内燃机的增压余热回收系统的制作方法
【专利说明】内燃机的增压余热回收系统
[0001]本申请是原发明专利申请(申请日为2014年12月30日、申请号为201410841618.0，发明名称为“内燃机的增压余热回收系统”)的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及内燃机余热利用领域，尤其涉及一种内燃机的增压余热回收系统。
【背景技术】
[0003]在内燃机涡轮增压系统中，为了降低内燃机进口空气温度，需要中冷器进行冷却降温，中冷器带走的空气能量尚未有效回收。在需要高压比的内燃机机械装置中，往往需要多级增压才能实现空气增压效果。中冷器带走的热量相当可观，内燃机但现有的内燃机余热回收研究大多局限于尾气能量和缸套水余热能回收方向，在中冷器方面尚未有实质有效的方式。
【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增压余热回收系统，其能提高内燃机的总能利用效率。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种内燃机的增压余热回收系统，其包括:k个涡轮增压器，其中第i涡轮增压器具有第i膨胀端和第i压缩端，第i膨胀端利用源自内燃机的对应气缸的排气门排出的废气的动力能对输入第i压缩端中的供给空气进行压缩并输出压缩空气汰个换热器，其中第i换热器连通第i涡轮增压器的第i压缩端；有机工质栗，连通外部的有机工质储液罐，k个换热器设置在有机工质栗的下游并受控连通有机工质栗；膨胀机，设置在全部k个换热器的下游并受控连通k个换热器；发电机受控连通外部的供电或储能装置且受控连通膨胀机；以及冷凝器，设置在膨胀机的下游并受控连通膨胀机且受控连通外部的工质储液罐。其中，第i换热器和第i涡轮增压器形成第i涡轮增压系统，从而k个涡轮增压器和k个换热器形成k个涡轮增压系统，所述k个涡轮增压系统为串联、并联或串并联混合；有机工质栗、k个换热器、膨胀机、发电机以及冷凝器形成基于朗肯循环的余热回收回路；基于朗肯循环的余热回收回路的有机工质栗从有机工质储液罐中栗出液态有机工质并受控向第i换热器输送，第i涡轮增压系统的第i涡轮增压器的第i压缩端将压缩空气向第i换热器输送，输送到第i换热器中的液态有机工质和压缩空气进行热交换，液态有机工质进入吸热并蒸发为气态有机工质，随后气态有机工质进入膨胀机、驱动膨胀机做功而驱动发电机向外部供电装置或储能装置输出电能，膨胀机做功后的乏气进入冷凝器并冷却成液态且输送到有机工质储液罐，而压缩空气放热并降温，且降温的压缩空气经由第i换热器输出，以供内燃机使用。
[0006]本发明的有益效果如下:
[0007]在根据本发明的内燃机的增压余热回收系统中，在第i换热器中，基于朗肯循环的余热回收回路的有机工质与第i涡轮增压系统的和压缩空气进行热交换，液态有机工质进吸热并蒸发为气态有机工质随后气态有机工质还可以驱动膨胀机做功从而驱动发电机向外部供电装置或储能装置输出电能，而压缩空气放热并降温，且降温的压缩空气经由第i换热器输出，以供内燃机使用。由此，本发明通过第i换热器设置，解决了【背景技术】中的中冷器的热量回收问题，从而提高内燃机的总能利用效率。
【附图说明】
[0008]图1为根据本发明的内燃机的增压余热回收系统的一实施例的示意图；
[0009]图2为根据本发明的内燃机的增压余热回收系统的一实施例的示意图；
[0010]图3为根据本发明的内燃机的增压余热回收系统的一实施例的示意图；
[0011]图4为根据本发明的内燃机的增压余热回收系统的一实施例的示意图。
[0012]其中，附图标记说明如下:
[0013]、…Q…、Ck涡轮增压系统 106电动阀门
[0014]I\、T2、…IV..、！；涡轮增压器20控制器
[0015]TEpTEp-TEr'TEj^^il30 内燃机
[0016]TCnTC2,...TQ…、TCk压缩端301 气缸
[0017]HEnHE2,…HE^'HEk换热器3011 排气门
[0018]10基于朗肯循环的余热回收回路 3012进气门
[0019]101有机工质栗VrVr..^…、丫!^止阀
[0020]102膨胀机P增压用三通阀
[0021]103发电机W三通阀
[0022]104 冷凝器V’1、V’2、…V’r"、V’k控制阀
[0023]105旁通回路F分液器
【具体实施方式】
[0024]下面参照附图来详细说明根据本发明的内燃机的增压余热回收系统。
[0025]下面具体的说明描述多个示范性实施例且不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。
[0026]参照图1至图4，根据本发明的内燃机的增压余热回收系统包括:k个涡轮增压器I\、T2、……、Tk，其中第i涡轮增压器?\具有第i膨胀端TE i和第i压缩端TC i，第i膨胀端TE#j用源自内燃机30的对应气缸301的排气门3011排出的废气的动力能对输入第i压缩端TQ中的供给空气进行压缩并输出压缩空气汰个换热器!?”!?”……、HEk，其中第i换热器HEi连通第i涡轮增压器T i的第i压缩端TC1;有机工质栗101，连通外部的有机工质储液罐，k个换热器HEpHEp……、HEk设置在有机工质栗101的下游并受控连通有机工质栗101 ;膨胀机102，设置在全部k个换热器HE” HE2、……、HEk的下游并受控连通k个换热器HE:、HE2、……、HEk;发电机103，受控连通外部的供电或储能装置且受控连通膨胀机102 ;以及冷凝器104，设置在膨胀机102的下游并受控连通膨胀机102且受控连通外部的工质储液罐。其中，第i换热器1?和第i涡轮增压器T i形成第i涡轮增压系统C 从而k个涡轮增压器I\、T2、……、^^^个换热器冊^!^、……、HEk形成k个涡轮增压系统CpCp……、(；，所述1^个涡轮增压系统(:1、(:2、……、ck为串联、并联或串并联混合；有机工质栗101、k个换热器HE1、HE2、……、HEk、膨胀机102、发电机103以及冷凝器104形成基于朗肯循环的余热回收回路10 ;基于朗肯循环的余热回收回路10的有机工质栗101从有机工质储液罐中栗出液态有机工质并受控向第i换热器1?输送，第i涡轮增压系统C ,的第i涡轮增压器?\的第i压缩端TC压缩空气向第i换热器HE i输送，输送到第i换热器HEi中的液态有机工质和压缩空气进行热交换，液态有机工质进入吸热并蒸发为气态有机工质，随后气态有机工质进入膨胀机102、驱动膨胀机102做功而驱动发电机103向外部供电装置(例如:车载ECU系统)或储能装置(例如:蓄电池)输出电能，膨胀机102做功后的乏气进入冷凝器104并冷却成液态且输送到有机工质储液罐，而压缩空气放热并降温，且降温的压缩空气经由第i换热器1?输出，以供内燃机30使用。
[0027]在根据本发明的内燃机的增压余热回收系统中，在第i换热器中，基于朗肯循环的余热回收回路10的有机工质与第i涡轮增压系统(^和压缩空气进行热交换，液态有机工质进吸热并蒸发为气态有机工质，随后气态有机工质还可以驱动膨胀机102做功从而驱动发电机103向外部供电装置或储能装置输出电能，且降温的压缩空气经由第i换热器HE,输出，以供内燃机30使用，由此，本发明在通过第i换热器^的设置，解决了【背景技术】中的中冷器的热量回收问题，从而提高内燃机的总能利用效率。
[0028]在根据本发明的内燃机的增压余热回收系统的一实施例中，参照图1和图2，有机工质栗101和k个换热器HEpHEp……、HEk之间可设置有多通阀，例如图1和图2中的三通阀W，多通阀的各通道使有机工质栗101受控连通第i换热器1?，用于调节输送到第i换热器HEi中的有机工质流量。
[0029]在根据本发明的内燃机的增压余热回收系统的一实施例中，参照图3和图4，有机工质栗101和k个换热器HE^HEp……、HEk之间设置有分液器F，分液器F使有机工质栗101受控连通第i换热器1?，用于控制输送到第i换热器HEi中的液态有机工质的流量。
[0030]在根据本发明的内燃机的增压余热回收系统的一实施例中，参照图3和图4，有机工质栗101和第i换热器HEi之间设置有第i控制阀V’ i，用于调节输送到第i换热器HE,中的液态有机工质的压力和流量。
[0031]在根据本发明的内燃机的增压余热回收系统的一实施例中，第i换热器1?的输入端可设置有空气流量计(未示出)以及温度传感器(未示出