[發(fā)明專利]一種基于聯(lián)合循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)余熱利用裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710720108.1
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107559102B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王兆文;張新華;成曉北
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: F02G5/04
• 分類號: F02G5/04;F01P7/16;F01D15/10
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 周磊;曹葆青

1.一種基于聯(lián)合循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)余熱利用裝置，其特征在于，包括內(nèi)燃機(jī)機(jī)體、內(nèi)燃機(jī)排氣管、進(jìn)水管、集水器、出水管、換熱管、發(fā)電系統(tǒng)、冷凝器和電子溫控三通閥，其中，

所述內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的排氣口連接所述內(nèi)燃機(jī)排氣管；

所述進(jìn)水管的一端連接所述內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的冷卻水道的入口，該進(jìn)水管的另一端分別連接所述集水器和所述電子溫控三通閥的A向出水口，所述集水器與所述電子溫控三通閥的A向出水口中的水由水泵牽引進(jìn)入所述進(jìn)水管；

所述出水管的一端連接所述內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的冷卻水道的出口，該出水管的另一端連接所述電子溫控三通閥的入水口；

所述換熱管為螺旋形，其纏繞在所述內(nèi)燃機(jī)排氣管上，并且其一端連接所述電子溫控三通閥的B向出水口，另一端連接所述發(fā)電系統(tǒng)；

所述電子溫控三通閥基于所述出水管內(nèi)冷卻水溫度來控制該出水管內(nèi)冷卻水朝所述換熱管流動或朝所述進(jìn)水管流動；此外，該電子溫控三通閥的開度由所述出水管內(nèi)冷卻水溫度控制，其中該溫度越高，則該電子溫控三通閥的B向出水口的開度越大，從而使所述發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量也越大；

所述發(fā)電系統(tǒng)安裝在所述換熱管上，以利用蒸汽進(jìn)行發(fā)電；

所述冷凝器與所述發(fā)電系統(tǒng)相連接，其用于將做功后的所述蒸汽進(jìn)行冷凝隨后儲存在所述集水器內(nèi)，以便由所述水泵抽取所述集水器內(nèi)的冷卻水進(jìn)入進(jìn)水管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聯(lián)合循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)余熱利用裝置，其特征在于，所述發(fā)電系統(tǒng)包括凝汽式蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和蓄電池，其中所述凝汽式蒸汽輪機(jī)安裝在所述換熱管上，并且該凝汽式蒸汽輪機(jī)依次連接所述發(fā)電機(jī)和所述蓄電池。

3.一種汽車發(fā)動機(jī)余熱發(fā)電設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)余熱利用裝置。

4.一種利用權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)余熱利用裝置進(jìn)行余熱利用的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)所述集水器內(nèi)的冷卻水流經(jīng)所述內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的冷卻水道，從而對該內(nèi)燃機(jī)機(jī)體進(jìn)行冷卻，以確保內(nèi)燃機(jī)可靠工作；在此過程中，在所述內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的持續(xù)加熱下，該內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的冷卻水道內(nèi)的冷卻水溫度會大幅上升；隨后，升溫后的冷卻水在該內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的冷卻水道的出口流出內(nèi)燃機(jī)機(jī)體；

(2)當(dāng)流出所述內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的冷卻水溫度低于所述電子溫控三通閥的閾值溫度T時，該電子溫控三通閥的B向出水口關(guān)閉，A向出水口全開啟，所述水泵將所述出水管內(nèi)的冷卻水抽入此進(jìn)水管，則冷卻水進(jìn)入所述內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的冷卻水道內(nèi)；當(dāng)流出所述內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的冷卻水溫度高于所述電子溫控三通閥的閾值溫度T時，則該電子溫控三通閥B向出水口開啟，使冷卻水進(jìn)入所述換熱管內(nèi)；

(3)進(jìn)入所述換熱管內(nèi)的冷卻水流經(jīng)所述換熱管時，在內(nèi)燃機(jī)排氣的進(jìn)一步加熱下形成所述蒸汽，此蒸汽流入所述發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電；

(4)所述蒸汽做功后流經(jīng)所述冷凝器冷凝成液態(tài)冷卻水并進(jìn)入所述集水器，再由所述水泵抽入所述進(jìn)水管并進(jìn)入所述內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的冷卻水道內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述電子溫控三通閥的閾值溫度T和閥門開度由余熱利用控制模塊根據(jù)發(fā)動機(jī)工況、余熱利用效率以及冷卻水溫度來聯(lián)合控制。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過控制所述電子溫控三通閥的閾值溫度T和閥門開度來控制所述蒸汽的過熱度、流向以及流量。