CN117780504B - 一种辅助发动机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种辅助发动机，包括热交换器，热交换器与柴油发动机的出气口相连通；能量转化室，将动能转化为电能；增压室，增压室与热交换器相连通，增压室内转动连接有增压转子；压气室，压气室与增压室连通，压气室的内腔内转动连接有压气转子；燃烧室，燃烧室位于能量转化室内，燃烧室与压气室连通；高压机壳，高压机壳内腔内转动连接有高压转子，高压机壳与燃烧室相连通；低压室，低压室的内腔内转动连接有低压转子，低压室与高压机壳相连通，低压室的侧壁上相通连接有排气管，低压转子、高压转子、压气转子和增压转子同轴设置。本申请具有回收柴油发动机产生的热量和压力，将产生的可燃废气燃烧转化成电能的效果。

Description

一种辅助发动机

技术领域

本申请涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种辅助发动机。

背景技术

柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机，柴油发动机工作的过程中产生大量的热量、压力和废气，为了减小对环境的污染，通常需要对柴油发动机产生的有害气体进行处理，通常处理柴油发动机尾气的方法有：1.EGR废气再循环；2.DOC柴油氧化催化器；3.NSC氮氧化合物存储式催化转化器处理；4.DPF柴油颗粒过滤器处理；5.SCR选择性催化还原的方法等。

上述对柴油发动机尾气处理的方式均将尾气中的有害气体转换为无毒无害的气体和水排向外界，从而减小对空气的污染。通过对柴油发动机中产生的可燃气体进行燃烧处理转化成无害气体的方式，无法对可燃烧气体燃烧产生的能量进行再利用，存在待改进之处。

发明内容

为了回收柴油发动机运转产生的热量和压力，对柴油发动机燃烧产生的可燃废气重新燃烧产生的能量进行重复利用，本申请提供一种辅助发动机。

本申请提供的一种辅助发动机，采用如下的技术方案：

一种辅助发动机，包括：

热交换器，所述热交换器与柴油发动机的出气口相连通；

能量转化室，将动能转化为电能；

增压室，所述增压室与所述热交换器相连通，所述增压室内转动连接有增压转子；

压气室，所述压气室与所述增压室连通，所述压气室的内腔内转动连接有压气转子；

燃烧室，所述燃烧室位于所述能量转化室内，所述燃烧室与所述压气室连通；

高压机壳，所述高压机壳内腔内转动连接有高压转子，所述高压机壳与所述燃烧室相连通；

低压室，所述低压室的内腔内转动连接有低压转子，所述低压室与所述高压机壳相连通，所述低压室的侧壁上相通连接有排气管，所述低压转子、高压转子、压气转子和所述增压转子同轴设置；

第一动力件，所述第一动力件驱使所述增压转子转动；

第二动力件，所述低压转子带动所述第二动力件运转，所述第二动力件的外壁上设置有用于连接导线的接线端子，所述接线端子与所述第二动力件电连接。

通过采用上述技术方案，热交换器的进气口与柴油发动机的出气口相通连接，柴油发动机运转产生的气体进入热交换器内，产生的氨气在热交换器的转换下产生氮气和氢气，氮气和氢气进入燃烧室内，利用氢气的易燃性引燃废气的燃烧，使得废气的燃烧更加容易；柴油发动机运转产生的热量和压力进入热交换器内，然后进入增压室，在增压转子的转动下被压至压气室内，随后进入燃烧室，柴油发动机产生的废气经热交换器进入燃烧室内，最后燃烧室中含有废气、空气、氮气和氢气，混合气体在燃烧室内燃烧产生高压气体，高压气体进入高压机壳内被冷却，随后低压气体进入低压室内，带动低压转子转动，最后从排气管排出，低压转子转动的过程中带动第二动力件运转，产生电能，第二动力件产生的电能供第一动力件和车辆的电器设备使用；柴油发动机运转时产生的热量、压力和废气进入能量转化室，使得第二动力件运转产生电能，减小对环境造成的污染的同时产生电能，合理利用废气燃烧产生的能量，第二动力件产生的电能经接线端子通向第一动力件或者车辆的电器元件。

可选的，所述热交换器的外壁上固定有导入盒，所述导入盒的侧壁上相通连接有进入管和出气管，所述进入管和所述出气管之间相通连接有裂解管，所述裂解管位于所述热交换器内，所述燃烧室的侧壁上相通连接有通入管，所述出气管与所述通入管通过导管连通。

通过采用上述技术方案，通过进入管向导入盒中注入氨气、甲醇和乙醇等，在裂解管的作用下产生氢气，产生的氢气经出气管通入燃烧室内，起到助燃的作用。

可选的，所述热交换器的内壁上固定有若干个支撑杆，若干个所述支撑杆均位于靠近所述热交换器进气口的位置，所述裂解管绕设在所述支撑杆上。

通过采用上述技术方案，支撑杆的设置便于固定裂解管，将支撑杆设置在靠近热交换器进气口的位置能够充分利用柴油发动机喷出的热量对裂解管进行加热，有利于裂解管内物体的分解。

可选的，所述导入盒的侧壁上相通连接有若干个所述裂解管，所述裂解管与所述热交换器的进气口呈一一对应设置，所述裂解管交错绕设在所述支撑杆上。

通过采用上述技术方案，设置若干个裂解管充分利用柴油发动机出口处的热量，使得每次产生充足的氢气，使得废气的燃烧更加充分；将裂解管交错的缠绕在支撑杆上，使得裂解管呈散开缠绕，便于气体的流通，且方便柴油发动机产生的热量在裂解管上的流通，更加有利于对裂解管加热。

可选的，所述热交换器的出气口处设置有隔热导通件，所述隔热导通件连通所述热交换器与所述增压室。

通过采用上述技术方案，进入热交换器内的热量、高压气体和废气在热交换器的作用后经隔热导通件进入增压室内，隔热导通件的设置起到隔热和导通的作用，具有单向导通的作用，减小增压室内高压气体重新回到热交换器内的可能性。

可选的，所述增压室的侧壁上相通连接有供气管，所述供气管的侧壁上安装有单向阀。

通过采用上述技术方案，供气管的设置便于向增压室内通入空气，使得废气在燃烧室内燃烧的过程中具有充足的氧气，从而使得燃烧更加充分；单向阀的设置对供气管开口的开关进行控制，且具有防止增压室内气体经供气管流出的可能性。

可选的，所述高压机壳的内壁上设置有内冷却管，所述内冷却管位于所述高压机壳的中间位置。

通过采用上述技术方案，进入高压机壳中的气体为高压高温气体，从高压机壳中进入低压室内的气体为低压低温气体，内冷却管的设置有利于向高压机壳中通入冷却介质，从而便于对高压机壳内的气体进行冷却。

可选的，所述第一动力件上也设置有所述接线端子，所述第一动力件和所述第二动力件均可以为电动机或者发电机。

通过采用上述技术方案，当第一动力件充当电动机使用时，第一动力件带动增压转子转动，燃烧室内燃烧产生的高压气体进入高压机壳中，然后进入低压室内驱使低压转子转动，带动第二动力件运转，此时第二动力件充当发电机；当第二动力件充当电动机时，启动第二动力件，第二动力件运转，带动增压转子转动，增压转子带动第一动力件运转，此时第一动力件为发电机，第一动力件产生电能，供车辆上的电器元件使用。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.热交换器与柴油发动机的出气口相通连接，柴油发动机运转的过程中产生热量、压力和废气经热交换器的作用下进入增压室内，在第一动力件的作用下将气体混合物通入压气室，在压气转子的转动下使得气体进入燃烧室内燃烧，燃烧室内气体的燃烧产生高压气体，进入高压机壳内腔内后冷却，随后进入低压室内，带动低压转子转动，从而带动第二动力件运转，第二动力件将动能转化为电能供第一动力件和车辆上的电器元件使用，合理利用柴油发动机运转产生的物质。

2.辅助发动机将柴油发动机产生的热量、压力和废气进行回收，使得对废气中可燃气体进行充分燃烧，减小对空气造成污染的同时，使得辅助发动机运转，辅助发动机产生电能，供车辆上的电器元件使用，减小能源的浪费。

3.第一动力件可以为电动机或者发电机，第二动力件也可以为电动机或者发电机。当第一动力件为电动机时，第二动力件为电动机，在第一电动机的运转下使得低压转子转动，带动第二动力件运转，使得第二动力件产生电能；当第一动力件为发电机，第二动力件为电动机时，第二动力件主动转动，带动增压转子转动，增压转子带动第一动力件运转，使得第一动力件产生电能，便于向车辆上的电器元件提供充足的电能。

附图说明

图1是本申请实施例中辅助发动机的整体结构示意图。

图2是本申请实施例中能量转化室的局部剖视图，用于展示能量转化室内的结构。

图3是本申请实施例中热交换器部位处的结构示意图，用于展示热交换器内的结构。

附图标记：1、热交换器；2、能量转化室；3、增压室；4、增压转子；5、压气室；6、压气转子；7、燃烧室；8、高压机壳；9、高压转子；10、低压室；11、低压转子；12、排气管；13、第一动力件；14、第二动力件；15、接线端子；16、导入盒；17、进入管；18、出气管；19、裂解管；20、通入管；21、支撑杆；22、隔热导通件；23、供气管；24、单向阀；25、内冷却管；26、进气孔。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种辅助发动机。

参照图1，一种辅助发动机，包括热交换器1和能量转化室2，热交换器1的出口处设置有用于连通热交换器1与能量转化室2的隔热导通件22，本申请中隔热导通件22优先选用波纹膨胀节，隔热导通件22的两端均通过法兰盘分别与热交换器1的侧壁和能量转化室2的侧壁固定，热交换器1内的混合气体经隔热导通件22进入能量转化室2内，能量转化室2能够将机械能转化成电能，供车辆上的电器元件使用。

参照图1，热交换器1的侧壁上开设有若干个进气孔26，本申请中进气孔26优先开设有四个，热交换器1与车辆柴油发动机的排气口的位置固定连接，柴油发动机运转的过程中产生的热量、压力和废气从排气口排出经进气孔26进入热交换器1内，热交换器1对产生的废气中可以进行分解的气体（例如甲烷）进行分解，柴油发动机的余热对热交换器1内的氨气加速分离，合理利用柴油发动机动燃烧时产生的余热，氨气分解产生氢气和氮气。

参照图2和图3，热交换器1上卡接固定有导入盒16，导入盒16的一端位于热交换器1的内腔内，导入盒16的另一端位于热交换器1外，导入盒16的侧壁上相通连接有进入管17和出气管18，导入盒16的侧壁上通过螺母固定有若干个裂解管19，本申请中裂解管19优先设置有四个，导入盒16的内腔内设置有两个通道，工作人员通过进入管17向导入盒16中通过氨水，氨水流经裂解管19之后，从出气管18排出氮气、氢气和水蒸气。本申请实施例中向进入管17内也可以通入氨气、甲醇、乙醇和汽油等，作为废气燃烧的引燃剂，乙醇、甲醇和汽油进入热交换器1中后气化吸热，随后导入燃烧室内，由于经过了预先吸热，从而提高燃烧效率。

参照图3，热交换器1的内壁上通过螺钉固定有若干个支撑杆21，热交换器1内每个进气口的位置均固定有若干个支撑杆21，裂解管19交错绕设在支撑杆21上，绕设在支撑杆21上的裂解管19的形状呈五角形状，便于气体的流通，使得裂解管19与进气孔26中流出的燃烧气体充分接触，对裂解管19的加热更加充分；进气孔26的位置均设置有一根裂解管19，充分利用柴油发动机产生的热量，使得通入裂解管19中的物质的裂解更加充分。进入管17中也可以通入甲烷、甲醇和酒精等。

参照图2，能量转化室2沿靠近热交换器1至远离热交换器1的方向依次分为增压室3、压气室5、燃烧室7、高压机壳8和低压室10，隔热导通件22与增压室3内腔相连通，增压室3的内腔内转动连接有增压转子4，进入增压室3内的废气在增压转子4的转动下进入压气室5内。

参照图2，压气室5的内腔内转动连接有压气转子6，压气转子6与增压转子4同轴连接，增压转子4转动带动压气转子6转动，压气转子6将压气室5内的废气压入燃烧室7内；增压室3的外壁上相通连接有若干个供气管23，供气管23的设置方便向压气室5内通入空气；燃烧室7的外壁上相通连接有通入管20，出气管18通过导管与通入管20相连通（导管卡接固定在热交换器1和能量转化室2外壁上，附图中未展示），出气管18向燃烧室7内提供氢气；当向进入管17中通入氨水时，燃烧室7内的气体成分为柴油发动机运转时产生的废气、空气、氮气和氢气，混合气体在燃烧室7内燃烧产生高压气体，燃烧室7内产生的高压气体的成分为氮气、氢气、碳氢化合物、碳氧化合物、氮氧化合物、氧气、二氧化碳和水等。

参照图3，供气管23上安装有单向阀24，打开单向阀24外界空气经供气管23进入增压室3内，单向阀24的设置便于控制供气管23，减小增压室3内的混合气体从供气管23排出的可能性。

参照图2，高压机壳8的内腔内转动连接有高压转子9，燃烧室7内气体燃烧产生的高压气体进入高压机壳8中，在高压机壳8中冷却，高压转子9的转动下使得高压机壳8中的混合气体进入低压室10内，高压机壳8的内腔内设置有内冷却管25，工作人员向内冷却管25中通入冷却介质，内冷却管25对进入高压机壳8中的混合气体进行冷却。

参照图2，低压室10的内腔内转动连接有低压转子11，低压室10的侧壁上相通连接有排气管12，高压机壳8中的混合气进入低压室10内，带动低压转子11转动，最后无害的低压气体经排气管12排向外界，减小对环境造成的污染。

参照图2，能量转化室2的外壁上设置有用于驱使增压转子4转动的第一动力件13，能量转化室2的外壁上设置有与低压转子11同步运转的第二动力件14，本申请中第一动力件13为电动机时，第二动力件14为发电机；第一动力件13为发电机时，第二动力件14为电动机。

参照图2，当第一动力件13充当电动机时，启动第一动力件13，第一动力件13的转轴转动，带动增压转子4转动，压气转子6转动，将混合气体压入燃烧室7内，混合气体燃烧产生高压气体，高压气体进入高压机壳8内冷却，随后进入低压室10内带动低压转子11转动，低压转子11带动第二动力件14运转，产生电能，此时第二动力件14充当发电机；当第一动力件13充当发电机时，第二动力件14充当电动机，启动第二动力件14，带动低压转子11转动，增压转子4转动，带动第一动力件13同步运转，使得第一动力件13产生电能。

参照图2，第一动力件13的外壁上通过螺钉固定有接线端子15，第二动力件14的外壁上也通过螺钉固定有接线端子15，第一动力件13和第二动力件14上产生的电能通过接线端子15输送电能。

本申请实施例一种辅助发动机的实施原理为：工作人员将热交换器1安装在车辆上柴油发动机的排气口的位置，向进入管17中通入氨水等，在柴油发动机产生的热量和裂解管19的共同作用下产生氮气、氢气和部分水蒸气，产生的气体经出气管18通入燃烧室7内，启动第一动力件13，第一动力件13带动增压转子4转动，增压转子4带动压气转子6转动，将增压室3和压气室5内的气体压至燃烧室7内，柴油发动机运转产生的废气在燃烧室7内充分燃烧产生高压气体，高压气体进入高压机壳8内，经高压机壳8的冷却后进入低压室10内，带动低压转子11转动，低压转子11带动第二动力件14运转产生电能，供第一动力件13和车辆上的电器元件使用。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种辅助发动机，其特征在于：包括

热交换器(1)，所述热交换器(1)与柴油发动机的出气口相连通；

能量转化室(2)，将动能转化为电能；

增压室(3)，所述增压室(3)与所述热交换器(1)相连通，所述增压室(3)内转动连接有增压转子(4)；

压气室(5)，所述压气室(5)与所述增压室(3)连通，所述压气室(5)的内腔内转动连接有压气转子(6)；

燃烧室(7)，所述燃烧室(7)位于所述能量转化室(2)内，所述燃烧室(7)与所述压气室(5)连通；

高压机壳(8)，所述高压机壳(8)内腔内转动连接有高压转子(9)，所述高压机壳(8)与所述燃烧室(7)相连通；

低压室(10)，所述低压室(10)的内腔内转动连接有低压转子(11)，所述低压室(10)与所述高压机壳(8)相连通，所述低压室(10)的侧壁上相通连接有排气管(12)，所述低压转子(11)、高压转子(9)、压气转子(6)和所述增压转子(4)同轴设置；

第一动力件(13)，所述第一动力件(13)驱使所述增压转子(4)转动；

第二动力件(14)，所述低压转子(11)带动所述第二动力件(14)运转，所述第二动力件(14)的外壁上设置有用于连接导线的接线端子(15)，所述接线端子(15)与所述第二动力件(14)电连接；

所述热交换器(1)的上固定有导入盒(16)，所述导入盒(16)的侧壁上相通连接有进入管(17)和出气管(18)，所述进入管(17)和所述出气管(18)之间相通连接有裂解管(19)，所述裂解管(19)位于所述热交换器(1)内，所述燃烧室(7)的侧壁上相通连接有通入管(20)，所述出气管(18)与所述通入管(20)通过导管连通；

所述热交换器(1)的内壁上固定有若干个支撑杆(21)，若干个所述支撑杆(21)均位于靠近所述热交换器(1)进气口的位置，所述裂解管(19)绕设在所述支撑杆(21)上；

所述导入盒(16)的侧壁上相通连接有若干个所述裂解管(19)，所述裂解管(19)与所述热交换器(1)的进气口呈一一对应设置，所述裂解管(19)交错绕设在所述支撑杆(21)上。

2.根据权利要求1所述的一种辅助发动机，其特征在于：所述热交换器(1)的出气口处设置有隔热导通件(22)，所述隔热导通件(22)连通所述热交换器(1)与所述增压室(3)。

3.根据权利要求1所述的一种辅助发动机，其特征在于：所述增压室(3)的侧壁上相通连接有供气管(23)，所述供气管(23)的侧壁上安装有单向阀(24)。

4.根据权利要求1所述的一种辅助发动机，其特征在于：所述高压机壳(8)的内壁上设置有内冷却管(25)，所述内冷却管(25)位于所述高压机壳(8)的中间位置。

5.根据权利要求1所述的一种辅助发动机，其特征在于：所述第一动力件(13)上也设置有所述接线端子(15)，所述第一动力件(13)和所述第二动力件(14)均可以为电动机或者发电机。