[实用新型]重型柴油机新型复合热力循环联合运行装置

说明书

技术领域

本实用新型装置属于复合热力循环联合运行装置，特别涉及重型柴油机新型复合热力循环联合运行装置。

背景技术

重型柴油机以其很好的动力性广泛应用于城市公共交通、物流运输、工程机械等领域。近年来，日益严格的排放法规促进了重型柴油机技术的不断进步，例如高压共轨喷射系统、涡轮增压系统、废气再循环（EGR）系统、先进的后处理器等技术已广泛应用于重型柴油机上。

然而，在重型柴油机动力性、排放性不断优化的同时，其燃油经济性较低排放标准时期（如国2排放标准）变差。这就意味着顾客的使用成本提高，同时在相同的行驶里程下发动机将消耗更多的石化燃料、排出更高的二氧化碳。在全球能源危机、环境污染和温室气体减排的背景下，要求重型柴油机应当具备可靠的动力性、超低的排放性和良好燃油经济性。

为了实现上述目标，国内外科研人员把研究重点放在两个方面：一是通过组织先进的燃烧模式，例如均质压燃、低温燃烧等实现高效清洁燃烧过程、减少对后处理器依赖，但是目前先进的燃烧模式运行工况范围局限在中低负荷，面临着如何向大负荷拓展的问题；二是通过回收发动机因排气、冷却水循环等浪费的能量来改善燃油经济性，例如通过废气余热回收发电带动车内空调等需要供电装置，目前废气余热回收利用技术已经得到很大发展，但其与发动机耦合应用时，面临着如何优化使用排气能量的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术不足之处，提供一种有效利用发动机排气能量，从而减小排气热损失、提高发动机热效率、降低污染物排放的重型柴油机新型复合热力循环联合运行装置。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：

重型柴油机新型复合热力循环联合运行装置，它包括进气总管和排气总管，在所述的进气总管上沿进气流动方向依次安装有低压级压气机、第一级中冷器、高压级压气机以及第二级中冷器，所述的进气总管的出气口与气缸的可变进气门机构相连通，在所述的排气总管上沿排气方向依次安装有高压级涡轮机、低压级涡轮机以及第一颗粒捕集器和废能回收系统，所述的排气总管的进气口与气缸的可变排气门机构相连通，所述的低压级压气机与低压级涡轮机通过转轴相连，所述的高压级压气机与高压级涡轮机通过转轴相连，第一级废气再循环回路的进气端与位于排气总管的进气口端和高压级涡轮机之间的排气总管相连通并且第一级废气再循环回路的排气端与位于高压级压气机和第二级中冷器之间的进气总管相连通，在所述的第一级废气再循环回路上沿进气端依次装有高压级废气再循环冷却器、第一单向阀和高压级废气再循环阀，第二级废气再循环回路的进气端与位于高压级涡轮机和低压级涡轮机之间的排气总管相连通并且第二级废气再循环回路的排气端与位于第一级中冷器和低压级压气机之间的进气总管相连通，在所述的第二级废气再循环回路上沿进气端依次装有第二颗粒捕集器、中压级废气再循环冷却器、第二单向阀、中压级废气再循环阀，第三级废气再循环回路的进气端与位于换热器以及第二颗粒捕集器之间的排气管路相连通并且第三级废气再循环回路的出气端与所述的进气总管的进气端相连通，在所述的第三级废气再循环回路上沿进气端依次装有低压级废气再循环冷却器和低压级废气再循环阀，安装有电控旁通阀的旁接管一端与排气管路进口端相连通并且旁接管另一端与位于高压级涡轮机和低压级涡轮机之间的排气管路相连通。

与现有技术相比，本实用新型具有如下三方面优势：

第一，通过使用带复合废气再循环的两级布雷顿循环过程，可以改善柴油机的瞬态响应特性，并且在柴油机结构强度允许的范围内，大幅度提高重型柴油机升功率和低速扭矩。三级复合废气再循环的使用可以满足大比例废气再循环的需求，有效降低NOx排放，两级增压可以大幅度提高进气量，提高废气再循环承受能力，改善燃空当量比，降低碳烟排放。

第二，通过使用可变进气机构和可变排气机构组成的米勒循环过程，可以调节进气压缩终了温度和压力，控制随后的燃烧放热过程：使燃烧压力提高，增大有效功面积、降低燃烧传热损失；调节排气终了温度和压力，控制排气能量、内部废气再循环率和膨胀做功能力。而且，通过调节可变进气机构，改变柴油机有效压缩比，形成压缩比小于膨胀比的米勒循环过程，提高发动机热效率。

第三，通过针对发动机排气能量利用率的最大化优化过程，使排气能量在内外部废气再循环、驱动涡轮的废气能量、朗肯循环等方面合理分布，有效利用废气能量，降低发动机排气热损失。

附图说明

附图为本实用新型的重型柴油机新型复合热力循环联合运行装置的结构示意图。

具体实施方式