[发明专利]一种发动机排气能量回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种内燃机领域的涡轮增压系统，特别是一种压气机和两个涡轮同轴相连的发动机排气能量回收系统。

背景技术

从目前发动机的热平衡来看，用于动力输出的功率只占燃油燃烧总热量的40％-50％(柴油机)或25％-40％(汽油机)，其它热量则经由冷却系统和废气排入到大气环境中。因此，回收利用发动机余热是提高发动机热效率的有效途径。从国内外排气能量利用的技术途径上来看，有制冷、采暖、温差发电、燃料催化重整、后接动力涡轮、加装动力循环装置等方式。由于排气能量具有品位低、回收比较困难的特点，使得现有的一些技术仍存在较多问题，如利用温差发电的能量转换效率不高，采用燃料催化重整技术实施过程比较困难，利用余热制冷和采暖用途比较单一，动力涡轮适用范围较窄，后接动力循环装置结构比较复杂等等。

经过对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号CN1363764A，发明名称：内燃机注汽涡轮增压系统，该申请公开了一种利用发动机排气热能加热液态水，并将加热后的过热水蒸气注入到涡轮前进行气汽混合来增大涡轮膨胀功，从而达到改善发动机部分负荷性能的注汽涡轮增压系统，但由于该注汽涡轮增压系统运行过程中需要消耗一定量经过处理后的软水，故其使用范围受到了限制。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种发动机排气能量回收系统，可以有效回收利用发动机排气能量，改进整机燃油消耗水平。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括：压气机进气管、压气机、连接轴、压气机出气管、发动机配气机构、发动机进气阀门、发动机排气阀门、发动机气缸、发动机第一涡轮进气管、第一涡轮、第一涡轮出气管、换热器、排气管、第二涡轮进气管、第二涡轮、第二涡轮出气管、冷凝器、增压泵、放气管和放气阀，压气机的进出气口分别与压气机进气管的出气口、压气机出气管的进气口相连接，发动机配气机构安装在发动机气缸上，压气机出气管的出气口、第一涡轮进气管的进气口均与发动机气缸相连接，第一涡轮的进出气口分别与第一涡轮进气管的出气口、第一涡轮出气管的进气口相连接，压气机、第一涡轮和第二涡轮通过连接轴同轴相连，第一涡轮出气管的出气口、排气管的进气口、第二涡轮进气管的进气口、第二涡轮出气管的出气口均与换热器相连接，第二涡轮的进出气口分别与第二涡轮进气管的出气口、第二涡轮出气管的进气口相连接，在第二涡轮出气管中沿流体流动方向依次安装冷凝器和增压泵，放气管的进气口与第一涡轮出气管相连接，放气阀安装在放气管上。

发动机配气机构为可变气门正时与升程的配气机构。

在本发明的工作过程中，流经压气机的流体为空气，流经第一涡轮进气管、第一涡轮、第一涡轮出气管和排气管的流体为发动机排气，流经第二涡轮进气管、第二涡轮和第二涡轮出气管的为水或氨或乙醇或丁烷等流动介质。发动机的排气流经换热器时，通过换热器的换热功能把流出第二涡轮出气管的流动介质加热，达到过热状态，而后流动介质通过第二涡轮进气管流到第二涡轮的入口处，并在第二涡轮中膨胀做功；通过在第二涡轮出气管中安装冷凝器和增压泵，可以进一步降低第二涡轮出气口的压力，从而使第二涡轮输出做较多的功；通过换热器的换热作用，可以充分利用排气能量，从而使压气机得到较多的有用功，发动机进气流量增大，油耗降低；通过对增压泵进行调节来控制第二涡轮的输出功，从而使涡轮增压器与发动机能够较好的匹配运行，达到显著改善发动机低工况性能、改进整机油耗水平的目的；通过对发动机配气机构中进气阀关闭正时进行调节，可防止缸内最高爆发压力超出许用范围；通过对放气阀进行调节，可防止换热器出现过热状态。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明可以使发动机进气流量增大，从而增大发动机的输出功率；本发明可以通过对增压泵进行调节，来控制第二涡轮的输出功，从而使涡轮增压器与发动机能够较好的匹配运行，达到显著改善发动机低工况性能、改进整机油耗水平的目的；本发明实现了排气能量的缸内回收，并通过曲轴直接输出做功，相比于其它排气能量回收方式，无需其它能量传递或输出装置，节约了成本。

附图说明

图1为本发明发动机排气能量回收系统的结构示意图；