根据本实用新型专利技术的涡轮发电装置以及涡轮增压处理系统，涡轮发电装置包括涡轮增压器、至少一个二级涡轮单元以及增压器排气通道，所述增压器排气通道具有进口和至少一个出口，所述涡轮增压器包括增压器涡轮排气口，所述增压器排气通道的进口连通所述增压器涡轮排气口，所述增压器排气通道的出口连通所述二级涡轮单元。本实用新型专利技术可以提高排气流通速度又可以克服大流量涡轮的缺点，同时涡轮的效率较高，可大幅度提高发动机排气的能量转化率。可大幅度提高发动机排气的能量转化率。可大幅度提高发动机排气的能量转化率。
【技术实现步骤摘要】
涡轮发电装置以及涡轮增压处理系统
[0001]本技术涉及涡轮
，涉及一种涡轮发电装置以及涡轮增压处理系统。
技术介绍
[0002]现有技术中，自然吸气式柴油机有35％以上的燃油能量以热能形式被排放到大气。当前大多数发动机都安装了涡轮增压器以回收利用排气热能。涡轮增压器利用排气热能驱动涡轮旋转，从而带动同一根轴上的压气机(或称压缩机)叶轮旋转，吸入并压缩大气中的新鲜空气。大量压缩空气被压入气缸使燃油在气缸内更充分的燃烧。但是，即使是最先进的涡轮增压器，其排气热能的回收率仅能达到20
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30％，依旧有70％以上的排气能量未被利用。以一台13L重型涡轮增压柴油机为例，其发动机最高排气温度在额定功率下达到675度，排气通过涡轮增压器做功后的剩余排气温度为525度。此外，很多车载涡轮增压器为了提高低速扭矩和响应性，使用小流量涡轮，多余排气通过旁通排出，造成排气能量的浪费。
[0003]传统的涡轮增压技术中，由于在发动机低转速工况下的发动机排气不足，涡轮增压器不但无法带来动力提升，还会因为阻碍发动机排气产生动力响应迟滞效应。在发动机高转速工况下，发动机排气过剩，为了避免过增压现象，在涡轮增压器上设置旁通阀，将含有很高热量的发动机排气直接排掉，造成了大量的能源浪费。
[0004]目前对未被利用的排气能量，即排气余热再利用的技术很多，可是这些现有技术都有各自明显的缺点使其无法大量普及，比如：
[0005]1.机械增压复合，大幅增加了发动机排气背压，劣化了发动机本身的燃烧性能，且成本过高，投资回报周期长，投资回报率较低，即使是在发达国家也应用的不普遍。
[0006]2.霍尼韦尔e
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TURBO和博格华纳的e
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booster技术，结构紧凑，无排气背压影响。在涡轮增压器和压气机之间安装一台超高速发电机，使部分涡轮做出的功用于发电机发电。但为了平衡发动机瞬态性能，涡轮不可能做的太大，故此发电量有限，仅数千瓦。
[0007]3.朗肯循环，无排气背压影响，发电量可达十数千瓦，但体积庞大，不便于在车辆上安装布置，故鲜有量产的案例。
技术实现思路
[0008]本技术的目的是提供一种涡轮发电装置以及涡轮增压处理系统，以解决上述现有技术中存在的问题。
[0009]为了解决上述问题，根据本技术的一个方面，提供了一种涡轮增压装置，其特征在于，包括依次设置的电动发电两用电机、叶轮、一级涡轮、至少一个二级涡轮，发动机排气从一级涡轮流向二级涡轮，发动机排气推动所述一级涡轮和所述二级涡轮转动。
[0010]在一个实施例中，所述电动发电两用电机的电机轴轴线、所述叶轮的轴线、所述一级涡轮的轴线、所述二级涡轮的轴线均位于同一条直线上。
[0011]在一个实施例中，涡轮增压装置还包括发动机，所述发动机包括发动机进气通道和发动机排气通道，空气经所述叶轮增压后进入发动机进气通道，发动机排气从所述发动
机排气通道排出以推动所述一级涡轮。
[0012]在一个实施例中，所述发动机的转速在低速状态时，所述电动发电两用电机作为电动机用于增加所述叶轮的转速，所述发动机的转速在高速状态时，所述电动发电两用电机作为发电机，所述一级涡轮和所述二级涡轮带动所述电动发电两用电机旋转发电。
[0013]在一个实施例中，所述一级涡轮为径向涡轮，所述二级涡轮为轴向涡轮。
[0014]在一个实施例中，所述二级涡轮包括多个串联的轴向涡轮。
[0015]在一个实施例中，涡轮增压装置还包括ECU控制器和蓄电池，所述ECU控制器分别连接所述电动发电两用电机和所述蓄电池。
[0016]根据本技术的一个方面，提供了一种交通工具，包括上述的涡轮增压装置，交通工具包括汽车、船舶等。
[0017]在一个实施例中，电动发电两用电机带动叶轮、一级涡轮、二级涡轮转动，发动机排气从发动机排气通道进入所述一级涡轮进气口，推动所述一级涡轮转动，发动机排气从所述一级涡轮流向所述二级涡轮，空气进入叶轮进气口，经所述叶轮增压后进入发动机进气通道。
[0018]在一个实施例中，发动机排气从发动机排气通道进入一级涡轮进气口，推动所述一级涡轮转动，一级涡轮转动带动叶轮与二级涡轮转动，发动机排气从一级涡轮流向二级涡轮，空气进入叶轮进气口，经叶轮增压后进入发动机进气通道；或
[0019]发动机排气从发动机排气通道进入一级涡轮进气口，推动所述一级涡轮转动，所述一级涡轮转动带动电动发电两用电机、叶轮、二级涡轮转动，发动机排气从所述一级涡轮流向所述二级涡轮，空气进入叶轮进气口，经叶轮增压后进入发动机进气通道。
[0020]在一个实施例中，所述发动机排气从发动机排气通道进入一级涡轮进气口包括：所述发动机排气从所述发动机排气通道经所述一级涡轮的径向进入所述一级涡轮进气口，所述发动机排气从所述一级涡轮的轴向流出，并经所述二级涡轮的轴向流入所述二级涡轮，所述二级涡轮包括一个或多个串联的轴向涡轮。
[0021]根据本技术的一个方面，提供了一种涡轮增压系统，包括涡轮增压装置和低压后处理装置，所述涡轮增压装置为上述的涡轮增压装置，所述低压后处理装置位于涡轮增压装置后，用于对发动机排气进行处理后达到排放标准。
[0022]于本技术一示例中，低压后处理系统的背压低于30KPa、20KPa、15KPa、10KPa、5KPa、3KPa。
[0023]于本技术一示例中，所述低压后处理系统为电场处理系统。
[0024]于本技术一示例中，所述涡轮发电系统给所述低压后处理系统供电。
[0025]根据本技术的一个方面，提供了一种涡轮发电装置，包括涡轮增压器、至少一个二级涡轮单元以及增压器排气通道，所述增压器排气通道具有进口和至少一个出口，所述涡轮增压器包括增压器涡轮排气口，所述增压器排气通道的进口连通所述增压器涡轮排气口，所述增压器排气通道的出口连通所述二级涡轮单元。
[0026]在一个实施例中，所述二级涡轮单元包括至少一个二级涡轮。
[0027]在一个实施例中，所述二级涡轮单元包括多个二级涡轮，多个所述二级涡轮均为径向涡轮，或均为轴向涡轮，或为径向涡轮和轴向涡轮的组合。
[0028]在一个实施例中，所述二级涡轮单元包括涡轮轴、第一涡轮、第二涡轮，所述第一
涡轮和所述第二涡轮位于所述涡轮轴上，且相对设置。
[0029]在一个实施例中，所述第一涡轮、所述第二涡轮均为径向涡轮。
[0030]在一个实施例中，发动机排气从发动机排气通道进入涡轮增压器，从涡轮增压器流出后分成两支进入二级涡轮单元，一支带动所述二级涡轮单元中的第一涡轮转动，并从第一涡轮的一端流出，另一支带动所述二级涡轮单元中的第二涡轮转动，并从所述第二涡轮的一端流出。
[0031]在一个实施例中，一支从第一涡轮的径向进入、轴向流出，另一支从第二涡轮的径向流入、轴向流出，发动机排气进入第一涡轮的方向与进入第二涡轮的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种涡轮发电装置，其特征在于，包括涡轮增压器、至少一个二级涡轮单元以及增压器排气通道，所述增压器排气通道具有进口和至少一个出口，所述涡轮增压器包括增压器涡轮排气口，所述增压器排气通道的进口连通所述增压器涡轮排气口，所述增压器排气通道的出口连通所述二级涡轮单元。2.如权利要求1所述的涡轮发电装置，其特征在于，所述二级涡轮单元包括至少一个二级涡轮。3.如权利要求2所述的涡轮发电装置，其特征在于，所述二级涡轮单元包括多个二级涡轮，多个所述二级涡轮均为径向涡轮，或均为轴向涡轮，或为径向涡轮和轴向涡轮的组合。4.如权利要求2所述的涡轮发电装置，其特征在于，所述二级涡轮单元包括涡轮轴、第一涡轮、第二涡轮，所述第一涡轮和所述第二涡轮位于所述涡轮轴上，且相对设置。5.如权利要求4所述的涡轮发电装置，其特征在于，所述第一涡轮、所述第二涡轮均为径向涡轮。6.如权利要求4或5所述的涡轮发电装置，其特征在于，发动机排气从发动机排气通道进入涡轮增压器，从涡轮增压器流出后分成两支进入二级涡轮单元，一支带...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜诗中，傅伟，奚勇，
申请(专利权)人：上海必修福企业管理有限公司，
类型：新型
国别省市：
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