技术摘要：
本发明公开了车辆工程领域的二氧化碳布雷顿循环和涡轮增压的内燃机废热利用系统，以克服现有技术中废热回收系统中采用的工质不同从而导致废热回收系统的庞大复杂的缺陷。二氧化碳布雷顿循环和涡轮增压的内燃机废热利用系统，包括沿废气循环路径中依次设置的内燃机、废  全部
背景技术：
内燃机作为传统的动力输出装置，广泛应用于工业驱动、分布式能源系统、船舰和 汽车动力等领域，其燃料消耗占原油消耗的60％左右。然而，燃料燃烧所释放的能量只有三 分之一被转化为输出动力，大部分能量以废热的形式排放至大气中。因此，有效的回收内燃 机废热、实现能量的梯级利用对于提高内燃机燃料综合利用效率具有重要意义。 传统的内燃机废热回收方式主要为涡轮增压器和有机朗肯循环系统，其中涡轮增 压器可回收排气中的高温能量，而有机朗肯循环系统受工质易受热分解的限制只能回收部 分低温能量(<100℃)。 涡轮增压器中透平工质为内燃机成分复杂的排气，其中含有的固体颗粒以及酸性 气体对透平叶片产生一定的冲蚀和腐蚀；经过涡轮增压器的排气仍具有较高温度(300℃～ 500℃)，而有机朗肯循环系统受工质性质的影响无法回收这部分高温能量，节能效果不明 显；废热回收装置(包括涡轮增压器和有机朗肯循环系统)所采用的工质不同(分别为排气 和有机工质)，增加了系统的复杂性。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种单一工质循环的系统，以节省废热 回收装置的占地面积和降低废热回收系统的复杂性。 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：包括沿废气循环路径中依次设置的 内燃机、废热换热器、透平、高温回热器、低温回热器、预冷器、空气压气机、电机、主压缩机 和再压缩机，所述透平内带有叶轮，所述废热换热器承接内燃机高温排气且废热换热器将 热量传递至超临界二氧化碳，高温高压超临界二氧化碳膨胀做功驱动透平的叶轮旋转，透 平转动过程中驱动主压缩机、再压缩机、空气压气机和电机，做功后的超临界二氧化碳经过 高温回热器和低温回热器，在低温回热器内超临界二氧化碳分流为主路径循环和次路径循 环，主路径的超临界二氧化碳经过预冷器、主压缩机和高温回热器后回流至废热换热器以 完成主路径循环。 进一步，次路径的超临界二氧化碳的行程中设有再压缩机，所述再压缩机的驱动 件为透平，且次路径的超临界二氧化碳先经过再压缩机后，次路径中的超临界二氧化碳与 主路径的超临界二氧化碳交汇于高温回热器一同加热，最终次路径的超临界二氧化碳回流 至废热换热器以完成次路径循环。 进一步，低温回热器与再压缩机的交汇处带有分流主路径循环和次路径循环的分 流器，分流器的入口处朝向低温回热器，分流器的两个出口处分别朝向预冷器和再压缩机。 进一步，再压缩机与高温回热器的交汇处带有混合器，混合器的接收端朝向主压 3 CN 111594289 A 说　明　书 2/3 页 缩机和再压缩机，混合器的出口处朝向高温回热器。 进一步，透平的输出轴与电机的驱动轴相连接，利用超临界二氧化碳在透平内膨 胀做功驱动电机旋转，从而向外输出电能。 进一步，透平的输出轴与空气压气机的驱动轴相连接，透平驱动空气压气机将进 口空气压缩至一定压力，提高燃烧室进口空气密度，增加内燃机输出功率。 进一步，内燃机燃料与空气在气缸内燃烧后的高温排气进入废热换热器，将热量 传递至超临界二氧化碳。 采用上述方案后实现了以下有益效果： 1、本发明采用二氧化碳作为涡轮增压和布雷顿循环的单一工质，利用二氧化碳稳 定的化学性质(受热不易分解)和临界温度低且临界点附近具有较低压缩因子(可有效降低 压缩机耗功)，可回收高温废热且具有结构紧凑、热效率高等特点，提高内燃机燃料综合利 用率；布雷顿循环与涡轮增压可共用一个透平进行动力输出，降低了整体系统的复杂性。 2、本发明可利用超临界二氧化碳的特殊性质，回收内燃机排气废热从而提供能源 综合利用效率；通过透平驱动压气机对空气进行增压，改善内燃机燃料燃烧效率，提高燃料 利用率；超临界二氧化碳布雷顿循环系统与涡轮增压器共用一个透平，降低投资成本以及 整体系统的复杂性。 附图说明 图1为本发明实施例的示意图。