CN108691689A - 引擎废热动力回收系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种引擎废热动力回收系统，包含一个主动力单元、一个辅助动力单元及一个传动单元，该主动力单元包括一个主引擎、一个连接并由该主引擎驱动转动的主轴，及一个连接该主引擎的导热管，该辅助动力单元包括一个连接该导热管的斯特林引擎，及一个由该斯特林引擎连动转动的输出轴，该传动单元设置于该主轴及该输出轴间以将该输出轴的扭力传递至该主轴，通过该主动力单元、该辅助动力单元及该传动单元的设置，使该主引擎的废热能够驱使该斯特林引擎提供辅助扭力，进而达到废热动力回收的效果，所以确实能达成本发明的目的。

Description

引擎废热动力回收系统及方法
技术领域
本发明涉及一种引擎，特别是涉及一种引擎废热动力回收系统及方法。
背景技术
现有的一种用于驱使一个船螺旋桨转动的动力系统，包括一个主引擎，及一个由该主引擎驱动转动且连接该船螺旋桨的主轴，通过驱动该主引擎运作而能够连动该主轴带动该船螺旋桨转动，进而达到使船只移动的效果。
然而，该主引擎在运作时往往会产生大量热气，这些热气在目前的使用状况下皆是废弃不用，由于热也是一种能量，若直接废弃，则不但可惜，同时也不环保。
发明内容
本发明的目的是在提供一种引擎废热动力回收系统及方法。
本发明引擎废热动力回收系统，包含一个主动力单元、一个辅助动力单元，及一个传动单元。
该主动力单元包括一个主引擎、一个连接并由该主引擎驱动转动的主轴，及一个连接该主引擎的导热管，该辅助动力单元包括一个连接该导热管的斯特林引擎，及一个由该斯特林引擎连动转动的输出轴，该传动单元设置于该主轴及该输出轴间以将该输出轴的扭力传递至该主轴。
本发明所述引擎废热动力回收系统，该辅助动力单元还包括一个连接并由该斯特林引擎驱动转动的辅助轴，及一个设置于该辅助轴及该输出轴间的变速箱模组。
本发明所述引擎废热动力回收系统，还包含一个量测单元，及一个控制单元，该量测单元包括一个设置于该主轴以量测该主轴的转速的主轴转速感测器、一个设置于该主轴以量测该主轴的扭力的主轴扭力感测器、一个设置于该辅助轴以量测该辅助轴的转速的辅助轴转速感测器、一个设置于该输出轴以量测该输出轴的转速的输出轴转速感测器，及一个设置于该输出轴以量测该输出轴的扭力的输出轴扭力感测器，该控制单元分别电连接该变速箱模组、该主轴转速感测器、该主轴扭力感测器、该辅助轴转速感测器、该输出轴转速感测器及该输出轴扭力感测器，并根据该主轴转速感测器及该辅助轴转速感测器所量测的转速计算一个变速齿轮比，进而控制使该变速箱模组以该变速齿轮比进行运转。
本发明所述引擎废热动力回收系统，该变速箱模组具有一个连接该辅助轴及该输出轴的变速齿轮组、一个连接该变速齿轮组并电连接该控制单元以检测该变速齿轮组的齿轮比的变速感测器，及一个电连接该控制单元并用于切换该变速齿轮组的齿轮比的变速马达。
本发明所述引擎废热动力回收系统，该主动力单元还包括一个连接该主引擎并电连接该控制单元以调整该主引擎的进油量的电子油门。
本发明所述引擎废热动力回收系统，该传动单元包括一个连接该输出轴的第一传动齿轮、一个设置于该主轴的单向轴承、一个设置于该单向轴承的第二传动齿轮，及一个分别设置于该第一传动齿轮及该第二传动齿轮并受该第一传动齿轮带动转动的传动链条。
本发明引擎废热动力回收方法，包含下列步骤：步骤一、以一个主引擎驱使一个主轴以一个预定转速为目标进行转动，并透过一个主轴扭力感测器量测对应该主轴的扭力的一个初始扭力；步骤二、以一个斯特林引擎接收该主引擎的废热而运转，且连动一个输出轴转动，并透过一个传动单元将该输出轴的扭力传递至该主轴；步骤三、以一个输出轴转速感测器量测对应该输出轴的转速的一个输出轴转速；步骤四、以一个控制单元驱使一个设置于该斯特林引擎及该输出轴间的变速箱模组改变齿轮比，以使该输出轴以一个输出轴目标转速为目标进行转动，该输出轴目标转速大于该预定转速，且小于该预定转速及一个第一转速偏移量的和。
本发明所述引擎废热动力回收方法，该引擎废热动力回收方法还包含位于该步骤四后的一个步骤五、一个步骤六及一个步骤七，于步骤五中，以该主轴扭力感测器量测对应该主轴的扭力的一个即时扭力，于步骤六中，判断该即时扭力是否相对该初始扭力已下降超过一个预定扭力，当该即时扭力相对该初始扭力已下降未超过该预定扭力时，执行步骤五，当该即时扭力相对该初始扭力已下降超过该预定扭力时，执行步骤七，于步骤七中，以该控制单元控制一个电子油门来调降该主引擎的进油量。
本发明所述引擎废热动力回收方法，还包含一个位于该步骤一及该步骤二间的步骤八，于该步骤八中，以一个主轴转速感测器量测对应该主轴的转速，并判断该主轴是否达到该预定转速，当该主轴未到达该预定转速时，执行步骤一，当该主轴到达该预定转速时，执行步骤二。
本发明所述引擎废热动力回收方法，还包含一个位于该步骤七后的步骤九，于该步骤九中，以该主轴转速感测器量测对应该主轴的转速，并判断该主轴的转速是否低于一个预定下降转速，当该主轴的转速未低于该预定下降转速时，执行步骤五，当该主轴的转速低于该预定下降转速时，执行步骤一，该预定下降转速低于该预定转速。
本发明的有益效果在于：通过该主动力单元、该辅助动力单元及该传动单元的设置，使该主引擎的废热能够驱使该斯特林引擎提供辅助扭力，进而达到废热动力回收的效果，所以确实能达成本发明的目的。
附图说明
图1是本发明引擎废热动力回收系统及方法的一个实施例的一个示意图，说明一个引擎废热动力回收系统；
图2是该实施例的一个电路方块图；
图3是该实施例的一个流程图，说明一个引擎废热动力回收方法的步骤。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图1、2、3，本发明引擎废热动力回收系统及方法的一个实施例，该引擎废热动力回收系统包含一个主动力单元2、一个辅助动力单元3、一个传动单元4、一个量测单元5，及一个控制单元6。
该主动力单元2包括一个主引擎21、一个连接并由该主引擎21驱动转动的主轴22、一个连接该主引擎21的导热管23，及一个连接该主引擎21并电连接该控制单元6以调整该主引擎21的进油量的电子油门24。
该辅助动力单元3包括一个连接该导热管23的斯特林引擎31、一个由该斯特林引擎31连动转动的输出轴32，及一个连接并由该斯特林引擎31驱动转动的辅助轴33、一个设置于该辅助轴33及该输出轴32间的变速箱模组34，及一个连接该斯特林引擎31的低温排热管35。于本实施例中，该斯特林引擎31是经由该导热管23接收来自该主引擎21运转时所排放的废热而运转，并将使用后的低温空气经由该低温排热管35排出。
该变速箱模组34具有一个连接该辅助轴33及该输出轴32的变速齿轮组341、一个连接该变速齿轮组341并电连接该控制单元6以检测该变速齿轮组341的齿轮比的变速感测器342，及一个电连接该控制单元6并用于切换该变速齿轮组341的齿轮比的变速马达343。于本实施例中，该变速齿轮组341是能够受该变速马达343的驱动而改变位置，进而切换成不同的齿轮比，而该变速感测器342是用于检测该变速齿轮组341的位置而能够得知所对应的齿轮比。
该传动单元4设置于该主轴22及该输出轴32间以将该输出轴32的扭力传递至该主轴22，且包括一个连接该输出轴32的第一传动齿轮41、一个设置于该主轴22的单向轴承42、一个设置于该单向轴承42的第二传动齿轮43，及一个分别设置于该第一传动齿轮41及该第二传动齿轮43并受该第一传动齿轮41带动转动的传动链条44。
该量测单元5包括一个设置于该主轴22以量测该主轴22的转速的主轴转速感测器51、一个设置于该主轴22以量测该主轴22的扭力的主轴扭力感测器52、一个设置于该辅助轴33以量测该辅助轴33的转速的辅助轴转速感测器53、一个设置于该输出轴32以量测该输出轴32的转速的输出轴转速感测器54，及一个设置于该输出轴32以量测该输出轴32的扭力的输出轴扭力感测器55。
该控制单元6分别电连接该电子油门24、该变速箱模组34的变速感测器342及变速马达343、该主轴转速感测器51、该主轴扭力感测器52、该辅助轴转速感测器53、该输出轴转速感测器54及该输出轴扭力感测器55，并根据该主轴转速感测器51及该辅助轴转速感测器53所量测的转速计算一个变速齿轮比，进而控制使该变速箱模组34以该变速齿轮比进行运转。
该引擎废热动力回收方法包含以下步骤71～79。
于该步骤71中，以该主引擎21驱使该主轴22以一个预定转速为目标进行转动，并透过该主轴扭力感测器52量测对应该主轴22的扭力的一个初始扭力。
于该步骤72中，以该主轴转速感测器51量测对应该主轴22的转速，并判断该主轴22是否达到该预定转速，当该主轴22未到达该预定转速时，执行步骤71，当该主轴22到达该预定转速时，执行步骤73。
于该步骤73中，以该斯特林引擎31接收该主引擎21的废热而运转，且连动该输出轴32转动，并透过该传动单元4将该输出轴32的扭力传递至该主轴22。
于该步骤74中，以该输出轴转速感测器54量测对应该输出轴32的转速的一个输出轴转速。
于该步骤75中，以该控制单元6驱使设置于该斯特林引擎31及该输出轴32间的该变速箱模组34改变齿轮比，以使该输出轴32以一个输出轴目标转速为目标进行转动，该输出轴目标转速大于该预定转速，且小于该预定转速及一个第一转速偏移量的和。
于该步骤76中，以该主轴扭力感测器52量测对应该主轴22的扭力的一个即时扭力。
于该步骤77中，判断该即时扭力是否相对该初始扭力已下降超过一个预定扭力，当该即时扭力相对该初始扭力已下降未超过该预定扭力时，执行步骤76，当该即时扭力相对该初始扭力已下降超过该预定扭力时，执行步骤78。
于该步骤78中，以该控制单元6控制该电子油门24来调降该主引擎21的进油量。
于该步骤79中，以该主轴转速感测器51量测对应该主轴22的转速，并判断该主轴22的转速是否低于一个预定下降转速，当该主轴22的转速未低于该预定下降转速时，执行步骤76，当该主轴22的转速低于该预定下降转速时，执行步骤71，要说明的是，该预定下降转速是低于该预定转速。
举例说明如下，于本实施例中，该主轴22是用于顺向转动以驱使一个连接该主轴22的船螺旋桨25转动，当该预定转速为每分钟3000转时，该主引擎21就会驱动该主轴22运转，直到该主轴22的转速到达该预定转速，此时所量测到的该主轴22的扭力就为该初始扭力，接着由该主引擎21所产生的废热会驱使该斯特林引擎31运转，并驱动该辅助轴33以每分钟2003转运转，并透过该变速齿轮组341连动该输出轴32转动，此时该控制单元6根据该输出轴32实际的输出轴转速及该目标转速进行运算，以决定该输出轴目标转速，由于该输出轴目标转速是大于该预定转速，且小于该预定转速及该第一转速偏移量的和，在此该第一转速偏移量是每分钟10转，因此该输出轴目标转速应为每分钟3005转，所以该控制单元6就会驱使该变速箱模组34的齿轮比改变为1:1.5。
该输出轴32接着连动该第一传动齿轮41、该传动链条44、该第二传动齿轮43及该单向轴承42转动，由于该单向轴承42是设计为当该单向轴承42的外侧顺向转动速度大于内侧的该主轴22的顺向转动速度时停止润滑转动，而当该单向轴承42的外侧顺向转动速度低于内侧的该主轴22的顺向转动速度时保持润滑转动，因此该单向轴承42此时不具备润滑转动效果，所以该单向轴承42转动时会连动该主轴22转动而将该输出轴32的扭力传递至该主轴22，此时，该主引擎21为了维持该主轴22的转动不会超过该预定转速，因此施加于该主轴22的该即时扭力会下降，一旦该即时扭力相对该初始扭力已下降超过该预定扭力时，代表该斯特林引擎31所辅助提供的扭力已经足够，因此必须调降该主引擎21的扭力，此时该控制单元6就会驱使该电子油门24调降该主引擎21的进油量，而节省该主引擎21的油耗。
要说明的是，当该输出轴32的顺向转速低于该主轴22的顺向转速时，此时该单向轴承42的外侧顺向转动速度是低于内侧的该主轴22的顺向转动速度而保持润滑转动，因此该输出轴32的扭力会被该单向轴承42的润滑转动效果吸收而不会传递至该主轴22。
综上所述，通过该主动力单元2、该辅助动力单元3及该传动单元4的设置，使该主引擎21的废热能够驱使该斯特林引擎31提供辅助扭力，进而达到废热动力回收的效果，所以确实能达成本发明的目的。

Claims (10)

1.一种引擎废热动力回收系统，包含一个主动力单元，该主动力单元包括一个主引擎，及一个连接并由该主引擎驱动转动的主轴，其特征在于：该引擎废热动力回收系统还包含一个辅助动力单元，及一个传动单元，该主动力单元还包括一个连接该主引擎的导热管，该辅助动力单元包括一个连接该导热管的斯特林引擎，及一个由该斯特林引擎连动转动的输出轴，该传动单元设置于该主轴及该输出轴间以将该输出轴的扭力传递至该主轴。
2.根据权利要求1所述的引擎废热动力回收系统，其特征在于：该辅助动力单元还包括一个连接并由该斯特林引擎驱动转动的辅助轴，及一个设置于该辅助轴及该输出轴间的变速箱模组。
3.根据权利要求2所述的引擎废热动力回收系统，其特征在于：该引擎废热动力回收系统还包含一个量测单元，及一个控制单元，该量测单元包括一个设置于该主轴以量测该主轴的转速的主轴转速感测器、一个设置于该主轴以量测该主轴的扭力的主轴扭力感测器、一个设置于该辅助轴以量测该辅助轴的转速的辅助轴转速感测器、一个设置于该输出轴以量测该输出轴的转速的输出轴转速感测器，及一个设置于该输出轴以量测该输出轴的扭力的输出轴扭力感测器，该控制单元分别电连接该变速箱模组、该主轴转速感测器、该主轴扭力感测器、该辅助轴转速感测器、该输出轴转速感测器及该输出轴扭力感测器，并根据该主轴转速感测器及该辅助轴转速感测器所量测的转速计算一个变速齿轮比，进而控制使该变速箱模组以该变速齿轮比进行运转。
4.根据权利要求3所述的引擎废热动力回收系统，其特征在于：该变速箱模组具有一个连接该辅助轴及该输出轴的变速齿轮组、一个连接该变速齿轮组并电连接该控制单元以检测该变速齿轮组的齿轮比的变速感测器，及一个电连接该控制单元并用于切换该变速齿轮组的齿轮比的变速马达。
5.根据权利要求4所述的引擎废热动力回收系统，其特征在于：该主动力单元还包括一个连接该主引擎并电连接该控制单元以调整该主引擎的进油量的电子油门。
6.根据权利要求5所述的引擎废热动力回收系统，其特征在于：该传动单元包括一个连接该输出轴的第一传动齿轮、一个设置于该主轴的单向轴承、一个设置于该单向轴承的第二传动齿轮，及一个分别设置于该第一传动齿轮及该第二传动齿轮并受该第一传动齿轮带动转动的传动链条。
7.一种引擎废热动力回收方法，其特征在于：该引擎废热动力回收方法包含下列步骤：
步骤一、以一个主引擎驱使一个主轴以一个预定转速为目标进行转动，并透过一个主轴扭力感测器量测对应该主轴的扭力的一个初始扭力；
步骤二、以一个斯特林引擎接收该主引擎的废热而运转，且连动一个输出轴转动，并透过一个传动单元将该输出轴的扭力传递至该主轴；
步骤三、以一个输出轴转速感测器量测对应该输出轴的转速的一个输出轴转速；及
步骤四、以一个控制单元驱使一个设置于该斯特林引擎及该输出轴间的变速箱模组改变齿轮比，以使该输出轴以一个输出轴目标转速为目标进行转动，该输出轴目标转速大于该预定转速，且小于该预定转速及一个第一转速偏移量的和。
8.根据权利要求7所述的引擎废热动力回收方法，其特征在于：该引擎废热动力回收方法还包含位于该步骤四后的一个步骤五、一个步骤六及一个步骤七，于步骤五中，以该主轴扭力感测器量测对应该主轴的扭力的一个即时扭力，于步骤六中，判断该即时扭力是否相对该初始扭力已下降超过一个预定扭力，当该即时扭力相对该初始扭力已下降未超过该预定扭力时，执行步骤五，当该即时扭力相对该初始扭力已下降超过该预定扭力时，执行步骤七，于步骤七中，以该控制单元控制一个电子油门来调降该主引擎的进油量。
9.根据权利要求8所述的引擎废热动力回收方法，其特征在于：该引擎废热动力回收方法还包含一个位于该步骤一及该步骤二间的步骤八，于该步骤八中，以一个主轴转速感测器量测对应该主轴的转速，并判断该主轴是否达到该预定转速，当该主轴未到达该预定转速时，执行步骤一，当该主轴到达该预定转速时，执行步骤二。
10.根据权利要求9所述的引擎废热动力回收方法，其特征在于：该引擎废热动力回收方法还包含一个位于该步骤七后的步骤九，于该步骤九中，以该主轴转速感测器量测对应该主轴的转速，并判断该主轴的转速是否低于一个预定下降转速，当该主轴的转速未低于该预定下降转速时，执行步骤五，当该主轴的转速低于该预定下降转速时，执行步骤一，该预定下降转速低于该预定转速。
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