[发明专利]具有专用EGR涡轮发生器的流体处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种流体处理系统，并且更特别是涉及一种具有专用废气再循环(EGR)涡轮发生器的流体处理系统。

背景技术

例如柴油发动机、汽油发动机和气态燃料供能发动机的内燃发动机排出作为燃烧过程的副产品的空气污染物的复合混合物。这些空气污染物包括气态化合物，其尤其包括氮的氧化物(NOx)。由于对环境的关注日益增加，废气释放标准变得更加严格，并且从发动机排放到大气的NOx的量可以根据发动机的类型、发动机的尺寸和/或发动机的等级来规定。

被发动机制造商利用以符合发动机排放规定的一种方法是采用废气再生(EGR)。EGR系统使废气再循环，以便与供应到发动机的燃烧空气混合。再循环的废气减小氧的浓度，并增加发动机缸内的热质量，由此降低得到的燃烧温度。降低的燃烧温度减缓燃烧过程的化学反应，并减少NOx的形成。

虽然减少NOx是成功的，EGR系统的效率会受到再循环的废气中所含热量的影响。即，再循环返回到发动机的废气会含有大量废热形式的能量，这增加了缸内燃烧温度，并阻碍了所希望NOx的减少。另外，过多热量同样消耗了发动机的冷却系统，并形成了未利用的能源，这种能源如果被利用，可以增加发动机的效率。

采用EGR的示例性系统在Alger等人的于2001年4月17日授权的美国专利6,216,458中公开(“′458专利”)。具体地，′458专利公开一种用于涡轮增压的内燃发动机的废气再循环(EGR)系统。EGR系统包括用于将来自排气歧管的废气体积再循环到进气歧管的再循环导管、用于输送冷却空气流的冷却空气导管以及与再循环导管和冷却空气导管操作相关地布置的气体-空气热交换器。热交换器适用于冷却再循环导管内的再循环废气的体积。

发明内容

在一个方面，本发明针对一种用于发动机的流体处理系统。流体处理系统可包括连接成接收来自发动机的废气流的一部分的第一涡轮、通过第一涡轮驱动以便加压空气流的第一压缩机以及被构造成接收来自发动机的废气流的剩余部分和来自第一压缩机的空气流的热交换器。流体处理系统还可包括连接成接收来自热交换器的空气流的第二涡轮以及通过第二涡轮驱动以产生动力的发生器。

在另一方面，本发明针对一种处理来自发动机的废气的方法。该方法可包括燃烧空气和燃料的混合物，以产生机械输出和废气流，从废气流的一部分机械地移除能量，并且使用该能量加压空气流。该方法还包括将来自废气流的热量传递到空气流，在传递热量之后从空气流机械地移除能量，并且将从空气流机械地移除的能量转换成电能、液压能和动能中的一种。

附图说明

图1是示例性公开的动力系统的示意图示；以及

图2是另一示例性公开的动力系统的示意图示。

具体实施方式

图1示出了具有动力源12和流体处理系统14的动力系统10。为了公开的目的，动力源12被描述和描绘成四冲程柴油发动机。但是本领域普通技术人员将认识到动力源12可以是任何其他类型的燃烧发动机，例如汽油或气态燃料供能发动机。动力源12可包括至少部分限定多个缸18的发动机缸体16。活塞(未示出)可以可滑动地布置在每个缸18内，以便在顶止点位置和底止点位置之间往复运动，并且一个或多个缸盖(未示出)可连接到发动机缸体16，以闭合每个缸18的端部。每个缸18、活塞和缸盖可一起限定燃烧室20。在所示实施方式中，动力源12包括四个这样的燃烧室20。但是，设想到动力源12可包括更多或更少数量的燃烧室20，并且燃烧室20可以“直列”构造、“V形”构造或任何其他适当构造布置。