CN204552954U - 内燃机的两级可调增压*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种内燃机的两级可调增压***，其包括有两组内燃机气缸组；内燃机气缸组在排气方向上设置有高压级涡轮和低压级涡轮；内燃机气缸组在进气方向上设置有低压级压气机、中冷器和高压级压气机；高压级涡轮与同组的高压级压气机共传动轴，低压级涡轮与同组的低压级压气机共传动轴；一进排气旁通阀的一侧连通高压级压气机的出口，另一侧连通高压级涡轮的进气口。通过设置仅一个进排气旁通阀连通两组高压级压气机的出口和高压级涡轮的进气口，进一步设置一个高压级涡轮旁通阀连通两组高压级涡轮的进气口和出气口，使得仅使用较少的旁通阀就可以对整个***进行调节以适用于各种不同的工况。

Description

内燃机的两级可调增压***

技术领域

本实用新型涉及内燃机的增压***，特别涉及一种内燃机的两级可调增压***。

背景技术

随着未来船舶排放法规的实施和对柴油机等内燃机高功率密度、高效率的追求，具有更高压比的两级增压技术是船用柴油机等内燃机发展的趋势。然而，目前船用柴油机等内燃机绝大多数是单级增压。已有的两级增压技术多是采用一台高压级增压器和一台低压级增压器串联的型式，例如中国专利(公开号CN 1834421A)公开的一种内燃机，其具有发动机和由高压增压装置和低压增压装置构成的至少两级废气涡轮增压器，其中高压增压装置具有高压级涡轮机、高压压缩机和连接在高压压缩机与发动机之间的增压空气冷却器。但其增压压力不可调节，且不能使增压***在柴油机运行的全工况内保持高效率。

具有增压压力调节能力的两级增压***也有被应用，但这些***都存在一定的问题。例如国际专利(WO 2010/097979 A1)采用低压级压气机旁通阀、高压级涡轮阀放气等5个旁通或者放气阀门调节增压压力、中国专利CN 103615309A采用高压级涡轮旁通阀、低压级涡轮旁通阀等4个旁通阀门调节增压压力。但对于船用V型柴油机，由于其具有两列气缸、两列进气管和两列排气管的特殊结构，这些***的增压压力控制阀门多，会造成***结构复杂且难于布置、总体尺寸庞大、管路沿程损失大、控制方法复杂、制造成本高等问题。

实用新型内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术内燃机增压***部分工 况下运行效率低下的缺陷，提供一种全工况条件下均能高效运行的内燃机的两级可调增压***。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种内燃机的两级可调增压***，其特点在于，其包括有两组分别具有若干个内燃机气缸的内燃机气缸组；

所述内燃机气缸组在排气方向上依次连通设置有一高压级涡轮和一低压级涡轮；

所述内燃机气缸组在进气方向上依次连通设置有一低压级压气机、一中冷器和一高压级压气机；

所述高压级涡轮与同组的所述高压级压气机共传动轴，所述低压级涡轮与同组的所述低压级压气机共传动轴；

一进排气旁通阀的一侧连通两组所述高压级压气机的出口，另一侧连通两组所述高压级涡轮的进气口。

也就是说，在排气方向上，废气经高压级涡轮、低压级涡轮后排出，带动高压级涡轮和低压级涡轮转动，进而通过共同的传动轴将动能传递至高压级压气机和低压级压气机以增加二者的增压空气压力。

另外，两组内燃机气缸组的进气、排气线路共用一进排气旁通阀。通过这种构造，可以通过调节进排气旁通阀的开度，利用高压级压气机出口和高压级涡轮进口之间的压差(空气进气线路的压力大于废气排气线路的压力，因此打开进排气旁通阀后，空气会从进气线路进入排气线路)，使部分空气不进入中冷器而进入高压级涡轮，提高涡轮输出功率，达到提高增压压力的目的。

较佳的，一高压级涡轮旁通阀一侧连通两组所述高压级涡轮的进气口，另一端连通两组所述高压级涡轮的出气口。

也就是说，两组内燃机气缸组的进气、排气线路共用一台高压级涡轮旁通阀。通过这种构造，可以通过调节高压级涡轮旁通阀的开度，利用高压级涡轮进口和低压级涡轮进口之间的压力差，使部分内燃机排气不经高压级涡 轮而直接进入低压级涡轮，降低两级涡轮总功率，达到降低增压压力的目的。

较佳的，两组所述中冷器共用一可调节流量的冷却水泵。

较佳的，两组所述内燃机气缸组的进气口共用一内燃机气缸进气冷却装置。通过这种构造，可以使两列增压空气共用一台中冷器，有效利用布置空间，减少了内燃机零件数量和尺寸，可使内燃机结构更紧凑。

较佳的，所述中冷器的进气口和出气口分别设置有一进气腔和一出气腔，所述进气腔和所述出气腔内分别设置有至少一导流板，所述导流板的一端与所述中冷器的进气或者出气的气流方向平行，另一端弯折至垂直于所述中冷器的进气口或出气口。

此处，设置导流板的作用在于使进入中冷器的空气气流分布更为均匀，这样可以降低扰流损失进而提高中冷器的冷却效果。

较佳的，所述中冷器、所述高压级压气机、所述低压级压气机、所述高压级涡轮和所述低压级涡轮与管路的连接处均设置有所述导流板。

本发明的积极进步效果在于：通过设置仅一个进排气旁通阀连通两组高压级压气机的出口和高压级涡轮的进气口，进一步设置一个高压级涡轮旁通阀连通两组高压级涡轮的进气口和出气口，使得仅使用较少的旁通阀就可以对整个***进行调节以适用于内燃机各种不同的运行工况。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的内燃机的两级可调增压***的结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的低压级压气机与中冷器的连接结构的立体图。

图3为本发明较佳实施例的进气腔的俯视图。

图4为本发明较佳实施例的进气腔的剖面的结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

图1为本实施例的内燃机的两级可调增压***的结构示意图，如图1所示，本实施例的内燃机的两级可调增压***用于船用V型柴油机，其包括有两组分别具有若干个内燃机气缸的柴油机气缸组和两级增压模块2。

柴油机气缸组的排气管1和排气管13在排气方向上依次连通设置有高压级涡轮4和低压级涡轮8。两组柴油机气缸组的进气管15在进气方向上依次连通设置有低压级压气机6、中冷器5和高压级压气机3。

高压级涡轮4与同组的高压级压气机3共传动轴，低压级涡轮8与同组的低压级压气机6共传动轴。

进排气旁通阀12的一侧连通两组高压级压气机3的出口，另一侧连通两组高压级涡轮4的进气口。高压级涡轮旁通阀10一侧连通两组高压级涡轮4的进气口(即通过图1中所示的旁通管路11连通高压级涡轮4的进气口)，另一端连通两组高压级涡轮4的出气口(即连通图1中高压级涡轮4与低压级涡轮8之间的涡轮间排气管7)。

两组中冷器5共用可调节流量的冷却水泵9。

两组柴油机气缸组的进气口共用一内燃机气缸进气冷却装置4。

图2为本实施例的低压级压气机与中冷器的连接结构的立体图，图3为本实施例的进气腔的俯视图，图4为本实施例的进气腔的剖面的结构示意图，如图2～4所示，中冷器5的进气口和出气口分别设置有进气腔21和出气腔22。中冷器5的进气腔21通过进气弯管24与低压级压气机6的出口连通。进气腔21和出气腔22内分别设置有导流板23，导流板23的一端与中冷器5的进气或者出气的气流方向平行，另一端弯折至垂直于中冷器5的进气口或出气口。导流板23的两端分别分割对应的接口为两等分。另外，高压级压气机3、低压级压气机6、高压级涡轮4和低压级涡轮8与管路的连接处均设置有导流板。

中冷器5和内燃机气缸进气冷却装置4的冷却水量可调，通过可调流量的冷却水泵9提供不同的冷却水流量，可以控制中间冷却器后的气体温度与***的运行状态相匹配，优选的中间冷却器后气体温度为40-50℃，可以在 柴油机不同工况下提供不同的中间冷却器后气体温度，优化***全工况性能，提高***总效率。

一方面，通过调节高压级涡轮旁通阀的开度，利用高压级涡轮的进口和低压级涡轮的进口之间的压力差，使部分柴油机排气不经高压涡轮而直接进入低压级涡轮，降低两级涡轮总功率，达到降低增压压力的目的。另一方面，两列管路共用一台进排气旁通阀，可以通过调节进排气旁通阀的开度，利用高压级压气机出口和高压级涡轮进口之间的压差，使部分空气不进入中冷器而进入高压级涡轮，提高涡轮功率，达到提高增压压力的目的。

针对船用V型柴油机的结构形式，为每组气缸分别装备一台低压级增压器和一台高压级增压器，在两低压级压气机和高压级压气机之间各配置有中间冷却器，用以降低进入高压级压气机的空气温度。中间冷却器置于低压级增压器下方，通过这种构造，可以节约安装空间，控制柴油机尺寸。两列高压级压气机出口管路通过特殊设计，使两列增压空气通过一根进气总管进入内燃机气缸进气冷却装置4(其可以和中冷器5使用同一种冷却装置)，该进气总管放置于柴油机的V型夹角内，内燃机气缸进气冷却装置位于柴油机的一端。通过这种构造，可以使两列增压空气共用一台内燃机气缸进气冷却装置，有效利用布置空间，减少了柴油机零件数量和尺寸，可使柴油机结构更紧凑。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种内燃机的两级可调增压***，其特征在于，其包括有两组分别具有若干个内燃机气缸的内燃机气缸组；

所述内燃机气缸组在排气方向上依次连通设置有一高压级涡轮和一低压级涡轮；

所述内燃机气缸组在进气方向上依次连通设置有一低压级压气机、一中冷器和一高压级压气机；

所述高压级涡轮与同组的所述高压级压气机共传动轴，所述低压级涡轮与同组的所述低压级压气机共传动轴；

一进排气旁通阀的一侧连通两组所述高压级压气机的出口，另一侧连通两组所述高压级涡轮的进气口。

2.如权利要求1所述的内燃机的两级可调增压***，其特征在于，一高压级涡轮旁通阀一侧连通两组所述高压级涡轮的进气口，另一端连通两组所述高压级涡轮的出气口。

3.如权利要求1所述的内燃机的两级可调增压***，其特征在于，两组所述中冷器共用一可调节流量的冷却水泵。

4.如权利要求1所述的内燃机的两级可调增压***，其特征在于，两组所述内燃机气缸组的进气口共用一内燃机气缸进气冷却装置。

5.如权利要求1所述的内燃机的两级可调增压***，其特征在于，所述中冷器的进气口和出气口分别设置有一进气腔和一出气腔，所述进气腔和所述出气腔内分别设置有至少一导流板，所述导流板的一端与所述中冷器的进气或者出气的气流方向平行，另一端弯折至垂直于所述中冷器的进气口或出气口。

6.如权利要求5所述的内燃机的两级可调增压***，其特征在于，所述中冷器、所述高压级压气机、所述低压级压气机、所述高压级涡轮和所述低压级涡轮与管路的连接处均设置有所述导流板。