[发明专利]发动机排气能量回收装置

说明书

本申请为2011年11月10日进入中国国家阶段、申请号为201080020552.9的、发明名称为“发动机排气能量回收装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及回收从船舶用柴油发动机、陆上发电机用柴油发动机等的发动机主体排出的废气（燃烧气体）的排气能量作为动力的排气能量回收装置。

背景技术

作为以废气（燃烧气体）中含有的排气能量为动力进行回收的排气能量回收装置，例如已知有专利文献所公开的增压器及动力涡轮。

专利文献1日本特开昭63－186916号公报

柴油发动机具备将从发动机主体排出的废气（燃烧气体）不仅导向增压器，而且将其一部分导向动力涡轮等而回收排气能量的装置，在此种柴油发动机中，由于废气的一部分的排气能量未使用于增压器的驱动，因此根据发动机的运转状态的不同，可能会发生增压器效率下降且从增压器向发动机主体的换气（供气）压力不足，因而发动机的燃烧效率下降，燃料消耗率增加。

然而，近年来，通过增压器的排气涡轮部及被涡轮部的旋转驱动力所驱动的压缩器部的叶片的形状、将叶片包裹在内的壳体与叶片之间的间隙的减少、涡轮部及压缩器部的驱动阻力减少等的改善，增压器的性能获得提高，即使将来自发动机的废气超过以往情况地导向动力涡轮，增压器也能够向发动机主体供给充分的换气压力（供气压力）。

其结果是，上述专利文献所公开的柴油发动机在高负载运转的状态下，当缩小旁通阀（即，减少动力涡轮的输出）时，为了驱动动力涡轮而利用的废气向增压器的排气涡轮供给，排气涡轮的驱动力及转速上升，被排气涡轮所驱动的压缩器的转速也上升。

其结果是，从压缩器向柴油发动机供给的压缩空气的压力（换气压力：供气压力）超过发动机的容许运转压力，因此从发动机安全方面的观点出发，仅将换气压力控制成容许压力以下，因此发动机不会以最佳运转状态进行运转而无法实现热效率改善。

发明内容

本发明鉴于上述的情况而作出，其目的在于提供一种不通过动力涡轮和增压器就能够调整旁通的废气量，从而能够始终确保发动机的最佳运转状态的发动机排气能量回收装置。

另外，其目的在于即便由于经年老化而汽缸内的压缩压力下降，也能维持所述发动机的最佳运转状态。

发动机实现上述目的，涉及一种排气能量回收装置，其特征在于，具备：排气涡轮增压器，利用从所述发动机排出的废气对涡轮部进行驱动，具有通过该涡轮部的驱动而将外气向发动机主体进行压力输送的压缩器部；第一排气管，将该排气涡轮增压器与所述发动机的排气岐管之间连通；动力涡轮，由所述废气来驱动；第二排气管，将所述排气岐管与所述动力涡轮之间连通；气体入口控制阀，配设在该第二排气管的中途并控制废气向所述动力涡轮的流量；旁通管，与位于所述气体入口控制阀的上游侧的所述第二排气管连接而绕过所述动力涡轮；废气旁通控制阀，配设在该旁通管的中途并控制绕过所述动力涡轮的废气的流量；以及节流装置，设置在该废气旁通控制阀的下游侧。

根据本发明的发动机排气能量回收装置，通过在旁通控制阀的下游侧设置节流装置，能够确保发动机的最佳运转。

另外，本发明还优选如下结构：在发动机进行高负载运转且动力涡轮为全负载运转状态时，所述节流装置进行调整，以在所述气体入口控制阀全闭时，使得与在所述气体入口控制阀中流动的废气同量的废气在所述废气旁通控制阀中流动。

在发动机主体进行高负载运转（通常的航行运转）且动力涡轮为全负载运转状态时（即，废气旁通控制阀为全闭且气体入口控制阀为全开时），节流装置进行调整，以在气体入口控制阀全闭时（动力涡轮为停止状态），使得与在气体入口控制阀中流动的废气同量的废气在废气旁通控制阀中流动。

因此，在发动机主体为高负载运转的状态且动力涡轮为停止状态时，防止向排气涡轮增压器侧供给的废气的流量增加而换气压力增加至规定以上的情况，从而防止对发动机造成坏影响。

另一方面，如上所述，在发动机主体为高负载运转（通常的航行运转）且动力涡轮为全负载运转状态时，节流装置进行调整，以使得与在动力涡轮中流动的废气同量的废气进行流动（气体入口控制阀全闭时），上述情况是在气体入口控制阀全闭时，向排气涡轮增压器侧供给的废气的流量越减少而在节流装置中流动的废气越不流动，因此也防止排气涡轮增压器的换气压力成为规定值以下，从而能够确保发动机主体的最佳运转。

另外，本发明优选还具备：热交换器，从所述发动机主体导出的废气经过所述热交换器的内部而产生蒸汽；蒸汽涡轮，通过从所述热交换器导出的蒸汽来驱动；以及发电机，通过所述动力涡轮和所述蒸汽涡轮来驱动。