專利名稱：二級渦輪增壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增壓設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種二級渦輪增壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的二級渦輪增壓系統(tǒng)中，高壓級渦輪機(jī)出口處廢氣旋流對低壓級渦輪機(jī)內(nèi)部的廢氣氣體流動具有負(fù)面影響，增加了低壓級渦輪機(jī)輪內(nèi)部廢氣流動的損失，其原因在于低壓級渦輪機(jī)葉片進(jìn)口徑向速度呈現(xiàn)葉片根部低而葉片尖部高，導(dǎo)致低壓級渦輪機(jī)渦輪內(nèi)二次流動增強(qiáng)，造成廢氣能量的損失加大，使低壓級渦輪機(jī)效率降低從而影響二級渦輪增壓系統(tǒng)的整體效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種二級渦輪增壓系統(tǒng)，所述二級渦輪增壓系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)的廢氣能量的利用率大大提高。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)，所述二級渦輪增壓系統(tǒng)適于與發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管和排氣歧管連接，所述二級渦輪增壓系統(tǒng)包括高壓級渦輪機(jī)，所述高壓級渦輪機(jī)包括第一蝸殼和設(shè)在所述第一蝸殼內(nèi)的第一渦輪，其中所述第一渦輪的外周上間隔開地設(shè)有多個第一葉片，所述多個第一葉片中的每一個均具有第一彎曲方向，所述第一蝸殼具有第一進(jìn)氣口和第一出氣口且所述第一進(jìn)氣口適于與所述排氣歧管連通；低壓級渦輪機(jī)， 所述低壓級渦輪機(jī)包括第二蝸殼和設(shè)在所述第二蝸殼內(nèi)的第二渦輪，其中所述第二渦輪的外周上間隔開地設(shè)有多個第二葉片，所述多個第二葉片中的每一個的彎曲方向與所述第一彎曲方向相反，所述第二蝸殼具有第二進(jìn)氣口和第二出氣口且所述第二進(jìn)氣口與所述第一出氣口連通；高壓級壓氣機(jī)，所述高壓級壓氣機(jī)包括第一壓殼和設(shè)在所述第一壓殼內(nèi)的第一葉輪，其中所述第一葉輪由所述第一渦輪驅(qū)動，所述第一壓殼具有第三進(jìn)氣口和第三出氣口且所述第三出氣口適于與所述進(jìn)氣歧管連通；和低壓級壓氣機(jī)，所述低壓級壓氣機(jī)包括第二壓殼和設(shè)在所述第二壓殼內(nèi)的第二葉輪，其中所述第二葉輪由所述第二渦輪驅(qū)動，所述第二壓殼具有第四進(jìn)氣口和第四出氣口且所述第四出氣口與所述第三進(jìn)氣口連
ο根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)，通過設(shè)置具有相反彎曲方向的第一葉片和第二葉片使第一渦輪和第二渦輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，即實(shí)現(xiàn)了高壓級渦輪機(jī)和低壓級渦輪機(jī)的對轉(zhuǎn)布置，從而改善了高壓級渦輪機(jī)第一出口處廢氣旋流對低壓級渦輪機(jī)內(nèi)部的廢氣氣體流動的影響，減小低壓級渦輪機(jī)第二渦輪內(nèi)部廢氣流動損失，從而提高了低壓級渦輪機(jī)的效率，使二級渦輪增壓系統(tǒng)的廢氣能量利用率明顯提高，有效提升發(fā)動機(jī)的升功率，改善了發(fā)動機(jī)的動力性能。另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)還具有如下附加技術(shù)特征在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述多個第一葉片和所述多個第二葉片分別沿所述第
3一渦輪和所述第二渦輪的徑向向外延伸。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第二渦輪的外徑大于所述第一渦輪的外徑且所述第二葉輪的外徑大于所述第一葉輪的外徑。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一渦輪與所述第一葉輪通過第一轉(zhuǎn)軸剛性連接且所述第二渦輪與所述第二葉輪通過第二轉(zhuǎn)軸剛性連接。由此，使第一渦輪能夠同步帶動第一葉輪旋轉(zhuǎn)且第二渦輪能夠同步帶動第二葉輪旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)高、低壓級渦輪機(jī)分別驅(qū)動高、低壓級壓氣機(jī)的目的。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一渦輪與所述第一葉片成一體且所述第二渦輪與所述第二葉片成一體。由此，方便生產(chǎn)加工，同時強(qiáng)度高，能夠長期穩(wěn)定使用不易損壞，降低了使用成本。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，還包括廢氣旁通閥，所述廢氣旁通閥的一端與所述排氣歧管連通且另一端與所述低壓級渦輪機(jī)連通，所述高壓級渦輪機(jī)具有氣壓臨界閾值，其中所述發(fā)動機(jī)排出的廢氣氣壓超過所述臨界閾值時，所述廢氣旁通閥打開，當(dāng)所述發(fā)動機(jī)排出的廢氣氣壓低于所述臨界閾值時所述廢氣旁通閥關(guān)閉。由此，通過設(shè)置廢氣旁通閥且第二渦輪的外徑大于所述第一渦輪的外徑，使二級渦輪增壓系統(tǒng)的高壓級渦輪機(jī)和低壓級渦輪機(jī)能夠更好地利用發(fā)動機(jī)在不同工況下排出的廢氣所具有的能量，從而提高了廢氣能量的利用率，使二級渦輪增壓系統(tǒng)的效率提高，同時保證進(jìn)氣壓力不至于過高，避免了由于進(jìn)氣壓力過高造成第一渦輪超速，利于二級渦輪增壓系統(tǒng)穩(wěn)定工作，不易損壞，降低了使用維護(hù)成本。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，還包括第一中冷器，所述第一中冷器設(shè)在所述高壓級壓氣機(jī)和所述低壓級壓氣機(jī)之間。由此，通過設(shè)置用于冷卻經(jīng)低壓級壓氣機(jī)壓縮后的空氣的第一中冷器，使這部分空氣的溫度降低，從而提高了進(jìn)入高壓級壓氣機(jī)中的空氣密度。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，還包括第二中冷器，所述第二中冷器設(shè)在所述高壓級壓氣機(jī)與所述進(jìn)氣歧管之間。由此，通過設(shè)置用于冷卻經(jīng)高壓級壓氣機(jī)壓縮后的空氣的第二中冷器，使這部分空氣的溫度降低，從而提高了進(jìn)入發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)的空氣密度，配合噴油系統(tǒng)額外的燃油噴射，使發(fā)動機(jī)的升功率明顯提升。傳統(tǒng)非對轉(zhuǎn)二級渦輪增壓系統(tǒng)中，由于高壓級渦輪機(jī)出口氣體旋流，導(dǎo)致低壓級渦輪機(jī)葉片進(jìn)口氣流徑向速度呈現(xiàn)葉片根部低而葉片尖部高，這會導(dǎo)致低壓級渦輪機(jī)渦輪內(nèi)氣流二次流動增強(qiáng)，造成廢氣能量的損失加大，使低壓級渦輪機(jī)效率低從而影響二級渦輪增壓系統(tǒng)的整體效率，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)，通過將高壓級渦輪機(jī)和低壓級渦輪機(jī)對轉(zhuǎn)布置，使低壓級渦輪機(jī)中第二渦輪的第二葉片的進(jìn)口氣流徑向速度呈現(xiàn)根部高而尖部低，從而有效抑制了第二渦輪內(nèi)氣流二次流動，熵增減小，提高了低壓級渦輪機(jī)的效率以及廢氣能量利用率高，使二級渦輪增壓系統(tǒng)的整體效率明顯提升，大大改善了發(fā)動機(jī)的動力性能。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)的示意圖；圖2是高壓級渦輪機(jī)和高壓級壓氣機(jī)的主視示意圖；圖3是低壓級渦輪機(jī)和低壓級壓氣機(jī)的主視示意圖；圖4是高壓級渦輪機(jī)的主視圖；和圖5是低壓級渦輪機(jī)的主視圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、 “后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。下面參考圖1-圖5描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)100，所述二級渦輪增壓系統(tǒng)100與發(fā)動機(jī)200的進(jìn)氣歧管和排氣歧管連接，且適于用在大型卡車、重型卡車、輕型船舶等要求發(fā)動機(jī)大功率高增壓的機(jī)械設(shè)備上。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)100，包括高壓級渦輪機(jī)1、低壓級渦輪機(jī) 2、高壓級壓氣機(jī)3和低壓級壓氣機(jī)4，其中高壓級渦輪機(jī)1包括第一蝸殼11和設(shè)在第一蝸殼11內(nèi)的第一渦輪12，其中第一渦輪12的外周上間隔開地設(shè)有多個第一葉片121，多個第一葉片121中的每一個均具有第一彎曲方向，第一蝸殼11具有第一進(jìn)氣口和第一出氣口且第一進(jìn)氣口適于與排氣歧管連通。這里，彎曲方向指的是第一葉片121片體的彎曲方向，關(guān)于第一葉片121的形狀和彎曲方向等對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言都是已知的，這里不再詳細(xì)說明。可選地，高壓級渦輪機(jī)1為單軸徑流式渦輪機(jī)。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于此， 在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，高壓級渦輪機(jī)1為單軸混流式渦輪機(jī)。低壓級渦輪機(jī)2包括第二蝸殼21和設(shè)在第二蝸殼21內(nèi)的第二渦輪22，其中第二渦輪22的外周上間隔開地設(shè)有多個第二葉片221，多個第二葉片221中的每一個的彎曲方向與第一彎曲方向相反，也就是說第二葉片221片體的彎曲方向與第一葉片121片體的彎曲方向相反，這樣廢氣依次推動多個第一葉片121和多個第二葉片221以分別帶動第一渦輪12和第二渦輪22旋轉(zhuǎn)，由于第一葉片121和第二葉片221的彎曲方向相反，從而使第一渦輪12和第二渦輪22的旋轉(zhuǎn)方向相反。例如假設(shè)第一渦輪12的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r針旋轉(zhuǎn)，那么第二渦輪22的旋轉(zhuǎn)方向即為逆時針旋轉(zhuǎn)，即第一渦輪12和第二渦輪22的旋轉(zhuǎn)方向時刻相反，由此有效減弱了高壓級渦輪機(jī)1第一出口處的廢氣旋流對低壓級渦輪機(jī)2內(nèi)部廢氣流場的負(fù)面影響，提高了低壓級渦輪機(jī)2的效率。其中，第二蝸殼21具有第二出氣口和第二進(jìn)氣口且第二進(jìn)氣口與第一出氣口連通。可選地，低壓級渦輪機(jī)2為單軸徑流式渦輪機(jī)。當(dāng)然，本發(fā)明并不限于此，在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，低壓級渦輪機(jī)2為單軸混流式渦輪機(jī)。高壓級壓氣機(jī)3包括第一壓殼和設(shè)在第一壓殼內(nèi)的第一葉輪31，其中第一葉輪31 由第一渦輪12驅(qū)動，第一壓殼具有第三進(jìn)氣口和第三出氣口且第三出氣口適于進(jìn)氣歧管連通。低壓級壓氣機(jī)4包括第二壓殼和設(shè)在第二壓殼內(nèi)的第二葉輪41，其中第二葉輪41 由第二渦輪22驅(qū)動，第二壓殼具有第四進(jìn)氣口和第四出氣口且第四出氣口與第三進(jìn)氣口連通。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)100，通過設(shè)置具有相反彎曲方向的第一葉片121和第二葉片221使第一渦輪12和第二渦輪22的旋轉(zhuǎn)方向相反，即實(shí)現(xiàn)了高壓級渦輪機(jī)1和低壓級渦輪機(jī)2的對轉(zhuǎn)布置，從而改善了高壓級渦輪機(jī)1第一出口處廢氣旋流對低壓級渦輪機(jī)2內(nèi)部的廢氣氣體流動的影響，減小低壓級渦輪機(jī)2第二蝸殼21以及第二渦輪22內(nèi)部廢氣流動損失，從而提高了低壓級渦輪機(jī)2的效率，使二級渦輪增壓系統(tǒng)100 的廢氣能量利用率明顯提高，進(jìn)而使高壓級壓氣機(jī)3和低壓級壓氣機(jī)4能夠?qū)⒏嗟目諝鈮嚎s進(jìn)入氣缸內(nèi)，同時配合噴油系統(tǒng)額外的燃油噴射，有效提升發(fā)動機(jī)200的升功率，改善了發(fā)動機(jī)200的動力性能。在本發(fā)明的一個示例中，多個第一葉片121和多個第二葉片221分別沿第一渦輪 12和第二渦輪22的徑向向外延伸，如圖2和圖3所示。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，第二渦輪22的外徑大于第一渦輪12的外徑且第二葉輪41的外徑大于第一葉輪31的外徑。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，第一渦輪12與第一葉輪31通過第一轉(zhuǎn)軸5剛性連接且第二渦輪22與第二葉輪41通過第二轉(zhuǎn)軸6剛性連接。由此，使第一渦輪12能夠同步帶動第一葉輪31旋轉(zhuǎn)且第二渦輪22能夠同步帶動第二葉輪41旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)高、低壓級渦輪機(jī)分別驅(qū)動高、低壓級壓氣機(jī)的目的。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，第一渦輪12與第一葉片121成一體且第二渦輪22與第二葉片221成一體。由此，方便生產(chǎn)加工，同時強(qiáng)度高，能夠長期穩(wěn)定使用不易損壞，降低了使用成本。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，二級渦輪增壓系統(tǒng)100還包括廢氣旁通閥7，廢氣旁通閥7的一端與排氣歧管連通且另一端與低壓級渦輪機(jī)2連通，其中高壓級渦輪機(jī)1具有臨界閾值，當(dāng)發(fā)動機(jī)200排出的廢氣氣壓超過所述臨界閾值時，廢氣旁通閥7打開，當(dāng)發(fā)動機(jī) 200排出的廢氣氣壓低于所述臨界閾值時廢氣旁通閥7關(guān)閉。也就是說，當(dāng)發(fā)動機(jī)200在高負(fù)荷的工況下，即當(dāng)發(fā)動機(jī)200排出的廢氣氣壓超過高壓級渦輪機(jī)1的臨界閾值時，廢氣旁通閥7打開，此時發(fā)動機(jī)200排出的廢氣一部分進(jìn)入高壓級渦輪機(jī)1，而另一部分廢氣通過廢氣旁通閥7進(jìn)入低壓級渦輪機(jī)2，當(dāng)發(fā)動機(jī)200在低負(fù)荷的工況下，即當(dāng)發(fā)動機(jī)200排出的廢氣氣壓低于高壓級渦輪機(jī)1的臨界閾值時，廢氣旁通閥7關(guān)閉，此時發(fā)動機(jī)200排出的廢氣全部進(jìn)入高壓級渦輪機(jī)1。由此，通過設(shè)置廢氣旁通閥7且第二渦輪22的外徑大于第一渦輪12的外徑，使二級渦輪增壓系統(tǒng)100的高壓級渦輪機(jī)1和低壓級渦輪機(jī)2能夠更好地利用發(fā)動機(jī)200在不同工況下排出的廢氣所具有的能量，從而提高了廢氣能量的利用率，使二級渦輪增壓系統(tǒng) 100的效率提高，同時保證進(jìn)氣壓力不至于過高，避免了由于進(jìn)氣壓力過高造成高壓級渦輪機(jī)1內(nèi)第一渦輪12超速，利于二級渦輪增壓系統(tǒng)穩(wěn)定工作，不易損壞，降低了使用維護(hù)成本。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，二級渦輪增壓系統(tǒng)100還包括第一中冷器，第一中冷器設(shè)在高壓級壓氣機(jī)3和低壓級壓氣機(jī)4之間。由此，通過設(shè)置用于冷卻經(jīng)低壓級壓氣機(jī) 4壓縮后的空氣的第一中冷器，使這部分空氣的溫度降低，從而提高了進(jìn)入高壓級壓氣機(jī)3 中的空氣密度。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，二級渦輪增壓系統(tǒng)100還包括第二中冷器，第二中冷器設(shè)在高壓級壓氣機(jī)4與進(jìn)氣歧管之間。由此，通過設(shè)置用于冷卻經(jīng)高壓級壓氣機(jī)3壓縮后的空氣的第二中冷器，使這部分空氣的溫度降低，從而提高了進(jìn)入發(fā)動機(jī)200汽缸內(nèi)的空氣密度，配合噴油系統(tǒng)額外的燃油噴射，使發(fā)動機(jī)200的升功率明顯提升。下面參考圖1-圖5詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)100。首先發(fā)動機(jī)200的排出的高溫高壓廢氣依次經(jīng)過排氣歧管和第一進(jìn)氣口進(jìn)入到高壓級渦輪機(jī)1內(nèi)，此時廢氣推動多個第一葉片121轉(zhuǎn)動以帶動第一渦輪12旋轉(zhuǎn)，然后廢氣經(jīng)過第一出氣口排出高壓級渦輪機(jī)1并通過第二進(jìn)氣口進(jìn)入低壓級渦輪機(jī)2，此時廢氣推動多個第二葉片221轉(zhuǎn)動以帶動第二渦輪22旋轉(zhuǎn)，最后廢氣經(jīng)過第二排氣口排出低壓級渦輪機(jī)2并經(jīng)過尾氣處理系統(tǒng)最終排出車外。由于高壓級渦輪機(jī)1和低壓級渦輪機(jī)2采用對轉(zhuǎn)布置，從而有效減弱了高壓級渦輪機(jī)1第一出口處廢氣旋流對低壓級渦輪機(jī)2內(nèi)部廢氣流場的負(fù)面影響，提高了低壓級渦輪機(jī)2的效率，從而使二級渦輪增壓系統(tǒng)100的整體效率提高，廢氣能量利用率提高，由此使發(fā)動機(jī)200的動力性能得到進(jìn)一步加強(qiáng)，并且利于提高燃油經(jīng)濟(jì)性，同時減少有害氣體的排放。第一渦輪12與第一葉輪31、第二渦輪22與第二葉輪41分別通過第一轉(zhuǎn)軸5和第二轉(zhuǎn)軸6剛性連接，第一渦輪12和第二渦輪22轉(zhuǎn)動以分別帶動第一葉輪31和第二葉輪 41旋轉(zhuǎn)，空氣首先通過第四進(jìn)氣口進(jìn)入低壓級壓氣機(jī)4，第二葉輪41在第二渦輪22的帶動下旋轉(zhuǎn)以壓縮空氣，這部分經(jīng)低壓級壓氣機(jī)4壓縮的空氣從第四出氣口排出并進(jìn)入第一中冷器，經(jīng)過第一中冷器的冷卻作用，降低了這部分壓縮空氣的溫度，從而提高了空氣密度， 此時這部分空氣通過第三進(jìn)氣口進(jìn)入到高壓級壓氣機(jī)3內(nèi)，第一葉輪31在第一渦輪12的帶動下旋轉(zhuǎn)以進(jìn)一步壓縮空氣，經(jīng)過高壓級壓氣機(jī)3壓縮后的空氣經(jīng)第三出氣口排出并進(jìn)入第二中冷器，第二中冷器進(jìn)一步冷卻壓縮空氣以提高空氣密度，最終使這部分空氣通過進(jìn)氣歧管分別進(jìn)入發(fā)動機(jī)200的汽缸中，配合噴油系統(tǒng)額外的燃油噴射，從而有效提高了發(fā)動機(jī)200的動力輸出。其中，廢氣旁通閥7在發(fā)動機(jī)200處于低負(fù)荷的工況下關(guān)閉不工作，當(dāng)發(fā)動機(jī)200 處于高負(fù)荷的工況下，廢氣旁通閥7打開，此時發(fā)動機(jī)200排出的廢氣一部分通過廢氣旁通閥7直接進(jìn)入低壓級渦輪機(jī)2中推動第二渦輪22工作，而另一部分廢氣進(jìn)入高壓級渦輪機(jī) 1，這部分進(jìn)入高壓級渦輪機(jī)的廢氣的工作過程同上面的描述。由此，防止高壓級渦輪機(jī)1
7由于廢氣氣壓過高導(dǎo)致零部件損壞，同時使二級渦輪增壓系統(tǒng)100能夠更好地利用發(fā)動機(jī) 200排出的廢氣所具有的能量，使廢氣利用率大大提高，從而使二級渦輪增壓系統(tǒng)100的整體效率提高。傳統(tǒng)非對轉(zhuǎn)二級渦輪增壓系統(tǒng)中，由于高壓級渦輪機(jī)出口氣體旋流，導(dǎo)致低壓級渦輪機(jī)葉片進(jìn)口氣流徑向速度呈現(xiàn)葉片根部低而葉片尖部高，這會導(dǎo)致低壓級渦輪機(jī)渦輪內(nèi)氣流二次流動增強(qiáng)，造成廢氣能量的損失加大，使低壓級渦輪機(jī)效率降低從而影響二級渦輪增壓系統(tǒng)的整體效率，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)100，通過將高壓級渦輪機(jī)1和低壓級渦輪機(jī)2對轉(zhuǎn)布置，使低壓級渦輪機(jī)2中第二渦輪22的第二葉片221的進(jìn)口氣流徑向速度呈現(xiàn)根部高而尖部低，從而有效抑制了第二渦輪22內(nèi)氣流二次流動，熵增減小，提高了低壓級渦輪機(jī)2的效率以及廢氣能量利用率高，使二級渦輪增壓系統(tǒng)100的整體效率明顯提升，大大改善了發(fā)動機(jī)200的動力性能。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、 “示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種二級渦輪增壓系統(tǒng)，所述二級渦輪增壓系統(tǒng)適于與發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管和排氣歧管連接，其特征在于，包括高壓級渦輪機(jī)，所述高壓級渦輪機(jī)包括第一蝸殼和設(shè)在所述第一蝸殼內(nèi)的第一渦輪， 其中所述第一渦輪的外周上間隔開地設(shè)有多個第一葉片，所述多個第一葉片中的每一個均具有第一彎曲方向，所述第一蝸殼具有第一進(jìn)氣口和第一出氣口且所述第一進(jìn)氣口適于與所述排氣歧管連通；低壓級渦輪機(jī)，所述低壓級渦輪機(jī)包括第二蝸殼和設(shè)在所述第二蝸殼內(nèi)的第二渦輪， 其中所述第二渦輪的外周上間隔開地設(shè)有多個第二葉片，所述多個第二葉片中的每一個的彎曲方向與所述第一彎曲方向相反，所述第二蝸殼具有第二進(jìn)氣口和第二出氣口且所述第二進(jìn)氣口與所述第一出氣口連通；高壓級壓氣機(jī)，所述高壓級壓氣機(jī)包括第一壓殼和設(shè)在所述第一壓殼內(nèi)的第一葉輪， 其中所述第一葉輪由所述第一渦輪驅(qū)動，所述第一壓殼具有第三進(jìn)氣口和第三出氣口且所述第三出氣口適于與所述進(jìn)氣歧管連通；和低壓級壓氣機(jī)，所述低壓級壓氣機(jī)包括第二壓殼和設(shè)在所述第二壓殼內(nèi)的第二葉輪， 其中所述第二葉輪由所述第二渦輪驅(qū)動，所述第二壓殼具有第四進(jìn)氣口和第四出氣口且所述第四出氣口與所述第三進(jìn)氣口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述多個第一葉片和所述多個第二葉片分別沿所述第一渦輪和所述第二渦輪的徑向向外延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第二渦輪的外徑大于所述第一渦輪的外徑且所述第二葉輪的外徑大于所述第一葉輪的外徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第一渦輪與所述第一葉輪通過第一轉(zhuǎn)軸剛性連接且所述第二渦輪與所述第二葉輪通過第二轉(zhuǎn)軸剛性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二級渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第一渦輪與所述第一葉片成一體且所述第二渦輪與所述第二葉片成一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括廢氣旁通閥，所述廢氣旁通閥的一端與所述排氣歧管連通且另一端與所述低壓級渦輪機(jī)連通，所述高壓級渦輪機(jī)具有氣壓臨界閾值，其中所述發(fā)動機(jī)排出的廢氣氣壓超過所述臨界閾值時，所述廢氣旁通閥打開，當(dāng)所述發(fā)動機(jī)排出的廢氣氣壓低于所述臨界閾值時所述廢氣旁通閥關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二級渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括第一中冷器，所述第一中冷器設(shè)在所述高壓級壓氣機(jī)和所述低壓級壓氣機(jī)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二級渦輪增壓系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二中冷器，所述第二中冷器設(shè)在所述高壓級壓氣機(jī)與所述進(jìn)氣歧管之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二級渦輪增壓系統(tǒng)，包括高壓級渦輪機(jī)，包括第一蝸殼和設(shè)在第一蝸殼內(nèi)的第一渦輪，其中第一渦輪上設(shè)有多個具有第一彎曲方向第一葉片；低壓級渦輪機(jī)，包括第二蝸殼和設(shè)在第二蝸殼內(nèi)的第二渦輪，其中第二渦輪上設(shè)有多個彎曲方向與第一彎曲方向相反的第二葉片；高壓級壓氣機(jī)，包括第一壓殼和設(shè)在第一壓殼內(nèi)的第一葉輪，其中第一葉輪由第一渦輪驅(qū)動；和低壓級壓氣機(jī)，包括第二壓殼和設(shè)在第二壓殼內(nèi)的第二葉輪，其中第二葉輪由第二渦輪驅(qū)動。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二級渦輪增壓系統(tǒng)，通過將高壓級渦輪機(jī)和低壓級渦輪機(jī)對轉(zhuǎn)布置，提高了低壓級渦輪機(jī)的效率，使二級渦輪增壓系統(tǒng)的整體效率明顯提高。
文檔編號F02B37/18GK102562265SQ20121000777
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者劉艷斌, 張俊躍, 張揚(yáng)軍, 張樹勇, 胡力峰, 諸葛偉林, 黃磊 申請人:清華大學(xué)