[發明專利]廢氣余能氣動綜合利用裝置

有效

• 申請號: 201010257075.X
• 申請日: 2010-08-19
• 公開（公告）號: CN101936216A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 韓永強;劉忠長;孫文旭;田徑;許允;楊冬;李慶華;王忠恕
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F02B41/10
• 分類號: F02B41/10;F02B37/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

技術領域

本發明屬發動機廢氣能量回收技術領域，具體涉及發動機廢氣能量通過殘氣動力渦輪、朗肯循環動力渦輪產生高壓空氣，并以氣動形式轉化為機械能的裝置。

背景技術

隨著我國經濟的迅速發展，能源短缺也日趨嚴重，節能已成為各國普遍關心的問題。作為主要能源的石油，其供求矛盾尤為突出，因此對于汽車行業來說，如何降低燃油消耗從而節省費用，成為了研究的熱點和前沿。

發動機排出的高溫廢氣帶走了相當于有效功率的熱能，此部分能量即使部分利用也可大幅度改善柴油機的經濟性。該領域的研究主要集中在基于郎肯循環的動力渦輪發電、吸收式制冷、熱能直接利用和溫差發電等領域?？紤]到車用發動機的用途及技術現狀，吸收式制冷、熱能直接利用實效性較差，同時，郎肯循環發電方式效率很低，且系統較為龐雜。溫差發電目前尚處于原理性研究階段，由于溫差發電材料成本很高，能量回收率很低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用發動機廢氣能量產生能量密度較高的高壓壓縮空氣，然后利用氣動機械能轉化裝置實現機械能的利用，從而方便利用發動機廢氣能量，提高發動機熱效率降低燃料消耗量的發動機廢氣余能利用裝置。

本發明控制器35、發動機工況感知子系統I、殘氣動力渦輪氣動能量回收子系統II、氣動能量存儲-轉換子系統III和朗肯循環氣動能量回收子系統IV組成，其中控制器35分別與發動機工況感知子系統I、殘氣動力渦輪氣動能量回收子系統II、氣動能量存儲-轉換子系統III和朗肯循環氣動能量回收子系統IV連接；發動機工況感知子系統I中的進氣總管4分別與殘氣動力渦輪氣動能量回收子系統II中的中間冷卻器12和可控增壓裝置13連接，發動機排氣總管5經殘氣動力渦輪氣動能量回收子系統II中的比例控制閥7與殘氣動力渦輪8連接；殘氣動力渦輪8的出口端和比例控制閥7的旁通口，均與朗肯循環氣動能量回收子系統IV中的換熱蒸發器23入口連接，可控增壓裝置13與氣動能量存儲-轉換子系統III中的高壓分流閥15連接；氣動能量存儲-轉換子系統III中的朗肯高壓氣體分流閥20與朗肯循環氣動能量回收子系統IV中的朗肯可控增壓機構30連接。

發動機工況感知子系統I由發動機1、工況傳感器2、進氣傳感器3、發動機進氣總管4、發動機排氣總管5和發動機排氣傳感器6組成，其中發動機1機體分別與工況傳感器2、置有進氣傳感器3的進氣總管4、置有發動機排氣傳感器6的排氣總管5連接；進氣總管4還分別與殘氣動力渦輪氣動能量回收子系統II中的中間冷卻器12和可控增壓裝置13連接；發動機排氣總管5還經殘氣動力渦輪氣動能量回收子系統II中的比例控制閥7與殘氣動力渦輪8連接；發動機工況感知子系統I還與控制器35連接。

殘氣動力渦輪氣動能量回收子系統II由比例控制閥7、殘氣動力渦輪8、傳動機構9、壓氣機構10、原機進氣管路11、中間冷卻器12和可控增壓裝置13組成，其中比例控制閥7、殘氣動力渦輪8、傳動機構9、壓氣機構10、中間冷卻器12、發動機工況感知子系統I中的進氣總管4串聯連接；原機進氣管路11與壓氣機構10入口連接；可控增壓裝置13的低壓入口與發動機工況感知子系統I中的進氣總管4連接；可控增壓裝置13增壓出口與氣動能量存儲-轉換子系統III中的高壓氣體分流閥15連接；比例控制閥7入口與發動機工況感知子系統I中的發動機排氣總管5連接；殘氣動力渦輪8兩端還分別與傳動機構9和朗肯循環氣動能量回收子系統IV中的換熱蒸發器23連接；殘氣動力渦輪氣動能量回收子系統II還與控制器35連接。

氣動能量存儲-轉換子系統III由高壓氣體傳感器14、高壓氣體分流閥15、高壓儲氣機構16、高壓儲氣傳感器17、四通比例閥18、氣動馬達19、朗肯高壓氣體分流閥20和朗肯高壓氣體傳感器21組成，其中高壓氣體分流閥15的入口與殘氣動力渦輪氣動能量回收子系統II中的可控增壓裝置13連接，高壓氣體分流閥15的兩個出口分別與高壓儲氣機構16、四通比例閥18入口之一連接；朗肯高壓氣體分流閥20入口與朗肯循環氣動能量回收子系統IV中的朗肯可控增壓機構30連接，朗肯高壓氣體分流閥20出口分別與高壓儲氣機構16、四通比例閥18入口之一連接；高壓儲氣機構16出口與四通比例閥18入口之一連接；四通比例閥18出口與氣動馬達19連接；高壓氣體傳感器14、朗肯高壓氣體傳感器21、高壓儲氣傳感器17分別置于高壓氣體分流閥15入口、朗肯高壓氣體分流閥20入口、高壓儲氣機構16；氣動能量存儲-轉換子系統III還與控制器35連接。