內燃機的兩級增壓系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及內燃機領域，尤其涉及一種內燃機的兩級增壓系統。
【背景技術】
[0002]內燃機尾氣能量約占汽車總能源消耗率的35%，尾氣能量的回收對內燃機系統效率影響很大。內燃機渦輪增壓系統由渦輪機和空氣壓縮機構成。具有動力能的尾氣驅動渦輪機旋轉，渦輪機帶動壓縮機做功實現對空氣增壓。
[0003]渦輪增壓器工況受限于尾氣能量。若尾氣能量過低，則渦輪增壓器增壓效果并不理想。當發動機工況發生變化時，渦輪增壓器會有一個響應時間，即遲滯效應。為了解決以上問題，現有的渦輪增壓器一般通過兩級渦輪增壓器充分利用尾氣的動力能和一部分余熱能。但受限于后續尾氣處理，尾氣能量并不能得到充分利用。

【發明內容】

[0004]鑒于【背景技術】中存在的問題，本發明的目的在于提供一種內燃機的兩級增壓系統，其能充分利用尾氣的動力能與余熱能，并提高內燃機燃油燃氣的經濟性。
[0005]本發明的另一目的在于提供一種內燃機的兩級增壓系統，其能提高內燃機的增壓比。
[0006]本發明的再一目的在于提供一種內燃機的兩級增壓系統，其能提高內燃機總能的綜合利用效率。
[0007]為了實現上述目的，本發明提供了一種內燃機的兩級增壓系統，內燃機包括至少一個氣缸，各氣缸包括至少一個進氣門和至少一個排氣門，所述內燃機的兩級增壓系統包括渦輪增壓系統及有機朗肯循環增壓系統。渦輪增壓系統包括:渦輪增壓器，一端連通內燃機的各氣缸的各排氣門，渦輪增壓器利用內燃機的各氣缸的各排氣門排出的廢氣的動力能對進入渦輪增壓器中的供給空氣進行壓縮并輸出壓縮空氣且排出廢氣。有機朗肯循環增壓系統包括:有機工質泵，連通外部的有機工質儲液罐，將有機工質儲液罐中的液態有機工質輸出；蒸發器，設置在有機工質泵的上游且連通有機工質泵以接收有機工質泵輸出的液態有機工質，且連通渦輪增壓系統的渦輪增壓器以接收渦輪增壓器排出的廢氣，從而蒸發器所接收的液態有機工質吸收蒸發器所接收的廢氣熱量且液態有機工質蒸發并輸出為過熱帶壓氣態有機工質；膨脹機，設置在蒸發器的下游且連通蒸發器以接收蒸發器輸出的過熱帶壓氣態有機工質并被過熱帶壓氣態有機工質驅動做功、并輸出過熱帶壓氣態有機工質做功后的乏氣；冷凝器，設置在膨脹機的下游且連通膨脹機并連通所述液態有機工質儲液罐，以使膨脹機輸出的乏氣冷卻成液態有機工質并將液態有機工質回收到有機工質儲液罐；壓縮機，與膨脹機同軸連接，經由膨脹機做功驅動壓縮機對輸入壓縮機的進給空氣進行壓縮并輸出被壓縮空氣；其中，接收渦輪增壓器輸出的壓縮空氣經降溫后供內燃機的各氣缸使用，壓縮機輸出的被壓縮空氣經降溫后供內燃機的各氣缸使用。
[0008]本發明的有益效果如下:
[0009]有機朗肯循環增壓系統將內燃機排出的廢氣余熱能轉化為動力能，經由有機工質膨脹機做功驅動壓縮機對空氣進行壓縮。當系統內燃機工況處于低速大負荷狀態，渦輪增壓系統增壓效果不明顯時，有機朗肯循環增壓系統能夠將廢氣的余熱能轉化為動力能，驅動壓縮機對空氣壓縮，擴大了增壓工況的適用范圍，減小了內燃機渦輪增壓系統的遲滯效應，提高了內燃機低速運轉的動力性能。而當內燃機的渦輪增壓系統處于正常負荷工作狀態時，可通過回收廢氣的余熱能，提高壓縮空氣的增壓比，提升內燃機燃油燃氣的經濟性系統本發明的內燃機的兩級增壓系統的空氣增壓動力能量全部來自廢氣能量，實現了廢氣的余熱能、余壓能的綜合利用，提高了內燃機總能的綜合利用效率。
[0010]本發明的內燃機的兩級增壓系統結構緊湊，內燃機具有較好的實用性。
【附圖說明】
[0011]圖1為根據本發明的內燃機的兩級增壓系統的一實施例的示意圖；
[0012]圖2為根據本發明的內燃機的兩級增壓系統的另一實施例的示意圖；
[0013]圖3為根據本發明的內燃機的兩級增壓系統的另一實施例的示意圖；
[0014]圖4為根據本發明的內燃機的兩級增壓系統的另一實施例的示意圖。
[0015]其中，附圖標記說明如下:
[0016]I渦輪增壓系統26有機朗肯循環增壓系統中冷器
[0017]11渦輪增壓器27有機朗肯循環旁通系統
[0018]12渦輪增壓系統中冷器28電動閥門
[0019]13增壓管路3內燃機
[0020]2有機朗肯循環增壓系統31氣缸
[0021]21有機工質泵311進氣門
[0022]22蒸發器312排氣門
[0023]23膨脹機32曲軸
[0024]24冷凝器V控制閥門
[0025]25壓縮機4控制器
[0026]5 一體式中冷器
【具體實施方式】
[0027]下面參照附圖來詳細說明根據本發明的內燃機的兩級增壓系統。
[0028]參照圖1至圖4，在根據本發明的內燃機的兩級增壓系統中，內燃機3包括至少一個氣缸31，各氣缸31包括至少一個進氣門311和至少一個排氣門312，所述內燃機的兩級增壓系統包括渦輪增壓系統I及有機朗肯循環增壓系統2。渦輪增壓系統I包括:渦輪增壓器11，一端連通內燃機3的各氣缸31的各排氣門312，禍輪增壓器11利用內燃機3的各氣缸31的各排氣門312排出的廢氣能量對進入渦輪增壓器11中的供給空氣進行壓縮并輸出壓縮空氣且排出廢氣。有機朗肯循環增壓系統2包括:有機工質泵21，連通外部的有機工質儲液罐，將有機工質儲液罐中的液態有機工質輸出；蒸發器22，設置在有機工質泵21的上游且連通有機工質泵21以接收有機工質泵21輸出的液態有機工質，且連通渦輪增壓系統I的渦輪增壓器11以接收渦輪增壓器11排出的廢氣，從而蒸發器22所接收的液態有機工質吸收蒸發器22所接收的廢氣熱量且液態有機工質蒸發并輸出為過熱帶壓氣態有機工質；膨脹機23，設置在蒸發器22的下游且連通蒸發器22以接收蒸發器22輸出的過熱帶壓氣態有機工質并被過熱帶壓氣態有機工質驅動做功、并輸出過熱帶壓氣態有機工質做功后的乏氣；冷凝器24，設置在膨脹機23的下游且連通膨脹機23并連通所述液態有機工質儲液罐，以使膨脹機23輸出的乏氣冷卻成液態有機工質并將液態有機工質回收到有機工質儲液罐；以及壓縮機25，與膨脹機23同軸連接，經由膨脹機23做功驅動壓縮機25對輸入壓縮機25的進給空氣進行壓縮并輸出被壓縮空氣。其中，接收渦輪增壓器11輸出的壓縮空氣經降溫后供內燃機3的各氣缸31使用，壓縮機25輸出的被壓縮空氣經降溫后供內燃機3的各氣缸31使用。
[0029]有機朗肯循環增壓系統2將內燃機3排出的廢氣的余熱能轉化為動力能，經由膨脹機23做功驅動壓縮機25對輸入壓縮機25的進給空氣進行壓縮。當內燃機3的渦輪增壓系統I無輸出或低輸出(例如:內燃機工況發生變化、內燃機處于低速大負荷狀態)使渦輪增壓系統I增壓效果不明顯時、有機朗肯循環增壓系統2能夠實現廢氣的余熱能轉化為壓縮機25的空氣壓縮能，擴大了增壓工況的適用范圍，減小了內燃機的渦輪增壓系統I的遲滯效應(即渦輪增壓器11對內燃機3的工況變化有一定的響應時間，不能同步響應)，提高了內燃機低速運轉的動力性能。而當內燃機3的渦輪增壓系統I處于正常負荷工作狀態時，可通過回收廢氣的余熱能，提高內燃機燃油燃氣的經濟性