【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于能量多級利用相關，尤其涉及耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統及工作方法。
技術介紹
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本專利技術相關的
技術介紹
信息，不必然構成在先技術。
2、在柴油機實際運行過程中，約50％的燃油總能量經由排氣、掃氣空氣及冷卻水等形式散失到環境中去。通過蒸汽朗肯循環技術回收余熱可以有效提高內燃機的熱效率，達到提高燃油經濟性的目的。在余熱回收系統中，缸套水和進氣空氣余熱品位較低，通常作為預熱源對工質進行預熱；在高負荷條件下，進氣空氣余熱品位較高，采用空冷器對工質進行預熱，工質通常被加熱到蒸發溫度之上。在實際應用中，傳統余熱回收系統無法保證系統的運行穩定性，同時造成能量損失。
3、大小渦輪增壓器系統是為了解決隨著柴油機運行范圍的提高，單增壓器無法兼顧柴油機低工況與高工況進氣需求而提出的一種技術。大小渦輪增壓器系統將兩個或多個增壓器并聯布置，降低單個增壓器的等效流通面積，并根據柴油機的工況調節各增壓器的控制閥進行增壓器的切入與切出，從而滿足柴油機不同工況的增壓需求，提升柴油機的瞬態響應性能。
4、考慮到發動機運行過程中，大小渦輪增壓器的運行模式會顯著影響余熱種類、品質及分布，傳統余熱回收底循環難以實現多熱源的耦合回收。
技術實現思路
1、為克服上述現有技術的不足，本專利技術提供了耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統及工作方法，實現能量梯級利用，達到提高內燃機燃油經濟性的目的。
2、為了實現上述目的，本專利
3、第一方面，本專利技術提供一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，包括：
4、大小渦輪增壓器系統，包括大壓氣機和小壓氣機，以及分別與柴油機連通的大渦輪和小渦輪；
5、蒸汽朗肯循環系統，包括發電機、冷凝器、缸套水換熱器、大壓氣機空氣換熱器、大渦輪廢氣換熱器、乏汽換熱器和兩用換熱器；所述冷凝器、所述缸套水換熱器、所述大壓氣機空氣換熱器和所述大渦輪廢氣換熱器構成第一低溫側支路；所述冷凝器、所述乏汽換熱器和所述兩用換熱器構成第二低溫側支路；所述冷凝器與所述缸套水換熱器、所述乏汽換熱器通過第一三通閥連接；所述第一低溫側支路和所述第二低溫側支路輸出的介質進入所述發電機的膨脹機內，所述膨脹機產生的乏汽進入所述乏汽換熱器的高溫側入口；
6、egr系統，包括與所述小渦輪的進氣管和所述小壓氣機的排氣管通過管路連接的egr開關閥；egr高溫廢氣流通過所述egr開關閥進入所述兩用換熱器的高溫側入口。
7、第二方面，本專利技術提供一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統的工作方法，應用于如上述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，包括：根據發動機工作模式的不同，切換不同的支路以實現排氣的高效回收。
8、以上一個或多個技術方案存在以下有益效果：
9、在本專利技術中，通過大小渦輪增壓器系統、egr系統和蒸汽朗肯循環系統的設置，可根據發電機的不同的工作模式，切換不同的支路，增大蒸汽朗肯循環系統余熱利用效率，提高系統輸出功率，達到提高內燃機燃油經濟性的目的。
10、本專利技術附加方面的優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。
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1.一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，在所述柴油機與所述大渦輪的連通支路上設置有大渦輪開關閥，在所述柴油機與所述小渦輪的連通支路上設置有小渦輪開關閥；所述大壓氣機通過大壓氣機開關閥與所述大壓氣機空氣換熱器的高溫側入口管路連接，所述小壓氣機通過小壓氣機進氣支管開關閥與所述柴油機的進氣支管管路連接。
3.如權利要求2所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，所述EGR系統還包括氣缸旁通閥、輔助風機開關閥和輔助風機，所述氣缸旁通閥的一端通過管路連接至所述柴油機與所述大渦輪開關閥之間的支路上，所述氣缸旁通閥的另外一端通過管路連接至所述大壓氣機空氣換熱器的高溫側出口與所述柴油機的進氣支管之間的支路上；所述輔助風機開關閥和所述輔助風機串聯連接，且與輔助風機旁通閥并聯連接，所述輔助風機旁通閥設置在所述小壓氣機與所述柴油機的進氣支路上。
4.如權利要求1所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，所述冷凝器的
5.如權利要求1或4所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，所述冷凝器的出口與第一三通閥的B口管路連接，所述第一三通閥的B口依次與第二工質泵、所述乏汽換熱器的低溫側、所述兩用換熱器的低溫側和所述第二三通閥的A口管路連接；第二三通閥的B口與所述發電機的膨脹機管路連接。
6.如權利要求2所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，所述小壓氣機依次與小壓氣機開關閥、第三三通閥的A口管路連接，所述第三三通閥的C口與所述兩用換熱器的高溫側入口管路連接，所述小渦輪的出口與所述第三三通閥的B管路連接；所述兩用換熱器的高溫側出口通過第四三通閥與所述小壓氣機進氣支管開關閥的排氣支路上。
7.一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統的工作方法，應用于如權利要求1-6任一項所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，包括：根據發動機工作模式的不同，切換不同的循環管路以實現排氣的高效回收。
8.如權利7所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統的工作方法，其特征在于，當發動機處于低轉速工況時，所述小渦輪的高溫排氣經所述兩用換熱器放熱并驅動蒸汽朗肯循環，在蒸汽朗肯循環回路中經冷凝器冷卻后的工質經第一三通閥流入第二工質泵，增壓后工質經乏汽換熱器吸熱后流入兩用換熱器形成過熱蒸汽，過熱蒸汽經第二三通閥流入膨脹機做功，膨脹機出口的乏汽經乏汽換熱器放熱流入冷凝器冷卻，實現低轉速工況下排氣能量的高效回收。
9.如權利7所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統的工作方法，其特征在于，當發動機處于中等轉速工況時，柴油機的中溫缸套水、大壓氣機后的中溫空氣及大渦輪后的高溫排氣驅動蒸汽朗肯循環，蒸汽朗肯循環中經冷凝器冷卻后的工質經第一三通閥、第一工質泵、缸套水換熱器、大壓氣機空氣換熱器及大渦輪廢氣換熱器形成過熱蒸汽，過熱蒸汽經第二三通閥流入膨脹機做功，膨脹機出口的乏汽經乏汽換熱器流入冷凝器中放熱，實現中等轉速工況下排氣能量的高效回收。
10.如權利7所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統的工作方法，其特征在于，當發動機處于高轉速工況時，柴油機的中溫缸套水、大壓氣機后的中溫空氣、大渦輪及小渦輪后的高溫排氣驅動蒸汽朗肯循環，實現高轉速工況下柴油機梯級余熱的高效回收；
...【技術特征摘要】
1.一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，在所述柴油機與所述大渦輪的連通支路上設置有大渦輪開關閥，在所述柴油機與所述小渦輪的連通支路上設置有小渦輪開關閥；所述大壓氣機通過大壓氣機開關閥與所述大壓氣機空氣換熱器的高溫側入口管路連接，所述小壓氣機通過小壓氣機進氣支管開關閥與所述柴油機的進氣支管管路連接。
3.如權利要求2所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，所述egr系統還包括氣缸旁通閥、輔助風機開關閥和輔助風機，所述氣缸旁通閥的一端通過管路連接至所述柴油機與所述大渦輪開關閥之間的支路上，所述氣缸旁通閥的另外一端通過管路連接至所述大壓氣機空氣換熱器的高溫側出口與所述柴油機的進氣支管之間的支路上；所述輔助風機開關閥和所述輔助風機串聯連接，且與輔助風機旁通閥并聯連接，所述輔助風機旁通閥設置在所述小壓氣機與所述柴油機的進氣支路上。
4.如權利要求1所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，所述冷凝器的出口與第一三通閥的a口管路連接，所述第一三通閥的b口依次與第一工質泵、所述缸套水換熱器的低溫側、所述大壓氣機空氣換熱器的低溫側、所述大渦輪廢氣換熱器的低溫側和第二三通閥的c口管路連接。
5.如權利要求1或4所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，所述冷凝器的出口與第一三通閥的b口管路連接，所述第一三通閥的b口依次與第二工質泵、所述乏汽換熱器的低溫側、所述兩用換熱器的低溫側和所述第二三通閥的a口管路連接；第二三通閥的b口與所述發電機的膨脹機管路連接。
6.如權利要求2所述的一種耦合大小渦輪增壓器的發動機多熱源回收系統，其特征在于，所述小壓氣機依次與小壓...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱思鵬，韓圣俊，封金鳳，白書戰，王桂華，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：
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