CN2481853Y - 发动机热能、废气能量回收再利用装置 - Google Patents

发动机热能、废气能量回收再利用装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于一种发动机热能、废气能量回收再利用装置。该装置利用发动机工作过程中的热量和排气管废气热量,改变现有发动机的冷却系统,将热能转化为动能,推动涡轮做功,实现充分利用热能,减少废气污染,节约能源的目的,热效率可达60—70%。该装置设计合理,加工改装容易,易推广使用。

Description

发动机热能、废气能量回收再利用装置
本实用新型属于一种发动机热能、废气能量回收再利用装置。
现在的发动机其做功部分一般只占燃烧总能量的25-30％，剩余的70-75％的能量有一半左右随废气排出发动机外，另一半被燃烧室壁、气缸面和活塞顶面所吸收，通过水冷或空冷使热能丧失。目前，对发动机废气的回收利用已广泛引起人们的注意，例如专利97213696.7内燃机废气涡轮能量回收装置、专利96212213.0发动机排气管热能回收装置、专利99238605.5汽车废气利用和净化处理回收等，均针对发动机排气管废气的能量进行回收利用，但并未解决发动机工作过程中其他热能损失的问题。
本实用新型的目的是提供一种能充分利用发动机在工作过程中，其燃烧室、气缸和活塞所吸收热能及排气管废气热能使之转化为动能的发动机热能、废气能量回收再利用装置。
为达到上述目的，本实用新型由发动机、水套、电动齿轮泵、调压阀、冷凝器、涡轮、热交换器及喷嘴组成，电动齿轮泵的出口通过流通管连接至少一个喷嘴，喷嘴装配在水套上，发动机的排气口固定连接一热交换器；涡轮的涡轮轴由输出齿轮与飞轮连接，涡轮入口处与一喷嘴的喷头相连，该喷嘴的另一端与热交换器外管出口连接；涡轮的出口通过流通管连接冷凝器上储室的进口，冷凝器下储室的出口通过流通管与电动齿轮泵的进口相连；所述冷凝器下储室还有一冷却液加入口；冷凝器下储室及水套上均装配有温度传感器；整套装置为密封状态。
所述热交换器为套管式热交换器。
所述冷凝器为下流式冷凝器。
所述喷嘴为电动针阀式喷嘴或电动滑阀式喷嘴。
所述述冷凝器下储室出口与电动齿轮泵出口之间装有一压力调节阀。
本实用新型利用发动机工作过程中的热量和排气管废气热量，改变现有发动机的冷却系统，将热能转化为动能，推动涡轮做功，实现充分利用热能，减少废气污染，节约能源的目的，热效率可达60-70％。该装置设计合理，加工改装容易，易推广使用。
以下结合附图对本实用新型作详细说明：
图1是本实用新型结构示意图。
本装置中的发动机，水套，电动针阀式喷嘴，电动齿轮泵，下流式冷凝器，涡轮等机件均为标准构件。如图1所示，将电动齿轮泵1替代现用的水泵，电动齿轮泵1抽入R134a冷却液，出口通过流通管12连接电动针阀式喷嘴2，喷嘴2的数量一般为2-4个为宜，电动针阀式喷嘴2装配在水套3内，使电动针阀式喷嘴2喷出的R134a冷却液形成雾状，在水套3内能更好地吸收热量。发动机11的排气口20固定连接一套管式热交换器4，代替了传统的排气管。热交换器4的内管16与外界相通，供废气通过，外管15供R134a蒸汽通过。在本装置中设置一陶瓷涡轮6，涡轮6的涡轮轴19通过输出齿轮18与飞轮10连接，涡轮6的入口处装配电动针阀式喷嘴5，该喷嘴5的喷头向着涡轮6的入口，喷嘴5的另一端与热交换器4外管15相连，涡轮6的出口通过流通管连接到下流式冷凝器7上储室14的进口13，该冷凝器7下储室17的出口22通过流通管与电动齿轮泵1的进口连接。在冷凝器7下储室17的出口22与电动齿轮泵1的出口之间装配一压力调节阀9。在冷凝器7的下储室17及水套3上均装配有温度传感器24、25。整套装置为密封状态。
初次使用时，将R134a冷却液从冷凝器7下储室17的加入口23注入并密封，发动机11启动后，气缸体温度达到温度传感器24设定的约85℃温度时，电控系统指令电动齿轮泵1启动，抽取R134a冷却液，电动针阀式喷嘴2打开，将冷却液成雾状地喷射入水套3内，电动针阀式喷嘴2接受电控系统的指令打开或关闭，打开程度与活塞所做的功成正比，发动机所做的功越多，喷嘴打开的程度越大。当R134a冷却液喷射到水套3内，吸收气缸体和气缸盖的热量，使其温度保持在规定的范围内，R134a冷却液在水套3内吸热，迅速汽化成高温高压的R134a蒸汽，并流向热交换器4的外管15，继续吸收内管16中废气的热量，之后，高温高压的R134a蒸汽经电动针阀式喷嘴5喷射入陶瓷涡轮6，推动涡轮6通过涡轮轴19和输出齿轮18而带动飞轮10，经过涡轮6的高温高压R134a蒸汽转变成低温低压R134a蒸汽由涡轮6的出口流出再进入下流式冷凝器7，R134a蒸汽经过冷凝器7的散热芯子21，在汽车的快速行驶中，自然风将其冷却，如车速低时，为确保必要的冷却风量，在冷凝器7的下储室17上安装温度传感器25，当冷凝器7的温度达到约56℃的设定值时，电控系统指令启动冷却风扇8。被冷却的R134a蒸汽由气态变成液态，储存在冷凝器7的下储存室17内，之后被电动齿轮泵1吸入。为了确保供给电动针阀式喷嘴2的压力稳定，在电动齿轮泵1出口压力过高时，压力调节阀9自动打开，部分冷却液流回冷凝器7的下储室17内。
综上所述R134a冷却液代替原有发动机的冷却水经过齿轮泵，喷嘴，水套，热交换器，喷嘴，涡轮，冷凝器再回到齿轮泵完成一个工作循环，如此反复，达到利用燃烧室壁，气缸筒面所吸收的热能和废气热能转化为动能推动涡轮做功的目的。本实用新型的发动机热能、废气能量回收再利用装置，适合于各种汽车、摩托车使用，可根据需要配置不同型号的机件按图安装。

Claims (8)

1、一种发动机热能、废气能量回收再利用装置，由发动机、水套、  电动齿轮泵、调压阀、冷凝器、涡轮、热交换器及喷嘴组成，其特征在于：电动齿轮泵(1)的出口通过流通管(12)连接至少一个喷嘴(2)、，喷嘴(2)装配在水套(3)上，发动机(11)的排气口(20)固定连接一热交换器(4)；涡轮(6)的涡轮轴(19)由输出齿轮(18)与飞轮(10)连接，涡轮(6)入口处与一喷嘴(5)的喷头相连，该喷嘴(5)的另一端与热交换器(4)外管(15)出口连接；涡轮(6)的出口通过流通管连接冷凝器(7)上储室(14)的进口(13)，冷凝器(7)下储室(17)的出口(22)通过流通管与电动齿轮泵(1)的进口相连；冷凝器(7)下储室(17)及水套(3)上均装配有温度传感器(24)、(25)；整套装置为密封状态。
2、据权利要求1所述的发动机热能、废气能量回收再利用装置，其特征在于：所述热交换器(4)为套管式热交换器。
3、据权利要求1所述的发动机热能、废气能量回收再利用装置，其特征在于：所述冷凝器(7)为下流式冷凝器。
4、据权利要求1、2或3所述的发动机热能、废气能量回收再利用装置，其特征在于：所述喷嘴(2)为电动针阀式喷嘴。
5、据权利要求1、2或3所述的发动机热能、废气能量回收再利用装置，其特征在于：所述喷嘴(2)为电动滑阀式喷嘴。
6、据权利要求1、2或3所述的发动机热能、废气能量回收再利用装置，其特征在于：所述述冷凝器(7)出口与电动齿轮泵(1)出口之间装有一压力调节阀(9)。
7、据权利要求4所述的发动机热能、废气能量回收再利用装置，其特征在于：所述述冷凝器(7)出口与电动齿轮泵(1)出口之间装有一压力调节阀(9)。
8、据权利要求5所述的发动机热能、废气能量回收再利用装置，其特征在于：所述述冷凝器(7)出口与电动齿轮泵(1)出口之间装有一压力调节阀(9)。
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