[實用新型]回收利用內燃機廢熱的氣動燃油混合動力系統

無效

• 申請號: 201020158252.4
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN201687568U
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 方奕棟;俞小莉;陳平錄;聶相紅;劉曉俊;鄭朝武
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F02B41/02
• 分類號: F02B41/02;F02G5/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本實用新型涉及氣動與燃油混合動力系統，特別是一種回收利用內燃機廢熱的氣動與燃油混合動力系統。

背景技術

全球范圍的能源危機及環境污染問題已經刻不容緩，而汽車作為主要的污染物排放源，其對能源和環境問題的雙重壓力不容忽視，混合動力汽車作為一種節能環保的動力模式，已經受到越來越多的關注。另一方面，壓縮空氣作為一種無污染的清潔能源，其應用前景相當廣泛，然而其自身也有著能量密度低，能量轉化效率低等缺陷。已有研究顯示，內燃機工作過程中會產生大量廢熱，這對能源無疑也是一種浪費，如果將這些廢熱加以回收，可以同時達到節約能源，以及提升壓縮空氣發動機性能的目的。中國專利[CN1398740]及中國專利[CN101225767]分別提出了氣動/燃油混合動力系統模式，其基本原理是將內燃機的高溫排氣以及內燃機的燃燒熱量通過換熱模塊應用于加熱氣動發動機的進氣，從而達到提高能量利用效率的目的。然而，由于熱能本身是一種能量品位較低的能量，上述模式的能量回收效果還有待于進一步的實驗驗證。本實用新型提出了一種新型的氣動/燃油混合動力聯合循環——將內燃機的排氣直接引入壓縮空氣發動機，令其在氣動缸內進行二次膨脹，從而充分利用這些排氣的熱能和壓力能；此外，氣動缸還可以發揮回收燃油缸冷卻系余熱的作用。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種回收利用內燃機廢熱的氣動燃油混合動力系統。

為解決技術問題，本實用新型提供了一種回收利用內燃排氣的氣動與燃油混合動力系統，包括燃油缸和氣動缸；該系統以兩個燃油缸和氣動缸為一個動力單元，所述燃油缸的排氣門均通過排氣管與氣動缸的進氣門相連，兩個燃油缸具有相反的行程方向。

本實用新型中，所述氣動缸上設有氣閥，氣閥通過管路與車載氣源相連；氣動缸的缸內設壓力傳感器，壓力傳感器通過信號線連接至控制電路，控制電路通過信號線與氣閥相連。

本實用新型中，基于前述系統的氣動與燃油混合動力實現方法包括：燃油缸的排氣直接進入氣動缸進行二次膨脹，帶動氣動缸做功；在第一個燃油缸的排氣完成二次膨脹后，第二個燃油缸的排氣以相同的方式進入氣動缸進行二次膨脹；在燃油缸的一個完整工作循環中，氣動缸完成兩次工作循環。

本實用新型中，當在燃油缸排氣壓力低于設定值時，相應的壓力傳感器將信號傳遞至控制電路，控制電路將氣閥打開，使車載氣源內的壓縮空氣通過氣閥進入氣動缸，對低壓排氣實施壓力能補充。

本實用新型中，當發動機制動時，油路控制電路會對兩個燃油缸實施斷油控制，燃油缸將吸入的新鮮充量壓入車載氣源，實現壓縮空氣的補充。

本實用新型中，用電子控制的方式對排氣門和進氣門進行精確控制，以求達到最精確的相位匹配，使得整機效率達到最優。

本實用新型中，燃油缸與氣動缸之間設有換熱模塊，當燃油缸冷卻液流經該模塊時，燃油缸冷卻液攜帶的余熱可以經由換熱模塊被氣動缸吸收，使得這部分余熱也能夠得到回收利用。換熱模塊是本領域通用技術，可有多種實現形式，如換熱器、包圍氣動缸的夾套等，在此不再贅述。

由于內燃機的高溫排氣具有一定的壓力，如果直接被排到大氣中，會造成極大的浪費及污染，因此，本實用新型通過管路將燃油缸的排氣門與氣動缸的進氣門相連，使得燃油缸的排氣可以直接進入氣動缸進行二次膨脹，充分利用燃油缸排氣中的熱能和壓力能，以求達到最大化的能量回收。

相比于其他形式的混合動力模式，本實用新型有益效果在于：

(1)將燃油缸的排氣直接引入氣動缸進行二次膨脹，直接利用了排氣中的熱能和壓力能，彌補了以其他方式回收排氣余熱所面臨的能量品位低的問題；

(2)在氣動缸上另外增設了氣閥，可以在燃油缸排氣壓力過低時對其進行壓力能補充，使得低壓排氣在二次膨脹過程中不會產生壓縮負功。

(3)對進、排氣門實施電子控制，使得相位精確匹配，最大程度優化整機效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的實現原理圖。

圖中附圖標記為：1燃油缸、2排氣管、3氣閥、4排氣管、5燃油缸、6氣動缸、7排氣門、8進氣門、9進氣門、10排氣門。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式加以描述。