[发明专利]一种涡轮增压结构及其控制方法

权利要求书

1.一种涡轮增压结构，其特征在于，包括：空气压缩机（1），配合安装在轴（2）上；涡轮机（3），串联形成有2～3级涡轮结构，每级涡轮均设有可选择地将气体排至排气口（31）或下级涡轮进气口（32），每级涡轮通过独立的轴支撑，每级涡轮轴之间通过可选择动力传递连接或断开的动力传递装置（4）连接；每级涡轮的排气流道设有控制排气流向排气口（31）或下级涡轮进气口（32）的控制阀（33）；所述动力传递装置（4）为电磁式联轴器，在电磁式联轴器与涡轮机之间的涡轮轴上安装有冷却装置（5），所述冷却装置（5）包括设于动力传递装置外的由绝热材质构成的隔热罩（51），所述隔热罩（51）包括多个依次重叠安装的隔热层（51a），隔热层（51a）之间形成有真空或空气层的隔热腔（51b），所述隔热罩（51）与轴配合安装面上设有沿轴轴向方向的螺旋流道（51c），螺旋流道内通有冷却介质，形成冷却流道的结构包括靠近涡轮机侧由隔热材质构成的第一螺旋流道体（51d），第一螺旋流道体（51d）与轴之间设有密封的橡胶体（51e），形成冷却流道的结构还包括靠近动力传递装置由PTFE材质构成的第二螺旋流道体（51f），第二螺旋流道体（51f）与第一螺旋流道体（51d）相连接，螺旋流道（51c）的进口设于第二螺旋流道体（51f）上，出口设于第一螺旋流道体（51d）上，所述隔热罩（51）的内壁设有若干通有冷却介质的冷却腔（51d），所述冷却腔（51d）分别与螺旋流道（51c）连通，设有介质进口及出口。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压结构，其特征在于，轴（2）上还设有由隔热陶瓷材质构成绝热轴段（21），所述隔热罩（51）的螺旋流道配合安装在绝热轴段（21）上，所述绝热轴段（21）与轴通过焊接方式连接。

3.根据权利要求2所述的涡轮增压结构，其特征在于，所述轴（2）为陶瓷材质构成的绝热轴，隔热罩（51）的螺旋流道与陶瓷轴配合安装。

4.根据权利要求2或3所述的涡轮增压结构，其特征在于，轴（2）与螺旋流道配合安装的位置设有至少两个金属材质构成的轴套（22），所述轴套（22）之间设有2～５mm的间隙，轴套与轴同轴线安装。

5.根据权利要求4所述的涡轮增压结构，其特征在于，发动机上还配合安装有用于测量发动机转速的转速测量仪，转速测量仪与控制器连接，控制器分别与控制阀（33）及动力传递装置（4）连接，隔热罩（51）内还设有与控制器连接的温度传感器。

6.根据权利要求5所述的涡轮增压结构，其特征在于，所述涡轮机侧的轴上还通过动力传递装置（4）安装有电机-发电机两用机。

7.根据权利要求1-6之一所述的涡轮增压结构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，通过转速测试仪测量发动机的转速，并将测得的数据发送给控制器；

步骤二，若发动机转速小于设定值k1时，控制各涡轮机之间的动力传递装置（4）连接，控制电机-发电机两用机驱动轴转动，控制各涡轮机之间的控制阀关闭，从而带动空气压缩机转动，控制发动机的进气量；若发动机转速大于设定值k1，小于设定值k2时，控制各涡轮机之间的动力传递装置（4）断开，各涡轮机之间的控制阀关闭；若发动机转速大于k2，小于k3时，控制第一涡轮机与第二涡轮机之间的控制阀打开，第一涡轮机与第二涡轮机之间的动力传递装置（4）连接，从而能够使得空气压缩机获得足够的动力；当发动机转速大于k3时，发动机进气量不足时，控制第二涡轮机与第三涡轮机之间的控制阀打开，第二涡轮机与第三涡轮机之间的动力传递装置（4）连接，当达到发动机的进气量后，控制第三涡轮机与电机-发电机两用机之间的动力传递装置（4）连接，此时电机-发电机作发电机用。

8.根据权利要求7所述的涡轮增压结构的控制方法，其特征在于，当隔热罩（51）内的温度传感器测得温度过高时，控制隔热罩内的冷却介质流动速度加快。