[發(fā)明專(zhuān)利]一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)及其發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010117120.1
• 申請(qǐng)日: 2010-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101793185A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王賢成;李偉;宋瑞銀;林勇剛;劉宏偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F01N5/02
• 分類(lèi)號(hào): F01N5/02;F01K19/00;H02N11/00
• 代理公司: 杭州宇信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)余熱的再利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系 統(tǒng)及其發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊。

背景技術(shù)

隨著不可再生的石油能源價(jià)格的不斷攀升和環(huán)境污染不斷擴(kuò)大，環(huán)保和節(jié)能 已成為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的主題。調(diào)查研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒所發(fā)出的能量只有 部分被有效利用，柴油機(jī)的能量利用率一般為34％～38％，汽油機(jī)的能量利用 率一般為25％～28％，其它的能量被排放到發(fā)動(dòng)機(jī)體外，僅由排出的氣體帶走 的熱量就占發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料所產(chǎn)生熱量的30％～45％，而發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)冷卻水帶 走的熱量則占整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料能量的15％～25％。在城市道路中，由于汽車(chē)不 斷的變速及剎車(chē)，這導(dǎo)致余熱大量排放現(xiàn)象尤為明顯，能量浪費(fèi)嚴(yán)重。

現(xiàn)有的熱電轉(zhuǎn)換器一般承受的最大溫差在200度左右，最佳溫差范圍一般為 60度至100度，如果溫差過(guò)大，會(huì)影響熱電轉(zhuǎn)換器熱電轉(zhuǎn)換效率。例如，公開(kāi) 號(hào)為CN1794557A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱發(fā)電方法及其發(fā)電裝 置，該發(fā)明專(zhuān)利的發(fā)電方法是直接利用尾氣的溫度與發(fā)電裝置周?chē)h(huán)境溫度之間 的溫度差，使熱電轉(zhuǎn)換器完成發(fā)電功能；發(fā)電裝置的管壁是熱電轉(zhuǎn)換器主體，熱 電轉(zhuǎn)換器的高溫端直接放入排氣管內(nèi)與尾氣接觸，低溫端與周?chē)h(huán)境接觸。使用 該發(fā)明專(zhuān)利的余熱發(fā)電方法，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)熱電轉(zhuǎn)換器提供的熱量就 會(huì)過(guò)多，熱電轉(zhuǎn)換器高溫端與低溫端之間的溫差太大，超出了最佳溫差范圍，使 得熱電轉(zhuǎn)換器不能獲得最佳的熱電轉(zhuǎn)換效率。另外，現(xiàn)有的這種發(fā)電設(shè)備沒(méi)有儲(chǔ) 能裝置，不能維持發(fā)電的穩(wěn)定性。即，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)或者怠速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的 尾氣熱量不足，不能滿足熱電轉(zhuǎn)換器的需要。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱氣動(dòng)發(fā)電 系統(tǒng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將一部分熱量產(chǎn)生的氣流進(jìn)行發(fā)電，將多余部分的 熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)；在發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)或者怠速時(shí)，將儲(chǔ)存起來(lái)的熱量釋放出來(lái)，用來(lái)產(chǎn) 生氣流進(jìn)行發(fā)電，保證發(fā)電需要。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用下述的技術(shù)方案：

一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊和氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)，其 中：

所述氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)包括發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊和氣液回收裝置，發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊包括 轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、轉(zhuǎn)子殼體和氣流噴嘴，轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)有一圓柱形空腔，轉(zhuǎn)子位于空 腔內(nèi)；轉(zhuǎn)動(dòng)軸與發(fā)電機(jī)相連；氣流噴嘴朝向轉(zhuǎn)子端部；在空腔下方設(shè)有與空腔相 通的氣液出口，該氣液出口與氣液回收裝置相連；

所述發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊包括氣體管道、蒸發(fā)層、冷卻層和保溫層，在氣體 管道與蒸發(fā)層之間設(shè)有儲(chǔ)能層，冷卻層位于蒸發(fā)層和保溫層之間，保溫層位于最 外層；所述蒸發(fā)層上設(shè)有氣流管路與回流管路，氣流管路與氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣 流噴嘴相通，回流管路與氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣液回收裝置相通。

進(jìn)一步的，所述發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊還可以再包括一層蒸發(fā)層，相應(yīng)的，所 述發(fā)動(dòng)機(jī)余熱發(fā)電系統(tǒng)也可以再包括一組所述的氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)，該蒸發(fā)層位于 冷卻層和保溫層之間，該蒸發(fā)層上設(shè)有氣流管路與回流管路，所述氣流管路與該 第二組氣動(dòng)發(fā)電子系統(tǒng)的氣流噴嘴相通，所述回流管路與該第二組氣動(dòng)發(fā)電子系 統(tǒng)的氣液回收裝置相通。

進(jìn)一步的，所述氣流噴嘴的出氣方向與空腔壁相切；在空腔下方設(shè)有與空腔 相通的集液槽，氣液出口通過(guò)集液槽與空腔相通。

進(jìn)一步的，在氣流管路上設(shè)有蓄能器，蓄能器通過(guò)節(jié)流閥與氣流管路相連。

進(jìn)一步的，在氣體管道的尾氣進(jìn)口端為喇叭狀進(jìn)口端，喇叭口朝向氣體管道 的入口。

進(jìn)一步的，所述氣體管道內(nèi)設(shè)有格柵，格柵沿垂直于氣體管道中氣體流通方 向分布，用于增加氣體管道壁的吸熱面積。

進(jìn)一步的，氣流噴嘴可以至少為兩個(gè)，沿圓柱形空腔周邊順時(shí)針或者逆時(shí)針 方向均勻布置。

進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)能層內(nèi)壁上設(shè)有格柵。

進(jìn)一步的，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊可以至少為兩級(jí)，相鄰兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)余 熱收集模塊的冷卻層相通，每一級(jí)蒸發(fā)層的氣流管路相通。

所述氣液回收裝置包括冷凝器、收集箱、單向閥、增壓裝置，冷凝器的一端 與發(fā)電驅(qū)動(dòng)模塊的氣液出口相連，另一端與收集箱相連，收集箱出口與單向閥進(jìn) 口連接；增壓裝置一端與單向閥出口連接，另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)余熱收集模塊的回流 管路相連。

進(jìn)一步的，所述增壓裝置為液壓泵或增壓缸，或液壓泵和增壓缸的組合。