[发明专利]基于动力涡轮的增压发动机排气能量综合利用系统及其利用方法

权利要求书

1.基于动力涡轮的增压发动机排气能量综合利用系统，其特征是：内燃机进气道通过三通方式连接压气机和大气，内燃机排气道通过三通方式连接涡轮进气三通管道和内燃机自然排气三通管道，涡轮进气三通管道和内燃机自然排气三通管道之间设置涡轮旁通阀门，涡轮后方的涡轮尾气管、内燃机自然排气三通管道和动力涡轮进气三通管道以三通方式相连，动力涡轮进气三通管道连接动力涡轮，动力涡轮通过动力涡轮轴连接发电机，发电机连接储能单元。

2.根据权利要求1所述的基于动力涡轮的增压发动机排气能量综合利用系统，其特征是：内燃机进气道、压气机和大气三通处安装进气道三通阀门，内燃机排气道、涡轮进气三通管道和内燃机自然排气三通管道三通处安装排气道三通阀门，进气道三通阀门、排气道三通阀门为球阀，涡轮旁通阀门为蝶阀。

3.根据权利要求1或2所述的基于动力涡轮的增压发动机排气能量综合利用系统，其特征是：动力涡轮包括转子和静子，转子通过动力涡轮轴连接发电机。

4.基于动力涡轮的增压发动机排气能量综合利用方法，其特征是：进气道三通阀门、排气道三通阀门、涡轮旁通阀门连接控制单元；

(1)内燃机处于低工况，内燃机的排气不足以带动涡轮增压器使其对空气加压，通过控制单元关闭进气道三通阀门与压气机相连的进气口，打开进气道三通阀门与大气的进气口形成内燃机自然吸气通道；关闭排气道三通阀门与涡轮进气三通管道相连的排气口，打开与内燃机自然排气三通管道相连的排气口，形成自然排气通，关闭涡轮旁通阀门；废气从排气管排出经排气道三通阀门进入内燃机自然排气三通管道，最终通过动力涡轮进气三通管道进入动力涡轮中，带动动力涡轮转子旋转并通过动力涡轮轴带动发电机发电经导线储存于储能单元中；

(2)内燃机处于高工况，内燃机的排气能够带动涡轮增压器使其对空气加压，通过控制单元打开进气道三通阀门与压气机相连的进气口，关闭进气道三通阀门与大气的进气口使高压空气经进气道三通阀门进入内燃机气缸中，打开排气道三通阀门与涡轮进气三通管道相连的排气口，关闭与内燃机自然排气三通管道相连的排气口，使尾气进入涡轮中，同时通过控制单元预置参数与所处工况的对比，实现对涡轮旁通阀门开度的控制以防止涡轮转速超过最大转速；尾气从排气管排出后，经过排气道三通阀门进入涡轮中对涡轮做功以通过涡轮轴带动压气机旋转，同时涡轮旁通阀门部分打开，一部分尾气经其进入内燃机自然排气三通管道中，最终与涡轮所排出尾气汇聚于动力涡轮进气三通管道并进入到动力涡轮中，带动动力涡轮转子旋转并通过动力涡轮轴带动发电机发电经导线储存于储能单元中。

5.根据权利要求4所述的基于动力涡轮的增压发动机排气能量综合利用方法，其特征是：对内燃机输出功率进行识别，然后判断其是否大于设定值，如果小于设定值判定处于低工况，检测进气道三通阀门和排气道三通阀门判断二者开放的通道，通过控制单元来实现两阀门通道的切换，使二者分别开放上述两个通道，同时检查涡轮旁通阀门是否完全关闭，若未完全关闭，则通过控制单元实现涡轮旁通阀门的关闭；若大于或等于设定值判定处于高工况，检测进气道三通阀门和排气道三通阀门是否分别开放增压进气通道和废气涡轮通道，若二者已经开通两阀门控制器不做任何操作，否则通过控制单元对两阀门所开放的通道进行控制，使两阀门上的上述两个通道打开，检测涡轮旁通阀门的开度，与同一工况下的预置参数进行对比，二者若相等涡轮旁通阀门的控制器不工作，否则通过控制单元对阀门的开度进行调整。