CN1116511C - 发动机的废热回收装置 - Google Patents

发动机的废热回收装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1116511C
CN1116511C CN00130696A CN00130696A CN1116511C CN 1116511 C CN1116511 C CN 1116511C CN 00130696 A CN00130696 A CN 00130696A CN 00130696 A CN00130696 A CN 00130696A CN 1116511 C CN1116511 C CN 1116511C
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
heat
mentioned
heat exchanger
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN00130696A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1295186A (zh
Inventor
户川一宏
木谷博行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of CN1295186A publication Critical patent/CN1295186A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1116511C publication Critical patent/CN1116511C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F02G5/04Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

设有使热媒体循环到发动机冷却部及利用发动机废气的废气热交换器中的循环路径(12)。循环路径(12)的输出侧通过管路(18)连接于输出热交换器,该输出热交换器设于热水贮存器(17)等。在循环路径(12)上的较发动机冷却部更上游处设置废气热交换器(9)。导入到废气热交换器(9)中的热媒体被设定成低温,以使与该热媒体进行热交换的废气中的水蒸气温度变为露点之下。在废气热交换器(9)中,热媒体回收废气及废气的凝结热,并在导入发动机冷部后再次升温。这样来高效地回收发动机产生的热量。

Description

发动机的废热回收装置
技术领域
本发明涉及发动机的废热回收装置,特别是用于利用废热发电装置的动力源之发动机的废热回收装置。
背景技术
近年来,人们越来越注重地球环境保护的必要性,作为家用发电设备的利用废热发电装置也引人注目,所述的家用发电设备以燃烧市用煤气为燃料的气体发动机作为其动力源,进行发电及供给热水等。在该利用废热发电的装置中,从用作动力源的发动机回收废热时,将热回收媒体(一般为发动机冷却水)导入发动机冷却部,回收热量,进一步,将该回收煤气导入热交换器,进行热的回收(参见专利第2691372号、特开平8-4586号公报)。
图5是表示现有技术的废热回收装置中热回收媒体(以下称热媒体)以及废气温度变化的图,纵轴是温度,横轴是热媒体及废气流动方向。热媒体的温度的变化如线Lm所示,废气热交换器内的废气的温度变化如线Lga(并流方式)及Lgb(对流方式)。并流方式和对流方式时的废气流向分别以pf,cf表示。
热媒体通过发动机冷却部期间,回收来自发动机的热量,其温度从p’上升到q’。然后,该热媒体通过废气热交换器,回收废气的热量,其温度上升到r’。另一方面,废气的热量由热媒体吸收,其温度从g’下降到r’。这样,在热媒体的循环路径的上游配置发动机冷却部,而在其下流配置废气热交换器的场合,热媒体在废气热交换器中与比发动机本体温度高的废气进行热交换,所以,热回收前后的温度差Δt大(只是,与并流方式时相比,对流方式时的温度差稍大些)。
回收热量和温度差Δt及热媒体的流量之积成正比,所述的温度差是指热回收装置的入口及出口处热媒体的温度差。所以,流量小时,如图5所示为较大温度差,但热媒体流量大时则为小的温度差。
图6是表示热媒体的流量比图5所示例中大时的热媒体的温度变化图,废气热交换器入口处的热媒体温度比废气的露点低时,热媒体温度的变化如线Lm1所示,同样地,在比废气的露点高时,热媒体温度的变化如Lm2所示。此外,废气温度的变化分别如线lg1、lg2所示。为了说明的简单化,仅就废气的流向为并流方式进行描述。
在比废气的露点W低的温度a”处,导入发动机的热媒体回收发动机的热量,其温度上升至c”。首先,废气由热媒体吸收其热量,其温度从g急速下降。另一方面,热媒体回收废气的热量,在其温度降低到露点W时,热媒体的温度上升到b”。其后,废气到达其露点,则废气的成份(废气中的水蒸气)凝结,产生凝结热,所以,热媒体吸收该热而其温度进一步上升。结果,回收产生温度差Δt1的热量。
另一方面,在比废气的露点W高的温度p”处,导入发动机的温度为p”的热媒体,回收发动机的热,其温度上升到q。接下来,该热媒体在通过废气热交换器期间,其温度上升到r”。由此时的热回收而产生温度差Δt2。
比较图5和图6可以理解,在现有技术的废热回收装置中,以比较大流量的热媒体回收热时,和以小流量的热媒体回收热时相比,热回收前后的热媒体温度差小。在导入的热媒体的温度比露点W低时,在某种程度上可以期待由废气成分的凝结热引起的温度上升。但是,在到达废气热交换器的入口之前,从发动机冷却部进行热回收的热媒体的温度已在上升。所以,不能说导入热媒体的温度比露点足够低,废气到达其露点W过于花费时间,结果不能高效地回收凝结热。如果快速地使废气的温度降低到露点以下,虽然可以认为可回收更多的凝结热,但现有技术中,该课题未被解决。
发明内容
本发明是鉴于此问题而作出的,其目的在于提供一种发动机的废热回收装置,该装置有效地利用废气热交换器产生的废气成分的凝结热来进行热回收。
本发明的发动机的废热回收装置,具有循环路径及将上述循环路径的输出侧连接到输出热交换器的管路,所述的循环路径使热媒体循环到发动机冷却部及利用发动机废气的废气热交换器,其第一特征在于:在上述循环路径中,于上述发动机冷却部的上游配置上述废气热交换器;将导入上述废气热交换器的热媒体设定成这样的低温,即,使得与该热媒体进行热交换的废气中的水蒸气温度降低到其露点之下;从而,可以在废气热交换器中回收废气的凝结热。
本发明的第二特征在于:在废热回收的工作期间,至少控制上述热媒体的温度及流量中的一方,以便将上述废气热交换器内的废气中的水蒸气的温度维持在露点之下。
本发明的第三特征在于:具有热负载检测装置,检测通过上述输出热交换器连接的热负荷的大小;
根据上述热负载检测装置检测出的热负载的大小控制上述热媒体的温度及流量中的至少一方,所控制的工作时间包含于废热回收工作时间内,以便上述废气热交换器内的废气中的水蒸气的温度为露点之下。
本发明的第四特征在于:通过控制对应于上述热负载的上述发动机的工作及停止,来控制上述热媒体的温度。
本发明的第五特征在于:包括使发动机油和上述热媒体进行热交换的油热交换部,该油热交换部设置于上述循环路径中的上述废气热交换器的上游。
本发明的第六特征在于:设有泵,该泵设置于上述油热交换器的热媒体入口侧,以使热媒体在循环路径中循环。
根据第1~第6特征,将使废气中的水蒸气温度降低为露点之下而设定其温度的热媒体引入废热交换器中。所以,热媒体在回收废气所有热及废气的凝结热后,被导入设于循环路径下游的发动机冷却部,其温度进一步上升。这样,使充分进行了热回收的热媒体循环到输出热交换器。
特别是,根据本发明的第2特征,在废热回收工作期间,废气的水蒸气被维持于露点温度之下,而根据第3特征,在废热回收工作中,包含有将水蒸气于废气换交换器内使之为露点之下的工作时间。
根据第5特征,从因发动机的热而温度上升的发动机油中回收热量。从油中回收的热量比从发动机本体、废气中回收的热量要小得多,所以,此处的热媒体温升小。因此不仅不会损害上述凝结热的回收作用,提高热回收效率,而且还可得到冷却发动机的效果。
根据本发明的第6特征,热媒体在从发动机回收热量之前通过泵,所以可以将泵维持于低温。因此,密封等的老化得以抑制,延长泵寿命。
附图说明
图1是表示本发明一实施例所涉及废热回收装置的要部结构之方框图。
图2是表示含有本发明一实施例涉及的废热回收装置的利用废热发电装置结构之方框图。
图3表示热媒体及废气温度变化的图。
图4是表示并流方式的废气热交换器中热媒体及废气温度变化的图。
图5表示现有技术中热媒体及废气温度变化的图。
图6是表示现有技术中热媒体及废气温度变化的图(之二)。
具体实施方式
下面参照图来说明本发明一实施例。在图7中,包含于利用废热发电装置中的废热回收装置1构成为从发动机发电机的发动机部回收废热。在废热回收装置1中,设有发动机2及机械地连接于该发动机2上的发电机3。发电机3产生对应于发动机转数的交流。在发动机2上设有贮存润滑油的油箱4。在该油箱4上连接有油致冷器(油热交换器)5,油热交换器5和油箱4内的油及热媒体(冷却水)进行热交换。从空气滤清器7将空气导入发动机的缸头6上。来自发动机2的废气通过多岐管8及废气热交换器9排除到外部。
为了有效地回收发动机2产生的热量,设有热媒体的循环路径12。使热媒体循环的水泵10设置于热媒体循环路径12的入口侧。根据这样的配置,可避免与高温热媒体的接触,所以密封件不易老化,且延长水泵10的寿命。由水泵10供给的热媒体依次经过油箱4内的油热交换器5,废气热交换器9、发动机2、缸头6以及热罩16循环到后述的热负载。热罩16内藏有恒温器,在预定的温度以下时,可关闭阀体以使热媒体不进行循环。
通过热媒体在循环路径12中循环,回收发动机2产生的热量,供给热负载。即,热媒体导入油箱4内的油热交换器5,和从发动机2回收的油进行热交换,在冷却油的同时,得到其热量。接下来,热媒体的废气热交换器9处和发动机废气进行热交换,得到其热量。在油热交换器5及废气热交换器9吸收热量而温度上升的热媒体,进一步通过设于发动机2的缸壁、缸头6上的管路,即,由水套6A构成的冷却部及缸头6来回收热量,其温度进一步上升。
图2表示利用废气发电装置的方框图,该发电装置将上述发动机发电机连接到商用电力系统中。电力变换装置13将发电机3输出的交流电变换成与商用电力系统具有相同品质(电压、频率、噪声等)的交流电,并具有将交流电变换成与商用电力系统的相位及周期且将之连接到商用系统的机能。具体地讲,具有这样的下述各部分的机能:将发电机3输出的交流变换成直流的整流器、由整流器变换的直流变换成商用电力系统的周期、电压的交流电之变压器、以及噪声过滤器及将电连接到商用电力系统的开关。将不同电力系统并网的电力装置的一例由特公平4-10302号公报公开。由电力变换装置13变换的发电机3输出的交流电和商用电力系统14并网,连接到电负载15上。
随发电机3的运转而由发动机2产生的热,在发动机2的冷却部、废气热交换器9等热交换部(整体地以符号11表示)回收。在热交换部11进行热回收的热媒体,即冷却水经管道18将热量输送到热水贮存箱17。由热水贮存箱17设有连接到管道18的输出热交换器(以下称「第1热交换器」)20,从水供给源31供给到热水贮存箱的水从该第1热交换器20得到热量而变成温水。贮存于热水贮存箱17中的温水供给到作为第1热负载的热水供给器21而被利用。
在水供给源和热水贮存箱17之间设有阀32,在热水贮存箱17内的水量为标准值之下时,该阀32打开进行供水。水泵10可以这样设置:它一方面连动于发动机2来起动,而又一方面,发动机2停止运转时,从该时刻经过预定时间后,水泵停止工作。
在第1热交换器20的上方设有第2热交换器。连接到第2热交换器22的管道23连接到作为中央加热系统、取暖系统等的暖气装置24,该暖气装置是第2热负载,管道23构成为与向热水供给器21供给热水贮存器17中的温水之管道分开的管道。通过该第2温水路径23,可以从热水贮存箱17有效地二次回收热。
之所以将第2热交换器22设置于第1热交换器20的上方,是因为从第1热交换器20得到热量的温度高的水因对流向比第1热交换器20更上方流动。通过将第2热交换器22配置于第1热交换器20之上方,可从由对流向上方移动的高温的温水取得更多的热量。
在上述第2温水路径中设有恒温式热水器25及三通阀26。在恒温式热水器25中设有用于在第2温水路径中使温水循环的泵27。三通阀26是用将温水循环到旁路28侧或供暖装置24侧的切换装置。通过控制此三通阀26可以形成如下的路径。将三通阀切换到供暖装置24侧时,形成从热水贮存箱17出来的温水经恒温式热水器25及供暖装置24再返回到热水供给箱17的温水路径。将三通阀26切换到旁路28一侧时,从热水贮存箱17出来的温水通过恒温式热水器25后,不经供暖装置24而经旁路28返回到热水贮存箱17。
在上述热水贮存箱17中设有作为热负载路径的热媒体温度检测装置的温度传感器TS1,由温度传感器TS1检测出来的温水的温度信息T1供给到控制器29。虽然可以将温度传感器TS1设置于热水贮存箱17内的、从第1热交换器20的上端附近到第2热交换器22的下端之间的适当高度的位置,但最好是将其设置于第1热交换器20和第2热交换器22的中间位置。在热水贮存箱17内,因对流而产生这样的倾向,即,其最下端附近温度变低而最上端附近温度变高的温度梯度。所以,将温度传感器设置于上述位置,是可以检测出热水贮存箱内的平均温度的。
控制器29根据温度信息T1来控制发动机2的起动及停止。即,温度信息T1表示了直接利用热水存贮箱17温水的热水供给器21、借助第2热交换器而间接利用温水的供暖装置24等的热需要成热负载的大小,所以,当温度在当基准温度Tref-1之下时,控制器判断出热需要大,驱动发动机产生热量。另一方面,如果温度在基准温度Tref-1之上,则判断出存贮于热水贮存箱17内的热量足够,而使发动机2停止工作。
基准温度Tref-1是根据下述的各参数来确定的,即,热负载的种类、大小(即,热水器21、供暖装置24的种类、大小)、热交换部11的热输出,以及热水贮存箱17的容量等。基准温度Tref-1使发动机2稳定运转,即,避免频繁起动、停止的平衡阻碍性。
根据上述温度信息T1来驱动发动机2时,可以使发动机这样运转,即,或使发电机3输出一定的发电电力,或以电力负载追随形式根据电力负荷15的大小输出发电电力。在输出发电电力一定时,作为驱动源的发动机2可以以其转数大致一定的定格运转方式运转,所以,燃料消费量小且废气排出状态良好,可以高效率地运行。此时,在需要较大电力,而由发电机产生的电力不足时,可以以商用电源14来补充其不足部分。
根据温水消费量、即热需要的大小、发电机3的运转方式,即定额输出或电力负荷追随形式,热水贮存箱17内的水温受到较大左右。
例如,在温水消费量少的场合下,各根据温度传感器TS1检测出的水温运转发电机3,则可将水温维持在80℃左右。在系统中,在热水器21及供暖装置24双方产生热需要,温水需求量激增的场合,在系统开始运转时,热水贮存器17内的温水温度降低,只能达到供水的水温左右。
在仅以回收发动机2的热量难以将热水贮存箱17内的水温维持在基准温度时,恒温热水器可以有效地发挥其作用。温水控制器30向恒温热水器25和三通阀26发出恒温指令B和切换指令C。在温水控制器中,设定有比上述基准温度Tref-1低的下方基准温度Tref-L,当热水贮存箱17内的水温T1低于该下方基准温度Tref-L时,恒温指令B及切换指令同时为“开(ON)”。当恒温指令B为“开”时,恒温热水器25被驱动,当切换指令C为“开”时,三通阀26被切换到旁路28侧。由此,由恒温热水器25加热的温水循环到管道23中,水温变高的温水通过第2热交换器22使热水贮存箱17内的水温升高。
如果热水贮存箱17内的水温越过了下方基准温度Tref-L,则恒温指令B及切换指令C同时为“关(Off)”,恒温热水器25不工作,三通阀被切换到供暖装置24一侧,根据供暖需要来进行控制。下方基准温度Tref-L和基准温度Tref-1具有同样的平衡阻碍性。
根据热水供给要求,通过将三通阀26切换到旁路28一侧,可以使温水不循环在供暖装置24中。但是,从热水供给器供给热水的对象若是浴室、或厨房时,大体上讲长时间连续供给热水的场合较少,所以向供暖装置24停止温水循环时时间也较短。此外,热负载为供暖装置24时,一旦室内的温度上升后,其热需要的变化是比较缓慢的,所以,也不会由温水循环的停止产生室温过低,实用上不存在问题。
此外,根据供暖装置24热需求量的增大,在将三通阀26切换到供暖装置24侧的状态下,使恒温热水器25驱动,可以迅速地向供暖装置24供给具有足够温度的温水。供暖装置24的热需求的增大,例如可以根据供暖装置24的供暖设定温度来判断。通过三通阀26的切换,不一定将所有的温水流向改变,通过使三通阀26的开度可变,也可以使管路23的温水的至少一部分返回到第2热交换器22。
在废气热气交换器9中,在废气的入口和出口之间设置废气温度检测装置,使检测出的废气温度为废气成份的露点以下时,可有效地回收凝结热。图3表示废气热交换器9的入口到缸头6间的热媒体的温度。如图所示,热媒体的温度的变化如线Lmo所示,废气的温度变化如线Lgo所示。废气热交换器9构成为热媒体及废气的流向为对流形式,所以废气及热媒体的流向是相反的。
废气热交换器9的热媒体出口即废气入口温度为g的废气,在废气热交换器9的热媒体入口即排气出口处,其温度降低到废气露点W之下的温度g。所以,导入到废气热交换器9的热媒体立即回收废气的凝结热,在短时间内从温度a急速上升到温度a’。热媒体急速温度上升时的梯度(线aa’的斜率)受废气热交换器9内导入的热媒体流量、温度左右,流量越大,或导入热媒体的温度越低其斜率越大。
在与露点W以上的废气热交换中,与从上述温度a到温度a’的倾斜度大的斜率不同,热媒体从温度a’以小的斜率慢慢被加热到温度a。被加热到温度c的热媒体在发动机2的冷却部进行热回收,最终以温度f被从废热回收装置排出,结果得到温度差Δt3。
为了利用废气组分的凝结热,从废气有效地进行热回收,最好这样来设定热媒体的流量及/或温度,即从废气热交换器9排出的废气温度常时为露点W之下。首先,如果导入到废气热交换器9的热媒体温度(入口温度)一定,在热媒体的流量大时,从废气回收热量大,而流量小时则从废气回收热量小。所以,如果决定了热负载侧的要求温度即热负荷的大小,根据对应于该要求温度的热媒体温度,通过预先试验来设定可以将废气的温度维持到露点W以下的目标流量。设定的目标流量可以由控制水泵10的转数来得到。
设定媒体的目标流量以使废气一直在露点W之下,则在热负载侧的要求温度高时,有时会得不到满足上述要求的热媒体的温度。此时,使热媒体的流量降低,提高入口温度,减小凝结热的利用程度。但是,即使是在该场合,为了尽可能有效地进行热回收,在机器运转期间,最好是在使废气为其露点之下的热媒体流量下的运转时间尽可能地加长。
另一方面,在固定热媒体流量的状态下,可控制废气入口温度来使废气温度为露点之下。首先,设定使废气温度为露点之下的入口温度的基准温度Tw。而且,如果入口温度超过该基准温度,回收效率变低,则使发动机2停止工作。使发动机2停止,入口温度变为基准温度Tw之下,则再次开始运转发动机2。通过这样的控制,可以将热媒体的入口温度维持在基准温度,高效地进行热回收。虽然最好将控制入口温度用的温度传感器配置于废气热交换器9的入口,但在热媒体的循环路径上,也可以将其配置在水泵10的近上游,缸头6的前后。
发动机2的运转及停止的切换控制也可以通过上述温度信息T1的基准温度Tref-1的设定来进行。即,事先调查热媒体入口温度和温度信息T1之间的关系,根据该关系设定对应于媒体基准温度Tw的信息T1的基准温度Tref-1。根据这样设定的基准温度Tref-1来进行发动机2的运转或停止控制,可使废气温度为露点W之下。
将废气温度一直为露点W之下地来设定热媒体的基准温度Tw,则在热负荷侧要求温度高时,有时得不到满足该要求的热媒体的温度。此时,将热媒体的基准温度Tw较高地设置。基准温度Tw根据预先试验等来设定,以使之在包含废气温度不为露点之下的时间内的全部运转时间中,热回收效率无太大损失,并可满足热负荷侧的要求。通过调节上述基准温度Tref-1的平衡阻碍性,即使是通过控制发动机2的运转及停止的时机、也可同样地进行控制。
在有热水贮存箱17的场合,最好使此热水贮存箱17内的温水温度对应热负荷的要求,维持所希望的温度。如上所述,来自温度传感器TS1的温度信息T1比基准温度Tref-1高时,使发动机2停止的场合,可考虑此发动机2的运转状况来决定热媒体的流量。即,欲将温水温度维持于基准温度Tref-1来控制发动机2的运转、停止时,从此运转、停止的状况根据经验找出发动机2的排热,与该排热相关连地决定热媒体的温度以不超过基准温度Tw。这样,在固定流量的状态下,可对应于发动机2的持续运转,维持热媒体的温度于基准温度Tw,使废气温度为露点W之下。
以热媒体的温度为基准,使废气的温度在露点W之下的场合,也和以流量为基准使废气的温度为露点W之下的场合相同,最好以在机器运转时间中将排气的温度为露点W之下的运转时间尽量长地设定热媒体的温度。
此外,也不限于将热媒体的流量及温度之一固定而控制另一方,以双方均可变的方式来控制也是可以的。重要的是,以下述方式来控制导入废气热交换器9的热媒体的保有热量,即,既能持续地满足热负荷侧的要求,又可从导入废气热交换器9中的废气中高效地回收热量。
此外,检测热媒体的流量、温度,将它们控制为基准值,以将废气温度保持于露点之下,取代这样的控制方式,也可以这样来控制,即,直接检测出废气的温度,控制热媒体的温度、流量以使此废气的温度收敛于基准值。此时,废气温度传感器可设置于废气热交换器9的内部及其上下游靠近废气热交换器的位置(最好是废气出口附近)。
如上所述,通过将热媒体的流量及导入废气热交换器9的导入温度,设定成在废气热交换器内废气温度为露点之下,因废气的凝结热可提高热媒体的热回收效率。结果,因热媒体回收的热引起的热媒体的温度上升部分(温度差Δt3)较图5所示的现有技术的装置大。使热媒体通过废气热交换器的时间比其通过发动机冷却部在先,这样,特别是在导入废气热交换器的热媒体的温度比废气的露点W低时,更有效果。
在上述例中,废气热交换器构成为对流形式,但在并流形式中也是如此。图4表示并流形式的废气热交换器9的入口到发动机缸头6之间的热媒体的温度。在废气热交换器入口的热媒体的温度比废气的露点W低的场合,热媒体的温度如线Lm1变化,废气的温度分别如线Lg1变化。
在该图中,导入废气热交换器9的温度为a的热媒体从温度为g的废气中回收热量,逐渐地使废气的温度降低。在废气的温度降低到露点W的时刻(热媒体温度上升到b),废气组分凝结而产生凝结热,所以,热媒体以较大斜率升高温度(线bc的斜率)。最终得到温度差Δt3’。该斜率和对流方式同样地决定于导入废气热交换器9的热媒体的流量,温度(温度a),流量越大或导入的热媒体的温度越低,其斜率越大。作为热交换器的形式,除对流、并流方式之外,也有称之为直交流形式的热交换器及它们的变种,本发明当然也适用于这样的热交换器。
在上述实施例中,使用油热交换器5从油箱4内的油中回收了热量。这在极寒地区,热媒体不易升温的场合是有效的,虽然也具有降低油温的效果,但根据使用环境也不一定非设油热交换器5不可。
从以上的说明可以看出,根据本发明,可以高效地回收发动机产生的热量。特别是,将废气热交换器置于发动机冷却部之前,所以,由温度比较低的热媒体来使废气中的水蒸气凝结,其凝结热也可得以回收。
根据本发明,为了使废气中的水蒸气温度为其露点之下、利用凝结热,含有了控制热媒体的温度及/或流量的工作部分。所以,可边提高热回收效率边升高热媒体的温度。
此外,根据本的发明,从因发动机的热而温度上升的发动机油中回收热量。从油中回收的热量比从发动机本体、废气中回收的热量要小得多,所以,此处的热媒体温升小。因此,不仅不会损害上述的凝结热回收作用,提高热回收效率,而且可以得到冷却发动机油的效果。另外,根据本发明还可以延长热媒体泵寿命。

Claims (10)

1.一种发动机的废热回收装置,具有循环路径及将上述循环路径的输出侧连接到输出热交换器的管路,所述的循环路径使热媒体循环到发动机冷却部及利用发动机废气的废气热交换器,其特征在于:
在上述循环路径中,于上述发动机冷却部的上游配置上述废气热交换器;
将导入上述废气热交换器的热媒体设定成这样的低温,即,使得与该热媒体进行热交换的废气中的水蒸气温度降低到其露点之下;从而,可以在废气热交换器中回收废气的凝结热。
2.如权利要求1所述的发动机废热回收装置,其特征在于:在废热回收的工作期间,至少控制上述热媒体的温度及流量中的一方,以便将上述废气热交换器内的废气中的水蒸气的温度维持在露点之下。
3.如权利要求1所述的废热回收装置,其特征在于:
具有废气温度检测装置,以检测出在上述废气热交换器前后的预定位置处的废气温度;
根据上述废气温度检测装置检测出的废气温度控制上述热媒体的温度及流量中的至少一方,将控制的工作时间包含于热回收工作时间内,以便上述废气热交换器内的废气中水蒸气温度为露点之下。
4.如权利要求3所述的发动机废热回收装置,其特征在于:废气温度在上述废气热交换器内或其附近检测。
5.如权利要求1所述的发动机废热回收装置,其特征在于:
在上述循环路径上具有检测热媒体温度的热媒体温度检测装置;
根据上述废气温度检测装置检测出的废气温度控制上述热媒体的温度及流量中的至少一方,将控制的工作时间包含于热回收工作时间中,以便上述废气热交换器内的废气中水蒸气温度为露点之下。
6.如权利要求1所述的发动机废热回收装置,其特征在于:
具有热负载检测装置,检测通过上述输出热交换器连接的热负荷的大小;
根据上述热负载检测装置检测出的热负载的大小控制上述热媒体的温度及流量中的至少一方,所控制的工作时间包含于废热回收工作时间内,以便上述废气热交换器内的废气中的水蒸气的温度为露点之下。
7.如权利要求5所述的发动机废热回收装置,其特征在于:通过控制对应于上述热负载的上述发动机的工作及停止,来控制上述热媒体的温度。
8.如权利要求1所述的发动机废气热回收装置,其特征在于:还包括使热媒体沿循环路径循环的泵,该泵配置于上述废气热交换器的上游侧入口的循环路径中。
9.如权利要求1所述的发动机废气热回收装置,其特征在于:包括使发动机油和上述热媒体进行热交换的油热交换部,该油热交换部设置于上述循环路径中的上述废气热交换器的上游。
10.如权利要求9所述的发动机废气回收装置,其特征在于:设有泵,该泵设置于上述油热交换器的热媒体入口侧,以使热媒体在循环路径中循环。
CN00130696A 1999-10-22 2000-10-20 发动机的废热回收装置 Expired - Fee Related CN1116511C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30103299A JP3767785B2 (ja) 1999-10-22 1999-10-22 エンジンの排熱回収装置
JP301032/1999 1999-10-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1295186A CN1295186A (zh) 2001-05-16
CN1116511C true CN1116511C (zh) 2003-07-30

Family

ID=17892041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN00130696A Expired - Fee Related CN1116511C (zh) 1999-10-22 2000-10-20 发动机的废热回收装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6324849B1 (zh)
EP (1) EP1094214B1 (zh)
JP (1) JP3767785B2 (zh)
CN (1) CN1116511C (zh)
DE (1) DE60022842T2 (zh)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002115801A (ja) * 2000-10-05 2002-04-19 Honda Motor Co Ltd 蒸発器の蒸気温度制御装置
JP4548694B2 (ja) * 2001-04-20 2010-09-22 本田技研工業株式会社 エンジンの排熱回収装置
JP3871193B2 (ja) 2001-07-03 2007-01-24 本田技研工業株式会社 エンジンの排熱回収装置
JP3923496B2 (ja) * 2002-08-09 2007-05-30 本田技研工業株式会社 熱交換器における作動媒体の供給制御装置
CN1683761B (zh) * 2004-02-01 2010-04-28 柴文龙 两路循环型内燃机
PL1761984T3 (pl) * 2004-03-16 2013-09-30 Tecogen Inc Układ kogeneracyjny agregatu prądotwórczego z napędem silnikowym i falownikiem
US7401578B2 (en) * 2004-05-21 2008-07-22 Gemini Energy Technologies, Inc. System and method for the co-generation of fuel having a closed-loop energy cycle
JP2006083720A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Honda Motor Co Ltd コジェネレーション装置
KR100644830B1 (ko) * 2004-12-10 2006-11-15 엘지전자 주식회사 열병합 발전 시스템
JP4259583B2 (ja) * 2007-02-15 2009-04-30 株式会社デンソー 排気熱回収装置
DE202007005483U1 (de) * 2007-04-13 2008-08-21 Schmid, Max Blockheizkraftwerk
US7866157B2 (en) 2008-05-12 2011-01-11 Cummins Inc. Waste heat recovery system with constant power output
US7984606B2 (en) * 2008-11-03 2011-07-26 Propulsion, Gas Turbine, And Energy Evaluations, Llc Systems and methods for thermal management in a gas turbine powerplant
CN101418751B (zh) * 2008-11-14 2010-06-09 无锡开普动力有限公司 发动机发电机组废热回收装置
US8438850B2 (en) * 2009-02-17 2013-05-14 General Electric Company Waste heat utilization for pre-heating fuel
JP5286104B2 (ja) 2009-02-19 2013-09-11 パーパス株式会社 排熱回収方法、排熱回収装置及びコジェネレーションシステム
CN101825040B (zh) * 2009-03-04 2012-07-04 上海恒锦动力科技有限公司 柴油发电机热能回收系统
DE102009013943A1 (de) 2009-03-19 2010-09-23 Frank Will Ölschmiersystem
US8544274B2 (en) * 2009-07-23 2013-10-01 Cummins Intellectual Properties, Inc. Energy recovery system using an organic rankine cycle
US8627663B2 (en) * 2009-09-02 2014-01-14 Cummins Intellectual Properties, Inc. Energy recovery system and method using an organic rankine cycle with condenser pressure regulation
EP2369151A3 (en) * 2010-03-25 2012-08-08 Chin-Chih Hsieh Heating pipe mechanism and vehicle exhaust waste heat utilizing system having the same
WO2012019161A1 (en) 2010-08-05 2012-02-09 Cummins Intellectual Properties, Inc. Emissions-critical charge cooling using an organic rankine cycle
CN103180553B (zh) 2010-08-09 2015-11-25 康明斯知识产权公司 包括兰金循环rc子系统的废热回收系统和内燃机系统
DE112011102675B4 (de) 2010-08-11 2021-07-15 Cummins Intellectual Property, Inc. Geteilter Radiatoraufbau zur Wärmeabfuhroptimierung für ein Abwärmeverwertungssystem
CN103180554B (zh) 2010-08-13 2016-01-20 康明斯知识产权公司 使用换能装置旁通阀进行兰金循环冷凝器压力控制
US8826662B2 (en) 2010-12-23 2014-09-09 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine cycle system and method
DE112011104516B4 (de) 2010-12-23 2017-01-19 Cummins Intellectual Property, Inc. System und Verfahren zur Regulierung einer EGR-Kühlung unter Verwendung eines Rankine-Kreisprozesses
KR101211816B1 (ko) * 2010-12-24 2012-12-12 주식회사 경동나비엔 가정용 열병합 발전시스템
DE102012000100A1 (de) 2011-01-06 2012-07-12 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine-kreisprozess-abwärmenutzungssystem
US9021808B2 (en) 2011-01-10 2015-05-05 Cummins Intellectual Property, Inc. Rankine cycle waste heat recovery system
EP3396143B1 (en) 2011-01-20 2020-06-17 Cummins Intellectual Properties, Inc. Internal combustion engine with rankine cycle waste heat recovery system
WO2012150994A1 (en) 2011-02-28 2012-11-08 Cummins Intellectual Property, Inc. Engine having integrated waste heat recovery
US20140159364A1 (en) * 2011-08-17 2014-06-12 Kenneth P. Harris Cogeneration system with oil and filter change feature
US8893495B2 (en) 2012-07-16 2014-11-25 Cummins Intellectual Property, Inc. Reversible waste heat recovery system and method
US9140209B2 (en) 2012-11-16 2015-09-22 Cummins Inc. Rankine cycle waste heat recovery system
US9845711B2 (en) 2013-05-24 2017-12-19 Cummins Inc. Waste heat recovery system
CN107893710A (zh) * 2017-12-28 2018-04-10 朱珍珍 内燃机高效节能余热利用技术
US11936327B2 (en) 2021-06-23 2024-03-19 Tecogen Inc. Hybrid power system with electric generator and auxiliary power source

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0272327A4 (en) * 1986-05-19 1990-11-28 Yamato Kosan Kk Heat exchanging system
DE3622631C2 (de) * 1986-07-05 1995-02-23 Fichtel & Sachs Ag Abgaswärmetauscher
GB8715131D0 (en) * 1987-06-27 1987-08-05 Combined Power Systems Ltd Building heat & power system
US5000003A (en) * 1989-08-28 1991-03-19 Wicks Frank E Combined cycle engine
JP2691372B2 (ja) 1990-03-09 1997-12-17 株式会社クボタ エンジン作業機のエンジン排熱回収装置
US5090371A (en) * 1990-05-25 1992-02-25 Volkswagen Ag Evaporative cooling system
DE4111298C2 (de) * 1991-04-08 1998-04-09 Gottfried Dipl Ing Roessle Wärmetauscher für ein Kleinkraftwerk und Verfahren zur Übertragung von Wärme
US5121607A (en) * 1991-04-09 1992-06-16 George Jr Leslie C Energy recovery system for large motor vehicles
DE4201627A1 (de) * 1992-01-17 1993-07-22 Wilhelm Knapp Umweltfreundliches blockheizkraftwerk
JPH06281289A (ja) * 1993-03-31 1994-10-07 Suga Kogyo Kk コージェネレーション装置
JP3674790B2 (ja) 1994-06-20 2005-07-20 東京瓦斯株式会社 コージェネレーションシステム
DE19538067A1 (de) * 1995-10-13 1997-04-17 Erdgas En Systeme Gmbh Stationäre Brennkraftmaschine und Verfahren zu ihrem Betreiben

Also Published As

Publication number Publication date
EP1094214B1 (en) 2005-09-28
CN1295186A (zh) 2001-05-16
EP1094214A2 (en) 2001-04-25
DE60022842T2 (de) 2006-07-06
EP1094214A3 (en) 2002-04-24
JP2001123885A (ja) 2001-05-08
DE60022842D1 (de) 2005-11-03
US6324849B1 (en) 2001-12-04
JP3767785B2 (ja) 2006-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1116511C (zh) 发动机的废热回收装置
CN100390396C (zh) 内燃机的余热回收装置
CN1167871C (zh) 发动机的排热回收装置
CN1110629C (zh) 热电共生装置
CN100495790C (zh) 燃料电池用冷却装置以及安装有该冷却装置的车辆
CN1808316A (zh) 模块化能量产生系统
CN101634499B (zh) 热水及冷暖房供给系统
CN101113851A (zh) 热电联产系统
KR102536560B1 (ko) 차량용 배터리 온도조절장치 및 이를 구비한 차량용 공조장치
JP2008051462A (ja) 空調・発電システムおよび空調・発電システムの制御方法
CN1390356A (zh) 用于冷却电力变压器的设备和方法
JP2010266191A (ja) 媒体温度調整システム
CN100470168C (zh) 热电联产系统
JP2006313049A (ja) 排熱利用システム、及びその運転方法
CN106091450A (zh) 智能化供能微网
CN1243931C (zh) 利用热联合发电的低热水-连续式地区供暖系统
JP2017141992A (ja) 圧縮空気貯蔵発電装置および圧縮空気貯蔵発電方法
CN1152696A (zh) 空调器控制装置
JPH11351056A (ja) 小型エネルギープラント装置
CN102801111B (zh) 转换器布置及与转换器布置有关的方法
JP2013201873A (ja) 熱電発電装置および熱電発電システム
CN106288510B (zh) 多能互补能源集成供应系统
JPH11262184A (ja) コジェネレーション装置
CN216958212U (zh) 一种基于板式热交换器的蓄电池温度调节系统
US11859834B2 (en) Micro-combined heat and power system with exterior generator and heating system compatibility and method of use

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20030730

Termination date: 20151020

EXPY Termination of patent right or utility model