CN107642400A - 柴油机废气余热发电风扇增压系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供柴油机废气余热发电风扇增压系统，压气机通过进气总管连通柴油机进气歧管，涡轮通过排气总管连通柴油机排气歧管，涡轮出口后方的排气总管外壁铺设可降低废气温度并抑制红外特征的温差发电模块，温差发电模块连接蓄电池并为蓄电池充电，蓄电池通过控制器连接增压风扇，增压风扇设置在进气总管上，增压风扇与压气机之间的进气总管上设置中冷器，控制器连接柴油机并采集柴油机的工况信号。本发明通过压气机增压并经过中冷器冷却的空气，在进入柴油机之前被增压风扇加速和压缩，提高进气密度和进气能量。这样既减少了废气能量的损失和红外特征，也提高了进气密度和能量，提高了柴油机的效率，而且还不会增加废气的流动损失。

Description

柴油机废气余热发电风扇增压系统

技术领域

本发明涉及的是一种余热回收利用控制装置，具体地说是柴油机余热回收利用控制装置。

背景技术

增压柴油机在基本柴油机的基础上引入了增压器，利用排出的废气能量驱动增压器工作，从而提高进气密度。进气密度的提高能使得柴油机的进气量增加，燃烧更充分，效率更高，喷油量更多，功率更大。可以说进气密度的大小关系到柴油机的效率和功率。从涡轮出口排出的废气，压力很低接近于背压，但是温度还较高，红外特征明显，如何尽可能利用这部分能量，降低红外特征，是大家关心的问题。

为了降低红外特征，研究学者提出了很多解决方案，主要的有往涡轮后的废气中喷水和引入冷空气与废气混合这两种方式来降低排出废气的温度。但是这两种方式虽然降低了排出废气的温度，但是需要额外提供冷却水和冷却空气，特别是冷却空气由增压器提供，使得柴油机进气能量不足，柴油机性能恶化。更重要的是这两种方法浪费了排出废气的能量。由于排出废气的压力很低，因此不适合用流体机械来回收排出废气的能量，对于高温所富含的能量，有的研究人员提出用斯特林发动机来回收排出的废气能量，但是其体积庞大，而且机械部分复杂庞大，降低了系统的可靠性。

寻找合适的回收排出废气能量并有效降低废气红外特征的系统显得尤为重要。温差发电片是一种多晶硅利用温差发电，不需要与流体直接接触，是一种新型的发电器材。具有体积小，直接输出电能，不需要中间转化，可以看出温差发电是一种特别适合排出废气能量回收的一种方式。采用温差发电片不仅可以利用温差发电，降低废气温度，而且利用温差发电片的隔热作用，取代排气管上的隔热材料，减少隔热材料的使用，降低成本。

由于排出废气的能量品味较低，回收的能量较少，输出到轴功没有必要，因此需要直接利用到柴油机系统中。由前可知，柴油机的进气密度关系到柴油机的效率和功率，因此可以将回收的能量用于提高进气密度，但是由于回收能量不多，不能用于驱动压气机等高压比的机械。增压风扇具有流动阻力小，增压压力低，流量大，功率低，能与温差发电模块结合。

发明内容

本发明的目的在于提供提高进气密度和柴油机效率及功率的柴油机废气余热发电风扇增压系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明柴油机废气余热发电风扇增压系统，其特征是：包括柴油机、涡轮、压气机、中冷器、增压风扇、蓄电池、温差发电模块，压气机通过进气总管连通柴油机进气歧管，涡轮通过排气总管连通柴油机排气歧管，涡轮出口后方的排气总管外壁铺设可降低废气温度并抑制红外特征的温差发电模块，温差发电模块连接蓄电池并为蓄电池充电，蓄电池通过控制器连接增压风扇，增压风扇设置在进气总管上，增压风扇与压气机之间的进气总管上设置中冷器，控制器连接柴油机并采集柴油机的工况信号。

本发明的优势在于：本发明通过压气机增压并经过中冷器冷却的空气，在进入柴油机之前被增压风扇加速和压缩，提高进气密度和进气能量。这样既减少了废气能量的损失和红外特征，也提高了进气密度和能量，提高了柴油机的效率，而且还不会增加废气的流动损失。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，柴油机1本体连接着排气管2和进气管8。进气管8上依次布置着增压器12中的压气机，中冷器9和增压风扇10；排气管2上安装有增压器12中的涡轮，涡轮后的排气管包覆有温差发电模块4。温差发电模块4通过发电线3将产生的电能输入到蓄电池5中，蓄电池5通过供电线7向增压风扇10供电，在供电线7中安装了控制器6，根据柴油机信号线11传输来的柴油机信号来调整输给增压风扇的电流电压。

本发明的控制过程如下所示：当柴油机工作高温的废气通过涡轮后的排气管8时，铺设在排气管外壁的温差发电模块4利用环境和高温废气的温度差进行发电，发出的电能通过发电线输入到蓄电池5中，控制器6根据柴油机信号线11传输的柴油机工作信号，调整蓄电池5的输出电流电压，调整好的电流电压通过供电线7将功率传递到布置在中冷器后的增压风扇10。通过压气机增压并经过中冷器冷却的空气，在进入柴油机之前被增压风扇10加速和压缩，提高进气密度和进气能量。

当柴油机工作时，排出的废气首先通过增压器12中涡轮做功，做功完毕的废气经过包覆有温差发电模块4的排气管时，温差发电模块4利用废气与环境的温度差产生电能，流经温差发电模块后，废气的温度得到了降低，红外特征得到抑制。发出的电能经过发电线3输入到蓄电池5中，此时柴油机的工作信号，例如转速、功率、进气压力等等通过柴油机信号线11传输到控制器6中，根据柴油机的信号来确定蓄电池5通过供电线7传输给增压风扇10的功率和电流电压。进气经过压气机增压和中冷器9冷却后，流入增压风扇10，增压风扇10布置在中冷器9后是因为进气冷却后，密度降低，有助于提高增压风扇9的增压效率。流入增压风扇9的进气再次被压缩，压缩程度取决于增压风扇9的功率，也就是通过控制器6控制的电流电压，一般情况来说，在柴油机低工况时，压气机增压能力不强，增压风扇9需要较高的增压能力；而在高工况时，压气机增压能力能满足需要，增压风扇9只需要较低的增压能力。经过增压风扇9增压后的进气流入柴油机1，压缩、燃烧、膨胀、排气，再次通过排气管2流入涡轮。

Claims (1)

1.柴油机废气余热发电风扇增压系统，其特征是：包括柴油机、涡轮、压气机、中冷器、增压风扇、蓄电池、温差发电模块，压气机通过进气总管连通柴油机进气歧管，涡轮通过排气总管连通柴油机排气歧管，涡轮出口后方的排气总管外壁铺设可降低废气温度并抑制红外特征的温差发电模块，温差发电模块连接蓄电池并为蓄电池充电，蓄电池通过控制器连接增压风扇，增压风扇设置在进气总管上，增压风扇与压气机之间的进气总管上设置中冷器，控制器连接柴油机并采集柴油机的工况信号。