CN101349191A - 一种内燃机增压*** - Google Patents

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施新
马朝臣
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Abstract

本发明是一种内燃机增压***，属于热力发动机技术领域。它主要包括：低压压气机，空气涡轮，高压压气机，高压涡轮，中冷器，内燃机。低压压气机与空气涡轮同轴相连，高压压气机与高压涡轮同轴相连，中冷器出口与空气涡轮进口连通，空气涡轮出口与内燃机的进气道连通。空气涡轮除了与低压压气机同轴相连外，还可以与发电机或内燃机的曲轴相连。这种增压***可以降低内燃机进气温度，从而降低内燃机氮氧化物排放量，抑制汽油机爆震的发生。空气涡轮除了驱动同轴的低压压气机外，还可以作为动力装置对外输出功率。

Description

一种内燃机增压***
技术领域
本发明涉及的是一种内燃机增压***，属于热力发动机技术领域。
背景技术
目前几乎全部柴油机及部分汽油机都使用了涡轮增压技术，随着对内燃机动力性和经济性要求的不断提高，涡轮增压技术越来越向高压比增压方向发展。随着增压比的提高，虽然内燃机的动力性能得到提高，但是同时进气温度增加，对内燃机而言，这会使氮氧化物的排放量增加，而汽油机除此以外还增加了爆震的倾向，使得增压比不能太高，限制了汽油机单位体积功率的增加。为了降低涡轮增压内燃机进气温度，通常采用中冷的方法，它是采用中冷器通过热传递的方式降低内燃机进气温度。但是无论是空-空中冷还是水-空中冷方式，受制于传热介质的温度和环境温度，均无法大幅度降低内燃机进气温度。随着内燃机排放法规的日益严格，降低内燃机进气温度显得越来越重要，而采用传统的中冷器已经无法满足要求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明设计了一种新型的带有空气冷却功能的内燃机增压***，它主要包括：低压压气机，空气涡轮，高压压气机，高压涡轮，中冷器，内燃机。低压压气机与空气涡轮同轴相连，高压压气机与高压涡轮同轴相连，低压压气机出口与高压压气机进口连通，高压压气机出口与中冷器进口连通，中冷器出口与空气涡轮进口连通，空气涡轮出口与内燃机的进气道连通，内燃机的排气道与高压涡轮进口连通，低压压气机进口和高压涡轮出口均与大气相连通。空气涡轮除了与低压压气机同轴相连外，还可以与发电机或内燃机的曲轴相连。
本发明的有益效果是：经过两级压气机压缩的空气在经过中冷器冷却后在空气涡轮中进一步得到深度冷却，从而使进入内燃机的空气温度大幅度降低，从而降低内燃机的氮氧化物排放量，抑制汽油机爆震的发生。此外，增压***中的空气涡轮膨胀做功除了驱动同轴的压气机外，还可以带动发电机发电或耦合到曲轴以输出更多的功率。
附图说明
图1是本发明第一种实施方案的***示意图；
图2是本发明第二种实施方案的***示意图；
图3是本发明第三种实施方案的***示意图。
图中：1-低压压气机 2-空气涡轮 3-高压压气机 4-高压涡轮 5-中冷器 6-内燃机7-发电机 8-曲轴
具体实施方式
本发明的具体实施方式由以下三种方案给出。
在第一种方案中，本发明中的增压***包括：低压压气机1，空气涡轮2，高压压气机3，高压涡轮4，中冷器5，内燃机6。低压压气机1与空气涡轮2同轴相连，高压压气机3与高压涡轮4同轴相连，低压压气机1的出口与高压压气机3的进口连通，高压压气机3的出口与中冷器5的进口连通，中冷器5的出口与空气涡轮2的进口连通，空气涡轮2的出口与内燃机6的进气道连通，内燃机6的排气道与高压涡轮4的进口连通，低压压气机1的进口和高压涡轮4的出口均与大气相连通。
***工作时，新鲜空气首先进入低压压气机1，经过压缩后，空气温度和压力得到提高。然后空气流入高压压气机3，再次经过压缩后，温度压力进一步提高。经过两级压缩的空气首先进入中冷器5降低温度，然后流入空气涡轮2，经过膨胀后空气温度进一步降低。经过这样的冷却过程后，空气进入内燃机6与燃油混合燃烧，燃烧产生的高温废气进入高压涡轮4膨胀做功，以驱动高压压气机3，经过高压涡轮4膨胀后的废气排入大气。空气涡轮2膨胀输出的功率，用于带动低压压气机1。
在第二种方案中，***与第一种方案基本类似，不同的是空气涡轮2除了与低压压气机1同轴相连，还与发电机7同轴相连，空气涡轮2的输出功率除了驱动压压气机1，还用于驱动发电机7发电。
在第三种方案中，***与第一种方案基本类似，不同的是空气涡轮2除了与低压压气机1同轴相连，还与内燃机6的曲轴8相连，空气涡轮2的输出功率除了驱动压压气机1，还传递到内燃机6的曲轴8输出。

Claims (3)

1.一种内燃机增压***，主要包括：低压压气机(1)，空气涡轮(2)，高压压气机(3)，高压涡轮(4)，中冷器(5)，内燃机(6)，其特征在于低压压气机(1)与空气涡轮(2)同轴相连，高压压气机(3)与高压涡轮(4)同轴相连，低压压气机(1)的出口与高压压气机(3)的进口连通，高压压气机(3)的出口与中冷器(5)的进口连通，中冷器(5)的出口与空气涡轮(2)的进口连通，空气涡轮(2)的出口与内燃机(6)的进气道连通，内燃机(6)的排气道与高压涡轮(4)的进口连通，低压压气机(1)的进口和高压涡轮(4)的出口均与大气相连通。
2.根据权利要求1所述的内燃机增压***，其特征还在于空气涡轮(2)除了与低压压气机(1)同轴相连外，还可以与发电机(7)相连。
3.根据权利要求1所述的内燃机增压***，其特征还在于空气涡轮(2)除了与低压压气机(1)同轴相连外，还可以与内燃机(6)的曲轴(8)相连。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090121