[发明专利]一种多个涡轮增压器的内燃机增压系统

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮增压内燃机，特别涉及多个涡轮增压器的内燃机涡轮增压系统。

背景技术

内燃机问世一百多年来，其技术得到长足进步；内燃机采用涡轮增压技术，不但可增加内燃机的功率，还可降低内燃机的燃油耗、排放；因此，内燃机采用涡轮增压技术（涡轮增压包括涡轮增压中冷，下同），使内燃机动力性、经济性、排放均有所提高，特别是对高速动力性能的提高，是内燃机发展史上的一次革命。

由于涡轮增压器是叶轮旋转式机械，内燃机是往复运动式机械，二者组合存在匹配难题；单个涡轮增压器已越来越难满足增压内燃机的使用性能。

多个涡轮增压器与内燃机匹配，可组成顺序涡轮增压系统（涡轮增压器并联）、多级涡轮增压系统（涡轮增压器串联）、以及涡轮增压器的串、并联涡轮增压系统。多个涡轮增压器可扩大涡轮增压器与内燃机的匹配范围或/和进一步提高内燃机的功率，但有公认技术难题。

顺序涡轮增压系统，多个涡轮增压器的动态切换，目前尚未有理想的解决方案。如二个涡轮增压器的顺序增压内燃机，二个涡轮增压器可扩大涡轮增压器与内燃机的匹配范围，大幅提高内燃机的低速动力，但其切换过程的控制相当困难，并在切换过程中容易引起涡轮增压器容易引起喘振、引发内燃机动力震荡，导致增压器或内燃机损坏，使顺序增压的运用范围大大缩小，如目前的车用增压内燃机，顺序增压系统使用较少（对于车用内燃机，目前的增压器切换工况，还不能满足车用内燃机对切换工况的需求，如加速过程中，不允许加速扭矩有突变）；目前多个涡轮增压器的顺序增压系统的切换过程，与内燃机所需理想切换要求相距较远（理想切换要求涡轮增压器切换时，内燃机外特性扭矩基本保持不变）；在现有多个涡轮增压器切换过程中，通过外接高压空气，对内燃机进气管进行充气，可使内燃机最大扭矩保持不变，但此时，高压空气同时在涡轮增压器的压气机中，进行反向流动，造成大量高压空气大量溢出和压气机不能正常运行，从而使此方案实用性较差。

二个涡轮增压器的二级增压内燃机，理论上讲，单级涡轮增压可使内燃机功率增加2-3倍，二级增压通过降低压缩比（降低压缩比，可使内燃机承受的最大爆发压力与单级增压一样，保证内燃机的可靠性）可使内燃机的功率增加4-5倍，使增压内燃机成为超级增压内燃机，但二级涡轮增压内燃机有公认的技术难题：内燃机压缩比的降低，导致内燃机起动、空转和低负荷工作时发生困难；多级涡轮增压内燃机功率增加越大，其起动、低负荷的燃烧性能差的问题越突出。目前的技术，使二级增压成为超级增压较为困难，使二级增压提高功率的实用性较低；当二级增压用来扩大进、排气流量调节范围时，同样存在二个增压器与一个增压器动态相互切换的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多个涡轮增压器的内燃机增压系统，解决多个涡轮增压器瞬态切换时扭矩波动大的公认技术难题；使其在起动、空转和低负荷工作时，具有良好的工作特性；内燃机在多个涡轮增压器切换过程中输出扭矩平稳。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种多个涡轮增压器的内燃机增压系统，包括两个涡轮增压器,各涡轮增压器分别由一台压气机和一台涡轮机组成；所述压气机连接在进气系统上，所述涡轮机连接在排气系统上；所述进气系统的进口经空气滤清器与大气相通；所述排气系统的进口与每缸的排气道相连，排气系统的出口与排烟总管相连；所述进气系统的出口与每缸的进气道的进口相连，至少一个气缸的进气道还连接有压力提升装置，与压力提升装置对应连接的进气道进口位置设有并联的两组进气辅助控制阀，所述进气辅助控制阀在不同的进气持续期先、后使相应的进气道与进气系统的出口和压力提升装置相连。