一种机械增压代偿的发动机系统及其控制方法技术方案

一种机械增压代偿的发动机系统，包括发动机、一号旁通管路及其上布置的机械增压器、二号旁通管路、涡轮增压器、动力涡轮，涡轮增压器的压气机的进气端与进气管路相通，排气端依次通过发动机、排气管路、涡轮增压器的涡轮机与动力涡轮相通，一号旁通管路的进、排气端分别与进气管路、发动机的进气管相通，二号旁通管路的进、排气端分别与排气管路、涡轮机相通，其控制方法为：在低速或中速低负荷工况时控制机械增压器进行进气增压，中速中高负荷或高速工况时控制涡轮增压器进行进气增压。本设计不仅降低了成本，而且提高了发动机的热效率。

An engine system and its control method for mechanical supercharging compensation

A mechanical turbocharging compensated engine system consists of an engine, a by-pass pipe No. 1 and a mechanical turbocharger arranged thereon, a by-pass pipe No. 2, a turbocharger, a power turbine, and a compressor inlet end of the turbocharger communicates with the intake pipe, and the exhaust end passes through the engine, an exhaust pipe, and a turbocharger in turn. The inlet and exhaust ends of the No.1 bypass pipeline are connected with the inlet pipe and the engine inlet pipe respectively, and the inlet and exhaust ends of the No.2 bypass pipeline are connected with the exhaust pipe and the turbine respectively. The control method is to control the mechanical supercharger to increase the inlet air at low or medium speed and low load conditions. Control turbocharger to pressurize under medium speed, medium high load or high speed operation. This design not only reduces the cost, but also improves the thermal efficiency of the engine.

【技术实现步骤摘要】
一种机械增压代偿的发动机系统及其控制方法
本专利技术属于发动机增压系统领域，具体涉及一种机械增压代偿的发动机系统及其控制方法，适用于降低成本、提高发动机的热效率。
技术介绍
内燃发动机（尤其是柴油发动机）通常包括用于升高燃烧空气压力的增压系统。该增压系统主要通过将空气预先压缩后供入气缸，以提高空气密度、增加进气量，从而增加循环供油量，提高发动机的功率，获得良好的加速性，进而改善燃油经济性。目前，发动机增压系统主要采用纯涡轮增压、机械增压结合涡轮增压这两种方式。中国专利：授权公告号CN205936822U、授权公告日2017年2月8日的技术专利公开了一种发动机组件及具有该发动机组件的车辆，发动机组件包括发动机、涡轮增压器、机械增压器，其采用废气涡轮增压和机械增压的双增压技术，当发动机处于低转速工况时，机械增压器工作，当发动机处于高转速工况时，机械增压器与涡轮增压器共同工作。虽然该设计弥补了废气涡轮增压无法在发动机低转速下工作的缺点，但由于机械增压器高、低转速工况下均工作，因此需要匹配体积较大、性能较好的机械增压器，这样就使得制造成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的成本较高的问题，提供一种成本低的机械增压代偿的发动机系统及其控制方法。为实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种机械增压代偿的发动机系统，包括发动机、机械增压器、涡轮增压器，所述涡轮增压器包括同轴连接的压气机、涡轮机，所述压气机的进气端与进气管路相通，压气机的排气端依次通过发动机、排气管路与涡轮机的进气端相通；所述系统还包括一号旁通管路、二号旁通管路，所述机械增压器设置在一号旁通管路上，所述一号旁通管路的进、排气端分别与进气管路、发动机的进气管相通，所述二号旁通管路的进、排气端分别与排气管路、涡轮机的排气端相通，且所述进气管路、排气管路、二号旁通管路上分别设置有一号通断阀、二号通断阀、三号通断阀，所述一号旁通管路上还设置有排气端与机械增压器的进气端相通的四号通断阀，所述一号通断阀与四号通断阀并联布置，二号通断阀与三号通断阀并联布置。所述系统还包括动力涡轮，所述动力涡轮的进气端与涡轮机的排气端相通，且动力涡轮与齿轮减速机构传动配合。所述系统还包括机械离合器，所述机械离合器的两端分别与机械增压器的传动轴、发动机的曲轴传动配合。一种机械增压代偿的发动机系统的控制方法，包括：当发动机处于低速或中速低负荷工况时，控制一号通断阀、三号通断阀处于开启状态，二号通断阀、四号通断阀处于关闭状态，空气经机械增压器增压后进入发动机，由发动机排出的废气经由二号旁通管路排出；当发动机处于中速中高负荷或高速工况时，控制一号通断阀、三号通断阀处于关闭状态，二号通断阀、四号通断阀处于开启状态，空气经压气机增压后进入发动机，由发动机排出的废气通过涡轮机后排出。所述控制方法还包括：当发动机处于低速或中速低负荷工况时，由发动机排出的废气通过二号旁通管路后进入动力涡轮；当发动机处于中速中高负荷或高速工况时，由发动机排出的废气通过涡轮机后进入动力涡轮。所述控制方法还包括：当发动机处于低速或中速低负荷工况时，控制机械离合器处于连接状态，机械增压器开始工作；当发动机处于中速中高负荷或高速工况时，控制机械离合器处于断开状态，机械增压器停止工作。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种机械增压代偿的发动机系统包括布置有机械增压器的一号旁通管路、二号旁通管路，一号旁通管路的进、排气端分别与进气管路、发动机的进气管相通，二号旁通管路的进、排气端分别与排气管路、涡轮机的排气端相通，且进气管路、排气管路、二号旁通管路、一号旁通管路上分别设置有一号通断阀、二号通断阀、三号通断阀、四号通断阀，当发动机处于进气量较小的低速或中速低负荷工况时，一号通断阀、三号通断阀打开，二号通断阀、四号通断阀关闭，机械增压器工作，空气经机械增压器增压后进入发动机，且废气不经过涡轮机，即采用机械增压代替涡轮增压，当发动机处于中速中高负荷或高速工况时，一号通断阀、三号通断阀关闭，二号通断阀、四号通断阀打开，机械增压器不工作，空气经压气机增压后进入发动机，废气则经由涡轮机排出，即仅采用涡轮增压，该设计中，机械增压器只在低速或低负荷工况下工作，便于选型，可以匹配性能一致但体积更小的机械增压器，有利于降低机械增压器的制造成本。因此，本专利技术降低了机械增压器的制造成本。2、本专利技术一种机械增压代偿的发动机系统还包括动力涡轮，动力涡轮的进气端与涡轮机的排气端相通，由于动力涡轮的高效工作转速较增压器低一到两倍，较小的排气能量即可获得较高的工作效率，当发动机处于进气量较小的低速或中速低负荷工况时，废气直接进入动力涡轮，用动力涡轮替代涡轮增压器进行废气能量的回收，使得效率更高，当发动机处于中速中高负荷或高速工况时，废气经过废气涡轮增压器后进入动力涡轮，进一步回收废气的能量，以上设计有效提高了发动机的热效率，改善了发动机的经济性。因此，本专利技术提高了发动机的热效率。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中：发动机1、机械增压器2、涡轮增压器3、压气机31、涡轮机32、进气管路4、一号通断阀41、排气管路5、二号通断阀51、一号旁通管路6、四号通断阀61、二号旁通管路7、三号通断阀71、动力涡轮8、齿轮减速机构9、机械离合器10。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。参见图1，一种机械增压代偿的发动机系统，包括发动机1、机械增压器2、涡轮增压器3，所述涡轮增压器3包括同轴连接的压气机31、涡轮机32，所述压气机31的进气端与进气管路4相通，压气机31的排气端依次通过发动机1、排气管路5与涡轮机32的进气端相通；所述系统还包括一号旁通管路6、二号旁通管路7，所述机械增压器2设置在一号旁通管路6上，所述一号旁通管路6的进、排气端分别与进气管路4、发动机1的进气管相通，所述二号旁通管路7的进、排气端分别与排气管路5、涡轮机32的排气端相通，且所述进气管路4、排气管路5、二号旁通管路7上分别设置有一号通断阀41、二号通断阀51、三号通断阀71，所述一号旁通管路6上还设置有排气端与机械增压器2的进气端相通的四号通断阀61，所述一号通断阀41与四号通断阀61并联布置，二号通断阀51与三号通断阀71并联布置。所述系统还包括动力涡轮8，所述动力涡轮8的进气端与涡轮机32的排气端相通，且动力涡轮8与齿轮减速机构9传动配合。所述系统还包括机械离合器10，所述机械离合器10的两端分别与机械增压器2的传动轴、发动机1的曲轴传动配合。一种机械增压代偿的发动机系统的控制方法，包括：当发动机处于低速或中速低负荷工况时，控制一号通断阀41、三号通断阀71处于开启状态，二号通断阀51、四号通断阀61处于关闭状态，空气经机械增压器2增压后进入发动机1，由发动机1排出的废气经由二号旁通管路7排出；当发动机处于中速中高负荷或高速工况时，控制一号通断阀41、三号通断阀71处于关闭状态，二号通断阀51、四号通断阀61处于开启状态，空气经压气机31增压后进入发动机1，由发动机1排出的废气通过涡轮机32后排出。所述控制方法还包括：当发动机处于低速或中速低负荷工况时，由发动机1排出的废气通过二号旁通管路7后进入动力涡轮8；当发动机处于中速中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械增压代偿的发动机系统，包括发动机（1）、机械增压器（2）、涡轮增压器（3），所述涡轮增压器（3）包括同轴连接的压气机（31）、涡轮机（32），所述压气机（31）的进气端与进气管路（4）相通，压气机（31）的排气端依次通过发动机（1）、排气管路（5）与涡轮机（32）的进气端相通，其特征在于：所述系统还包括一号旁通管路（6）、二号旁通管路（7），所述机械增压器（2）设置在一号旁通管路（6）上，所述一号旁通管路（6）的进、排气端分别与进气管路（4）、发动机（1）的进气管相通，所述二号旁通管路（7）的进、排气端分别与排气管路（5）、涡轮机（32）的排气端相通，且所述进气管路（4）、排气管路（5）、二号旁通管路（7）上分别设置有一号通断阀（41）、二号通断阀（51）、三号通断阀（71），所述一号旁通管路（6）上还设置有排气端与机械增压器（2）的进气端相通的四号通断阀（61），所述一号通断阀（41）与四号通断阀（61）并联布置，二号通断阀（51）与三号通断阀（71）并联布置。

【技术特征摘要】
1.一种机械增压代偿的发动机系统，包括发动机（1）、机械增压器（2）、涡轮增压器（3），所述涡轮增压器（3）包括同轴连接的压气机（31）、涡轮机（32），所述压气机（31）的进气端与进气管路（4）相通，压气机（31）的排气端依次通过发动机（1）、排气管路（5）与涡轮机（32）的进气端相通，其特征在于：所述系统还包括一号旁通管路（6）、二号旁通管路（7），所述机械增压器（2）设置在一号旁通管路（6）上，所述一号旁通管路（6）的进、排气端分别与进气管路（4）、发动机（1）的进气管相通，所述二号旁通管路（7）的进、排气端分别与排气管路（5）、涡轮机（32）的排气端相通，且所述进气管路（4）、排气管路（5）、二号旁通管路（7）上分别设置有一号通断阀（41）、二号通断阀（51）、三号通断阀（71），所述一号旁通管路（6）上还设置有排气端与机械增压器（2）的进气端相通的四号通断阀（61），所述一号通断阀（41）与四号通断阀（61）并联布置，二号通断阀（51）与三号通断阀（71）并联布置。2.根据权利要求1所述的一种机械增压代偿的发动机系统，其特征在于：所述系统还包括动力涡轮（8），所述动力涡轮（8）的进气端与涡轮机（32）的排气端相通，且动力涡轮（8）与齿轮减速机构（9）传动配合。3.根据权利要求1或2所述的一种机械增压代偿的发动机系统，其特征在于：所述系统还包括机械离合器（10），所述机械离合器（10）的两端分别与机械增压器（2）的传动轴、发动机（1）的曲轴传动配合。4.一种权利要求1所述的机械增压代偿的发动机系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永祥，韩潇，殷勇，陈镇，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42