CN109083724A - 一种发动机排气能量回收系统及方法 - Google Patents

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闫乐乐
史家训
刘振
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Abstract

本发明公开了一种发动机排气能量回收系统，包括：设置于用于连接发动机和涡轮增压器的排气管路之间的热交换器，且热交换器内设置有冷却介质；用于与热交换器相连通的能量转换装置；用于存储能量的能量存储装置。从发动机排出的高温废气首先通过排气管路进入到热交换器内，设置于热交换器内的冷却介质在高温废气的作用下发生蒸发或沸腾，从高温废气中吸收大量的热量，并以该热量为动力，冷却介质被驱动进入到能量转换装置内，在能量转换装置内发生冷凝后转化为电能或化学能等形式的能量，通过能量存储装置对能量进行储存利用，从而有效提高了发动机的热效率。本发明还公开了一种发动机排气能量回收方法。

Description

一种发动机排气能量回收系统及方法
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机排气能量回收系统及方法。
背景技术
从发动机的能量平衡来看，燃料燃烧总能量中只有少量用于动力输出，而大约35％的能量通过汽车尾气排放到大气中，因此，将发动机的排气余热能量高效转化后再利用是提高发动机总能效率的有效途径。
目前，对发动机的排气余热回收一般采用的是有机朗肯循环余热回收技术，但是，有机朗肯循环余热回收技术仅对涡轮增压器后，乃至后处理箱之后的能量进行回收，发动机废气的能量密度低，对发动机热效率的改善效果不明显。
因此，如何提供一种发动机排气能量回收系统，能够对发动机排气管中的废气能量进行回收利用，从而有效提高发动机的热效率是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发动机排气能量回收系统，能够对发动机排气管中的废气能量进行回收利用，从而有效提高发动机的热效率。
本发明的另一目的还在于提供一种发动机排气能量回收方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种发动机排气能量回收系统，包括：
设置于用于连接发动机和涡轮增压器的排气管路之间的热交换器，且所述热交换器内设置有冷却介质；
用于与所述热交换器相连通的能量转换装置；
用于存储能量的能量存储装置。
优选的，所述热交换器为水套排气管。
优选的，还包括设置于所述能量转换装置上的节流阀，以及控制所述节流阀的控制器。
优选的，还包括设置于所述能量转换装置上的水泵，以及控制所述水泵的控制器。
优选的，所述冷却介质为冷却液。
一种发动机排气能量回收方法，应用于如上述任意一项所述的发动机排气能量回收系统内，包括：
1)从所述发动机排出的高温废气进入到所述热交换器内，所述冷却介质在所述高温废气的作用下吸收大量热量；
2)所述冷却介质进入到所述能量转换装置内发生冷凝，转化成电能或化学能进行存储利用；冷却后的所述高温废气进入到涡轮增压器内。
由以上技术方案可以看出，从发动机排出的高温废气首先通过排气管路进入到热交换器内，设置于热交换器内的冷却介质在高温废气的作用下发生蒸发或沸腾，从高温废气中吸收大量的热量，并以该热量为动力，冷却介质被驱动进入到能量转换装置内，在能量转换装置内发生冷凝后转化为电能或化学能等形式的能量，通过能量存储装置对能量进行储存利用，从而有效提高了发动机的热效率；从能量转换装置内流出的冷却介质再次进入到热交换器内，从而实现冷却介质的循环；高温废气经过冷却介质冷却后通过排气管路进入到涡轮增压器内，从而有效解决了涡轮增压器涡前排温过高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所公开的无动力装置的发动机排气能量回收系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所公开的有动力装置的发动机排气能量回收系统的结构示意图。
其中，各部件名称如下：
1-发动机，2-涡轮增压器，3-热交换器，4-能量转换装置，5-节流阀，6-水泵。
具体实施方式
有鉴于此，本发明的核心在于提供如何提供一种发动机排气能量回收系统，能够对发动机排气管中的废气能量进行回收利用，从而有效提高发动机的热效率。
本发明的另一核心还在于提供一种发动机排气能量回收方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面接合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明实施例所公开的发动机排气能量回收系统，包括：设置于用于连接发动机1和涡轮增压器2的排气管路之间的热交换器3，且热交换器3内设置有冷却介质；用于与热交换器3相连通的能量转换装置4；用于存储能量的能量存储装置。
从发动机1排出的高温废气首先通过排气管路进入到热交换器3内，设置于热交换器3内的冷却介质在高温废气的作用下发生蒸发或沸腾，从高温废气中吸收大量的热量，并以该热量为动力，冷却介质被驱动进入到能量转换装置4内，在能量转换装置4内发生冷凝后转化为电能或化学能等形式的能量，通过能量存储装置对能量进行储存利用，从而有效提高了发动机的热效率；从能量转换装置4内流出的冷却介质再次进入到热交换器3内，从而实现冷却介质的循环；高温废气经过冷却介质冷却后通过排气管路进入到涡轮增压器2内，从而有效解决了涡轮增压器涡前排温过高的问题。
需要说明的是，为了降低整体结构的复杂性，热交换器3优选采用水套排气管，将冷却介质置于水套排气管内，从而实现对高温废气的冷却。
如图1所示，本发明实施例所公开的发动机排气能量回收系统，还包括设置于能量转换装置4上的节流阀5，以及控制节流阀5的控制器。在能量转换装置4内冷凝后的冷却介质，流入节流阀5内，通过控制器控制节流阀5的开度，从而控制流入热交换器3内的冷却介质的流量。
如图2所示，本发明实施例所公开的发动机排气能量回收系统，还包括设置于能量转换装置4上的水泵6，通过控制器控制水泵6的开启或关闭，当控制水泵6开启时，流入能量转换装置4的冷却介质在水泵6的作用下将冷却介质再次泵入热交换器3内部，从而加速了冷却介质的循环。
需要说明的是，本发明实施例中所公开的冷却介质优选为冷却液。
本发明实施例还公开了一种发动机排气能量回收方法，应用于上述实施例所公开的发动机排气能量回收系统内，包括：从发动机1排出的高温废气首先通过排气管路进入到热交换器3内，设置于热交换器3内的冷却介质在高温废气的作用下发生蒸发或沸腾，从高温废气中吸收大量的热量，并以该热量为动力，冷却介质被驱动进入到能量转换装置4内，在能量转换装置4内发生冷凝后转化为电能或化学能等形式的能量，通过能量存储装置对能量进行储存利用，从而有效提高了发动机的热效率；从能量转换装置4内流出的冷却介质再次进入到热交换器3内，从而实现冷却介质的循环；高温废气经过冷却介质冷却后通过排气管路进入到涡轮增压器2内，从而有效解决了涡轮增压器涡前排温过高的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种发动机排气能量回收系统，其特征在于，包括：
设置于用于连接发动机(1)和涡轮增压器(2)的排气管路之间的热交换器(3)，且所述热交换器(3)内设置有冷却介质；
用于与所述热交换器(3)相连通的能量转换装置(4)；
用于存储能量的能量存储装置。
2.根据权利要求1所述的发动机排气能量回收系统，其特征在于，所述热交换器(3)为水套排气管。
3.根据权利要求1所述的发动机排气能量回收系统，其特征在于，还包括设置于所述能量转换装置(4)上的节流阀(5)，以及控制所述节流阀(5)的控制器。
4.根据权利要求1所述的发动机排气能量回收系统，其特征在于，还包括设置于所述能量转换装置(4)上的水泵(6)，以及控制所述水泵(6)的控制器。
5.根据权利要求1所述的发动机排气能量回收系统，其特征在于，所述冷却介质为冷却液。
6.一种发动机排气能量回收方法，应用于如权利要求1-5任意一项所述的发动机排气能量回收系统内，其特征在于，包括：
1)从所述发动机(1)排出的高温废气进入到所述热交换器(3)内，所述冷却介质在所述高温废气的作用下吸收大量热量；
2)所述冷却介质进入到所述能量转换装置(4)内发生冷凝，转化成电能或化学能进行存储利用；冷却后的所述高温废气进入到涡轮增压器(2)内。
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