[发明专利]两级涡轮系统及两级涡轮系统的控制方法

说明书

一种两级涡轮系统，其具备：高压级增压器，其具有设置于发动机的排气通路的高压级涡轮机；比高压级增压器更大型的低压级增压器，其具有在排气通路上设置于高压级涡轮机的下游侧的低压级涡轮机，低压级涡轮机具有作为用于向低压级涡轮机的喷嘴流路导入排放气体的涡旋部的第一涡旋通路及第二涡旋通路至少两个涡旋通路，通过第一涡旋通路的排放气体被导入的喷嘴流路的第一范围和通过第二涡旋通路的排放气体被导入的喷嘴流路的第二范围以在喷嘴流路的周向上不重复的方式构成。

技术领域

本公开涉及作为发动机的增压系统的两级涡轮系统。

背景技术

作为可用于柴油发动机等发动机的增压系统，已知有两级涡轮系统。两级涡轮系统有望成为无需对现有柴油发动机加以大幅度的改进即可应用，可兼得低速时的扭矩提升和高输出这两者，且在响应(瞬态响应性)上也优异的增压系统。更详细地说，两级涡轮系统是通过串联地配置高压级增压器和低压级增压器两个增压器(涡轮)，能够通过由设置于排气通路的各种阀的开度控制实现的排气通路的流路切换来切换增压的级别的增压系统。而且，通过根据发动机的工作条件来切换一级增压和二级增压，既能够在发动机的大工作范围产生必要的增压压力，又能够提高低速时的响应性。通常，在发动机的低速时排放气体的流量小，以通过使排放气体依次流过高压级增压器和低压级增压器而进行二级增压的方式切换排气通路的流路。另外，在发动机的中速时也进行上述的二级增压，但以排放气体的一部分不通过高压级增压器，而是直接流过低压级增压器的方式进行排气通路的切换。而且，在发动机的高速时，以通过使大流量的全部排放气体直接流过低压级增压器而进行一级增压的方式切换排气通路的流路。

另外，在两级涡轮系统的高压级侧安装有小型增压器，在低压级侧安装有大型增压器，由此，通过利用高压级增压器的小流量侧的范围和低压级增压器的大流量侧的范围来扩大压缩机的工作范围。可是，大型的低压级增压器的涡轮机比小型的重，在发动机的低速时，涡轮机的转速难以上升。即，因为低压级增压器的涡轮机的响应性能在发动机的低速时较差，所以发动机的低速时所要求的增压压力主要由高压级增压器提供。因此，提出了一种在维持低压级增压器的流量范围的基础上，再改善发动机低速时的低压级增压器的响应的方法。例如，专利文献1提出有将低压级增压器设为VG涡轮的技术。另外，专利文献2提出有在低压级增压器的涡旋部应用双涡管(ツインスクロール)的技术。在双涡管中，在沿着涡轮机的旋转轴的周向而形成的涡旋部具有在旋转轴的轴向上并排两个通路的构造，由于将排放气体的流量分两个通路导入涡轮机中，排放气体的压力能够不减弱(なまされる)地驱动涡轮机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第8671682号说明书

专利文献2:美国专利申请公开第2007/0079612号说明书

发明内容

发明所要解决的课题

可是，在VG涡轮中，需要用于开闭喷嘴叶片的复杂的连杆机构，存在构造复杂的问题(专利文献1)。另外，采用双涡管的增压器的U/C0特性(参照后述的图4)与采用单涡管的增压器的特性相同，难以看到发动机低速时的响应性的大幅改善(专利文献2)。此外，U/C0特性是表示涡轮机工作速度比(U/C0)和涡轮机效率之间的关系的特性，U为涡轮机T的圆周速度，C0为根据涡轮机的入口、出口的压力比和入口温度而定义的理论速度。

鉴于上述情况，本发明的至少一个实施方式的目的在于，提供一种两级涡轮系统，其既能在发动机的大工作范围产生必要的增压压力，又可提高增压的响应性。

用于解决课题的技术方案