由于滿輪壓縮機(jī)16的滿輪18的通率的減小，并聯(lián)的回收滿輪20的通率將增大。 由此，如由關(guān)系式（1)所推出地，增大被滿輪20回收的功率。圖5示出了對(duì)于滿輪壓縮機(jī) 16的滿輪18的不同開(kāi)口數(shù)值獲得的被回收功率。
[0053] 在每個(gè)開(kāi)口數(shù)值下，滿輪壓縮機(jī)20的滿輪18的壓強(qiáng)比增大，運(yùn)體現(xiàn)于發(fā)動(dòng)機(jī)12 出口處的壓強(qiáng)增大。該壓強(qiáng)的增大不大影響被回收滿輪20回收的功率。然而，由此在發(fā)動(dòng) 機(jī)的出口處存在反壓強(qiáng)。該反壓強(qiáng)導(dǎo)致更高的累送損失，運(yùn)些損失減小了可用的驅(qū)動(dòng)功率。 對(duì)于氣缸12a，可W通過(guò)在如圖5所示的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的累送循環(huán)上對(duì)壓強(qiáng)進(jìn)行積分來(lái)獲得 累送損失。圖6示出了對(duì)于滿輪壓縮機(jī)16的滿輪18的每個(gè)開(kāi)口獲得的、考慮了累送損失 的驅(qū)動(dòng)功率。
[0054] 在圖中示出的示例中，圖的第二點(diǎn)B屬于對(duì)應(yīng)于包括在40和30 %之間的開(kāi)口的第 二特征組II。相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值比第一功率數(shù)值（對(duì)應(yīng)于第一特征組I)略低。圖的第 Ξ點(diǎn)B屬于對(duì)應(yīng)于包括在20和10%之間的開(kāi)口的第Ξ特征組III。相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值 比第一功率數(shù)值（對(duì)應(yīng)于第一特征組I)低得多。 陽(yáng)化5] 在該方法中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率過(guò)多地減小時(shí)，停止?jié)M輪壓縮機(jī)16的滿輪18的開(kāi)口、即 通過(guò)性的減小。換句話說(shuō)，當(dāng)對(duì)應(yīng)于開(kāi)口數(shù)值B、C的驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值與對(duì)應(yīng)于初始開(kāi)口數(shù)值I的第一驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值之間的差值超過(guò)闊值時(shí)，停止開(kāi)口的該減小。
[0056] 在所示出的示例中，第Ξ開(kāi)口III導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)功率過(guò)大的減小，因此開(kāi)口II是優(yōu)選 的。盡管第Ξ開(kāi)口III允許用回收滿輪20回收更多的能量也如此。系統(tǒng)10因此W滿輪壓 縮機(jī)20的滿輪18的開(kāi)口數(shù)值II來(lái)運(yùn)行。
[0057] 在一個(gè)未示出的示例中，在開(kāi)口III下，驅(qū)動(dòng)功率能夠保持低于闊值，并帶有比第 二開(kāi)口II所回收的功率更低的被滿輪20回收的功率。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)12的運(yùn)行點(diǎn)，可W是運(yùn) 樣的情況。在該示例中，開(kāi)口II也可W是優(yōu)選的。系統(tǒng)10同樣W滿輪壓縮機(jī)20的滿輪18 的開(kāi)口數(shù)值II來(lái)運(yùn)行。
[0058] 可W使用系統(tǒng)10的整體增益的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)功率與被回收滿輪20回 收的功率之間的差值。圖7示出了對(duì)于每個(gè)開(kāi)口數(shù)值I、II、III的整體增益。特別地關(guān)注 系統(tǒng)10整體的效率而由發(fā)動(dòng)機(jī)12輸出的驅(qū)動(dòng)功率不受限制時(shí)，使用整體增益。
[0059] 在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10中，回收滿輪20可W是具有可變幾何構(gòu)造的類型的。如在滿輪壓 縮機(jī)16的滿輪18中一樣，回收滿輪20的幾何構(gòu)造參數(shù)（例如：截面比和開(kāi)口）能夠被改 變，尤其是為了按照發(fā)動(dòng)機(jī)12的運(yùn)行點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)。
[0060] 在該系統(tǒng)10上可W實(shí)施符合在圖8中示出的實(shí)施例的用于改善能量效率的方法。 通過(guò)使回收滿輪20的通過(guò)性變化，該方法允許獲得最大的被回收滿輪20回收的功率。
[0061] 該實(shí)施例的方法包括與在圖2中示出的實(shí)施例相同的確定第一驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值的 步驟110。
[0062] 然后，在步驟115中，特別地從第一數(shù)值P1開(kāi)始增大回收滿輪20的通過(guò)性。例如， 該第一數(shù)值P1大致等于零。特別地，通過(guò)增大回收滿輪20的截面比來(lái)增大通過(guò)性。滿輪 20的截面比可W步進(jìn)地逐漸增大。
[0063] 在回收滿輪20的每個(gè)截面比數(shù)值下，進(jìn)行對(duì)于圖2中示出的實(shí)施例所述的減小滿 輪壓縮機(jī)16的滿輪18的通過(guò)性的步驟120和停止該減小的步驟130。由此，在回收滿輪 20的每個(gè)截面比數(shù)值下，滿輪壓縮機(jī)20的滿輪18被配置為使得被回收滿輪20回收的功率 最大。 W64] 回收滿輪20的通率-壓強(qiáng)比對(duì)隨著回收滿輪20的截面比的數(shù)值而被改變。特別 地，截面比的增大伴隨有通率的增大和壓強(qiáng)比的減小。在第一時(shí)間，運(yùn)體現(xiàn)于被滿輪20回 收的功率的增大。然而，在繼續(xù)增大回收滿輪20的截面比的同時(shí)，壓強(qiáng)比變得過(guò)小，導(dǎo)致被 回收滿輪20回收的功率減小。此外，滿輪壓縮機(jī)20的滿輪18會(huì)達(dá)到其通過(guò)性、尤其是其 開(kāi)口調(diào)節(jié)的極限，運(yùn)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū)動(dòng)功率的減小。 W65] 圖9示出了對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的4000轉(zhuǎn)/分鐘和14bar的運(yùn)行點(diǎn)的根據(jù)通過(guò)性的驅(qū)動(dòng)功 率（Nm)，通過(guò)性在運(yùn)里對(duì)應(yīng)于回收滿輪20的擴(kuò)散道的截面比。初始驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值為在方 法的第一步驟110結(jié)束時(shí)獲得的、對(duì)應(yīng)于該運(yùn)行點(diǎn)的數(shù)值。圖10示出了對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的4000 轉(zhuǎn)/分鐘和14bar的運(yùn)行點(diǎn)的根據(jù)回收滿輪20的截面比的被回收滿輪20回收的功率。 [0066] 當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率過(guò)大地減小時(shí)，停止回收滿輪20的截面比、即通過(guò)性的該增大。換句 話說(shuō)，當(dāng)對(duì)應(yīng)于截面比數(shù)值的驅(qū)動(dòng)功率的數(shù)值與在方法1的第一步驟110結(jié)束時(shí)獲得的初 始驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值之間的差值超過(guò)闊值時(shí)，在步驟150中停止回收滿輪20的截面比的該增 大。
[0067]同樣地，當(dāng)被回收滿輪20回收的功率減小時(shí)，在停止步驟150中停止回收滿輪20的截面比的該增大。 W側(cè)可W使用在該方法的前述實(shí)施例中描述的系統(tǒng)10的整體增益的標(biāo)準(zhǔn)。圖11示出 了對(duì)于回收滿輪20的每個(gè)截面比數(shù)值的整體增益。特別地，當(dāng)考慮系統(tǒng)10整體的效率，而 沒(méi)有對(duì)由發(fā)動(dòng)機(jī)12輸出的驅(qū)動(dòng)功率限制時(shí)，使用整體增益。 W例可W對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的不同運(yùn)行點(diǎn)實(shí)施符合本發(fā)明的方法。例如，圖9和圖10分別示 出了對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的4000轉(zhuǎn)/分鐘和化ar的運(yùn)行點(diǎn)和其他運(yùn)行點(diǎn)的由發(fā)動(dòng)機(jī)12輸出的驅(qū) 動(dòng)功率和被回收滿輪20回收的功率。
[0070] 當(dāng)然，本發(fā)明不限于所述示例。特別地，該方法允許制造運(yùn)樣的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在該驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)中，整體增益或被回收功率對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的具體運(yùn)行點(diǎn)是優(yōu)化的。在發(fā)動(dòng)機(jī)壽命期間， 幾何構(gòu)造參數(shù)可W保持不變，系統(tǒng)被配置為在該運(yùn)行點(diǎn)具有最大的增益或被回收功率。在 該變型中，滿輪壓縮機(jī)16的滿輪18和回收滿輪20不一定是具有可變幾何構(gòu)造的滿輪。它 們的幾何構(gòu)造特征可W在制造系統(tǒng)10時(shí)W確定的方式固定。此外，在圖8中示出的實(shí)施例 可W省掉滿輪壓縮機(jī)的滿輪18的通過(guò)性的改變步驟120和改變停止步驟130。如在圖8中 示出的方法的步驟115、140、150所示，用于改善系統(tǒng)10的能量效率的方法可W通過(guò)僅改變 回收滿輪20的參數(shù)來(lái)實(shí)施。
[0071] 可W通過(guò)擴(kuò)散道的截面比或開(kāi)口W外的其他參數(shù)（例如：氣體在滿輪葉片上的入 射角度）來(lái)改變通過(guò)性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于改善驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（10)的能量效率的方法，所述系統(tǒng)包括： _設(shè)有排放管線（14)的發(fā)動(dòng)機(jī)（12); -具有渦輪（18)的渦輪壓縮機(jī)（16)，其中所述渦輪安裝在所述排放管線上，以被排放 氣體的第一部分驅(qū)動(dòng)，從而確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓水平； -回收渦輪（20)，該回收渦輪與所述渦輪壓縮機(jī)并聯(lián)地安裝在所述排放管線上，以被 排放氣體的第二部分驅(qū)動(dòng)，從而回收來(lái)自于排放氣體的所述第二部分的功率； 所述方法包括以下步驟： -確定（110)這樣的增壓水平，該增壓水平使得所述發(fā)動(dòng)機(jī)輸出第一驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值； -以遞增或遞減的方式改變（120)所述渦輪壓縮機(jī)（16)的所述渦輪（18)的至少一 個(gè)幾何構(gòu)造參數(shù)，并且對(duì)于該幾何構(gòu)造參數(shù)的數(shù)值，確定被所述回收渦輪（20)回收的功率 和對(duì)應(yīng)于該幾何構(gòu)造參數(shù)的所述數(shù)值的驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值與所述第一驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值之間的差 值； -當(dāng)被所述回收渦輪（20)回收的功率達(dá)到最大數(shù)值或當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)功率差值大于給定 閾值時(shí)，停止（130)所述對(duì)渦輪壓縮機(jī)（16)的渦輪（18)的幾何構(gòu)造參數(shù)的改變。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中： -所述改變步驟包括減小（120)所述渦輪壓縮機(jī)（16)的所述渦輪（18)的通過(guò)性，并且 對(duì)于通過(guò)性數(shù)值，確定被所述回收渦輪（20)回收的功率和對(duì)應(yīng)于所述通過(guò)性數(shù)值的驅(qū)動(dòng) 功率數(shù)值與所述第一驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值之間的差值； -所述停止步驟包括當(dāng)被所述回收渦輪（20)回收的功率達(dá)到最大數(shù)值或當(dāng)所述驅(qū)動(dòng) 功率差值超過(guò)給定閾值時(shí)，停止（130)渦輪壓縮機(jī)（16)的渦輪（18)的通過(guò)性的所述減小。3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述渦輪壓縮機(jī)（16)包括具有可變幾何構(gòu)造 的渦輪（18)，所述改變幾何構(gòu)造參數(shù)的步驟包括改變所述渦輪的擴(kuò)散道的通過(guò)截面和/或 改變氣體在所述渦輪的葉片上的入射角度。4. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，該方法還包括以下步驟： -增大（115)所述回收渦輪（20)的通過(guò)性，并且對(duì)于通過(guò)性數(shù)值，進(jìn)行所述改變所述渦 輪壓縮機(jī)（16)的渦輪（18)的幾何構(gòu)造參數(shù)的步驟（120)和停止改變所述幾何構(gòu)造參數(shù)的 步驟（130); -確定（140)被所述回收渦輪（20)回收的功率和對(duì)應(yīng)于所述渦輪壓縮機(jī)（16)的渦輪 (18)的所述通過(guò)性數(shù)值的驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值與所述第一驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值之間的差值； -當(dāng)被所述回收渦輪（20)回收的功率達(dá)到最大數(shù)值或當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)功率差值超過(guò)給定 閾值時(shí)，停止（150)回收渦輪（20)的通過(guò)性的所述增大。5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述回收渦輪（20)為具有可變幾何構(gòu)造的渦輪，所 述增大該渦輪的通過(guò)性的步驟包括增大所述渦輪的擴(kuò)散道的通過(guò)截面和/或改變氣體在 所述渦輪的葉片上的入射角度。6. 由如上所述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法獲得的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（10)，所述系統(tǒng)在低通 率和高壓強(qiáng)比下運(yùn)行。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于改善驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(10)的能量效率的方法，所述系統(tǒng)包括：-設(shè)有排放管線(14)的發(fā)動(dòng)機(jī)(12)；-具有渦輪(18)的渦輪壓縮機(jī)(16)，其中所述渦輪安裝在排放管線上，以被排放氣體的第一部分驅(qū)動(dòng)，從而確定發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓水平；-回收渦輪(20)，該回收渦輪與渦輪壓縮機(jī)并聯(lián)地安裝在排放管線上，以被排放氣體的第二部分驅(qū)動(dòng)，從而回收來(lái)自于排放氣體的所述第二部分的功率；所述方法包括以下步驟：-確定這樣的增壓水平，該增壓水平使得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出第一驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值；-以遞增或遞減的方式改變渦輪壓縮機(jī)(16)的渦輪(18)的至少一個(gè)幾何構(gòu)造參數(shù)，并且對(duì)于該幾何構(gòu)造參數(shù)的數(shù)值，確定被回收渦輪(20)回收的功率和對(duì)應(yīng)于該幾何構(gòu)造參數(shù)的所述數(shù)值的驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值與所述第一驅(qū)動(dòng)功率數(shù)值之間的差值；-當(dāng)被回收渦輪(20)回收的功率達(dá)到最大數(shù)值或當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)功率差值大于給定閾值時(shí)，停止該對(duì)渦輪壓縮機(jī)(16)的渦輪(18)的幾何構(gòu)造參數(shù)的改變。
【IPC分類】F02B63/04, F02D41/00, F01N5/04, F02B37/007, F02B37/00, F02B37/12, F02B41/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105324563
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380077490
【發(fā)明人】Y.伊斯梅爾, P.梅尼加齊, S.德科斯特, P-J.安杰洛特, P.切西, D.查利特
【申請(qǐng)人】法雷奧電機(jī)控制系統(tǒng)公司
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2013年4月15日
【公告號(hào)】EP2986833A1, WO2014170559A1