渦輪流道的流通截面面積均小于增壓器渦輪的流通截面面積。
[0007]所述壓氣機的出氣口依次經中冷器、進氣歧管后與內燃機本體氣路連接。
[0008]所述一號動力渦輪流道的進氣口依次經旁通閥、旁通管路、排氣歧管后與內燃機本體氣路連接。
[0009]所述旁通閥為電控蝶閥，旁通閥的控制端與內燃機ECU信號連接，內燃機ECU與內燃機本體信號連接，內燃機ECU與設置于進氣歧管上的壓力傳感器信號連接。
[0010]—種雙流道動力渦輪系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括以下步驟:
內燃機本體中一部分廢氣依次經排氣歧管、增壓器渦輪后排入二號動力渦輪流道中，內燃機本體中另一部分廢氣經排氣歧管后排入一號動力渦輪流道中，一號動力渦輪流道中的廢氣與二號動力渦輪流道中的廢氣均經排氣后處理系統(tǒng)后排出；
當排入二號動力渦輪流道中的廢氣經過增壓器渦輪時:增壓器渦輪驅動壓氣機工作，壓氣機吸入空氣并壓縮空氣，壓縮后的空氣依次經壓氣機的出氣口、進氣歧管后進入內燃機本體中；
當一號動力渦輪流道中的廢氣與二號動力渦輪流道中的廢氣均經排氣后處理系統(tǒng)后排出時:一號動力渦輪流道中的廢氣與二號動力渦輪流道中的廢氣聯(lián)合工作，以驅動雙流道動力渦輪工作，雙流道動力渦輪將廢氣能量轉化為機械能，并通過機械傳動裝置將機械能傳到內燃機本體上，從而提高內燃機輸出功率，實現(xiàn)內燃機廢熱能回收。
[0011 ]所述壓氣機的出氣口依次經中冷器、進氣歧管后與內燃機本體氣路連接；
所述壓縮后的空氣依次經壓氣機的出氣口、進氣歧管后進入內燃機本體中是指:壓縮后的空氣經壓氣機的出氣口后進入中冷器，壓縮后的空氣經中冷器降溫后進入進氣歧管，再進入內燃機本體中。
[0012]所述一號動力渦輪流道的進氣口依次經旁通閥、旁通管路、排氣歧管后與內燃機本體氣路連接；
當內燃機在低速低負荷時:旁通閥關閉，此時，內燃機本體中廢氣依次經排氣歧管、增壓器渦輪后排入二號動力渦輪流道中，以驅動雙流道動力渦輪工作；
當內燃機在高速高負荷時:旁通閥接通，此時，內燃機本體中另一部分廢氣經排氣歧管后排入一號動力渦輪流道中是指:內燃機本體中另一部分廢氣依次經排氣歧管、旁通管路、旁通閥后進入一號動力渦輪流道中。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、由于本發(fā)明一種雙流道動力渦輪系統(tǒng)及其控制方法中雙流道動力渦輪包括一號動力渦輪流道、二號動力渦輪流道，一號動力渦輪流道的進氣口經排氣歧管與內燃機本體氣路連接，二號動力渦輪流道的進氣口依次經增壓器渦輪、排氣歧管后與內燃機本體氣路連接，一號動力渦輪流道的出氣口與二號動力渦輪流道的出氣口均與排氣后處理系統(tǒng)氣路連接，這樣的設計不僅結構簡單，而且工作過程中，排入一號動力渦輪流道中的廢氣與排入二號動力渦輪流道中的廢氣聯(lián)合工作，以驅動雙流道動力渦輪工作，雙流道動力渦輪將廢氣能量轉化為機械能，并通過機械傳動裝置將機械能傳到內燃機本體上，從而提高內燃機輸出功率，實現(xiàn)內燃機廢熱能回收。因此本發(fā)明不僅內燃機廢氣能量回收率高，而且結構簡單。
[0014]2、由于本發(fā)明一種雙流道動力渦輪系統(tǒng)及其控制方法中二號動力渦輪流道的流通截面面積小于增壓器渦輪的流通截面面積，這樣使得增壓器渦輪轉速增加，從而增加壓氣機轉速，提高進氣壓力，提高內燃機低速低負荷性能。因此，本發(fā)明提高了內燃機低速低負荷性能。
[0015]3、由于本發(fā)明一種雙流道動力渦輪系統(tǒng)及其控制方法中一號動力渦輪流道的進氣口依次經旁通閥、旁通管路、排氣歧管后與內燃機本體氣路連接，旁通閥為電控蝶閥，旁通閥的控制端與內燃機ECU信號連接，內燃機ECU與內燃機本體信號連接，內燃機ECU與設置于進氣歧管上的壓力傳感器信號連接，內燃機ECU根據(jù)轉速和負荷的需要，使旁通閥開啟到最佳的開度，從而使得內燃機始終獲得最佳性能。因此，本發(fā)明性能好。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0017]圖中:內燃機本體1、進氣歧管11、排氣歧管12、壓力傳感器13、內燃機E⑶2、渦輪增壓器3、壓氣機31、增壓器渦輪32、旁通管路4、旁通閥5、機械傳動裝置6、雙流道動力渦輪7、一號動力渦輪流道71、二號動力渦輪流道72、排氣后處理系統(tǒng)8、中冷器9。
[0018]圖中虛線代表信號連接，粗實線代表機械連接，細實線代表氣路連接。
【具體實施方式】
[0019]以下結合【附圖說明】和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0020]參見圖1，一種雙流道動力渦輪系統(tǒng)，包括內燃機本體1、渦輪增壓器3、機械傳動裝置6，所述渦輪增壓器3包括機械連接的壓氣機31與增壓器渦輪32，壓氣機31的出氣口經進氣歧管11后與內燃機本體1氣路連接，增壓器渦輪32的進氣口經排氣歧管12后與內燃機本體1氣路連接，增壓器渦輪32的出氣口與雙流道動力渦輪7氣路連接，雙流道動力渦輪7通過機械傳動裝置6與內燃機本體1機械連接；
所述雙流道動力渦輪7包括一號動力渦輪流道71、二號動力渦輪流道72，一號動力渦輪流道71的進氣口經排氣歧管12與內燃機本體1氣路連接，二號動力渦輪流道72的進氣口依次經增壓器渦輪32、排氣歧管12后與內燃機本體1氣路連接，一號動力渦輪流道71的出氣口與二號動力渦輪流道72的出氣口均與排氣后處理系統(tǒng)8氣路連接。
[0021]所述一號動力渦輪流道71和二號動力渦輪流道72的流通截面面積均小于增壓器渦輪32的流通截面面積。
[0022 ]所述壓氣機31的出氣口依次經中冷器9、進氣歧管11后與內燃機本體1氣路連接。
[0023]所述一號動力渦輪流道71的進氣口依次經旁通閥5、旁通管路4、排氣歧管12后與內燃機本體1氣路連接。
[0024]所述旁通閥5為電控蝶閥，旁通閥5的控制端與內燃機ECU2信號連接，內燃機ECU2與內燃機本體1信號連接，內燃機ECU2與設置于進氣歧管11上的壓力傳感器13信號連接。
[0025]—種雙流道動力渦輪系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括以下步驟:
內燃機本體1中一部分廢氣依次經排氣歧管12、增壓器渦輪32后排入二號動力渦輪流道72中，內燃機本體1中另一部分廢氣經排氣歧管12后排入一號動力渦輪流道71中，一號動力渦輪流道71中的廢氣與二號動力渦輪流道72中的廢氣均經排氣后處理系統(tǒng)8后排出；
當排入二號動力渦輪流道72中的廢氣經過增壓器渦輪32時:增壓器渦輪32驅動壓氣機31工作，壓氣機31吸入空氣并壓縮空氣，壓縮后的空氣依次經壓氣機31的出氣口、進氣歧管11后進入內燃機本體1中；
當一號動力渦輪流道71中的廢氣與二號動力渦輪流道72中的廢氣均經排氣后處理系統(tǒng)8后排出時:一號動力渦輪流道71中的廢氣與二號動力渦輪流道72中的廢氣聯(lián)合工作，以驅動雙流道動力渦輪7工作，雙流道動力渦輪7將廢氣能量轉化為機械能，并通過機械傳動裝置6將機械能傳到內燃機本體1上，從而提高內燃機輸出功率，實現(xiàn)內燃機廢熱能回收。
[0026]所述壓氣機31的出氣口依次經中冷器9、進氣歧管11后與內燃機本體1氣路連接； 所述壓縮后的空氣依次經壓氣機31的出氣口、進氣歧管11后進入內燃機本體1中是指:
壓縮后的空氣經壓氣機31的出氣口后進入中冷器9，壓縮后的空氣經中冷器9降溫后進入進氣歧管11，再進入內燃機本體1中。
[0027]所述一號動力渦輪流道71的進氣口依次經旁通閥5、旁通管路4、排氣歧管12后與內燃機本體1氣路連接；
當內燃機在低速低負荷時:旁通閥5關閉，此時，內燃機本體1中廢氣依次經排氣歧管12、增壓器渦輪32后排入二號動力渦輪流道72中，以驅動雙流道動力渦輪7工作；
當內燃機在高速高負荷時:旁通閥5接通，此