[发明专利]具有有效旁路的多级涡轮增压系统

摘要

这里阐述了一种更有效的多级涡轮增压系统以及用于内燃机系统的方法。本发明回收了多级涡轮增压系统中从一级到另一级的旁路废气流中通常会出现的一部分废气能量损失。保存这种废气能量的优选方法是通过让旁路流通过VGT叶片出口或其它可变几何形状阀/喷嘴而将旁路流的一部分废气能量从压力转换为动能(速度)，并且在随后加速流达到后一级涡轮机涡轮之前不允许加速流散失能量，加速流随后在后一级涡轮机中可被低压涡轮机涡轮转换为机械旋转力。这里还阐述了实现本发明目标的优选硬件，包括仅一个涡轮机涡旋中具有VGT机构的优选的双涡旋型低压涡轮增压系统，或者具有两个位于共同轴上的低压涡轮机的可选低压涡轮增压器(再次，优选地，仅一个涡轮机中具有VGT机构)。

主权项

1.一种内燃机系统，包括：内燃机，产生具有第一废气能级的压缩废气；连接至所述内燃机的废气歧管，用于将所述压缩废气朝着废气管线导向流动；第一高压级涡轮机，其连接至废气管线，具有与废气管线流体地连接的进口和出口，用于从所述压缩废气提取功，并且通过其出口以第二较低废气能级传递所述压缩废气；至少一个低压级涡轮机，其具有至少一个流体地连接至第一涡轮机出口的进口，用于进一步从第二较低废气能级的所述压缩废气提取功；旁路装置，用于将一部分具有第一废气能级的所述压缩废气流旁路绕过第一涡轮机，从第一涡轮机的上游到至少一个低压级涡轮机的至少一个进口；和喷嘴装置，用于将仍然基本上接近第一废气能级的废气旁路流中的一部分废气能量以加速旁路废气流的形式转换为动能，以便在所述加速旁路废气流实质上消散之前在至少一个低压级涡轮机中将动能转换为机械功。