排气透平发电系统技术方案

排气透平发电系统具备：内燃机，该内燃机的每个汽缸均包括第1排气开口部以及第2排气开口部；排气透平发电机，该排气透平发电机构成为通过使用来自内燃机的排气使透平旋转来进行发电；第1排气管，该第1排气管将第1排气开口部与透平的入口部之间连接；以及第2排气管，该第2排气管不经由透平地将第2排气开口部与透平的下游的透平下游排气管之间连接。第1排气管的容积比第2排气管的容积小。

Exhaust turbine power generation system

The exhaust turbine power generation system consists of an internal combustion engine, each cylinder of which comprises a first exhaust opening and a second exhaust opening; an exhaust turbine generator, which is configured to generate electricity by rotating the turbine by using exhaust from the internal combustion engine; and a first exhaust pipe, which exhausts the first exhaust pipe. The opening part is connected with the inlet part of the turbine; and the second exhaust pipe, which connects the second exhaust opening part to the downstream exhaust pipe of the turbine without passing through the turbine. First the volume of the exhaust pipe is smaller than that of the second exhaust pipe.

【技术实现步骤摘要】
排气透平发电系统
本专利技术涉及使用来自内燃机的排气进行发电的排气透平发电系统。
技术介绍
日本特开2015-21448公开了一种利用内燃机的排气能量进行发电的排气透平发电系统。在所述排气透平发电系统中，排气流路分为两个系统。第1排气流路将排泄流的排气向排气透平发电机的透平部供给。在比透平部靠上游侧的第1排气流路设置有储存排气能量的排气储存器。第2排气流路使扫气流的排气绕过排气储存器以及透平部地流动。日本特开2010-24972公开了一种带增压器的内燃机。所述内燃机具备通往增压器的透平的第1排气通路、不通过透平的第2排气通路、以及从排气通路朝向进气通路的EGR通路。EGR通路包括连接于透平上游的第1排气通路的第1EGR通路、和连接于第2排气通路的第2EGR通路。
技术实现思路
为了在排气透平发电系统中进一步增加透平功(英文：turbinework)，期望进一步提高透平的膨胀比。为此，需要进一步提高透平入口的气体压力。然而，在所述的日本特开2015-21448公开的排气透平发电系统中，在比透平部靠上游侧的第1排气流路设置有具有预定的容积的排气储存器。当所述这样的排气储存器存在时，排泄流的排气的压力难以上升，也就是说，透平入口的气体压力难以上升。结果，导致透平功减少。本专利技术提供一种能够提高具有两个系统的排气路径的排气透平发电系统中的透平功的技术。在本专利技术的技术方案中，排气透平发电系统具备：内燃机，该内燃机的每个汽缸均包括第1排气开口部以及第2排气开口部；排气透平发电机，该排气透平发电机构成为通过使用来自内燃机的排气使透平旋转来进行发电；第1排气管，该第1排气管将第1排气开口部与透平的入口部之间连接；以及第2排气管，该第2排气管不经由透平地将第2排气开口部与透平的下游的透平下游排气管之间连接。第1排气管的容积比第2排气管的容积小。在本专利技术的技术方案中，也可以是，对于与同一汽缸相连的第1排气管和第2排气管而言，第1排气管的长度比第2排气管的长度短。在本专利技术的技术方案中，也可以是，在各汽缸中，第1排气开口部和第2排气开口部中的第1排气开口部配置于离透平的入口部较近的位置。在本专利技术的技术方案中，也可以是，在将从内燃机朝向透平的方向设为第1方向且将与第1方向交叉的方向设为第2方向的情况下，第2排气管配置得比第1排气管向第2方向侧偏移。在本专利技术的技术方案中，也可以是，第1排气管的直径比第2排气管的直径小。在本专利技术的技术方案中，也可以是，第1排气开口部的面积比第2排气开口部的面积大。根据本专利技术的技术方案，排气路径被分为两个系统。第1排气管用于将排气导向排气透平发电机的透平。另一方面，第2排气管用于不通过透平地排出排气。并且，第1排气管的容积比第2排气管的容积小。由于用于将排气导向透平的第1排气管的容积较小，所以透平入口的气体压力容易上升，所述气体压力的上升幅度也变大。即，能够有效地将排气的能量导向透平，而能够进一步增加透平输入功。结果，透平的膨胀比进一步提高，排气透平发电系统中的透平功提高。根据本专利技术的技术方案，第1排气管的长度比第2排气管的长度短。由此，容易使第1排气管的容积比第2排气管的容积小。根据本专利技术的技术方案，在各汽缸中，第1排气开口部和第2排气开口部中的第1排气开口部配置于离透平的入口部较近的位置。通过如前所述那样的配置，容易使第1排气管的长度比第2排气管的长度短。也就是说，容易使第1排气管的容积比第2排气管的容积小。根据本专利技术的技术方案，第2排气管配置得向与朝向透平的第1方向交叉的第2方向侧偏移。也就是说，第2排气管绕过朝向透平的最短路径。因而，能够在朝向透平的最短路径的空间配置第1排气管，由此，能够使第1排气管的长度比第2排气管的长度短。也就是说，容易使第1排气管的容积比第2排气管的容积小。根据本专利技术的技术方案，第1排气管的直径比第2排气管的直径小。由此，容易使第1排气管的容积比第2排气管的容积小。根据本专利技术的技术方案，第1排气开口部的面积比第2排气开口部的面积大。通过使第1排气开口部的面积变大，从而在排气门刚提升之后的幕区(英文：curtainarea)的面积变大。由此，在排气行程初期流入第1排气管的排气量进一步增加，第1排气管中的气体压力进一步增加。结果，透平功进一步增加。附图说明以下将参照附图来说明本专利技术的示例性实施方式的特征、优点、以及技术和工业重要性，其中同样的附图标记表示同样的部件，并且附图中：图1是示出本专利技术的第1实施方式的排气透平发电系统的构成例的概略图。图2是示出本专利技术的第1实施方式的排气透平发电系统中的阀控制的图。图3是用于说明通常的排气压力的变化的图。图4是示出透平输入功相对于排气容积的依存性的图。图5是示出本专利技术的第1实施方式的排气透平发电系统的特征的概略图。图6是示出本专利技术的第2实施方式的排气透平发电系统的构成的例子的概略图。图7是示出本专利技术的第2实施方式的排气透平发电系统的构成的其他例子的概略图。图8是用于说明本专利技术的第3实施方式的排气透平发电系统的特征的剖视图。图9是用于说明本专利技术的第3实施方式的排气透平发电系统的特征的侧视图。图10是用于说明本专利技术的第4实施方式的排气透平发电系统的特征的概略图。具体实施方式参照附图，说明本专利技术的实施方式。1.第1实施方式1-1.基本构成图1是示出本专利技术的第1实施方式的排气透平发电系统1的构成例的概略图。排气透平发电系统1具备内燃机10(发动机)、排气透平发电机50、电气装置70以及控制装置100作为主要的构成。内燃机10具有进行燃烧的汽缸11(燃烧室)。在图1中仅示出了一个汽缸11作为代表，但汽缸11的数量是任意的。活塞(未图示)以能够上下往复运动的方式设置在汽缸11内。通过使活塞进行上下往复运动，从而进行进气以及排气。进气管20(进气口)设置成用于向汽缸11供给进气。进气管20的相对于汽缸11的开口部是进气开口部21。也就是说，进气管20在进气开口部21与汽缸11相连。进气门(未图示)以能够开闭的方式设置于所述进气开口部21。通过控制进气门的开闭，从而控制进气向汽缸11的供给。在进气管20的中途配置有用于调节进气量的节气门25。排气管30(排气口)设置成用于从汽缸11排出排气。排气管30的相对于汽缸11的开口部是排气开口部31。也就是说，排气管30在排气开口部31与汽缸11相连。排气门(未图示)以能够开闭的方式设置于所述排气开口部31。通过控制排气门的开闭，从而控制排气从汽缸11的排出。排气透平发电机50与一部分的排气管30相连，并使用来自内燃机10的排气进行发电。更详细而言，排气透平发电机50具有透平51、和与透平51的输出轴连接的发电机52。透平51的气体入口和气体出口分别是透平入口部51I和透平出口部51E。来自内燃机10的排气通过透平入口部51I被向透平51供给，由此使透平51旋转。通过使透平51旋转，从而驱动发电机52，而进行发电。如上所述，排气透平发电机50将来自内燃机10的排气能量变换为电能。透平51的透平出口部51E与透平下游排气管60连接。通过了透平51的排气从透平出口部51E向透平下游排气管60流动。在透平下游排气管60的中途配置有排气净化用的催化剂80。电气装置70使用由排气透平发电机50生成的电力。更详细而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排气透平发电系统，其特征在于，具备：内燃机，该内燃机的每个汽缸均包括第1排气开口部以及第2排气开口部；排气透平发电机，该排气透平发电机构成为通过使用来自所述内燃机的排气使透平旋转来进行发电；第1排气管，该第1排气管将所述第1排气开口部与所述透平的入口部之间连接；以及第2排气管，该第2排气管不经由所述透平地将所述第2排气开口部与所述透平的下游的透平下游排气管之间连接，其中，所述第1排气管的容积比所述第2排气管的容积小。

【技术特征摘要】
2017.02.27 JP 2017-0351291.一种排气透平发电系统，其特征在于，具备：内燃机，该内燃机的每个汽缸均包括第1排气开口部以及第2排气开口部；排气透平发电机，该排气透平发电机构成为通过使用来自所述内燃机的排气使透平旋转来进行发电；第1排气管，该第1排气管将所述第1排气开口部与所述透平的入口部之间连接；以及第2排气管，该第2排气管不经由所述透平地将所述第2排气开口部与所述透平的下游的透平下游排气管之间连接，其中，所述第1排气管的容积比所述第2排气管的容积小。2.根据权利要求1所述的排气透平发电系统，其特征在于，对于与同一汽缸相连的所述第1排气管和所述第2排气管而言，所述第1排...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本功，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP