本發明屬于內燃機EGR技術領域，具體涉及一種多級EGR渦輪增壓系統，適用于提高EGR直噴發動機的效率、實現高壓EGR直噴以及直噴EGR溫度的精確控制。
背景技術：
目前，面對日趨嚴峻的環境危機，各國對排放法規的要求越來越嚴格，因此減少排放成為內燃機發展的主要方向。EGR作為降低內燃機NOx排放的有效機內凈化措施，也是低排放燃氣機的重要技術路線之一。
傳統的EGR系統存在響應延遲效應，在加速或加載過程中可能出現過大的EGR率，導致排放物急劇上升、燃燒不完全、不穩定甚至失火；同時，當EGR率較大時，大量排氣引入到進氣管，排氣與新鮮充量的混合效果變差，造成EGR混合以及各缸EGR分配不均，使部分缸排放濃度過高和燃燒不穩定，對發動機的排放和性能均產生不利影響。而EGR直噴系統能有效解決EGR系統延遲、EGR量精確控制等問題，是未來EGR策略的發展方向之一。
中國專利：授權公告號為CN205330831U，授權公告日為2016年6月22日的實用新型專利公開了一種內燃機EGR直噴系統，包括高壓EGR管，高壓EGR管一端與排氣總管相連接，另一端通過EGR氣軌連接管與EGR氣軌進口相連接，EGR氣軌出口通過EGR供給管與EGR噴嘴相連接，EGR噴嘴安裝在氣缸上或靠近氣缸的進氣道內。雖然該系統能夠實現EGR的快速響應，但其中的渦輪增壓方式采用的是進氣增壓，EGR氣軌內的壓力通過EGR泵來維持，因此需要借助外界能量帶動EGR泵運轉，該種方式使得發動機的能量利用率較低，從而影響了發動機的效率。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術存在的發動機效率低的問題，提供一種能夠有效提高EGR直噴發動機效率和實現高壓EGR直噴的多級EGR渦輪增壓系統。
為實現以上目的，本發明的技術方案如下：
一種多級EGR渦輪增壓系統，包括一號渦輪增壓器、EGR氣軌、EGR噴嘴、發動機，所述一號渦輪增壓器包括同軸連接的一號渦輪機、一號壓氣機，所述一號渦輪機的進氣口與發動機的排氣管相通，所述EGR氣軌的排氣口通過EGR噴嘴與發動機的進氣道相通；
所述系統還包括二號渦輪增壓器，所述二號渦輪增壓器包括同軸連接的二號渦輪機、二號壓氣機，所述二號渦輪機的進氣口與一號渦輪機的排氣口相通，二號壓氣機的進氣口依次通過二號排氣管、一號壓氣機、一號排氣管與排氣管相通，二號壓氣機的排氣口通過三號排氣管與EGR氣軌的進氣口相通。
所述一號排氣管、二號排氣管、三號排氣管上分別設置有一號EGR中冷器、二號EGR中冷器、三號EGR中冷器。
所述系統還包括渦輪旁通管，所述渦輪旁通管上設置有渦輪旁通閥，該渦輪旁通閥的進氣口、排氣口分別與排氣管、二號渦輪機的進氣口相通，且一號排氣管上還設置有EGR截止閥，該EGR截止閥的排氣口與一號EGR中冷器的進氣口相通。
所述一號渦輪增壓器為高壓級渦輪增壓器，所述二號渦輪增壓器為低壓級渦輪增壓器。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
1、本發明一種多級EGR渦輪增壓系統包括二號渦輪增壓器，該二號渦輪增壓器的二號渦輪機進氣口與一號渦輪機的排氣口相通，二號渦輪增壓器的二號壓氣機進氣口依次通過二號排氣管、一號壓氣機、一號排氣管與排氣管相通，二號壓氣機的排氣口通過三號排氣管與EGR氣軌的進氣口相通，當系統運轉時，由發動機排氣管排出的廢氣分為兩部分，一部分作為驅動源進入依次進入一號渦輪機、二號渦輪機為渦輪增壓器提供驅動力，另一部分則依次流入一號壓氣機、二號壓氣機，經多級增壓后進入EGR氣軌，并維持EGR氣軌內的壓力，最后通過EGR噴嘴噴出，該設計利用發動機廢氣能量對EGR進行多級增壓，無需借助外力，不僅能夠建立一個高壓、穩定的EGR共軌系統，實現更高壓力的EGR直噴，而且改善了發動機的能量利用率，從而提高了發動機效率。因此，本發明不僅能夠實現高壓EGR直噴，而且提高了EGR直噴發動機效率。
2、本發明一種多級EGR渦輪增壓系統中一號排氣管、二號排氣管、三號排氣管上分別設置有一號EGR中冷器、二號EGR中冷器、三號EGR中冷器，通過調節一號EGR中冷器和二號EGR中冷器的冷卻量可控制進入一號壓氣機、二號壓氣機的EGR溫度，避免因EGR溫度過高導致壓氣機損壞，通過對三號中冷器冷卻量的調節可控制EGR氣軌內的EGR溫度，并維持EGR氣軌內EGR溫度的穩定，從而實現直噴EGR溫度的精確控制。因此，本發明不僅能夠保護壓氣機，而且可精確控制直噴EGR的溫度。
3、本發明一種多級EGR渦輪增壓系統在一號渦輪機的兩端并聯有帶渦輪旁通閥的渦輪旁通管，且一號排氣管上設置有與一號中冷器進氣口相通的EGR截止閥，通過對渦輪旁通閥和EGR截止閥的調節，不僅能夠實現對EGR增壓度（EGR氣軌軌壓）的控制，而且可以實現多級EGR增壓直噴、單級EGR增壓直噴、無EGR直噴的快速切換。因此，本發明可實現對EGR增壓度的控制以及多級EGR增壓直噴、單級EGR增壓直噴、無EGR直噴的快速切換。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
圖中：
一號渦輪增壓器1、一號渦輪機11、一號壓氣機12、二號渦輪增壓器2、二號渦輪機21、二號壓氣機22、EGR氣軌3、EGR噴嘴4、發動機5、排氣管51、一號排氣管6、一號EGR中冷器61、EGR截止閥62、二號排氣管7、二號EGR中冷器71、三號排氣管8、三號EGR中冷器81、渦輪旁通管9、渦輪旁通閥91；
箭頭所指方向為氣流方向。
具體實施方式
下面結合附圖說明和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
參見圖1，一種多級EGR渦輪增壓系統，包括一號渦輪增壓器1、EGR氣軌3、EGR噴嘴4、發動機5，所述一號渦輪增壓器1包括同軸連接的一號渦輪機11、一號壓氣機12，所述一號渦輪機11的進氣口與發動機5的排氣管51相通，所述EGR氣軌3的排氣口通過EGR噴嘴4與發動機5的進氣道相通；
所述系統還包括二號渦輪增壓器2，所述二號渦輪增壓器2包括同軸連接的二號渦輪機21、二號壓氣機22，所述二號渦輪機21的進氣口與一號渦輪機11的排氣口相通，二號壓氣機22的進氣口依次通過二號排氣管7、一號壓氣機12、一號排氣管6與排氣管51相通，二號壓氣機22的排氣口通過三號排氣管8與EGR氣軌3的進氣口相通。
所述一號排氣管6、二號排氣管7、三號排氣管8上分別設置有一號EGR中冷器61、二號EGR中冷器71、三號EGR中冷器81。
所述系統還包括渦輪旁通管9，所述渦輪旁通管9上設置有渦輪旁通閥91，該渦輪旁通閥91的進氣口、排氣口分別與排氣管51、二號渦輪機21的進氣口相通，且一號排氣管6上還設置有EGR截止閥62，該EGR截止閥62的排氣口與一號EGR中冷器61的進氣口相通。
所述一號渦輪增壓器1為高壓級渦輪增壓器，所述二號渦輪增壓器2為低壓級渦輪增壓器。
本發明的原理說明如下：
EGR直噴系統主要通過EGR噴嘴控制將EGR氣軌內具有一定壓力的EGR精確快速的噴出，而EGR增壓是建立和維持EGR氣軌壓力的關鍵，也是實現EGR直噴的前提。為此，本發明提出了一種利用廢氣渦輪增壓的多級EGR增壓方式，將由發動機排出的廢氣分為兩部分，一部分廢氣作為驅動源進入渦輪機為渦輪增壓器提供驅動力，另一部分廢氣則作為EGR進入壓氣機，經壓氣機增壓后輸入EGR氣軌，并維持EGR氣軌內的壓力。該多級EGR渦輪增壓方式不僅可以提高EGR氣軌壓力，實現更高壓力的EGR噴射，同時廢氣能量的利用能夠幫助提高發動機能量利用率，提高發動機效率。
本發明通過對渦輪旁通閥91、EGR截止閥62的開關調節可以實現多級EGR增壓直噴、單級EGR增壓直噴、無EGR直噴間的快速切換，具體為：
當渦輪旁通閥91打開、EGR截止閥62打開時，系統進入多級EGR增壓狀態，實現高壓EGR直噴功能；
當渦輪旁通閥91關閉、EGR截止閥62打開時，系統進入單級EGR增壓狀態，實現常規EGR直噴功能；
當渦輪旁通閥91打開、EGR截止閥62關閉時，一號渦輪機11被旁通，來自發動機的廢氣由渦輪旁通管9排出，系統進入無EGR增壓狀態，EGR直噴功能關閉。
實施例1：
參見圖1，一種多級EGR渦輪增壓系統，包括一號渦輪增壓器1、二號渦輪增壓器2、EGR氣軌3、EGR噴嘴4、發動機5、渦輪旁通管9，所述一號渦輪增壓器1為高壓級渦輪增壓器，包括同軸連接的一號渦輪機11、一號壓氣機12，所述二號渦輪增壓器2為低壓級渦輪增壓器，包括同軸連接的二號渦輪機21、二號壓氣機22，所述一號渦輪機11的進氣口與發動機5的排氣管51相通，一號渦輪機11的排氣口與二號渦輪機21的進氣口相通，所述二號壓氣機22的進氣口依次通過二號排氣管7、一號壓氣機12、一號排氣管6與排氣管51相通，二號壓氣機22的排氣口通過三號排氣管8、EGR氣軌3、EGR噴嘴4與發動機5的進氣道、相通，所述一號排氣管6上設置有一號EGR中冷器61、EGR截止閥62，所述EGR截止閥62的排氣口與一號EGR中冷器61的進氣口相通，所述二號排氣管7、三號排氣管8上分別設置有二號EGR中冷器71、三號EGR中冷器81，所述渦輪旁通管9上設置有渦輪旁通閥91，該渦輪旁通閥91的進氣口、排氣口分別與排氣管51、二號渦輪機21的進氣口相通。