内燃机的两级增压系统的制作方法

文档序号:8315355阅读:273来源:国知局
内燃机的两级增压系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机领域,尤其涉及一种内燃机的两级增压系统。
【背景技术】
[0002]内燃机尾气能量约占汽车总能源消耗率的35%,尾气能量的回收对内燃机系统效率影响很大。内燃机涡轮增压系统由涡轮机和空气压缩机构成。具有动力能的尾气驱动涡轮机旋转,涡轮机带动压缩机做功实现对空气增压。
[0003]涡轮增压器工况受限于尾气能量。若尾气能量过低,则涡轮增压器增压效果并不理想。当发动机工况发生变化时,涡轮增压器会有一个响应时间,即迟滞效应。为了解决以上问题,现有的涡轮增压器一般通过两级涡轮增压器充分利用尾气的动力能和一部分余热能。但受限于后续尾气处理,尾气能量并不能得到充分利用。

【发明内容】

[0004]鉴于【背景技术】中存在的问题,本发明的目的在于提供一种内燃机的两级增压系统,其能充分利用尾气的动力能与余热能,并提高内燃机燃油燃气的经济性。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种内燃机的两级增压系统,其能提高内燃机的增压比。
[0006]本发明的再一目的在于提供一种内燃机的两级增压系统,其能提高内燃机总能的综合利用效率。
[0007]为了实现上述目的,本发明提供了一种内燃机的两级增压系统,内燃机包括至少一个气缸,各气缸包括至少一个进气门和至少一个排气门,所述内燃机的两级增压系统包括涡轮增压系统及有机朗肯循环增压系统。涡轮增压系统包括:涡轮增压器,一端连通内燃机的各气缸的各排气门,涡轮增压器利用内燃机的各气缸的各排气门排出的废气的动力能对进入涡轮增压器中的供给空气进行压缩并输出压缩空气且排出废气。有机朗肯循环增压系统包括:有机工质泵,连通外部的有机工质储液罐,将有机工质储液罐中的液态有机工质输出;蒸发器,设置在有机工质泵的上游且连通有机工质泵以接收有机工质泵输出的液态有机工质,且连通涡轮增压系统的涡轮增压器以接收涡轮增压器排出的废气,从而蒸发器所接收的液态有机工质吸收蒸发器所接收的废气热量且液态有机工质蒸发并输出为过热带压气态有机工质;膨胀机,设置在蒸发器的下游且连通蒸发器以接收蒸发器输出的过热带压气态有机工质并被过热带压气态有机工质驱动做功、并输出过热带压气态有机工质做功后的乏气;冷凝器,设置在膨胀机的下游且连通膨胀机并连通所述液态有机工质储液罐,以使膨胀机输出的乏气冷却成液态有机工质并将液态有机工质回收到有机工质储液罐;压缩机,与膨胀机同轴连接,经由膨胀机做功驱动压缩机对输入压缩机的进给空气进行压缩并输出被压缩空气;其中,接收涡轮增压器输出的压缩空气经降温后供内燃机的各气缸使用,压缩机输出的被压缩空气经降温后供内燃机的各气缸使用。
[0008]本发明的有益效果如下:
[0009]有机朗肯循环增压系统将内燃机排出的废气余热能转化为动力能,经由有机工质膨胀机做功驱动压缩机对空气进行压缩。当系统内燃机工况处于低速大负荷状态,涡轮增压系统增压效果不明显时,有机朗肯循环增压系统能够将废气的余热能转化为动力能,驱动压缩机对空气压缩,扩大了增压工况的适用范围,减小了内燃机涡轮增压系统的迟滞效应,提高了内燃机低速运转的动力性能。而当内燃机的涡轮增压系统处于正常负荷工作状态时,可通过回收废气的余热能,提高压缩空气的增压比,提升内燃机燃油燃气的经济性系统本发明的内燃机的两级增压系统的空气增压动力能量全部来自废气能量,实现了废气的余热能、余压能的综合利用,提高了内燃机总能的综合利用效率。
[0010]本发明的内燃机的两级增压系统结构紧凑,内燃机具有较好的实用性。
【附图说明】
[0011]图1为根据本发明的内燃机的两级增压系统的一实施例的示意图;
[0012]图2为根据本发明的内燃机的两级增压系统的另一实施例的示意图;
[0013]图3为根据本发明的内燃机的两级增压系统的另一实施例的示意图;
[0014]图4为根据本发明的内燃机的两级增压系统的另一实施例的示意图。
[0015]其中,附图标记说明如下:
[0016]I涡轮增压系统26有机朗肯循环增压系统中冷器
[0017]11涡轮增压器27有机朗肯循环旁通系统
[0018]12涡轮增压系统中冷器28电动阀门
[0019]13增压管路3内燃机
[0020]2有机朗肯循环增压系统31气缸
[0021]21有机工质泵311进气门
[0022]22蒸发器312排气门
[0023]23膨胀机32曲轴
[0024]24冷凝器V控制阀门
[0025]25压缩机4控制器
[0026]5 一体式中冷器
【具体实施方式】
[0027]下面参照附图来详细说明根据本发明的内燃机的两级增压系统。
[0028]参照图1至图4,在根据本发明的内燃机的两级增压系统中,内燃机3包括至少一个气缸31,各气缸31包括至少一个进气门311和至少一个排气门312,所述内燃机的两级增压系统包括涡轮增压系统I及有机朗肯循环增压系统2。涡轮增压系统I包括:涡轮增压器11,一端连通内燃机3的各气缸31的各排气门312,祸轮增压器11利用内燃机3的各气缸31的各排气门312排出的废气能量对进入涡轮增压器11中的供给空气进行压缩并输出压缩空气且排出废气。有机朗肯循环增压系统2包括:有机工质泵21,连通外部的有机工质储液罐,将有机工质储液罐中的液态有机工质输出;蒸发器22,设置在有机工质泵21的上游且连通有机工质泵21以接收有机工质泵21输出的液态有机工质,且连通涡轮增压系统I的涡轮增压器11以接收涡轮增压器11排出的废气,从而蒸发器22所接收的液态有机工质吸收蒸发器22所接收的废气热量且液态有机工质蒸发并输出为过热带压气态有机工质;膨胀机23,设置在蒸发器22的下游且连通蒸发器22以接收蒸发器22输出的过热带压气态有机工质并被过热带压气态有机工质驱动做功、并输出过热带压气态有机工质做功后的乏气;冷凝器24,设置在膨胀机23的下游且连通膨胀机23并连通所述液态有机工质储液罐,以使膨胀机23输出的乏气冷却成液态有机工质并将液态有机工质回收到有机工质储液罐;以及压缩机25,与膨胀机23同轴连接,经由膨胀机23做功驱动压缩机25对输入压缩机25的进给空气进行压缩并输出被压缩空气。其中,接收涡轮增压器11输出的压缩空气经降温后供内燃机3的各气缸31使用,压缩机25输出的被压缩空气经降温后供内燃机3的各气缸31使用。
[0029]有机朗肯循环增压系统2将内燃机3排出的废气的余热能转化为动力能,经由膨胀机23做功驱动压缩机25对输入压缩机25的进给空气进行压缩。当内燃机3的涡轮增压系统I无输出或低输出(例如:内燃机工况发生变化、内燃机处于低速大负荷状态)使涡轮增压系统I增压效果不明显时、有机朗肯循环增压系统2能够实现废气的余热能转化为压缩机25的空气压缩能,扩大了增压工况的适用范围,减小了内燃机的涡轮增压系统I的迟滞效应(即涡轮增压器11对内燃机3的工况变化有一定的响应时间,不能同步响应),提高了内燃机低速运转的动力性能。而当内燃机3的涡轮增压系统I处于正常负荷工作状态时,可通过回收废气的余热能,提高内燃机燃油燃气的经济性
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