内燃机的增压余热回收系统技术方案

本发明专利技术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；k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；有机工质泵，连通外部的有机工质储液罐，k个换热器设置在有机工质泵的下游并受控连通有机工质泵；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。本发明专利技术能提高内燃机的总能利用效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】内燃机的增压余热回收系统本申请是原专利技术专利申请(申请日为2014年12月30日、申请号为201410841618.0，专利技术名称为“内燃机的增压余热回收系统”)的分案申请。
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术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。为了实现上述目的，本专利技术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。本专利技术的有益效果如下:在根据本专利技术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，本专利技术通过第i换热器设置，解决了
技术介绍
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】图1为根据本专利技术的内燃机的增压余热回收系统的一实施例的示意图；图2为根据本专利技术的内燃机的增压余热回收系统的一实施例的示意图；图3为根据本专利技术的内燃机的增压余热回收系统的一实施例的示意图；图4为根据本专利技术的内燃机的增压余热回收系统的一实施例的示意图。其中，附图标记说明如下:、…Q…、Ck涡轮增压系统 106电动阀门I\、T2、…IV..、！；涡轮增压器20控制器TEpTEp-TEr'TEj^^il30 内燃机TCnTC2,...TQ…、TCk压缩端301 气缸HEnHE2,…HE^'HEk换热器3011 排气门10基于朗肯循环的余热回收回路 3012进气门101有机工质栗VrVr..^…、丫!^止阀102膨胀机P增压用三通阀103发电机W三通阀104 冷凝器V’1、V’2、…V’r"、V’k控制阀105旁通回路F分液器【具体实施方式】下面参照附图来详细说明根据本专利技术的内燃机的增压余热回收系统。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。参照图1至图4，根据本专利技术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。在根据本专利技术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，本专利技术在通过第i换热器^的设置，解决了
技术介绍
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。在根据本专利技术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。在根据本专利技术的内燃机的增压余本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机的增压余热回收系统，其特征在于，包括：k个涡轮增压器(T1、T2、……、Tk)，其中第i(i＝1,2,…,k，且k≥2)涡轮增压器(Ti)具有第i膨胀端(TEi)和第i压缩端(TCi)，第i膨胀端(TEi)利用源自内燃机(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(TCi)中的供给空气进行压缩并输出压缩空气；k个换热器(HE1、HE2、……、HEk)，其中第i换热器(HEi)连通第i涡轮增压器(Ti)的第i压缩端(TCi)；有机工质泵(101)，连通外部的有机工质储液罐，k个换热器(HE1、HE2、……、HEk)设置在有机工质泵(101)的下游并受控连通有机工质泵(101)；膨胀机(102)，设置在全部k个换热器(HE1、HE2、……、HEk)的下游并受控连通k个换热器(HE1、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(HEi)和第i涡轮增压器(Ti)形成第i涡轮增压系统(Ci)，从而k个涡轮增压器(T1、T2、……、Tk)和k个换热器(HE1、HE2、……、HEk)形成k个涡轮增压系统(C1、C2、……、Ck)，所述k个涡轮增压系统(C1、C2、……、Ck)为串联、并联或串并联混合；有机工质泵(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)的有机工质泵(101)从有机工质储液罐中泵出液态有机工质并受控向第i换热器(HEi)输送，第i涡轮增压系统(Ci)的第i涡轮增压器(Ti)的第i压缩端(TCi)将压缩空气向第i换热器(HEi)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)向外部供电装置或储能装置输出电能，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(HEi)输出，以供内燃机(30)使用；其中：k＝3，3个涡轮增压系统(C1、C2、C3)为串并联混合的第1涡轮增压系统(C1)、第2涡轮增压系统(C2)以及第3涡轮增压系统(C3)，第3涡轮增压系统(C3)与并联的第1涡轮增压系统(C1)和第2涡轮增压系统(C2)进行串联；在第1涡轮增压系统(C1)中，第1涡轮增压器(T1)的第1压缩端(TC1)连通作为供给空气的外部空气，第1换热器(HE1)的一端连通第1涡轮增压器(T1)的第1压缩端(TC1)；在第2涡轮增压系统(C2)中，第2涡轮增压器(T2)的第2压缩端(TC2)连通作为供给空气的外部空气，第2换热器(HE2)的一端连通第2涡轮增压器(T2)的第2压缩端(TC2)；在第3涡轮增压系统(C3)中，第3涡轮增压器(T3)的第3膨胀端(TE3)的一侧直接连通内燃机(30)的全部气缸(301)的排气门(3011)，第3膨胀端(TE3)的另一侧经由增压用三通阀(P)的控制连通第1涡轮增压器(T1)的第1膨胀端(TE1)和第2涡轮增压器(T2)的第2膨胀端(TE2)，第3换热器(HE3)的一端连通第3涡轮增压器(T3)的第3压缩端(TC3)而第3换热器(HE3)的另一端连通内燃机(30)的全部气缸(301)的进气门(3012)；在基于朗肯循环的余热回收回路(10)中，第1换热器(HE1)经由第1截止阀(V1)受控连通膨胀机(102)，第2换热器(HE2)经由第2截止阀(V2)受控连通膨胀机(102)，第3换热器(HE3)经由第3截止阀(V3)受控连通膨胀机(102)，第1换热器(HE1)经由第1控制阀(V'1)和分液器(F)受控连通有机工质泵(101)，第2换热器(HE2)经由第2控制阀(V'2)和分液器(F)受控连通有机工质泵(101)，第3换热器(HE3)经由第3控制阀(V'3)和分液器(F)受控连通有机工质泵(101)；其中，当第1膨胀端(TE1)通过增压用三通阀(P)的控制连通第3膨胀端(TE3)时，第1膨胀端(TE1)基于利用来自第3膨胀端(TE3)的废气的动力能对输入第1压缩端(TC1)中的外部空气进行一次压缩并输出一次压缩空气，第1换热器(HE1)接收一次压缩空气，液态有机工质经由分液器(F)和第1控制阀(V'1)的控制进入第1换热器(HE1)，一次压缩空气与液态有机工质换热，以使一次压缩空气放热降温并使液态有机工质吸热蒸发为气态...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张扬军，诸葛伟林，李志勇，李辉，彭杰，王恩华，刘芙蓉，赵春华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11