[發明專利]發動機排氣能量回收裝置

有效

• 申請號: 201310407468.8
• 申請日: 2010-06-24
• 公開（公告）號: CN103590891A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 村田聰;三柳晃洋;細川直史;樋口純;市來芳弘;白石啟一
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: F02B37/18
• 分類號: F02B37/18;F02B41/00;F02B41/10;F01K23/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李亞;穆德駿

本申請為2011年11月10日進入中國國家階段、申請號為201080020552.9的、發明名稱為“發動機排氣能量回收裝置”的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及回收從船舶用柴油發動機、陸上發電機用柴油發動機等的發動機主體排出的廢氣（燃燒氣體）的排氣能量作為動力的排氣能量回收裝置。

背景技術

作為以廢氣（燃燒氣體）中含有的排氣能量為動力進行回收的排氣能量回收裝置，例如已知有專利文獻所公開的增壓器及動力渦輪。

專利文獻1日本特開昭63－186916號公報

柴油發動機具備將從發動機主體排出的廢氣（燃燒氣體）不僅導向增壓器，而且將其一部分導向動力渦輪等而回收排氣能量的裝置，在此種柴油發動機中，由于廢氣的一部分的排氣能量未使用于增壓器的驅動，因此根據發動機的運轉狀態的不同，可能會發生增壓器效率下降且從增壓器向發動機主體的換氣（供氣）壓力不足，因而發動機的燃燒效率下降，燃料消耗率增加。

然而，近年來，通過增壓器的排氣渦輪部及被渦輪部的旋轉驅動力所驅動的壓縮器部的葉片的形狀、將葉片包裹在內的殼體與葉片之間的間隙的減少、渦輪部及壓縮器部的驅動阻力減少等的改善，增壓器的性能獲得提高，即使將來自發動機的廢氣超過以往情況地導向動力渦輪，增壓器也能夠向發動機主體供給充分的換氣壓力（供氣壓力）。

其結果是，上述專利文獻所公開的柴油發動機在高負載運轉的狀態下，當縮小旁通閥（即，減少動力渦輪的輸出）時，為了驅動動力渦輪而利用的廢氣向增壓器的排氣渦輪供給，排氣渦輪的驅動力及轉速上升，被排氣渦輪所驅動的壓縮器的轉速也上升。

其結果是，從壓縮器向柴油發動機供給的壓縮空氣的壓力（換氣壓力：供氣壓力）超過發動機的容許運轉壓力，因此從發動機安全方面的觀點出發，僅將換氣壓力控制成容許壓力以下，因此發動機不會以最佳運轉狀態進行運轉而無法實現熱效率改善。

發明內容

本發明鑒于上述的情況而作出，其目的在于提供一種不通過動力渦輪和增壓器就能夠調整旁通的廢氣量，從而能夠始終確保發動機的最佳運轉狀態的發動機排氣能量回收裝置。

另外，其目的在于即便由于經年老化而汽缸內的壓縮壓力下降，也能維持所述發動機的最佳運轉狀態。

發動機實現上述目的，涉及一種排氣能量回收裝置，其特征在于，具備：排氣渦輪增壓器，利用從所述發動機排出的廢氣對渦輪部進行驅動，具有通過該渦輪部的驅動而將外氣向發動機主體進行壓力輸送的壓縮器部；第一排氣管，將該排氣渦輪增壓器與所述發動機的排氣岐管之間連通；動力渦輪，由所述廢氣來驅動；第二排氣管，將所述排氣岐管與所述動力渦輪之間連通；氣體入口控制閥，配設在該第二排氣管的中途并控制廢氣向所述動力渦輪的流量；旁通管，與位于所述氣體入口控制閥的上游側的所述第二排氣管連接而繞過所述動力渦輪；廢氣旁通控制閥，配設在該旁通管的中途并控制繞過所述動力渦輪的廢氣的流量；以及節流裝置，設置在該廢氣旁通控制閥的下游側。

根據本發明的發動機排氣能量回收裝置，通過在旁通控制閥的下游側設置節流裝置，能夠確保發動機的最佳運轉。

另外，本發明還優選如下結構：在發動機進行高負載運轉且動力渦輪為全負載運轉狀態時，所述節流裝置進行調整，以在所述氣體入口控制閥全閉時，使得與在所述氣體入口控制閥中流動的廢氣同量的廢氣在所述廢氣旁通控制閥中流動。

在發動機主體進行高負載運轉（通常的航行運轉）且動力渦輪為全負載運轉狀態時（即，廢氣旁通控制閥為全閉且氣體入口控制閥為全開時），節流裝置進行調整，以在氣體入口控制閥全閉時（動力渦輪為停止狀態），使得與在氣體入口控制閥中流動的廢氣同量的廢氣在廢氣旁通控制閥中流動。

因此，在發動機主體為高負載運轉的狀態且動力渦輪為停止狀態時，防止向排氣渦輪增壓器側供給的廢氣的流量增加而換氣壓力增加至規定以上的情況，從而防止對發動機造成壞影響。

另一方面，如上所述，在發動機主體為高負載運轉（通常的航行運轉）且動力渦輪為全負載運轉狀態時，節流裝置進行調整，以使得與在動力渦輪中流動的廢氣同量的廢氣進行流動（氣體入口控制閥全閉時），上述情況是在氣體入口控制閥全閉時，向排氣渦輪增壓器側供給的廢氣的流量越減少而在節流裝置中流動的廢氣越不流動，因此也防止排氣渦輪增壓器的換氣壓力成為規定值以下，從而能夠確保發動機主體的最佳運轉。

另外，本發明優選還具備：熱交換器，從所述發動機主體導出的廢氣經過所述熱交換器的內部而產生蒸汽；蒸汽渦輪，通過從所述熱交換器導出的蒸汽來驅動；以及發電機，通過所述動力渦輪和所述蒸汽渦輪來驅動。