[其他]用于多级涡轮增压机的涡轮系统以及内燃发动机系统

说明书

背景技术

诸如用于内燃发动机的两级涡轮增压系统是本领域熟知的。两级涡轮增压机包括高压涡轮增压机和低压涡轮增压机。高压涡轮增压机(高压级)包括联接到压缩机的高压涡轮。类似地，低压涡轮增压机包括联接到压缩机的低压涡轮。涡轮通过以下而操作：从内燃发动机接收排气，并且通过使排气流经过涡轮叶轮的叶片而将该排气流中的能量的一部分转换为机械能，由此导致涡轮叶轮旋转。该旋转力接着被通过轴联接到涡轮叶轮的压缩机利用，以将一定量的空气压缩至高于周围大气的压力。这提供了可用于在发动机进气冲程期间吸入内燃发动机气缸中的增加量的空气。吸入气缸中的额外压缩空气可允许更多燃料在气缸内燃烧，由此提供增加发动机功率输出的机会。 

在某些情况下，例如为了满足部分负载下的空气流要求，需要通过使用旁路系统而在两个涡轮增压级之间切换，以绕过较高压力涡轮增压机将排气流转向至较低压力涡轮增压机。旁通流一般被称为泄放流。一般而言，旁路系统上的泄放流仅以从包装角度看便利的方式喷入较低压涡轮中。然而，在这样的情况下，泄放流以影响高压涡轮和较低压涡轮的效率的方式被喷射。此外，取决于涡轮增压机布置，高压涡轮增压机下游的扩散器可能需要具有非常陡峭的角度和/或在一些情况下大的弯曲，从而降低低压和高压涡轮增压机两者的效率。 

出于这些和其它原因，存在对本发明实施例的需要。 

实用新型内容

公开了用于多级涡轮增压机的涡轮系统以及内燃发动机系统。涡轮系统包括高压涡轮，其具有用于接收流体流的入口和用于在从高压涡轮提取功后传送该流的出口。高压涡轮下游的低压涡轮具有用于接收来自高压涡轮下游的流体流的入口。扩散器连接高压涡轮的出口和低压涡轮的入口。旁路用于使流的一部分绕过高压涡轮从高压涡轮的上游旁通至高压涡轮的下游。喷射器用于以减少扩散器中的流分离的方式将旁通流输入扩散器中。 

附图说明

图1示出根据本发明的实施例的带有多级涡轮增压机的内燃发动机的示意图； 

图2示出根据本发明的实施例的用于在扩散器中喷射旁通流的喷射器；

图3示出根据本发明的实施例的用于在扩散器中喷射旁通流的另一喷射器；

图4示出根据本发明的实施例的用于提高多级涡轮增压机的效率的方法。

具体实施方式

本发明的实施例提供了用于多级涡轮增压机的改进涡轮系统和利用该改进涡轮系统的内燃发动机系统。本发明的实施例还提供了提高内燃发动机中的多级涡轮增压机的效率的方法。 

图1示出带有多级涡轮增压机102的内燃发动机系统100的示意图。内燃发动机系统100(也称为“内燃发动机100”)可为内燃柴油发动机。内燃发动机系统100可包括燃烧室104、进气歧管106和排气歧管108。进气歧管106和排气歧管108中的每一个流体连接到燃烧室104。内燃发动机100还包括进气管线110，进入(环境)空气通过进气管线110进入进气歧管106中。类似地，内燃发动机100包括排气管线112，其与排气歧管108流体连接，以引导在燃烧室104中产生的加压排气的流动。 

在本发明的一实施例中，进入内燃发动机100中的进入空气可以可选地与再循环的排气(EGR)混合以形成增压空气混合物。进入空气或EGR/进入空气混合物(“增压空气”)流过低压空气压缩机114并被其压缩。低压空气压缩机114可以是离心压缩机。在低压空气压缩机114中压缩之后，进入空气可流过高压空气压缩机116以便进一步压缩。高压空气压缩机116也可以是离心压缩机。在本发明的一实施例中，进入空气可以在其流过高压空气压缩机116之前被转向并直接供入进气歧管106中。内燃发动机系统100可以可选地还包括在低压空气压缩机114和高压空气压缩机116之间的级间冷却器(未示出)以及在高压空气压缩机116和进气歧管106之间的后冷却器(未示出)。 

随后，进入空气进入进气歧管106并进入内燃发动机系统100的燃烧室104中。在内燃发动机100的燃烧室104中燃烧之后，热加压排气以更高排气能级离开燃烧室104并通过排气歧管108流至排气管线112。