涡轮增压防喘振系统技术方案

本发明专利技术提供了一种涡轮增压防喘振系统，其包括：涡轮增压装置，具有相互连通的涡轮机和压气机；第一进气管，一端连通内燃机的排气口；混流装置，连通第一进气管的另一端且连通涡轮增压装置的涡轮机；第一出气管，一端连通涡轮增压装置的压气机，另一端连通内燃机的进气口；第二出气管，一端连通涡轮增压装置的压气机；热交换装置，与内燃机进行热交换；分流阀，具有进口和出口，进口连通于第二出气管的另一端，出口连通于热交换装置；以及第二进气管，一端连通于热交换装置，另一端连通于混流装置。本发明专利技术的涡轮增压防喘振系统能避免涡轮增压装置的喘振现象，且能较大程度地利用涡轮增压装置的涡轮机的进气端的气体的动力能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涡轮增压领域，尤其涉及一种涡轮增压防喘振系统。
技术介绍
内燃机涡轮增压器由涡轮机和压气机两主要部件组成，涡轮机在高温高压的气流冲击下旋转带动压气机做功，将进入压气机的气体压缩。被压缩的气体进入下游做功。喘振是涡轮增压装置常见的故障之一，是透平式压缩机流量减少到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动。进入压缩机的气体流量较低时，会导致下游管道压力大于压气机出口压力，气体被倒流回压气机内，直到出口压力高于下游管道压力才结束喘振过程。为避免或解决喘振现象，现有技术主要有以下解决手段:1、通过调节涡轮增压装置中涡轮机的进气流量、压缩机侧进气流量、下游管道压力等来防止喘振发生，但一定程度上增大了涡轮增压器的喘振裕度，降低了涡轮增压器的效率。2、将部分压气机压缩的气体排空。即下游所需压缩气体流量变小时，进入压气机的气体并无相应同比例变动，进入压气机的气体流量大于下游所需流量，此可避免喘振的发生，但牺牲了一部分压气机功率。但不管采用哪种方式，均是以牺牲涡轮增压器效率为前提来防止喘振现象的发生。涡轮增压器的进气端气体能量未得到充分利用。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种涡轮增压防喘振系统，其能避免涡轮增压装置的喘振现象。本专利技术的另一目的在于提供一种涡轮增压防喘振系统，其能较大程度地利用涡轮增压装置的涡轮机的进气端的气体的动力能。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种涡轮增压防喘振系统，其包括:涡轮增压装置，具有相互连通的涡轮机和压气机；第一进气管，一端连通内燃机的排气口 ；混流装置，连通第一进气管的另一端且连通涡轮增压装置的涡轮机；第一出气管，一端连通涡轮增压装置的压气机，另一端连通内燃机的进气口 ；第二出气管，一端连通涡轮增压装置的压气机；热交换装置，与内燃机进行热交换；分流阀，具有进口和出口，进口连通于第二出气管的另一端，出口连通于热交换装置；以及第二进气管，一端连通于热交换装置，另一端连通于混流装置。其中，内燃机的排气口、第一进气管、涡轮增压装置的涡轮机、涡轮增压装置的压气机、第一出气管、内燃机的进气口形成压缩空气供给路径；涡轮增压装置的涡轮机、涡轮增压装置的压气机、第二出气管、分流阀的进口、分流阀的出口、热交换装置、第二进气管、混流装置形成压缩气体分流路径；当内燃机工作在常用工况时，分流阀的进口与出口关闭，压缩空气供给路径连通，内燃机工作所产生的废气流经内燃机的排气口以及第一进气管进入涡轮增压装置，涡轮增压装置的涡轮机利用该废气的动力能对进入涡轮增压装置的压气机中的供给空气进行压缩，涡轮机输出动力能消耗后的废气，压气机输出压缩空气，压气机输出的压缩空气流经第一出气管以及内燃机的进气口进入内燃机内部，以供内燃机使用；当内燃机工作使用所需要的压缩空气的量减少时，分流阀的进口与出口连通，压缩空气供给路径连通且压缩气体分流路径连通，压缩气体分流路径连通后，压气机输出的压缩空气中的一部分流经第一出气管以及内燃机的进气口进入内燃机内部而供内燃机工作使用，由此内燃机工作所产生的废气流经内燃机的排气口以及第一进气管进入混流装置，而压气机输出的压缩空气中的剩余部分流经第二出气管、分流阀的进口、分流阀的出口进入热交换装置，其中，压缩空气在热交换装置中吸收内燃机工作时所产生的热，使压缩空气吸热并升温，之后经由第二进气管进入混流装置，第二进气管中的升温的压缩空气与第一进气管中的内燃机的排气口排出的废气在混流装置中混合，形成的混合气体一起进入与混流装置连通的涡轮增压装置，涡轮增压装置的涡轮机利用该混合气体的动力能对进入涡轮增压装置的压气机中的供给空气进行压缩，涡轮机输出动力能消耗后的混合气体，压气机输出压缩空气。本专利技术的有益效果如下:本专利技术通过设置压缩气体分流路径，当内燃机工作使用所需要的压缩空气的量减少时，分流阀的进口与出口连通，使压气机输出的压缩空气中的剩余部分通过压缩气体分流路径依次经过热交换装置、混流装置返回到涡轮增压装置的涡轮机的进气端，然后逐步调整涡轮机的进气端的气体的流量，以逐步使涡轮增压装置的压气机的出气端的压缩空气的流量与第一出气管中所需的压缩空气的流量匹配，这样，使涡轮增压装置的压气机的出气端的压缩空气的流量匹配处于延时状态，避免了涡轮增压装置的压气机的出气端的压缩空气的流量与第一出气管中所需的压缩空气的流量的同步变化，从而避免了因为第一出气管中所需的压缩空气的流量减小而降低压气机的出气端的压缩空气的流量而引起的喘振现象，同时，能够较大程度地利用涡轮增压装置的涡轮机的进气端的气体的动力能。【附图说明】图1为根据本专利技术的涡轮增压防喘振系统的示意图；图2示出了现有的涡轮增压系统与本专利技术的涡轮增压防喘振系统当内燃机工作使用所需要的压缩空气的量减少时涡轮增压装置的压气机的进气端的供给空气的流量随时间的变化的示意对比曲线图。其中，附图标记说明如下:10涡轮增压装置15热交换装置101涡轮机16分流阀1011 进气端161 进口102 压气机162 出口1021进气端17第二进气管1022出气端18中冷器11第一进气管19控制器12混流装置20内燃机13第一出气管201排气口14第二出气管202进气口【具体实施方式】下面参照附图来详细说明根据本专利技术的涡轮增压防喘振系统。参照图1，根据本专利技术的涡轮增压防喘振系统包括:涡轮增压装置10，具有相互连通的涡轮机101和压气机102 ;第一进气管11，一端连通内燃机20的排气口 201 ;混流装置12，连通第一进气管11的另一端且连通涡轮增压装置10的涡轮机101 ;第一出气管13，一端连通涡轮增压装置10的压气机102，另一端连通内燃机20的进气口 202 ;第二出气管14，一端连通涡轮增压装置10的压气机102 ;热交换装置15，与内燃机20进行热交换；分流阀16，具有进口 161和出口 162，进口 161连通于第二出气管14的另一端，出口 162连通于热交换装置15 ;以及第二进气管17，一端连通于热交换装置15，另一端连通于混流装置12。其中，内燃机20的排气口 201、第一进气管11、涡轮增压装置10的涡轮机101、涡轮增压装置10的压气机102、第一出气管13、内燃机20的进气口 202形成压缩空气供给路径；涡轮增压装置10的涡轮机101、涡轮增压装置10的压气机102、第二出气管14、分流阀16的进口 161、分流阀16的出口 162、热交换装置15、第二进气管17、混流装置12形成压缩气体分流路径；当内燃机20工作在常用工况(即内燃机20工作使用所需要的压缩空气的量无需减少)时，分流阀16的进口 161与出口 162关闭，压缩空气供给路径连通，内燃机20工作所产生的废气流经内燃机20的排气口 201以及第一进气管11进入涡轮增压装置10，涡轮增压装置10的涡轮机101利用该废气的动力能对进入涡轮增压装置10的压气机102中的供给空气进行压缩，涡轮机101输出动力能消耗后的废气，压气机102输出压缩空气，压气机102输出的压缩空气流经第一出气管13以及内燃机20的进气口 202进入内燃机20内部，以供内燃机20使用；当内燃机20工作使用所需要的压缩空气的量减少时(例如，当内燃机20降负荷运行时)，分流阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮增压防喘振系统，其特征在于，包括：涡轮增压装置(10)，具有相互连通的涡轮机(101)和压气机(102)；第一进气管(11)，一端连通内燃机(20)的排气口(201)；混流装置(12)，连通第一进气管(11)的另一端且连通涡轮增压装置(10)的涡轮机(101)；第一出气管(13)，一端连通涡轮增压装置(10)的压气机(102)，另一端连通内燃机(20)的进气口(202)；第二出气管(14)，一端连通涡轮增压装置(10)的压气机(102)；热交换装置(15)，与内燃机(20)进行热交换；分流阀(16)，具有进口(161)和出口(162)，进口(161)连通于第二出气管(14)的另一端，出口(162)连通于热交换装置(15)；以及第二进气管(17)，一端连通于热交换装置(15)，另一端连通于混流装置(12)；其中，内燃机(20)的排气口(201)、第一进气管(11)、涡轮增压装置(10)的涡轮机(101)、涡轮增压装置(10)的压气机(102)、第一出气管(13)、内燃机(20)的进气口(202)形成压缩空气供给路径；涡轮增压装置(10)的涡轮机(101)、涡轮增压装置(10)的压气机(102)、第二出气管(14)、分流阀(16)的进口(161)、分流阀(16)的出口(162)、热交换装置(15)、第二进气管(17)、混流装置(12)形成压缩气体分流路径；当内燃机(20)工作在常用工况时，分流阀(16)的进口(161)与出口(162)关闭，压缩空气供给路径连通，内燃机(20)工作所产生的废气流经内燃机(20)的排气口(201)以及第一进气管(11)进入涡轮增压装置(10)，涡轮增压装置(10)的涡轮机(101)利用该废气的动力能对进入涡轮增压装置(10)的压气机(102)中的供给空气进行压缩，涡轮机(101)输出动力能消耗后的废气，压气机(102)输出压缩空气，压气机(102)输出的压缩空气流经第一出气管(13)以及内燃机(20)的进气口(202)进入内燃机(20)内部，以供内燃机(20)使用；当内燃机(20)工作使用所需要的压缩空气的量减少时，分流阀(16)的进口(161)与出口(162)连通，压缩空气供给路径连通且压缩气体分流路径连通，压缩气体分流路径连通后，压气机(102)输出的压缩空气中的一部分流经第一出气管(13)以及内燃机(20)的进气口(202)进入内燃机(20)内部而供内燃机(20)工作使用，由此内燃机(20)工作所产生的废气流经内燃机(20)的排气口(201)以及第一进气管(11)进入混流装置(12)，而压气机(102)输出的压缩空气中的剩余部分流经第二出气管(14)、分流阀(16)的进口(161)、分流阀(16)的出口(162)进入热交换装置(15)，其中，压缩空气在热交换装置(15)中吸收内燃机(20)工作时所产生的热，使压缩空气吸热并升温，之后经由第二进气管(17)进入混流装置(12)，第二进气管(17)中的升温的压缩空气与第一进气管(11)中的内燃机(20)的排气口(201)排出的废气在混流装置(12)中混合，形成的混合气体一起进入与混流装置(12)连通的涡轮增压装置(10)，涡轮增压装置(10)的涡轮机(101)利用该混合气体的动力能对进入涡轮增压装置(10)的压气机(102)中的供给空气进行压缩，涡轮机(101)输出动力能消耗后的混合气体，压气机(102)输出压缩空气。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：诸葛伟林，张扬军，李志勇，王恩华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11