[發明專利]一種發動機余熱能量回收方法和裝置

無效

• 申請號: 201010290089.1
• 申請日: 2010-09-20
• 公開（公告）號: CN102410109A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 陶澤民;楊劍
• 申請（專利權）人: 廣西玉柴機器股份有限公司
• 主分類號: F02G5/02
• 分類號: F02G5/02;F02G5/04;F01K23/10;F01K23/08;F01B17/04;F01K19/04;F01K25/10
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 王正茂;叢芳

技術領域

本發明涉及一種能量回收方法和相應的裝置，特別涉及一種發動機余熱能量回收方法和裝置。

背景技術

車用發動機運轉過程中，產生的高溫廢氣通過排氣管排到大氣環境中，這部分廢氣帶走了大量的熱量；同時，發動機冷卻液流過機體、氣缸蓋及中冷器等部件也會帶走大量熱量，這些熱量都會被散發到大氣環境中浪費掉。據統計，一般車用發動機高溫廢氣及冷卻液帶走的能量占燃料完全燃燒產生的總能量的50％以上，這部分能量如果被排到大氣中浪費掉是非常可惜的。因此，目前急需一種能量回收裝置，可把一部分高溫廢氣及冷卻液帶走的能量轉化為可利用的機械能輸出做功，從而達到提高能量利用率，增加功率、降低油耗等目的。

發明內容

本發明是為了克服上述現有技術中缺陷，提供一種可將高溫廢氣及冷卻液攜帶的能量轉化為可利用的機械能輸出并有效利用的方法以及相應的能量回收裝置。

本發明提供的發動機余熱能量回收方法，包括如下步驟：將高溫廢氣和/或已部分汽化的冷卻液與液態工質進行熱交換；經過熱交換的液態工質轉化為高壓蒸汽；高壓蒸汽通過連接管道進入蒸汽機；蒸汽推動蒸汽機的活塞膨脹做功形成機械動力用于外部耗能設備的能量來源。

其中，還包括步驟：蒸汽推動蒸汽機的活塞膨脹做功后，蒸汽壓力減小同時溫度降低，將膨脹做功后的蒸汽重新冷凝成液態工質。

其中，還包括步驟：將冷凝后的液態工質重新用于與高溫廢氣和/或已部分汽化的冷卻液進行熱交換。

其中，液態工質可以為水或五氟丙烷或氨水，或水和乙二醇的混合物。

其中，外部耗能設備為車用發電機、風扇、空調和/或發動機的輸出端。

其中，高壓蒸汽的溫度范圍可以為150度至400度；壓力范圍可以為0.8MPa到4MPa。

本發明還提供了一種發動機余熱能量回收裝置，用于將發動機產生的高溫廢氣和/或已部分汽化的發動機冷卻液攜帶的能量轉化為可利用的機械能輸出做功，包括：蒸發器，用于將高溫廢氣和/或已部分汽化的冷卻液與液態工質進行熱交換；蒸汽機，用于將熱交換產生的高壓蒸汽推動活塞膨脹做功形成機械動力用于外部耗能設備的能量來源；蒸發器與蒸汽機通過連接管道相連。

其中，能量回收裝置還包括冷凝收集器和壓力泵，冷凝收集器用于將膨脹做功后的蒸汽重新冷凝成液態工質；壓力泵一端與冷凝收集器相連，另一端與蒸發器相連，用于將冷凝后的液態工質泵送至所述蒸發器以進行新的冷熱交換。

與現有技術相比，本發明的發動機余熱能量回收方法和裝置通過對發動機工作時產生的高溫廢氣和攜帶熱量的冷卻液進行熱交換，并通過蒸汽機輸出動力，可實現發動機余熱的能量回收再利用。

附圖說明

圖1是本發明發動機余熱能量回收方法和裝置的原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的一個具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

如圖1所示，本發明的發動機余熱能量回收裝置主要包括由管道依次連接的蒸發器、蒸汽機、冷凝收集器及壓力泵四部分。

蒸發器是一種冷熱交換裝置，可以和發動機排氣管、機體、氣缸蓋及中冷器等整合在一起。發動機運轉時，液態工質(例如：水、R245fa(五氟丙烷)、氨水或水和乙二醇混合物)通過蒸發器時會被高溫的排氣管廢氣或機體、氣缸蓋及中冷器中的高溫汽化的冷卻液加熱變成高溫高壓蒸汽，這些蒸汽會通過一條管道進入蒸汽機。產生的高溫高壓蒸汽溫度范圍為150度至400度，壓力范圍為0.8MPa到4MPa，可推動蒸汽機的活塞膨脹做功，膨脹做功后的的蒸氣壓力減少，溫度降低，再通過冷凝收集器后會重新冷凝成液體工質，這些液體工質在壓力泵的作用下會重新泵入蒸發器中加熱，如此反復，余熱回收裝置就能源源不斷的利用高溫廢氣的能量通過蒸汽機輸出動力。蒸汽機輸出的動力可以直接帶動車用發電機、風扇、空調等耗能設備，也可以耦合到發動機的輸出端提升發動機的輸出功率。

本發明的發動機余熱能量回收方法和裝置通過對發動機工作時產生的高溫廢氣和攜帶熱量的冷卻液進行熱交換，并通過蒸汽機輸出動力，可實現發動機余熱的能量回收再利用。

以上公開的僅為本發明的一個具體實施例，但是，本發明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護范圍。