[实用新型]一种柴油机双级余热回收系统

说明书

一种柴油机双级余热回收系统，通过高温循环回收柴油机EGR余热，通过低温热源回收柴油排气余热，热源匹配度好，工作时有利于高温循环和低温循环同时发挥出较高的系统效率。高温循环工质冷凝完全通过低温循环工质在高低温循环热交换器内的吸热，有利于高品质热源的充分利用。高温循环和低温循环均带有回热器，可以进一步提高系统效率。低温余热回收系统可独立运行，当EGR热源不足时可以停止高温循环的工作，只运行低温循环，较为灵活。低温循环工质泵出口带有比例三通阀，可以对低温循环工质进行分流，控制高低温循环热交换器和低温循环回热器的流量分配，使工质在这两个换热器内均可发生预热和部分蒸发两个过程，保证了较多的换热量。

技术领域

本实用新型涉及发动机领域，具体涉及一种柴油机双级余热回收系统。

背景技术

柴油机的燃油燃烧功除了转化为曲轴有用功外，有超过50%以上的能量是以冷却液散热、发动机尾气带走、EGR（废气再循环）冷却散热、增压进气冷却散热、表面散热等形式损失的。从能量平衡的角度分析，柴油机有很大的余热回收潜力，可以对发动机的多处余热源进行能量回收，进一步提高发动机的热效率。虽然柴油机的余热源较多，但其具有多阶梯性，每处余热源的温度和流量不尽相同，特别是车用柴油机不同工况的余热源变化也较大。一般来说，余热源温度越高，余热回收系统的效率越高，余热回收系统的输出功也会越大。柴油机冷却液的热量散热大约占发动机燃烧功的10%-20%，但其稳态温度只有90℃左右，余热回收效率不高。EGR冷却器虽然总能量占比不高，但涡轮增压器前引气的高压EGR，EGR温度较高，发动机大负荷时可达650℃左右，特别是对于高EGR率的发动机，可视为理想的余热回收目标。柴油机尾气虽然热量占比较多，但为了确保后处理器入口较高的废气温度以提高污染物的转化效率，余热回收往往需要在后处理器后进行，常用工况后处理后的发动机排气温度基本维持在200℃上下的水平。

基于有机郎肯循环的余热回收系统，采用低沸点有机工质作为循环工质，是一种较为适合柴油机余热源特点的余热回收技术。有机郎肯循环主要部件包括膨胀机、蒸发器、工质泵、冷凝器、有机工质等，其工作过程为有机工质在蒸发器内与外部热源进行热交换变为高温高压蒸汽推动膨胀机做功，膨胀机出口乏汽进入冷凝器冷却为液态，再经工质泵循环泵入蒸发器。研究表明，单级有机郎肯循环的系统效率最高可达10%以上，但对于具有多阶梯性特点的柴油机余热源，单级余热回收系统往往会存在热源和工质匹配、膨胀机和工质匹配不完善的问题，造成单级余热回收系统效率不高。

发明内容

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种高温循环和低温循环均带有回热器且温循环中高低温循环热交换器流量可调的柴油机双级余热回收系统。

本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种柴油机双级余热回收系统，包括：

低温循环冷凝器，其入口端连接于低温循环回热器的放热侧出口端，其出口端连接于低温循环集液器的入口端，低温循环集液器的出口端通过低温循环工质泵连接于比例三通阀的入口端；

高温循环热交换器，其吸热侧入口端连接于比例三通阀的第一出口端，低温循环回热器的吸热侧入口端连接于比例三通阀的第二出口端，高温循环热交换器与低温循环回热器的吸热侧出口与发动机尾气蒸发器的工质入口端相连；

低温循环膨胀机，其入口端与发动机尾气蒸发器的出口端相连，其出口端与低温循环回热器；

高温循环回热器，其吸热侧入口通过高温循环工质泵连接于高温循环集液器的出口端，高温循环集液器的入口端连接于高温循环热交换器的放热侧出口端，其放热侧出口连接于高温循环热交换器的放热侧入口端，其放热侧入口连接于高温循环膨胀机的出口端；

EGR热源蒸发器，其工质入口端连接于高温循环回热器的吸热侧出口端，其工质出口端连接于高温循环膨胀机的入口端，EGR热源蒸发器与柴油机的EGR回路进行串联；以及