[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

说明书

本发明的目的在于提供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，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。本发明能够通过控制单元对各个阀门的控制实现内燃机不同工况下两进排气通道之间的切换，利用发电机转化为电能并通过储能单元加以储存，实现动力涡轮对不同工况下内燃机尾气余热能量的回收。

技术领域

本发明涉及的是一种发动机，具体地说是发动机排气能量利用系统。

背景技术

内燃机以其热效率高、重量尺寸小、运行维护简便等特点成为主要的动力装置之一。内燃机作为动力输出的主要形式，其效率最高不过45％，大部分能量都以热能的形式散失，其中以尾气的形式散失的能量更是占到了总能量的35％左右。若是可以有效利用这部分比重大且品位高的尾气能量，将会降低燃油消耗而且提高发动机的有效输出功率，对于实现内燃机的节能减排具有重要意义。因此，通过回收利用尾气余热来提高内燃机燃料利用效率的方法日益受到重视。

发明内容

本发明的目的在于提供通过动力涡轮实现增压发动机不同工况下尾气余热回收的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。

本发明的目的是这样实现的：

本发明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。

本发明基于动力涡轮的增压发动机排气能量综合利用系统还可以包括：

1、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。

2、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。

本发明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；