具有冷却和温控功能的涡轮增压系统技术方案

一种具有冷却和温控功能的涡轮增压系统。其包括压气机、涡轮、中冷器、热机或燃烧器或反应器、中冷器前冷气管路、中冷器后冷气管路、废气管路和冷却装置；冷却装置连接在中冷器前冷气管路和/或中冷器后冷气管路与废气管路之间和/或涡轮之间，设置或形成在废气管路或涡轮上。本发明专利技术优点：在应用涡轮增压技术时，克服过高废气温度对涡轮部件造成损害的问题，在发动机处于大负荷条件下保证涡轮正常工作，增加涡轮增压系统的使用寿命。在涡轮叶片或其它部件耐热性能和制造成本限制下，助推涡轮增压技术的应用，对于提高发动机的燃油经济性和降低尾气排放等方面具有实际价值。

Turbocharger System with Cooling and Temperature Control Function

A turbocharging system with cooling and temperature control functions. It includes compressor, turbine, intercooler, heat engine or burner or reactor, intercooler front cooling pipe, intercooler rear cooling pipe, exhaust pipe and cooling device; cooling device is connected between intercooler front cooling pipe and/or intercooler rear cooling pipe and exhaust pipe and/or turbine, and is set or formed in waste gas. On a gas pipeline or turbine. The advantages of the invention are as follows: when applying turbocharging technology, the problem of damage to turbine components caused by excessive exhaust temperature is overcome, the normal operation of the turbine is guaranteed under the condition of large load of the engine, and the service life of the turbocharging system is increased. Under the limitation of heat resistance and manufacturing cost of turbine blades or other components, the application of boosting turbocharging technology has practical value in improving fuel economy and reducing exhaust emissions of engines.

【技术实现步骤摘要】
具有冷却和温控功能的涡轮增压系统
本专利技术属于热机、燃烧器或反应器
，特别是涉及一种具有冷却和温控功能的涡轮增压系统。
技术介绍
涡轮增压技术是一种利用热机(如内燃机或燃气轮机等)、燃烧器或反应器工作时排出的具有一定温度和压力的高温气流驱动涡轮，由此带动与涡轮同轴设置的压气机做功，以提高进入热机、燃烧器或反应器的空气密度和压力的技术。涡轮增压的目的是为了提高热机、燃烧器或反应器的功率，例如一台装有涡轮的内燃机在不增加耗油量的条件下，其最大功率可以比未装涡轮时提高40％以上，这意味着涡轮增压技术可以提高燃油经济性，降低尾气排放。以内燃机为例，涡轮增压技术是利用其上发动机排出的属于废气的高温气流来推动涡轮的涡轮，涡轮带动同轴设置的压气机(或称为压缩机)叶轮旋转，利用压气机叶轮来压缩将要进入气缸(燃烧室或反应器)的空气，使之增压后再进入气缸(燃烧室或反应器)。当发动机转速增加时，高温气流的排出速度与涡轮的转速也会随之增加，压气机叶轮会压缩更多的空气并送入气缸(燃烧室)，空气的压力和密度增大可以使更多的燃料充分燃烧，通过增加燃料量和调整发动机的转速，可以增加发动机的输出功率。但由于在大载荷下发动机排出的高温气流温度很高，当该气流的温度高于涡轮上涡轮叶片所能承受的工作温度时，会对涡轮叶片造成损伤，从而影响涡轮的正常工作，降低其使用寿命。因此，在涡轮叶片耐热性能和制造成本限制下，在发动机上采用涡轮增压技术，有必要对涡轮前的废气管道、废气或涡轮壳体采取适宜的冷却技术进行冷却，以保证涡轮在发动机大载荷工况下正常、可靠运行。现有的涡轮增压系统中的冷却系统主要是中冷器，其主要作用是冷却进入气缸(燃烧室)的高压气流，但不具备冷却从发动机排出的高温气流的作用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有冷却和温控功能的涡轮增压系统。为了达到上述目的，本专利技术提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统包括压气机、涡轮、中冷器、热机、燃烧器或反应器、中冷器前冷气管路、中冷器后冷气管路、废气管路和冷却装置；其中压气机和涡轮同轴设置；压气机通过中冷器前冷气管路与中冷器连接；中冷器通过中冷器后冷气管路与热机、燃烧器或反应器连接；热机、燃烧器或反应器通过废气管路与涡轮连接；冷却装置连接在中冷器前冷气管路和/或中冷器后冷气管路与废气管路之间和/或涡轮之间，设置或形成在废气管路或涡轮上；所述的冷却装置包括至少一条冷却气喷管，冷却气喷管的内端连接在中冷器前冷气管路或中冷器后冷气管路上，外端靠近废气管路的外表面和/或涡轮的壳体外部或进入内部；冷却气喷管的轴线与废气管路或涡轮的轴线间呈任意角度，而且能够沿废气管路或涡轮的轴向、切向和/或周向间隔距离设置多根冷却气喷管8，并且冷却气喷管的外端以可选择的方式安装喷嘴。所述的冷却装置除包括冷却气喷管外，还包括在废气管路或涡轮的外圆周面和/或内圆周面上向外突出形成的多个环形冷却肋片，冷却肋片的横向断面形状为三角形、矩形或椭圆形。所述的冷却装置除包括冷却气喷管外，还包括形成在废气管路侧壁或涡轮的壳体上的冷却孔。所述的冷却装置除包括冷却气喷管外，还包括采用多层复合结构的废气管路以及填充在管路夹层中的多孔网状材料，并且废气管路的外壁上设有冷却气流进气孔和冷却气流排气孔。所述的冷却装置除包括冷却气喷管外，还包括采用多层复合结构的废气管路以及填充在管路夹层中的相变或高导热材料填充物。所述的冷却装置除包括冷却气喷管外，还包括热管或冷却棒；其中热管是由具有高导热性能的材料制成的杆状或板状物；热管或冷却棒的一端插入在废气管路的内部作为蒸发端或热端，另一端位于废气管路的外部作为冷凝端或冷端。所述的冷却装置除包括冷却气喷管外，还包括冷却管；冷却管的中部位于废气管路的内部或涡轮的内部，两端分别为进气口和出气口且均设置在废气管路的外部；冷却管的中部采用螺旋或弯折结构，横向截面采用圆形、椭圆形或矩形。所述的冷却装置除包括冷却气喷管外，还包括围绕设置在废气管路或涡轮外侧且为中空结构的冷却环或弧形冷却罩，冷却环或冷却罩的外壁上设有进气口，内壁上设有喷气口。所述的冷却装置除包括冷却气喷管外，还包括内部盛放有冷媒的冷媒储存器，并且冷媒储存器通过管路与冷却气喷管相连通。所述的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统还包括一个温控装置；所述的温控装置包括温度传感器、控制单元和流量控制器；其中温度传感器安装在废气管路的表面或内部，或者热管或冷却棒的表面，并通过导线依次与控制单元和流量控制器电连接；流量控制器安装在冷却气喷管、冷却孔、冷却气流进气孔或进气口上。本专利技术提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统优点是：在应用涡轮增压技术时，克服过高废气温度对涡轮部件造成损害的问题，在发动机处于大负荷条件下保证涡轮正常工作，增加涡轮增压系统的使用寿命。在涡轮叶片或其它部件耐热性能和制造成本限制下，助推涡轮增压技术的应用，对于提高发动机的燃油经济性和降低尾气排放等方面具有实际价值。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统构成示意图。图2为本专利技术实施例1提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置结构示意图。图3为本专利技术实施例1提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置结构断面图。图4为另一种冷却气喷管结构示意图。图5为本专利技术实施例2提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置纵向结构断面图。图6为本专利技术实施例2提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置横向结构断面图。图7为本专利技术实施例2提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中另一种结构的冷却装置纵向结构断面图。图8为本专利技术实施例3提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置纵向结构断面图。图9为本专利技术实施例4提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置纵向结构断面图。图10为本专利技术实施例5提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置纵向结构断面图。图11为本专利技术实施例6提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置纵向结构断面图。图12为本专利技术实施例6提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中另一种冷却装置纵向结构断面图。图13为本专利技术实施例7提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置纵向结构断面图。图14为本专利技术实施例8提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置立体图。图15为本专利技术实施例8提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置横向断面图。图16为本专利技术实施例8提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中另一种结构冷却装置立体图。图17为本专利技术实施例9提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中冷却装置结构示意图。图18为本专利技术实施例10提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统中温控装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1：如图1—图3所示，本实施例提供的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统包括压气机(或称为压缩机)1、涡轮2、中冷器3、热机、燃烧器或反应器4、中冷器前冷气管路5、中冷器后冷气管路6、废气管路7和冷却装置；其中压气机1和涡轮2同轴设置；压气机1通过中冷器前冷气管路5与中冷器3连接；中冷器3通过中冷器后冷气管路6与热机、燃烧器或反应器4连接；热机、燃烧器或反应器4通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有冷却和温控功能的涡轮增压系统，其特征在于：所述的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统包括压气机(1)、涡轮(2)、中冷器(3)、热机、燃烧器或反应器(4)、中冷器前冷气管路(5)、中冷器后冷气管路(6)、废气管路(7)和冷却装置；其中压气机(1)和涡轮(2)同轴设置；压气机(1)通过中冷器前冷气管路(5)与中冷器(3)连接；中冷器(3)通过中冷器后冷气管路(6)与热机、燃烧器或反应器(4)连接；热机、燃烧器或反应器(4)通过废气管路(7)与涡轮(2)连接；冷却装置连接在中冷器前冷气管路(5)和/或中冷器后冷气管路(6)与废气管路(7)之间和/或涡轮(2)之间，设置或形成在废气管路(7)和/或涡轮(2)上；所述的冷却装置包括至少一条冷却气喷管(8)，冷却气喷管(8)的内端连接在中冷器前冷气管路(5)或中冷器后冷气管路(6)上，外端靠近废气管路(7)的外表面和/或涡轮(2)的壳体外部或进入内部；冷却气喷管(8)的轴线与废气管路(7)或涡轮(2)的轴线间呈任意角度，而且能够沿废气管路(7)或涡轮(2)的轴向、切向和/或周向间隔距离设置多根冷却气喷管(8)，并且冷却气喷管(8)的外端以可选择的方式安装喷嘴。...

【技术特征摘要】
1.一种具有冷却和温控功能的涡轮增压系统，其特征在于：所述的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统包括压气机(1)、涡轮(2)、中冷器(3)、热机、燃烧器或反应器(4)、中冷器前冷气管路(5)、中冷器后冷气管路(6)、废气管路(7)和冷却装置；其中压气机(1)和涡轮(2)同轴设置；压气机(1)通过中冷器前冷气管路(5)与中冷器(3)连接；中冷器(3)通过中冷器后冷气管路(6)与热机、燃烧器或反应器(4)连接；热机、燃烧器或反应器(4)通过废气管路(7)与涡轮(2)连接；冷却装置连接在中冷器前冷气管路(5)和/或中冷器后冷气管路(6)与废气管路(7)之间和/或涡轮(2)之间，设置或形成在废气管路(7)和/或涡轮(2)上；所述的冷却装置包括至少一条冷却气喷管(8)，冷却气喷管(8)的内端连接在中冷器前冷气管路(5)或中冷器后冷气管路(6)上，外端靠近废气管路(7)的外表面和/或涡轮(2)的壳体外部或进入内部；冷却气喷管(8)的轴线与废气管路(7)或涡轮(2)的轴线间呈任意角度，而且能够沿废气管路(7)或涡轮(2)的轴向、切向和/或周向间隔距离设置多根冷却气喷管(8)，并且冷却气喷管(8)的外端以可选择的方式安装喷嘴。2.根据权利要求1所述的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统，其特征在于：所述的冷却装置除包括冷却气喷管(8)外，还包括在废气管路(7)或涡轮(2)的外圆周面和/或内圆周面上向外突出形成的多个环形冷却肋片(9)，冷却肋片(9)的横向断面形状为三角形、矩形、椭圆形。3.根据权利要求1所述的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统，其特征在于：所述的冷却装置除包括冷却气喷管(8)外，还包括形成在废气管路(7)侧壁或涡轮(2)的壳体上的冷却孔(10)。4.根据权利要求1所述的具有冷却和温控功能的涡轮增压系统，其特征在于：所述的冷却装置除包括冷却气喷管(8)外，还包括采用多层复合结构的废气管路(17)以及填充在管路夹层中的多孔网状材料(11)，并且废气管路(17)的外壁上设有冷却气流进气孔(12)和冷却气流排气孔(13)。5.根据权利要求1所述的具有冷却和...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵翔宇，
申请(专利权)人：赵翔宇，
类型：发明
国别省市：天津,12