專利名稱：一種發(fā)動機排氣能量回收系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種內燃機領域的渦輪增壓系統(tǒng)，特別是一種壓氣機和兩個渦輪同軸相連的發(fā)動機排氣能量回收系統(tǒng)。
背景技術：
從目前發(fā)動機的熱平衡來看，用于動力輸出的功率只占燃油燃燒總熱量的40% -50% (柴油機)或25%-40% (汽油機)，其它熱量則經由冷卻系統(tǒng)和廢氣排入到大氣環(huán)境中。因此，回收利用發(fā)動機余熱是提高發(fā)動機熱效率的有效途徑。從國內外排氣能量利用的技術途徑上來看，有制冷、采暖、溫差發(fā)電、燃料催化重整、后接動力渦輪、加裝動力循環(huán)裝置等方式。由于排氣能量具有品位低、回收比較困難的特點，使得現(xiàn)有的一些技術仍存在較多問題，如利用溫差發(fā)電的能量轉換效率不高，采用燃料催化重整技術實施過程比較困難，利用余熱制冷和采暖用途比較單一，動力渦輪適用范圍較窄，后接動力循環(huán)裝置 結構比較復雜等等。經過對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利公開號CN1363764A，發(fā)明名稱內燃機注汽渦輪增壓系統(tǒng)，該申請公開了一種利用發(fā)動機排氣熱能加熱液態(tài)水，并將加熱后的過熱水蒸氣注入到渦輪前進行氣汽混合來增大渦輪膨脹功，從而達到改善發(fā)動機部分負荷性能的注汽渦輪增壓系統(tǒng)，但由于該注汽渦輪增壓系統(tǒng)運行過程中需要消耗一定量經過處理后的軟水，故其使用范圍受到了限制。
發(fā)明內容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供了一種發(fā)動機排氣能量回收系統(tǒng)，可以有效回收利用發(fā)動機排氣能量，改進整機燃油消耗水平。本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的，本發(fā)明包括壓氣機進氣管、壓氣機、連接軸、壓氣機出氣管、發(fā)動機配氣機構、發(fā)動機進氣閥門、發(fā)動機排氣閥門、發(fā)動機氣缸、發(fā)動機第一渦輪進氣管、第一渦輪、第一渦輪出氣管、換熱器、排氣管、第二渦輪進氣管、第二渦輪、第二渦輪出氣管、冷凝器、增壓泵、放氣管和放氣閥，壓氣機的進出氣口分別與壓氣機進氣管的出氣口、壓氣機出氣管的進氣口相連接，發(fā)動機配氣機構安裝在發(fā)動機氣缸上，壓氣機出氣管的出氣口、第一渦輪進氣管的進氣口均與發(fā)動機氣缸相連接，第一渦輪的進出氣口分別與第一渦輪進氣管的出氣口、第一渦輪出氣管的進氣口相連接，壓氣機、第一渦輪和第二渦輪通過連接軸同軸相連，第一渦輪出氣管的出氣口、排氣管的進氣口、第二渦輪進氣管的進氣口、第二渦輪出氣管的出氣口均與換熱器相連接，第二渦輪的進出氣口分別與第二渦輪進氣管的出氣口、第二渦輪出氣管的進氣口相連接，在第二渦輪出氣管中沿流體流動方向依次安裝冷凝器和增壓泵，放氣管的進氣口與第一渦輪出氣管相連接，放氣閥安裝在放氣管上。發(fā)動機配氣機構為可變氣門正時與升程的配氣機構。在本發(fā)明的工作過程中，流經壓氣機的流體為空氣，流經第一渦輪進氣管、第一渦輪、第一渦輪出氣管和排氣管的流體為發(fā)動機排氣，流經第二渦輪進氣管、第二渦輪和第二渦輪出氣管的為水或氨或こ醇或丁烷等流動介質。發(fā)動機的排氣流經換熱器時，通過換熱器的換熱功能把流出第二渦輪出氣管的流動介質加熱，達到過熱狀態(tài)，而后流動介質通過第二渦輪進氣管流到第二渦輪的入口處，并在第二渦輪中膨脹做功；通過在第二渦輪出氣管中安裝冷凝器和增壓泵，可以進一歩降低第二渦輪出氣ロ的壓力，從而使第二渦輪輸出做較多的功；通過換熱器的換熱作用，可以充分利用排氣能量，從而使壓氣機得到較多的有用功，發(fā)動機進氣流量増大，油耗降低；通過對增壓泵進行調節(jié)來控制第二渦輪的輸出功，從而使渦輪增壓器與發(fā)動機能夠較好的匹配運行，達到顯著改善發(fā)動機低エ況性能、改進整機油耗水平的目的；通過對發(fā)動機配氣機構中進氣閥關閉正時進行調節(jié)，可防止缸內最高爆發(fā)壓カ超出許用范圍；通過對放氣閥進行調節(jié)，可防止換熱器出現(xiàn)過熱狀態(tài)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明可以使發(fā)動機進氣流量増大，從而增大發(fā)動機的輸出功率；本發(fā)明可以通過對增壓泵進行調節(jié)，來控制第二渦輪的輸出 功，從而使渦輪增壓器與發(fā)動機能夠較好的匹配運行，達到顯著改善發(fā)動機低エ況性能、改進整機油耗水平的目的；本發(fā)明實現(xiàn)了排氣能量的缸內回收，并通過曲軸直接輸出做功，相比于其它排氣能量回收方式，無需其它能量傳遞或輸出裝置，節(jié)約了成本。
圖I為本發(fā)明發(fā)動機排氣能量回收系統(tǒng)的結構示意圖；其中1、壓氣機進氣管，2、壓氣機，3、連接軸，4、壓氣機出氣管，5、發(fā)動機配氣機構，6、發(fā)動機進氣閥門，7、發(fā)動機排氣閥門,8、發(fā)動機氣缸,9、第一潤輪進氣管，10、第一潤輪，11、第一潤輪出氣管，12、換熱器,13、排氣管，14、第二潤輪進氣管，15、第二潤輪,16、第ニ渦輪出氣管，17、冷凝器，18、增壓泵，19、放氣管，20、放氣閥。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例以本發(fā)明技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例如圖I所示，本發(fā)明包括壓氣機進氣管I、壓氣機2、連接軸3、壓氣機出氣管4、發(fā)動機配氣機構5、發(fā)動機進氣閥門6、發(fā)動機排氣閥門7、發(fā)動機氣缸8、第一潤輪進氣管9、第ー渦輪10、第一渦輪出氣管11、換熱器12、排氣管13、第二渦輪進氣管14、第二渦輪15、第ニ渦輪出氣管16、冷凝器17、增壓泵18、放氣管19和放氣閥20，壓氣機2的進出氣ロ分別與壓氣機進氣管I的出氣ロ、壓氣機出氣管4的進氣ロ相連接，發(fā)動機配氣機構5安裝在發(fā)動機氣缸8上，壓氣機出氣管4的出氣ロ、第一渦輪進氣管9的進氣ロ均與發(fā)動機氣缸8相連接，第一渦輪10的進出氣ロ分別與第一渦輪進氣管9的出氣ロ、第一渦輪出氣管11的進氣ロ相連接，壓氣機2、第一渦輪10和第二渦輪15通過連接軸3同軸相連，第一渦輪出氣管11的出氣ロ、排氣管13的進氣ロ、第二渦輪進氣管14的進氣ロ、第二渦輪出氣管16的出氣ロ均與換熱器12相連接，第二渦輪15的進出氣ロ分別與第二渦輪進氣管14的出氣ロ、第 ニ渦輪出氣管16的進氣ロ相連接，在第二渦輪出氣管16中沿流體流動方向依次安裝冷凝器17和增壓泵18，放氣管19的進氣ロ與第一渦輪出氣管11相連接，放氣閥20安裝在放氣管19上，發(fā)動機配氣機構5為可變氣門正時與升程的配氣機構。在本發(fā)明的工作過程中，流經壓氣機2的流體為空氣，流經第一渦輪進氣管9、第一渦輪10、第一渦輪出氣管11和排氣管13的流體為發(fā)動機排氣，流經第二渦輪進氣管14、第二渦輪15和第二渦輪出氣管16的為水或氨或乙醇或丁烷等流動介質。發(fā)動機的排氣流經換熱器12時，通過換熱器12的換熱功能把流出第二渦輪出氣管16的流動介質加熱，而后流動介質通過第二渦輪進氣管14流到第二渦輪15的入口處，并在第二渦輪15中膨脹做功；通過在第二渦輪出氣管16中安裝冷 凝器17和增壓泵18，可以進一步降低第二渦輪15出氣口的壓力，從而使第二渦輪15可以做較多的功；通過換熱器12的換熱作用，可以充分利用排氣能量，從而使壓氣機2得到較多的有用功，發(fā)動機進氣流量增大，油耗降低；通過對增壓泵18進行調節(jié)，來控制第二渦輪的輸出功，從而使渦輪增壓器與發(fā)動機能夠較好的匹配運行，達到顯著改善發(fā)動機低工況性能、改進整機油耗水平的目的；通過對發(fā)動機配氣機構5中進氣閥關閉正時進行調節(jié)，可防止缸內最聞爆發(fā)壓力超出許用范圍；通過對放氣閥20進行調節(jié)，可防止換熱器12出現(xiàn)過熱狀態(tài)。
權利要求
1.一種發(fā)動機排氣能量回收系統(tǒng)，包括壓氣機進氣管(I)、壓氣機(2)、連接軸(3)、壓氣機出氣管(4)、發(fā)動機配氣機構(5)、發(fā)動機進氣閥門(6)、發(fā)動機排氣閥門(7)、發(fā)動機氣缸(8)、第一潤輪進氣管(9)、第一潤輪(10)和第一潤輪出氣管(11)，壓氣機(2)的進出氣ロ分別與壓氣機進氣管(I)的出氣ロ、壓氣機出氣管(4)的進氣ロ相連接，發(fā)動機配氣機構(5)安裝在發(fā)動機氣缸(8)上，壓氣機出氣管(4)的出氣ロ、第一渦輪進氣管(9)的進氣ロ均與發(fā)動機氣缸(8)相連接，第一渦輪(10)的進出氣ロ分別與第一渦輪進氣管(9)的出氣ロ、第一渦輪出氣管(11)的進氣ロ相連接，其特征在于還包括換熱器(12)、排氣管(13)、第ニ渦輪進氣管(14)、第二渦輪(15)、第二渦輪出氣管(16)、冷凝器(17)、增壓泵(18)、放氣管(19)和放氣閥(20)，壓氣機(2)、第一渦輪(10)和第二渦輪(15)通過連接軸(3)同軸相連，第一渦輪出氣管(11)的出氣ロ、排氣管(13)的進氣ロ、第二渦輪進氣管(14)的進氣ロ、第二渦輪出氣管(16)的出氣ロ均與換熱器(12)相連接，第二渦輪(15)的進出氣ロ分別與第二渦輪進氣管(14)的出氣ロ、第二渦輪出氣管(16)的進氣ロ相連接，在第二渦輪出氣管(16)中沿流體流動方向依次安裝冷凝器(17)和增壓泵(18)，放氣管(19)的進氣ロ與 第一渦輪出氣管(11)相連接，放氣閥(20)安裝在放氣管(19)上。
2.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)動機排氣能量回收系統(tǒng)，其特征在于發(fā)動機配氣機構(5)為可變氣門正時與升程的配氣機構。
全文摘要
一種內燃機技術領域的發(fā)動機排氣能量回收系統(tǒng)，包括發(fā)動機氣缸、壓氣機、渦輪、換熱器、冷凝器、增壓泵，壓氣機、第一渦輪和第二渦輪通過連接軸同軸相連，第一渦輪出氣管的出氣口、排氣管的進氣口、第二渦輪進氣管的進氣口、第二渦輪出氣管的出氣口均與換熱器相連接，在第二渦輪出氣管中沿流體流動方向依次安裝冷凝器和增壓泵。在發(fā)動機工作過程中，從第一渦輪流出的發(fā)動機排氣在換熱器中把流經第二渦輪的流動介質加熱，并使其在第二渦輪中膨脹做功，從而使壓氣機得到較多的可用能，發(fā)動機進氣流量增大，輸出功率得到提高。本發(fā)明設計合理，結構簡單，適用于一個壓氣機和兩個渦輪同軸相連的渦輪增壓系統(tǒng)。
文檔編號F01L1/34GK102661194SQ20121013331
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權日2012年4月28日
發(fā)明者崔毅, 曲栓, 朱思鵬, 鄧康耀 申請人:上海交通大學