CN201074559Y - 车用内燃机余热回收利用机构 - Google Patents

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Abstract

一种车用内燃机余热回收利用机构，与车用空调压缩机、车用内燃机、内燃机冷却液散热器及内燃机排气消声器分别相连，包括内燃机废气余热回收器、内燃机冷却液余热回收器、向心式透平机、风冷冷凝器和相应连接管路。内燃机冷却液余热回收器连接在车用内燃机与内燃机冷却液散热器之间，内燃机废气余热回收器连接在车用内燃机与内燃机排气消声器之间，向心式透平机、风冷冷凝器、内燃机冷却液余热回收器和内燃机废气余热回收器串联成传热工质的循环回路。本实用新型省去了现有技术中所需要的发动机的一部分用来驱动车用空调压缩机的功率，因而减少了能耗，节约了能源和汽车的运营成本。

Description

车用内燃机余热回收利用机构
技术领域
本实用新型涉及一种车用内燃机余热综合利用技术，尤其涉及一种车用内燃机余热回收利用机构。
背景技术
目前车用内燃机的燃料利用效率一般不超过40％，大量的热能通过循环冷却水吸收后传导到空气中，还有大量的热能通过高温废气排放到大气中，燃料的热能未得到充分利用。而车上的空调设备却又由发动机来带动，大量消耗发动机的功率，进一步加大了能源的消耗。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种车用内燃机余热回收利用机构。
为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种车用内燃机余热回收利用机构，安装在汽车内并与车用空调压缩机、车用内燃机、内燃机冷却液散热器及内燃机排气消声器分别相连，所述的车用内燃机余热回收利用机构包括内燃机废气余热回收器、内燃机冷却液余热回收器、向心式透平机、风冷冷凝器和相应连接管路，内燃机废气余热回收器设有内燃机废气的传热通道和进出口以及传热工质的吸热通道和进出口，内燃机冷却液余热回收器设有内燃机循环冷却液的传热通道和进出口以及传热工质的吸热通道和进出口，向心式透平机设有高压蒸汽进口和低压蒸汽出口，风冷冷凝器设有气态传热工质进口和液态传热工质出口；
所述的内燃机废气余热回收器的内燃机废气进口通过管路与车用内燃机的高温废气出口相连，其内燃机废气出口通过管路与内燃机排气消声器相连，其传热工质进口通过管路与内燃机冷却液余热回收器的传热工质出口相连，其传热工质出口通过管路与向心式透平机的高压蒸汽进口相连；
所述的内燃机冷却液余热回收器的循环冷却液进口通过管路与车用内燃机的循环冷却液出口相连，其循环冷却液出口通过管路与内燃机冷却液散热器相连，其传热工质进口通过管路与风冷冷凝器的液态传热工质出口相连；
所述的向心式透平机的低压蒸汽出口通过管路与风冷冷凝器的气态传热工质进口相连，向心式透平机还与车用空调压缩机传动相连。
所述的内燃机冷却液余热回收器的传热工质进口与风冷冷凝器的液态传热工质出口之间的连接管路上串联有加压泵，该加压泵将由风冷冷凝器出来的液态传热工质加压后送往内燃机冷却液余热回收器。
所述的内燃机废气余热回收器的内燃机废气进口与车用内燃机的高温废气出口之间的连接管路上串联有电动三通阀，三通阀的另一出口通过排气旁通管与内燃机废气余热回收器的内燃机废气出口管相连。
所述的内燃机冷却液余热回收器的循环冷却液进口与车用内燃机的循环冷却液出口之间的连接管路上串联有电动三通阀，三通阀的另一出口通过冷却液旁通管与内燃机冷却液散热器的循环冷却液进口管相连。
所述的内燃机废气余热回收器为管壳式换热器，管内为传热工质的吸热通道，管间为内燃机废气的传热通道。
所述的内燃机冷却液余热回收器为盘管式换热器，管内为传热工质的吸热通道，管外为内燃机循环冷却液的传热通道。
所述的加压泵为漩涡泵。
本实用新型通过传热工质回收内燃机的余热产生高压蒸汽以驱动向心式透平机做功，带动车用空调压缩机工作，省去了现有技术中所需要的发动机的一部分用来驱动车用空调压缩机的功率，因而减少了能耗，节约了能源和汽车的运营成本。
附图说明
图1是本实用新型车用内燃机余热回收利用机构的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的车用内燃机余热回收利用机构，安装在汽车内并与汽车上原有的车用空调压缩机3、车用内燃机11、内燃机冷却液散热器14及内燃机排气消声器(图中只示出了排气消声器的接口5)分别相连。它包括内燃机废气余热回收器7、内燃机冷却液余热回收器15、向心式透平机2(型号：PLPK-8.33/18.6x4.9压力回收型)、风冷冷凝器1(型号FLN-C18)和相应连接管路。
本实施例的内燃机废气余热回收器7采用RV-03系列管壳式换热器，在该换热器上设有内燃机废气的传热通道和进出口以及传热工质的吸热通道和进出口，管内为传热工质的吸热通道，管间为内燃机废气的传热通道。
本实施例的内燃机冷却液余热回收器15采用SFK系列浮动式盘管换热器，在该换热器上设有内燃机循环冷却液的传热通道和进出口以及传热工质的吸热通道和进出口，管内为传热工质的吸热通道，管外为内燃机循环冷却液的传热通道。
本实用新型中的向心式透平机2为特殊设计的小型透平机，它设有高压蒸汽进口和低压蒸汽出口。风冷冷凝器1设有气态传热工质进口和液态传热工质出口。
本实用新型中各设备的连接关系如下：
内燃机废气余热回收器7(RV-03系列管壳式换热器)的内燃机废气进口通过管路与车用内燃机11的高温废气出口10相连，内燃机废气余热回收器7的废气出口通过管路与内燃机排气消声器(图中只示出了排气消声器的接口5)相连，内燃机废气余热回收器7的传热工质进口通过管路与内燃机冷却液余热回收器15的传热工质出口相连，内燃机废气余热回收器7的传热工质出口通过管路6与向心式透平机2的高压蒸汽进口相连。
内燃机冷却液余热回收器15(SFK系列浮动式盘管换热器)的循环冷却液进口通过管路与车用内燃机11的循环冷却液出口12相连，内燃机冷却液余热回收器15的循环冷却液出口通过管路与内燃机冷却液散热器14相连，内燃机冷却液余热回收器15的传热工质进口通过管路17与风冷冷凝器1的液态传热工质出口相连。
向心式透平机2的低压蒸汽出口通过管路与风冷冷凝器1的气态传热工质进口相连，向心式透平机2还与车用空调压缩机3传动相连，车用空调压缩机3通过车用空调系统接口4连接车用空调系统。
本实施例在内燃机冷却液余热回收器15的传热工质进口与风冷冷凝器1的液态传热工质出口之间的连接管路17上串联有加压泵16，本实施例的加压泵采用尼可尼系列漩涡泵(型号ac220-110-250c)。该加压泵16将由风冷冷凝器1出来的液态传热工质加压后送往内燃机冷却液余热回收器15，以维持传热工质的循环动力并有利于在经过内燃机废气余热回收器7后产生高压蒸汽。
本实施例在内燃机废气余热回收器7的内燃机废气进口与车用内燃机11的高温废气出口10之间的连接管路上串联有电动三通阀9(PN6-40型)，该三通阀9的另一出口通过排气旁通管8与内燃机废气余热回收器7的内燃机废气出口管相连。
本实施例在内燃机冷却液余热回收器15的循环冷却液进口与车用内燃机11的循环冷却液出口12之间的连接管路上串联有另一电动三通阀9，该三通阀9的另一出口通过冷却液旁通管13与内燃机冷却液散热器14的循环冷却液进口管相连。
本实用新型的车用内燃机余热回收利用机构在运行时，当发动机11启动后，其高温废气通过排气管10和电动三通阀9进入管壳式换热器7的管间，加热通过其管内的有机工质，然后再通过排气消声器接口5排空。如果发动机11的冷却液温度过高，需要散热，那么与冷却液循环出口12连通的电动三通阀9在发动机温度控制开关控制下，关闭冷却液旁通管13，高温冷却液即进入盘管换热器15，加热其内的水。盘管换热器15的出水经管路进入冷却液散热器14流回发动机1，进入下一个循环。有机工质吸收热量后迅速气化，产生大于1MPa的蒸汽压力，高压蒸汽在压力的作用下顺着有机工质蒸汽供汽管6进入向心式透平机内膨胀做功，产生扭矩并推动车用空调压缩机3旋转产生制冷循环，并通过车载空调系统接口4将冷能送入车内空调系统。温度降低后的低压蒸气从向心式透平机的排气口排出，经管路进入风冷冷凝器1冷凝，低压蒸气经冷凝后由气态变成液态，体积缩小，在漩涡泵16的作用下经管路进入盘管式换热器15和管壳式换热器7，待温度升高后经由有机工质蒸汽供汽管6再次进入向心式透平机2做功，推动制冷压缩机3旋转，如此循环不断。

Claims (7)

1.一种车用内燃机余热回收利用机构，安装在汽车内并与车用空调压缩机、车用内燃机、内燃机冷却液散热器及内燃机排气消声器分别相连，其特征在于：
所述的车用内燃机余热回收利用机构包括内燃机废气余热回收器、内燃机冷却液余热回收器、向心式透平机、风冷冷凝器和相应连接管路，内燃机废气余热回收器设有内燃机废气的传热通道和进出口以及传热工质的吸热通道和进出口，内燃机冷却液余热回收器设有内燃机循环冷却液的传热通道和进出口以及传热工质的吸热通道和进出口，向心式透平机设有高压蒸汽进口和低压蒸汽出口，风冷冷凝器设有气态传热工质进口和液态传热工质出口；
所述的内燃机废气余热回收器的内燃机废气进口通过管路与车用内燃机的高温废气出口相连，其内燃机废气出口通过管路与内燃机排气消声器相连，其传热工质进口通过管路与内燃机冷却液余热回收器的传热工质出口相连，其传热工质出口通过管路与向心式透平机的高压蒸汽进口相连；
所述的内燃机冷却液余热回收器的循环冷却液进口通过管路与车用内燃机的循环冷却液出口相连，其循环冷却液出口通过管路与内燃机冷却液散热器相连，其传热工质进口通过管路与风冷冷凝器的液态传热工质出口相连；
所述的向心式透平机的低压蒸汽出口通过管路与风冷冷凝器的气态传热工质进口相连，向心式透平机还与车用空调压缩机传动相连。
2.根据权利要求1所述的车用内燃机余热回收利用机构，其特征在于：所述的内燃机冷却液余热回收器的传热工质进口与风冷冷凝器的液态传热工质出口之间的连接管路上串联有加压泵，该加压泵将由风冷冷凝器出来的液态传热工质加压后送往内燃机冷却液余热回收器。
3.根据权利要求1所述的车用内燃机余热回收利用机构，其特征在于：所述的内燃机废气余热回收器的内燃机废气进口与车用内燃机的高温废气出口之间的连接管路上串联有电动三通阀，三通阀的另一出口通过排气旁通管与内燃机废气余热回收器的内燃机废气出口管相连。
4.根据权利要求1所述的车用内燃机余热回收利用机构，其特征在于：所述的内燃机冷却液余热回收器的循环冷却液进口与车用内燃机的循环冷却液出口之间的连接管路上串联有电动三通阀，三通阀的另一出口通过冷却液旁通管与内燃机冷却液散热器的循环冷却液进口管相连。
5.根据权利要求1所述的车用内燃机余热回收利用机构，其特征在于：所述的内燃机废气余热回收器为管壳式换热器，管内为传热工质的吸热通道，管间为内燃机废气的传热通道。
6.根据权利要求1所述的车用内燃机余热回收利用机构，其特征在于：所述的内燃机冷却液余热回收器为盘管式换热器，管内为传热工质的吸热通道，管外为内燃机循环冷却液的传热通道。
7.根据权利要求2所述的车用内燃机余热回收利用机构，其特征在于：所述的加压泵为漩涡泵。
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