一种同时实现增加涡轮动力性、减少内燃机尾气NOx排放的装置

摘要

本发明公开了一种利用内燃机排气余热同时实现增加涡轮动力性、减少内燃机尾气NO_X排放的装置。它是集内燃机废气余热回收、NO_X还原和涡轮增压技术于一体，在排气系统上设计一套蒸汽发生装置和相应的控制系统，利用该装置产生的高温高压氨水蒸汽辅助涡轮增压。其工作原理为：加压后的工质氨水在换热器中被高温排气将加热成过热蒸汽，然后在ECU控制下，按照一定的蒸汽喷射策略，通过精确计量系统后实时喷入涡轮，辅助推动涡轮旋转并带动压气机压缩进气。氨气在涡轮中与排气充分混合，有助于促进NO_X还原。该装置主要适用于需要高增压的柴油机上，可同时达到改善增压器动力性、可调控性和瞬态响应性，减少尾气NO_X排放，减小排气系统热应力等多重目的。

主权项

一种同时实现增加涡轮动力性、减少内燃机尾气NO_X排放的装置：它由内燃机主循环系统和废气余热能回收底循环系统组成；其中，内燃机主循环系统由进气总管(1、3、5、7)、进气歧管(8)、空滤器(2)、压气机(4)、进气中冷器(6)、内燃机机体(9)、气缸(10)、排气歧管(11)、排气总管(12、15、16)组成；新鲜空气经过空滤器(2)过滤后，在压气机(4)中被压缩；接着，气体增压后在中冷器(6)中被冷却，再经进气总管(7)、进气歧管(8)、进入气缸(10)与燃油混合燃烧；燃烧后的高温排气经排气歧管(11)、排气总管(12、15、16)排到环境中；内燃机废气余热能回收利用底循环系统由氨水箱(17)、氨水流量调节阀(18)、管道(19、23、25、27、30)、泵(22)、换热器(24)、储气箱(28)、蒸汽流量调节阀(31)、蒸汽喷射器(32)、涡轮(13)组成；涡轮(13)与内燃机主循环的进气压气机(4)通过传动轴(14)相连；在蒸汽动力底循环中，首先工质氨水在泵(22)中加压到预定压力，然后经管路(23)进入换热器(24)中加热成高温高压的过热蒸汽；过热蒸汽经管道(25)、单向阀(26)、管道(27)、储气箱(28)、管道(30)、蒸汽流量调节阀(31)，由蒸汽喷射器(32)喷入涡轮(13)中加速涡轮旋转并通过传动轴(14)带动压气机(4)旋转，压缩进气，从而实现回收内燃机排气余热能辅助涡轮增压的目的；涡轮(13)不是由单一的排气直接驱动，同时还由底循环系统(17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32)产生的高温高压蒸汽辅助驱动；底循环系统的泵(22)用来提高循环工质的工作压力(使循环具有更高的效率)，泵(22)由微型电机(21)驱动；由于压缩液态工质几乎不需要消耗容积功，所以微型电机(21)消耗的功率是很小的；底循环系统的控制系统——ECU(20)将根据内燃机的工况和增压器的需求及时调整泵(22)的加压压力；底循环系统的工质流量由流量调节阀(18)控制；压力传感器(29)实时检测储气箱(28)中的压力，并将信号实时反馈给ECU(20)，ECU(20)向流量调节阀(18)发出信号调节其开度，实时调整底循环的工质流量。