CN208473994U - 提高发动机废气涡轮发电效率的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种提高发动机废气涡轮发电效率的装置，包括动力涡轮、变速器、控制器、变速器换挡执行机构、整流电路、涡轮发电机、蓄电池，动力涡轮安装在发动机的废气排气管道中，动力涡轮的转子轴由废气排气管道穿出与变速器的输入轴连接传动，变速器的输出轴与涡轮发电机的转轴连接传动，涡轮发电机经整流电路于蓄电池电性连接，发动机上设置有监测曲轴转速的曲轴转速传感器，曲轴转速传感器、变速器换挡执行机构分别与控制器电性连接，本实用新型利用发动机废气涡轮发电，通过调节变速器的传动比，实现涡轮发电机转轴转速和动力涡轮转速的不同步，使得涡轮发电机始终保持在最佳发电效率转速范围之间，大幅度提高了发电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种提高发动机废气涡轮发电效率的装置。
背景技术
汽车节能是汽车工业发展的三大主题之一。由于能源消耗的加剧，汽车节能问题备受人们的关注。有关研究资料表明，汽车燃料燃烧所发出的能力只有三分之一左右被有效利用，其他的能量被排放到大气中，不仅造成了能源的浪费，还造成了环境污染。汽车发动机动力输出占燃料燃烧总热量的 25％～42％，其余以废热形式从冷却水和尾气等排出车外的能量占燃烧总能量的 58％～75％。可见对排气能量进行回收具有非常重要的意义因此，充分利用汽车排放的废热应当是我们现实汽车节能、降低排放的一个研究方向。
发动机尾气的余热具有温度高，压强大，流速快的特点，因此尾气所含能量在浪费的热量中占主要部分。若从尾气中回收这部分能量并加以利用，是提高能量利用率的重要途径之一，既节省能源又使车辆运行费用降低。为满足发展需求，目前生产的柴油机都采用了一定的技术利用尾气中的能量，如废气涡轮增压，制冷空调、发电、采暖、改良燃料等。在所有上述方法中，只有废气涡轮增压实现了产业化，其他方法由于技术和其他方面原因，仍处于研制或试验阶段，尚未投入商业化生产，而尾气发电技术就是一门新的尾气利用技术。与现有的尾气利用技术相比，尾气发电具有机构简单，制造方便，不需要对动力部分有大的变动，和不影响动力输出的优点。但是由于涡轮发电机只有在一定的转速范围内才具有最佳的发电效率，现有的涡轮发电效率低下。
发明内容
本实用新型提出一种提高发动机废气涡轮发电效率的装置。
本实用新型解决技术问题所采用的方案是，一种提高发动机废气涡轮发电效率的装置，包括动力涡轮、变速器、控制器、变速器换挡执行机构、整流电路、涡轮发电机、蓄电池，动力涡轮安装在发动机的废气排气管道中，动力涡轮的转子轴由废气排气管道穿出与变速器的输入轴连接传动，变速器的输出轴与涡轮发电机的转轴连接传动，涡轮发电机经整流电路于蓄电池电性连接，发动机上设置有监测曲轴转速的曲轴转速传感器，曲轴转速传感器、变速器换挡执行机构分别与控制器电性连接。
进一步的，所述控制器为行车电脑。
进一步的，发动机的废气排气管道上设置有废气泄压阀，废气泄压阀位于发动机与动力涡轮之间。
进一步的，变速器的输出轴、输出轴经轴经推力球轴承支撑。
进一步的，转子轴将联轴器与变速器的输入轴连接传动，变速器的输出轴经联轴器与涡轮发电机的转轴连接传动。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：结构简单，设计合理，利用发动机废气涡轮发电，通过调节变速器的传动比，实现涡轮发电机转轴转速和动力涡轮转速的不同步，使得涡轮发电机始终保持在最佳发电效率转速范围之间，大幅度提高了发电效率。
附图说明
下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图中：
1-发动机；2-排气管；3-控制器；4-压力泄压阀；5-动力涡轮；6-变速器换挡执行机构；7-变速器；8-涡轮发电机；9-整流电路；10-蓄电池；11-推力球轴承A；12-推力球轴承B；13-曲轴转速传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1所示，一种提高发动机废气涡轮发电效率的装置，包括动力涡轮、变速器、控制器、变速器换挡执行机构、整流电路、涡轮发电机、蓄电池，动力涡轮安装在发动机的废气排气管道中，动力涡轮的转子轴由废气排气管道穿出与变速器的输入轴连接传动，变速器的输出轴与涡轮发电机的转轴连接传动，涡轮发电机经整流电路于蓄电池电性连接，发动机上设置有监测曲轴转速的曲轴转速传感器，曲轴转速传感器、变速器换挡执行机构分别与控制器电性连接。
在本实施例中，所述控制器为行车电脑。
在本实施例中，发动机的废气排气管道上设置有废气泄压阀，防止发动机出现排气不顺畅的现象，影响发动机的排气效果，废气泄压阀位于发动机与动力涡轮之间。
在本实施例中，变速器的输出轴、输出轴经轴经推力球轴承支撑。
在本实施例中，转子轴将联轴器与变速器的输入轴连接传动，变速器的输出轴经联轴器与涡轮发电机的转轴连接传动。
发动机工作时排出的废气进入废气排气管道并冲击动力涡轮使其旋转，动力涡轮旋转带动与其固定安装在一起的转子轴旋转，转子轴的旋转对外输出做功，转子轴通过变速器和涡轮发电机的转轴连接，涡轮发电机发出的电量经过整流电路向蓄电池充电，将采集到的发动机转速信号传递给行车电脑，行车电脑根据曲轴转速传感器的输入信号判断发动机所处的工况，向变速器换挡执行机构发出控制信号，变速器换挡执行机构接收到信号后根据行车电脑内部预先存储的信息控控制变速器进行升档或者降档，从而使得涡轮发电机保持在最佳转速范围内。
当发动机处于低速工况时，排气量较小，动力涡轮的转速较低，以此需要进行降档传动，使得涡轮发电机转轴获得更高转速，此时变速器换挡执行机构根据行车电脑内部存储的信息控制变速器降档，发电机转轴获得比动力涡轮更高的转速；当发动机处于高速工况时，排气量较大，动力涡轮的转速较高，而此时发电机并不需要太高的转速，因此需要对变速器进行升档传动，行车电脑接收到曲轴转速传感器输入信号判断出发动机处于高速状态，向变速器换挡执行机构发出信号控制变速器进行升档。发电机转轴获得比动力涡轮转子轴更低的转速，通过调节变速器的传动比，使得发电机转轴转速保持在最佳转速范围内，提高了发电效率。
上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种提高发动机废气涡轮发电效率的装置，其特征在于：包括动力涡轮、变速器、控制器、变速器换挡执行机构、整流电路、涡轮发电机、蓄电池，动力涡轮安装在发动机的废气排气管道中，动力涡轮的转子轴由废气排气管道穿出与变速器的输入轴连接传动，变速器的输出轴与涡轮发电机的转轴连接传动，涡轮发电机经整流电路于蓄电池电性连接，发动机上设置有监测曲轴转速的曲轴转速传感器，曲轴转速传感器、变速器换挡执行机构分别与控制器电性连接。
2.根据权利要求1所述的提高发动机废气涡轮发电效率的装置,其特征在于：所述控制器为行车电脑。
3.根据权利要求2所述的提高发动机废气涡轮发电效率的装置,其特征在于：发动机的废气排气管道上设置有废气泄压阀，废气泄压阀位于发动机与动力涡轮之间。
4.根据权利要求1所述的提高发动机废气涡轮发电效率的装置,其特征在于：变速器的输出轴、输出轴经轴经推力球轴承支撑。
5.根据权利要求1所述的提高发动机废气涡轮发电效率的装置,其特征在于：转子轴将联轴器与变速器的输入轴连接传动，变速器的输出轴经联轴器与涡轮发电机的转轴连接传动。
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Cited By (1)
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| CN108757164A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-06 | 福州大学 | 提高发动机废气涡轮发电效率的装置及方法 |
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