集电子涡轮、废气涡轮和朗肯循环的发动机废气能量综合利用方法及系统与流程

本发明涉及汽车电子控制领域，具体是一种集电子涡轮、废气涡轮和朗肯循环的发动机废气综合利用技术。

背景技术：

发动机依靠燃烧化石燃料将化学能转化为热能继而转化为机械能，但是所有的发动机的热效率都不高，即使是燃烧低热值较大的柴油发动机，其热效率最高也只有40%左右。燃料燃烧产生的能量大部分被用于克服摩擦或被废气带走，其中废气带走的能量占总能量的30%左右。为了提高发动机的能量利用率，现在通用的方法是利用废气涡轮增压技术，废气涡轮增压技术可将发动机的扭矩输出提高40%左右，即使这样，发动机的很大一部分能量还是被高温的废气带走。另外，废气涡轮增压的缺点是，当发动机转速较低时，废气涡轮无法被废气推动，导致发动机无法增压，废气的能量不能充分得到利用。为此宝马公司提出采用电子涡轮对发动机进行增压，而让废气驱动涡轮带动发电机发电。这样做的好处是无论发动机的转速是多少，电子涡轮都可以灵活地根据增压要求调节进气压力，但即使这样，高温的废气还是带走了很多能量，能量仍没有得到充分利用。

技术实现要素：

本发明提出一种集电子涡轮、废气涡轮和朗肯循环的发动机废气能量综合利用方法及系统，其在宝马发动机增压技术的基础上再增加一套朗肯循环，朗肯循环和废气涡轮通过差速器共同驱动发动机进行发电，这样既可以利用发动机废气的动能又可以利用发动机废气的热能，提高废气能量的利用率。

本发明的技术方案如下：

本发明提出的集电子涡轮、废气涡轮和朗肯循环的发动机废气综合利用方法为：发动机安装由电机驱动的电子涡轮为发动机的进气系统提供增压，发动机排除的高速废气驱动废气涡轮作为发电机的一个输入，流经废气涡轮的废气进一步流入朗肯循环系统，朗肯循环系统的输出作为发电机的另外一个输入，废气涡轮和朗肯循环的输出作为差速器的输入，共同带动差速器转动，耦合为一个输出，该输出带动发电机进行发电，产生的电能存储在蓄电池中，为朗肯循环系统的压缩机、电子涡轮和车载电子设备供电。

本发明采用可以以下系统实现发动机废气综合利用，系统包括：发动机气缸、发电机、 差速器、废气涡轮、空气滤清器、电子涡轮和朗肯循环。所述空气滤清器输入端与大气相通，输出端与电子涡轮的压缩机进气口相连；电子涡轮的压缩机排气口接发动机气缸的进气管道；发动机气缸的排气歧管接废气涡轮的废气入口；废气涡轮的废气排气管道与朗肯循环的热交换器相接触，废气排气管道出口与大气相通；废气涡轮的叶片轴与朗肯循环的汽轮机通过差速器输入端相连接；差速器的输出轴端与发电机的输入轴端连接；发电机的电能输出端接蓄电池输入端；蓄电池的输出端与朗肯循环系统的压缩机供电端、电子涡轮供电端以及其他车载电子设备供电端相连接。

本发明通过在现有技术基础上其增加一套朗肯循环，朗肯循环和废气涡轮通过差速器共同驱动发动机进行发电，这样充分利用发动机废气的动能和热能，进一步提高了废气能量的利用率。

附图说明

图1是集电子涡轮、废气涡轮和朗肯循环的发动机废气能量综合利用系统的示意图；

图中：1.发电机2.差速器3.废气涡轮4.发动机气缸5.空气滤清器6.电子涡轮7. 朗肯循环。

具体实施方式

以下结合附图进行一步说明本发明：

参见图1，一种集电子涡轮、废气涡轮和朗肯循环的发动机废气综合利用系统包括：发电机1、差速器2、废气涡轮3、发动机气缸4、空气滤清器5、电子涡轮6和朗肯循环7。当发动机工作时，进气系统由电子涡轮进行增压，废气不再驱动增压涡轮，而是驱动与差速器相连的发电涡轮，废气利用自身动能驱动发电涡轮转动；经过发电涡轮的高温废气流入朗肯循环，朗肯循环的输出轴同样与差速器相连作为差速器的另外一个输入，差速器的输出带动发电机进行发电，发电机发出的电能存储在蓄电池中供电子涡轮、朗肯循环的压缩机以及车载电子设备使用。

系统各部分的连接关系如下：

空气滤清器5输入端与大气相通，输出端与电子涡轮6的压缩机进气口相连。电子涡轮6的压缩机排气口接发动机气缸4的进气管道。发动机气缸4的排气歧管接废气涡轮3的废气入口。废气涡轮3的废气排气管道与朗肯循环7的热交换器相接触，废气排气管道的出口与大气相通。废气涡轮3的叶片轴与朗肯循环的汽轮机输出轴通过差速器2的输入端相连接，差速器2的输出轴端与发电机1的输入轴端连接，发电机1的电能输出端接蓄电池输入端，蓄电池输出端与电子涡轮6的供电端以及其他车载电子设备供电端相连接。

当汽车启动时，空气通过空气滤清器5进入电子涡轮6压缩机进气口，此时由蓄电池供电的电子涡轮6的压缩机对空气进行压缩并将空气送入发动机气缸4进行工作，发动机气缸4工作后排出的高热能、高动能的废气由排气歧管运输到废气涡轮3的叶片涡轮机进行动能——机械能的转换，废气的动能冲击涡轮机叶片带动轴旋转，这时完成了废气动能的利用；通过废气涡轮3的叶片的作用之后，高热能的废气进入朗肯循环7，与朗肯循环中的热交换器进行热能转换，转换后的热能带动水蒸气冲击朗肯循环的汽轮机，带动汽轮机轴进行旋转，这时完成了废气热能的利用。废气涡轮3的叶片轴与朗肯循环的汽轮机轴通过差速器2相结合，差速器2输出旋转轴带动发电机1发电，产生的电能通过电线输送到蓄电池当中存储起来，用来供给电子涡轮和其他车载电子设备，此时完成了废气热能、动能的综合利用循环。