基于有机朗肯循环的发动机废热回收系统

摘要

本发明涉及一种基于有机朗肯循环的发动机废热回收系统，尤其是重型发动机废热回收系统，整个系统包括多个换热器单元及能量转换装置(透平发电装置)以及相应的链接管路和阀门；其中，在废热回收单元包括发动机废气再循环冷却器(EGR冷却器)的沸腾器单元、过热器单元以及发动机废气冷却单元等，以及制冷剂的回热器，增压空气的预冷器等；整个系统的工作流体为制冷剂，如R245fa。该废热回收系统比现有的废热回收系统的能量回收效率更高，而且整个系统的运行更为平稳和结构布置更为紧凑，并可解决发动机高增压的双级增压中冷带来铝材质应用受限问题。

主权项

一种基于有机朗肯循环的发动机废热回收系统，包括如下四个子系统：热能回收系统、增压空气系统、废气排放系统以及冷却空气系统，其中：热能回收系统：高温低压气态的制冷剂从透平发电机(13)流出，经过回热器(8)与从泵(7)流出的高压低温液体制冷剂工质进行热交换，液体制冷剂温度升高，气态制冷剂温度降低，气态制冷剂随后流入冷凝器(6)中，气态制冷剂在冷凝器(6)中与经过风扇(17)吸入的外界空气进行热量交换，气态制冷剂对外界空气放热发生相变，从冷凝器(6)流出的为低温低压的制冷剂液体，制冷剂液体经过泵(7)和相应的管路分两路输送，分别输送到回热器(8)和增压预冷器(3)中，经过热量交换，液体制冷剂温度升高，从回热器(8)和增压预冷器(3)流出的制冷剂液体，经过三通阀(15)汇合后，再流入三通控制阀(14)，然后分两路分别进入EGR沸腾器(11)和EGR废气冷却器(12)，制冷剂液体在EGR沸腾器(11)内吸收发动机尾气的热量，进行沸腾蒸发变成饱和制冷剂蒸汽，与从EGR废气冷却器(12)中流出的制冷剂混合后，再流入EGR过热器(10)中，制冷剂进一步吸收热量变成过热制冷剂气体，然后过热制冷剂气体进入透平中，推动涡轮对外做功，进而通过发电机组进行发电，实现能量的回收；增压空气系统：环境空气经发动机涡轮增压器(2)后，空气温度升高，进入增压预冷器(3)，在增压预冷器内制冷剂液体与高温增压空气进行热量交换，增压空气的温度降低，增压空气再进入传统的发动机增压中冷器(5)中，与环境空气进行热量交换，温度进一步降低，最后经EGR阀(9)与从EGR沸腾器(11)流出的发动机尾气混合后，进入发动机气缸进行燃烧；废气排放系统：从发动机(1)气缸排出的尾气，一部分直接进入EGR过热器(10)和EGR沸腾器(11)后，与增压空气混合后进入气缸再进行燃烧，另一部分经过涡轮增压器(2)后，进入EGR废气冷却器(12)，最后排到环境中；冷却空气系统：环境冷却空气在风扇(17)的作用下，先后从冷凝器(6)、增压中冷器(5)和水箱散热器(4)流过，最后又经过风扇(17)排出。