专利名称：汽油发动机的废热再利用复合式增压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种废热再利用复合式增压装置，其应用于汽油发动机。
技术背景 随着汽车产销量的快速增长，石油等能源消耗和大气污染的问题越来越受到世界各国的重视，同时我国也在近几年提出了“节能减排”和“建设能源节约型社会”的口号。而发动机作为汽车的核心部件，其燃料的利用效率更是直接关系到汽车的能源消耗和废气排放等问题，先进的发动机技术在汽车节能、环保技术开发中起着关键的决定性的作用。目前，我国现有乘用轿车大多采用强制水冷系统，虽然可以有效降温，但散热器散发到环境中的热量却不能很好的利用起来，存在一定程度上的能量浪费现象。而且现有增压装置中的涡轮增压有迟滞现象，机械增压虽响应较快但本身也需要消耗一部分能量，不能产生特别强大的动力，尤其是在高转速时，会产生大量的摩擦从而影响到发动机转速的提闻，并且噪首大。
实用新型内容本实用新型针对现有技术的不足，提供一种汽油发动机的废热再利用复合式增压装置，该复合式增压装置能够对发动机废热进行有效利用，极大地提高汽油发动机的动カ性能以及燃油经济性，提高了燃油发动机的高速性能、加速性能。为实现以上的技术目的，本实用新型将采取以下的技术方案一种汽油发动机的废热再利用复合式增压装置，包括废气涡轮增压装置以及机械增压装置，还包括与废气涡轮增压装置并行设置的废热增压循环装置；所述机械增压装置分别通过电磁离合器与废气涡轮增压装置、废热增压循环装置相串联；所述废热增压循环装置包括废热吸收再利用装置、蒸汽增压器以及ー级增压器；所述废气涡轮增压装置包括废气涡轮增压器以及ニ级增压器；所述废热吸收再利用装置为热交換器，该热交換器的热侧通道进ロ与汽油发动机的散热器连接，而热交換器的冷侧通道中输入冷源，且热交換器的冷侧通道出ロ与蒸汽增压器的进气ロ连接，而蒸汽增压器的动カ输出端通过第一增压转轴与ー级增压器刚性连接，蒸汽增压器的排气ロ通过排气循环管与热交換器的冷侧通道进ロ连通，且该排气循环管上安装气压控制调节器；所述废气涡轮增压装置包括废气涡轮增压器以及ニ级增压器，废气涡轮增压器的进气ロ通过废气输送管与汽油发动机的废气排ロ连接，而废气涡轮增压器的动カ输出端通过第二增压转轴与ニ级增压器刚性连接；ー级增压器与气源连通，而ニ级增压器通过连通气管与一级增压器相连通，同时ニ级增压器的排气ロ通过管道与汽油发动机的油缸连接。所述蒸汽增压器、一级增压器、废气涡轮增压器、ニ级增压器均包括腔室以及安装在腔室中的叶轮机构。所述机械增压装置的动カ输出轴与第二增压转轴同轴设置，且机械增压装置的动力输出轴与第二增压转轴之间安装电磁离合器；而机械增压装置的动カ输出轴通过万向传动装置与第一增压转轴连接，且该万向传动装置与机械增压装置的动カ输出轴之间安装另ー个电磁离合器。所述气压控制调节器包括用于检测排气循环管内气压的压カ传感器以及根据压力传感器所反馈压カ值控制启闭的阀门。所述冷源为临界于蒸发的水-低压水蒸气混合物。根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果本实用新型所述的增压系统采用废气涡轮增压、废热增压循环装置以及机械增压三种方式，因此，一方面可以利用发动机排出的废气作为废气涡轮增压装置的启动力，另ー方面还可以采用发动机工作过程中所产生的废热作为废热增压循环装置的启动力，同吋，配置了由发动机曲轴驱动的机械增压系统，由此可知本实用新型能够有效地利用发动机在运行过程中所产生的废热，有效地提高了发动机的燃油经济性。另外，本实用新型采用ニ级增压方式，可以有效地提高发动机压缩比，从而提高发动机功率。·
图I是本实用新型的结构示意图；其中1.废气输送管，2.废气涡轮增压器，3.废气排气管，4.水蒸气排气循环管，
5.气压控制调节器，6.散热器，7.废热吸收再利用装置，8.水蒸气进气循环管，9.蒸汽增压器，10.第一增压转轴，11.增压进气管，12. —级增压器，13.连通气管，14.万向传动装置，15. ニ级增压器，16.电磁离合器，17.机械增压器，18.发动机进气管。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本实用新型所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本实用新型的技术方案。如图I所示，本实用新型所述汽油发动机的废热再利用复合式增压装置，包括废气涡轮增压装置、机械增压装置以及与废气涡轮增压装置并行设置的废热增压循环装置；所述机械增压装置分别通过电磁离合器16与废气涡轮增压装置、废热增压循环装置相串联；所述废热增压循环装置包括废热吸收再利用装置7、蒸汽增压器9以及ー级增压器12 ；所述废气涡轮增压装置包括废气涡轮增压器2以及ニ级增压器15 ;所述废热吸收再利用装置7为热交換器，该热交換器的热侧通道进ロ与汽油发动机的散热器6连接，而热交換器的冷侧通道中输入冷源，所述冷源为临界于蒸发的水-低压水蒸气混合物，且热交換器的冷侧通道出口与蒸汽增压器9的进气ロ连接，而蒸汽增压器9的动カ输出端通过第一增压转轴10与一级增压器12刚性连接，蒸汽增压器9的排气ロ通过排气循环管与热交換器的冷侧通道进ロ连通，且该排气循环管上安装气压控制调节器5，该气压控制调节器5包括用于检测排气循环管内气压的压カ传感器以及根据压カ传感器所反馈压カ值自动控制启闭的阀门；所述废气涡轮增压装置包括废气涡轮增压器2以及ニ级增压器15，废气涡轮增压器2的进气ロ通过废气输送管I与汽油发动机的废气排ロ连接，而废气涡轮增压器2的动カ输出端通过第二增压转轴与ニ级增压器15刚性连接；一级增压器12通过增压进气管11与气源连通，而ニ级增压器15通过连通气管13与一级增压器12相连通，同时ニ级增压器15的排气ロ通过发动机进气管18与汽油发动机的油缸连接。[0017]本实用新型中，所述蒸汽增压器9、一级增压器12、废气涡轮增压器2、ニ级增压器15均包括腔室以及安装在腔室中的叶轮机构，其中，蒸汽增压器9、废气涡轮增压器2中的叶轮机构为涡轮机构，而ー级增压器12、ニ级增压器15中的叶轮机构则为泵轮机构。所述机械增压装置的动カ输出轴与第二增压转轴同轴设置，且机械增压装置的动カ输出轴与第ニ增压转轴之间安装电磁离合器16 ;而机械增压装置的动カ输出轴通过万向传动装置14与第一增压转轴10连接，且该万向传动装置14与机械增压装置的动カ输出轴之间安装另一个电磁离合器16。本实用新型通过发动机工作时排出的废气推动废气涡轮增压器2内的涡轮转动，从而带动ニ级增压器15内的泵轮转动进行ニ级增压，即EGR。机械增压装置工作吋，由发动机的曲轴通过传动装置带动机械增压器17内的涡轮进行转动，从而带动ー级增压器12和ニ级增压器15内的泵轮转动进行增压。其中，废热增压循环装置与废气涡轮增压装置为并行连接，同时废热增压循环装置又通过万向传动装置14和废气涡轮增压装置一起通过电磁离合器16与机械增压装置串联，从而整体上形成复合式增压系统。汽车起步至低速小负荷状态这ー过程中，由于发动机散热器6温度不高且汽车尾部排出的废气温度(能量)也不高，所以废热增压循环装置和涡轮增压系统均起不到很好的增压效果，会使发动机增压迟滞，故此时应通过电磁离合器16控制传动轴结合，使机械增压器17发挥增压作用，对进气管进入的气体进行一、ニ级增压工作，提高发动机功率。汽车(中)高速(中)大负荷工作状态中，由于摩擦等作用会使机械增压器17限制发动机转速的提升和功率的提高，所以此时应控制电磁离合器16使传动轴分离，从而使废热增压循环装置起到一级增压作用，废气涡轮增压系统起到ニ级增压作用。通过两级增压后进气量提闻，进而提闻了发动机功率。冷源的气体压力(水蒸气排气循环管4处)原本低于废热吸收再利用装置7、水蒸气进气循环管8处的压力，但当积聚一定量后，气压也会逐渐变大，然后气压控制调节器5的阀门打开，气体进入废热吸收再利用装置7，废热吸收再利用装置7处温度由于热传导作用，受散热器6影响，与散热器6温度近似相同，温度较高，由于此时气体温度要低于废热吸收再利用装置7处温度，故气体受热膨胀，压カ増大，进而通过压差带动转轴转动增压；由于热量会优先向温度较低处传递，散热器6周围空气温度一般较高，所以集热操作可有可无，只是在有集热操作的情况下，利用率更高ー些。这里用隔热材料将散热器6与废热再利用装置7封装在一个密闭空间，这样热流失就比较少了。
权利要求1.一种汽油发动机的废热再利用复合式增压装置，包括废气涡轮增压装置以及机械增压装置，其特征在于，还包括与废气涡轮增压装置并行设置的废热增压循环装置；所述机械增压装置分别通过电磁离合器与废气涡轮增压装置、废热增压循环装置相串联；所述废热增压循环装置包括废热吸收再利用装置、蒸汽增压器以及ー级增压器；所述废气涡轮增压装置包括废气涡轮增压器以及ニ级增压器；所述废热吸收再利用装置为热交換器，该热交換器的热侧通道进ロ与汽油发动机的散热器连接，而热交換器的冷侧通道中输入冷源，且热交換器的冷侧通道出口与蒸汽增压器的进气ロ连接，而蒸汽增压器的动カ输出端通过第一增压转轴与ー级增压器刚性连接，蒸汽增压器的排气ロ通过排气循环管与热交換器的冷侧通道进ロ连通，且该排气循环管上安装气压控制调节器；所述废气涡轮增压装置包括废气涡轮增压器以及ニ级增压器，废气涡轮增压器的进气ロ通过废气输送管与汽油发动机的废气排ロ连接，而废气涡轮增压器的动カ输出端通过第二增压转轴与ニ级增压器刚性连接；一级增压器与气源连通，而ニ级增压器通过连通气管与一级增压器相连通，同时ニ级增压器的排气ロ通过管道与汽油发动机的油缸连接。
2.根据权利要求I所述汽油发动机的废热再利用复合式增压装置，其特征在于所述蒸汽增压器、一级增压器、废气涡轮增压器、ニ级增压器均包括腔室以及安装在腔室中的叶轮机构。
3.根据权利要求2所述汽油发动机的废热再利用复合式增压装置，其特征在于所述机械增压装置的动カ输出轴与第二增压转轴同轴设置，且机械增压装置的动カ输出轴与第ニ增压转轴之间安装电磁离合器；而机械增压装置的动カ输出轴通过万向传动装置与第一增压转轴连接，且该万向传动装置与机械增压装置的动カ输出轴之间安装另ー个电磁离合器。
4.根据权利要求I所述汽油发动机的废热再利用复合式增压装置，其特征在于所述气压控制调节器包括用于检测排气循环管内气压的压カ传感器以及根据压カ传感器所反馈压カ值控制启闭的阀门。
5.根据权利要求I所述汽油发动机的废热再利用复合式增压装置，其特征在于所述冷源为临界于蒸发的水-低压水蒸气混合物。
专利摘要本实用新型公开了一种汽油发动机的废热再利用复合式增压装置，包括废气涡轮增压装置、机械增压装置、与废气涡轮增压装置并行设置的废热增压循环装置；废热增压循环装置包括废热吸收再利用装置、蒸汽增压器、一级增压器；废热吸收再利用装置为热交换器，其热侧通道进口与汽油发动机的散热器连接，而冷侧通道中输入冷源，且热交换器的冷侧通道出口与蒸汽增压器的进气口连接，而蒸汽增压器的动力输出端通过第一增压转轴与一级增压器刚性连接，蒸汽增压器的排气口通过排气循环管与热交换器的冷侧通道进口连通。因此，本实用新型能够对发动机废热进行有效利用，极大地提高汽油发动机的动力性能以及燃油经济性，提高了燃油发动机的高速性能、加速性能。
文档编号F02B41/10GK202659338SQ20122023937
公开日2013年1月9日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者李小龙, 高东 申请人:南京航空航天大学