[发明专利]二级涡轮增压系统

说明书

技术领域

本发明涉及增压设备领域，尤其是涉及一种二级涡轮增压系统。

背景技术

在传统的二级涡轮增压系统中，高压级涡轮机出口处废气旋流对低压级涡轮机内部的废气气体流动具有负面影响，增加了低压级涡轮机轮内部废气流动的损失，其原因在于低压级涡轮机叶片进口径向速度呈现叶片根部低而叶片尖部高，导致低压级涡轮机涡轮内二次流动增强，造成废气能量的损失加大，使低压级涡轮机效率降低从而影响二级涡轮增压系统的整体效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种二级涡轮增压系统，所述二级涡轮增压系统对发动机的废气能量的利用率大大提高。

根据本发明实施例的二级涡轮增压系统，所述二级涡轮增压系统适于与发动机的进气歧管和排气歧管连接，所述二级涡轮增压系统包括：高压级涡轮机，所述高压级涡轮机包括：第一蜗壳和设在所述第一蜗壳内的第一涡轮，其中所述第一涡轮的外周上间隔开地设有多个第一叶片，所述多个第一叶片中的每一个均具有第一弯曲方向，所述第一蜗壳具有第一进气口和第一出气口且所述第一进气口适于与所述排气歧管连通；低压级涡轮机，所述低压级涡轮机包括：第二蜗壳和设在所述第二蜗壳内的第二涡轮，其中所述第二涡轮的外周上间隔开地设有多个第二叶片，所述多个第二叶片中的每一个的弯曲方向与所述第一弯曲方向相反，所述第二蜗壳具有第二进气口和第二出气口且所述第二进气口与所述第一出气口连通；高压级压气机，所述高压级压气机包括：第一压壳和设在所述第一压壳内的第一叶轮，其中所述第一叶轮由所述第一涡轮驱动，所述第一压壳具有第三进气口和第三出气口且所述第三出气口适于与所述进气歧管连通；和低压级压气机，所述低压级压气机包括：第二压壳和设在所述第二压壳内的第二叶轮，其中所述第二叶轮由所述第二涡轮驱动，所述第二压壳具有第四进气口和第四出气口且所述第四出气口与所述第三进气口连通。

根据本发明实施例的二级涡轮增压系统，通过设置具有相反弯曲方向的第一叶片和第二叶片使第一涡轮和第二涡轮的旋转方向相反，即实现了高压级涡轮机和低压级涡轮机的对转布置，从而改善了高压级涡轮机第一出口处废气旋流对低压级涡轮机内部的废气气体流动的影响，减小低压级涡轮机第二涡轮内部废气流动损失，从而提高了低压级涡轮机的效率，使二级涡轮增压系统的废气能量利用率明显提高，有效提升发动机的升功率，改善了发动机的动力性能。

另外，根据本发明实施例的二级涡轮增压系统还具有如下附加技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述多个第一叶片和所述多个第二叶片分别沿所述第一涡轮和所述第二涡轮的径向向外延伸。

在本发明的一个实施例中，所述第二涡轮的外径大于所述第一涡轮的外径且所述第二叶轮的外径大于所述第一叶轮的外径。

在本发明的一个实施例中，所述第一涡轮与所述第一叶轮通过第一转轴刚性连接且所述第二涡轮与所述第二叶轮通过第二转轴刚性连接。由此，使第一涡轮能够同步带动第一叶轮旋转且第二涡轮能够同步带动第二叶轮旋转，从而实现高、低压级涡轮机分别驱动高、低压级压气机的目的。

在本发明的一个实施例中，所述第一涡轮与所述第一叶片成一体且所述第二涡轮与所述第二叶片成一体。由此，方便生产加工，同时强度高，能够长期稳定使用不易损坏，降低了使用成本。

在本发明的一个实施例中，还包括废气旁通阀，所述废气旁通阀的一端与所述排气歧管连通且另一端与所述低压级涡轮机连通，所述高压级涡轮机具有气压临界阈值，其中所述发动机排出的废气气压超过所述临界阈值时，所述废气旁通阀打开，当所述发动机排出的废气气压低于所述临界阈值时所述废气旁通阀关闭。由此，通过设置废气旁通阀且第二涡轮的外径大于所述第一涡轮的外径，使二级涡轮增压系统的高压级涡轮机和低压级涡轮机能够更好地利用发动机在不同工况下排出的废气所具有的能量，从而提高了废气能量的利用率，使二级涡轮增压系统的效率提高，同时保证进气压力不至于过高，避免了由于进气压力过高造成第一涡轮超速，利于二级涡轮增压系统稳定工作，不易损坏，降低了使用维护成本。

在本发明的一个实施例中，还包括第一中冷器，所述第一中冷器设在所述高压级压气机和所述低压级压气机之间。由此，通过设置用于冷却经低压级压气机压缩后的空气的第一中冷器，使这部分空气的温度降低，从而提高了进入高压级压气机中的空气密度。