[發明專利]一種將內燃機排氣費熱轉換成機械能的裝置

無效

• 申請號: 200910073360.3
• 申請日: 2009-12-07
• 公開（公告）號: CN101718234A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 雷濤
• 申請（專利權）人: 雷濤
• 主分類號: F02G5/02
• 分類號: F02G5/02;F02B41/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是熱能轉換成機械能的技術領域。

背景技術

現有內燃機廣泛的應用在各個領域中，其中汽車應用的數量是最多的，給人類生活帶來了諸多便利，但其熱/機轉換效率一般是在25％～40％之間，其余60％～75％的熱能無法利用而需要向外排放，同時因燃料不能完全燃燒，并且溫度很高，達600℃以上，其尾氣將向空氣中排放大量的高溫污染氣體，使空氣受到嚴重的污染，具統計這些是造成地球環境變暖的主要原因之一。給人類將來的生活環境帶來了無法挽回的損失與破壞。

發明內容

本發明是為了克服現有內燃機熱轉換效率低(在25％～40％之間)，燃燒不完全而向空氣中排放大量的高溫污染氣體的問題。進而提出了一種將內燃機排氣費熱轉換成機械能的裝置。

它由小渦輪總成、葉輪總成、大渦輪總成、低溫換熱器、高溫換熱器5、減速耦合器組成；

內燃機的高溫排氣出口與小渦輪總成的進氣口連通，小渦輪總成的出氣口通過高溫換熱器的高溫進氣口、高溫換熱器、高溫換熱器的低溫出氣口、低溫換熱器的第一高溫進氣口、低溫換熱器、低溫換熱器的第一低溫出氣口與外界空氣連通，小渦輪總成的主軸與葉輪總成的主軸連接，葉輪總成的進氣口與外界空氣連通，葉輪總成的出氣口通過低溫換熱器的低溫進氣口、低溫換熱器、低溫換熱器的高溫出氣口、高溫換熱器的低溫進氣口、高溫換熱器、高溫換熱器的高溫出氣口與大渦輪總成的進氣口連通，大渦輪總成的出氣口通過低溫換熱器的第二高溫進氣口、低溫換熱器、低溫換熱器的第二低溫出氣口與外界空氣連通，大渦輪總成的主軸與減速耦合器的輸入軸連接，減速耦合器的輸出軸為機械動力輸出軸；小渦輪總成與大渦輪總成的功率比為1∶2至1∶4(視內燃機的高溫排氣出口的排氣溫度而定，按氣體熱學定理的氣體受熱膨脹比例計算)。

本發明能將現有內燃機的排氣熱能直接高效的轉換成機械能，柴油機的排氣溫度在650℃左右，本裝置的熱能/機械能轉換率能達20％至50％；汽油機的排氣溫度在1000℃左右，本裝置的熱能/機械能轉換率能達30％至65％。其綜合節油率能達20％至40％。使排氣溫度大幅度降低，達到200℃以下，實現節能減排的目的。

它還具運轉平穩、結構簡單、對材料要求低、使用方便、維護費用低、成本低廉、功率/重量比大的優點。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式由小渦輪總成1、葉輪總成2、大渦輪總成3、低溫換熱器4、高溫換熱器5、減速耦合器6組成；

內燃機7的高溫排氣出口7-1與小渦輪總成1的進氣口連通，小渦輪總成1的出氣口通過高溫換熱器5的高溫進氣口、高溫換熱器5、高溫換熱器5的低溫出氣口、低溫換熱器4的第一高溫進氣口、低溫換熱器4、低溫換熱器4的第一低溫出氣口與外界空氣連通，小渦輪總成1的主軸與葉輪總成2的主軸連接，葉輪總成2的進氣口與外界空氣連通，葉輪總成2的出氣口通過低溫換熱器4的低溫進氣口、低溫換熱器4、低溫換熱器4的高溫出氣口、高溫換熱器5的低溫進氣口、高溫換熱器5、高溫換熱器5的高溫出氣口與大渦輪總成3的進氣口連通，大渦輪總成3的出氣口通過低溫換熱器4的第二高溫進氣口、低溫換熱器4、低溫換熱器4的第二低溫出氣口與外界空氣連通，大渦輪總成3的主軸與減速耦合器6的輸入軸連接，減速耦合器6的輸出軸為機械動力輸出軸；小渦輪總成1與大渦輪總成3的功率比為1∶2至1∶4(視內燃機7的高溫排氣出口7-1的排氣溫度而定，按氣體熱學定理的氣體受熱膨脹比例計算)。

低溫換熱器4、高溫換熱器5可選用逆流式換熱方式的熱交換器，其結構形式可選圓桶式、平板式等。其材料選用耐高溫不銹鋼、鈹銅、陶瓷、石棉等耐高溫材料制成。

小渦輪總成1、葉輪總成2、大渦輪總成3可選用現有渦輪增壓器的部件修改組裝而成；其軸的潤滑方式也可選用現有渦輪增壓器的液體軸承。

本裝置的發熱部分都應處在保溫絕熱的殼體中，以防止熱量的散失。

工作原理：當內燃機7啟動工作后，其排氣口7-1將排出高溫高壓的氣體，此氣體將推動小渦輪總成1高速旋轉，達到每分10萬轉以上，小渦輪總成1的出氣口排出的氣體的溫度還相當的高，可達500℃以上；小渦輪總成1通過主軸帶動葉輪總成2高速轉動，葉輪總成2將外界常溫空氣吸入并壓縮，使其產生一定的壓力，壓比值在1∶4左右，此高壓氣體經過低溫換熱器4、高溫換熱器5中時，將小渦輪總成1的出氣口排出的氣體的熱能轉換過來，而受熱膨脹，其體積能膨脹到原來的2倍之4倍左右(視加熱溫度而定，按氣體熱學定理的氣體受熱膨脹比例計算)，然后去推動大渦輪總成3高速旋轉做功，大渦輪總成3的出氣口的氣體熱能通過低溫換熱器4回熱到系統中，使熱能的利用率進一步提高。