CN103743152B - 发动机尾气余热控温装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机尾气余热利用装置技术领域，是一种发动机尾气余热控温装置，其包括吸热盘管、蒸发器、真空冷凝泵、冷热媒盘管、电控箱和发动机排气尾管，吸热盘管的吸热段设置在发动机排气尾管内部，吸热盘管的输出端安装有喷头，真空冷凝泵的输入端与蒸发器的内部连通，冷热媒盘管的换能段和喷头位于蒸发器的内部，蒸发器的下端和真空冷凝泵的输出端分别与吸热盘管的输入端连通，真空冷凝泵与电控箱连接。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其能够在不额外消耗发动机功率的情况下，实现对车辆内部温度的调节，节能环保。

Description

发动机尾气余热控温装置

技术领域

本发明涉及发动机尾气余热利用装置技术领域，是一种发动机尾气余热控温装置。

背景技术

现代社会生活中越来越离不开交通工具，尤其是物流用的大中型以汽油、柴油、天然气发动机为动力的运输车辆，这些车辆消耗的能源十分可观。发动机冷却系统包括发动机冷却水套和冷却风扇组成，目前绝大多数运输车辆的发动机尾气余热和发动机冷却系统均未经充分利用，尤其是大马力柴油车辆，其排出的尾气温度一般在 400 ℃至 800 ℃之间，这些排出的热能不仅没有充分利用，还给环境带来严重的温室效应，恶化自然环境。另一方面，在行车过程中还要利用汽车空调系统进行制热和制冷，汽车空调是利用发动机本身的动力带动空气压缩机，要大量消耗发动机的功率用来做功，并产生更多的热能废气排放到大气中，愈加造成环境污染。

发明内容

本发明提供了一种发动机尾气余热控温装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有车辆中存在的发动机尾气余热未被充分利用，浪费能源，造成温室效应，恶化生态环境，汽车空调要大量消耗发动机的功率，产生更多废气排放到大气中去，加重环境污染的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种发动机尾气余热控温装置，包括吸热盘管、蒸发器、真空冷凝泵、冷热媒盘管、电控箱和发动机排气尾管，吸热盘管的吸热段设置在发动机排气尾管内部，吸热盘管的输出端安装有喷头，真空冷凝泵的输入端与蒸发器的内部连通，冷热媒盘管的换能段和喷头位于蒸发器的内部，蒸发器的下端和真空冷凝泵的输出端分别与吸热盘管的输入端连通，真空冷凝泵通过电控箱控制。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或 / 和改进：

上述发动机尾气余热控温装置还包括发动机冷却水套，蒸发器的下端和真空冷凝泵的输出端通过发动机冷却水套与吸热盘管的输入端连通。

上述发动机尾气余热控温装置还包括发动机冷却水套、排气管冷却水套和排气管汇，蒸发器的下端和真空冷凝泵的输出端依次经过发动机冷却水套、排气管冷却水套与吸热盘管的输入端连通，排气管冷却水套安装在排气管汇的外侧，排气管汇与发动机排气尾管连通。

上述吸热盘管的输出端与蒸发器之间的管路上设有第一单向阀，吸热盘管的输入端设有第一循环泵，冷热媒盘管上设有第二循环泵。

上述蒸发器的下端与发动机冷却水套之间的管路上设有第二单向阀，吸热盘管的输入端设有第一循环泵，冷热媒盘管上设有第二循环泵。

上述喷头的输出端设有喷嘴；或 / 和，吸热盘管内装有溴化锂水溶液；或 / 和，真空冷凝泵为变量泵。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，发动机排出的高温废气流经吸热盘管时，对吸热盘管中的介质进行加热，吸热盘管中的介质在蒸发器中喷射到冷热媒盘管的换能段上，当需要对车体进行制热时，关闭或者调小真空冷凝泵，使吸热盘管中的介质将吸收到的热能传递给冷热媒盘管，冷热媒盘管可对车体内部进行供热；当需要对车体进行制冷时，打开或者调大真空冷凝泵，使喷射到冷热媒盘管的换能段上的介质中的水分汽化蒸发，带走冷热媒盘管换能段的热量，冷热媒盘管可以对车体内部进行制冷，实现了发动机尾气余热的回收利用，减少高温热气的排放，减轻温室效应，节能环保；同时不必消耗发动机的功率来给车体供暖或制冷，降低了车辆的能耗，提高经济效益和环境效益，具有安全、省力、简便、高效的特点。

附图说明

附图 1 为本发明最佳实施例的主视剖视结构示意图。

附图中的编码分别为： 1 为吸热盘管， 2 为第一循环泵， 3 为蒸发器， 4 为真空冷凝泵， 5 为冷热媒盘管， 6 为发动机排气尾管， 7 为喷头， 8 为发动机冷却水套， 9 为排气管冷却水套， 10 为第一单向阀， 11 为第二单向阀， 12 为喷嘴， 13 单缸排气管， 14 排气管汇， 15 冷却风扇。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图 1 的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图 1 的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图 1 所示，该发动机尾气余热控温装置包括吸热盘管 1 、蒸发器 3 、真空冷凝泵 4 、冷热媒盘管 5 、电控箱和发动机排气尾管 6 ，吸热盘管 1 的吸热段设置在发动机排气尾管 6 内部，吸热盘管 1 的输出端安装有喷头 7 ，真空冷凝泵 4 的输入端与蒸发器 3 的内部连通，冷热媒盘管 5 的换能段和喷头 7 位于蒸发器 3 的内部，蒸发器 3 的下端和真空冷凝泵 4 的输出端分别与吸热盘管 1 的输入端连通，真空冷凝泵 4 通过电控箱控制。电控箱采用现有公知的技术，工作时，吸热盘管 1 内的介质可以吸收发动机排气尾管 6 内尾气的热量，吸热盘管 1 内的介质吸热后温度上升，并通过喷头 7 喷撒在冷热媒盘管 5 的换能段上；真空冷凝泵 4 将蒸发器 3 内的空气抽出，在蒸发器 3 内形成一定程度的真空，蒸发器 3 内的气压降低，使得水的沸点降低，喷到冷热媒盘管 5 的换能段上的介质中的水变成水蒸气，并被真空冷凝泵 4 抽走，水蒸气将冷热媒盘管 5 的换能段的热量带走，从而降低了冷热媒盘管 5 内介质的温度，达到了制冷的效果，通过调节真空冷凝泵 4 的转速，来调节蒸发器 3 内的真空度，进而调节制冷的程度；当需要对车体进行加热时，通过电控箱关闭真空冷凝泵 4 ，吸热盘管 1 内的高温介质直接喷洒在冷热媒盘管 5 的换能段上，将热量传递到冷热媒盘管 5 内的介质里，达到了供热的效果；电控箱可以直接控制真空冷凝泵 4 的启停，进而控制对冷热媒盘管 5 内的介质进行制冷或者供热；同时，还可以通过电控箱调节真空冷凝泵 4 的转速，从而控制蒸发器 3 内的真空度，进而调节对冷热媒盘管 5 内的介质进行制冷的程度，实现了发动机尾气余热的回收利用，提高了能源利用率，减轻温室效应，保护环境；同时对车体进行制冷和制热时，不必额外消耗发动机的功率，减少车辆的整体能耗，更加节能环保，降低使用成本。

可根据实际需要，对上述发动机尾气余热控温装置作进一步优化或 / 和改进：

如附图 1 所示，上述发动机尾气余热控温装置还包括发动机冷却水套 8 ，蒸发器 3 的下端和真空冷凝泵 4 的输出端通过发动机冷却水套 8 与吸热盘管 1 的输入端连通。发动机冷却水套 8 为现有公知公用的技术，这样，可以将发动机尾气余热控温装置与发动机冷却水套 8 结合起来，减少管道的使用，节约空间，有利于车辆的布局；同时能够吸收发动机缸体散发的热量，提高能源利用率。

如附图 1 所示，上述发动机尾气余热控温装置还包括发动机冷却水套 8 、排气管冷却水套 9 和排气管汇 14 ，蒸发器 3 的下端和真空冷凝泵 4 的输出端依次经过发动机冷却水套 8 、排气管冷却水套 9 与吸热盘管 1 的输入端连通，排气管冷却水套 9 包裹在。发动机冷却水套 8 为现有公知公用的技术，排气管冷却水套 9 为安装在排气管汇 14 外侧的冷却水套，排气管汇 14 由多个单缸排气管 13 汇合而成。这样，可以将发动机尾气余热控温装置与发动机冷却水套 8 、排气管冷却水套 9 结合起来，充分吸收发动机及排气管散发的热量，提高能源利用率；减少管道的使用，节约空间，有利于车辆布局。

如附图 1 所示，上述吸热盘管 1 的输出端与蒸发器 3 之间的管路上设有第一单向阀 10 。第一单向阀 10 可以防止吸热盘管 1 输出端的介质逆流，确保热交换的正常进行。

如附图 1 所示，上述蒸发器 3 的下端与发动机冷却水套 8 之间的管路上设有第二单向阀 11 。第二单向阀 11 可以防止吸热盘管 1 输入端的介质逆流，确保热交换的正常进行。

如附图 1 所示，吸热盘管 1 的输入端设有第一循环泵 2 ，冷热媒盘管 5 上设有第二循环泵。第一循环泵 2 可以提高吸热盘管 1 内介质的流动速度，提高吸热效率；第二循环泵可以提高冷热媒盘管 5 内介质的流动速度，提高热交换效率。

如附图 1 所示，上述喷头 7 的输出端设有喷嘴 12 。这样，能够使吸热盘管 1 内的高温水更均匀的喷洒在冷热媒盘管 5 的换能段上，提高热交换的效率。

如附图 1 所示，上述真空冷凝泵 4 为变量泵。这样，可以通过调节真空冷凝泵 4 的流量，灵活地控制蒸发器 3 内的真空度，根据需要提供不同程度的制冷。上述吸热盘管 1 内装有溴化锂水溶液。溴化锂水溶液的沸点较高，采用溴化锂水溶液在发动机排气尾管 6 内吸收尾气的热量，可以吸收大量的热量，对冷热媒盘管 5 内的介质进行加热时，速度快，效果好；另外，溴化锂水溶液内有大量的水分，在将高温溴化锂水溶液喷洒在冷热媒盘管 5 的换能段时，由于真空冷凝泵 4 将蒸发器 3 内的空气抽走，蒸发器 3 内处于一定程度的真空，溴化锂水溶液中的大量水分变成水蒸气蒸发，同时将冷热媒盘管 5 内介质的热量吸走，达到了制冷的效果。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本发明最佳实施例的使用过程：发动机由发动机冷却水套 8 、排气管冷却水套 9 、单缸排气管 13 、排气管汇 14 、发动机排气尾管 6 和冷却风扇 15 组成。发动机排气尾管 6 内部安装有吸热盘管 1 ，发动起排出的高温废气高速流经吸热盘管 1 时，对吸热盘管 1 内的介质进行加热，吸热盘管 1 是经过抽真空的负压组件，吸热盘管 1 内含钝化纯净超导换热介质，在封闭的吸热盘管 1 中迅速蒸发，在蒸发器 3 内部，吸热盘管 1 的输出端通过喷头 7 和喷嘴 12 将高温换热介质喷洒在冷热媒盘管 5 的换能段上，如冬季在低温环境下行车时，需要对车体内部进行加热，则通过电控箱关闭真空冷凝泵 4 ，高温换热介质中的热量传递到冷热媒盘管 5 中，第二循环泵将热量输送到用热设备，给汽车内部供暖；冷却后的换热介质从蒸发器 3 的下端流出，并依次经过发动机冷却水套 8 、排气管冷却水套 9 后进入吸热盘管 1 的吸热段，在第一循环泵 2 的作用下进行再次循环。

如夏季在高温环境下行车，需要对车体内部进行制冷，则将真空冷凝泵 4 打开，根据需要制冷的程度，通过电控箱控制真空冷凝泵 4 的转速，真空冷凝泵 4 将蒸发器 3 内的空气抽走，形成一定的真空度，水的沸点随之降低，吸热盘管 1 的输出端通过喷头 7 和喷嘴 12 将高温换热介质喷洒在冷热媒盘管 5 的换能段上时，高温换热介质（如溴化锂水溶液）中的水分汽化蒸发，将冷热媒盘管 5 换能段的热量带走，真空冷凝泵 4 将水蒸气抽走，实现了对冷热媒盘管 5 的制冷，第二循环泵将冷媒输送到车内，对车内进行制冷，从冷热媒盘管 5 的换能段流下的溴化锂溶液从蒸发器 3 的下端流出，与真空冷凝泵 4 冷凝成的水进行混合，并在第一循环泵 2 的作用下进入吸热盘管 1 的吸热段，再次进行循环。

Claims (10)

1.一种发动机尾气余热控温装置，其特征在于包括吸热盘管、蒸发器、真空冷凝泵、冷热媒盘管、电控箱和发动机排气尾管，吸热盘管的吸热段设置在发动机排气尾管内部，吸热盘管的输出端安装有喷头，真空冷凝泵的输入端与蒸发器的内部连通，冷热媒盘管的换能段和喷头位于蒸发器的内部，蒸发器的下端和真空冷凝泵的输出端分别与吸热盘管的输入端连通，真空冷凝泵通过电控箱控制。

2.根据权利要求1 所述的发动机尾气余热控温装置，其特征在于还包括发动机冷却水套，蒸发器的下端和真空冷凝泵的输出端通过发动机冷却水套与吸热盘管的输入端连通。

3.根据权利要求1 所述的发动机尾气余热控温装置，其特征在于还包括发动机冷却水套、排气管冷却水套和排气管汇，蒸发器的下端和真空冷凝泵的输出端依次经过发动机冷却水套、排气管冷却水套与吸热盘管的输入端连通，排气管冷却水套安装在排气管汇的外侧，排气管汇与发动机排气尾管连通。

4.根据权利要求2 或3 所述的发动机尾气余热控温装置，其特征在于吸热盘管的输出端与蒸发器之间的管路上设有第一单向阀，吸热盘管的输入端设有第一循环泵，冷热媒盘管上设有第二循环泵。

5.根据权利要求2 或3 所述的发动机尾气余热控温装置，其特征在于蒸发器的下端与发动机冷却水套之间的管路上设有第二单向阀，吸热盘管的输入端设有第一循环泵，冷热媒盘管上设有第二循环泵。

6.根据权利要求4 所述的发动机尾气余热控温装置，其特征在于蒸发器的下端与发动机冷却水套之间的管路上设有第二单向阀。

7.根据权利要求1 或2 或3 所述的发动机尾气余热控温装置，其特征在于喷头的输出端设有喷嘴；或/ 和，吸热盘管内装有溴化锂水溶液；或/ 和，真空冷凝泵为变量泵。

8.根据权利要求4 所述的发动机尾气余热控温装置，其特征在于喷头的输出端设有喷嘴；或/ 和，吸热盘管内装有溴化锂水溶液；或/ 和，真空冷凝泵为变量泵。

9.根据权利要求5 所述的发动机尾气余热控温装置，其特征在于喷头的输出端设有喷嘴；或/ 和，吸热盘管内装有溴化锂水溶液；或/ 和，真空冷凝泵为变量泵。

10.根据权利要求6 所述的发动机尾气余热控温装置，其特征在于喷头的输出端设有喷嘴；或/ 和，吸热盘管内装有溴化锂水溶液；或/ 和，真空冷凝泵为变量泵。