[實(shí)用新型]自由活塞膨脹機(jī)-直線發(fā)電機(jī)車用余熱回收系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821626258.2
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN208564709U
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 貢坤瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 貢坤瑤
• 主分類號: F01N5/02
• 分類號: F01N5/02;F01B11/00;F01B23/10;F01B25/00;H02M3/335;B60L50/15
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

基于DC/DC的自由活塞膨脹機(jī)?直線發(fā)電機(jī)車用余熱回收系統(tǒng)，屬于節(jié)能減排領(lǐng)域。本實(shí)用新型提出一種新型自由活塞膨脹機(jī)?直線發(fā)電機(jī)集成單元作為熱電轉(zhuǎn)換裝置，并基于雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)了一套新型的車用余熱回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)將發(fā)動機(jī)排氣能轉(zhuǎn)化成高品位的電能，并通過雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器直接用于整車供電和驅(qū)動電機(jī)，或?qū)㈦娔軆Υ嬖谛铍姵睾统夒娙葜校诤艽蟮某潭壬蠞M足了車載動力電源對高能量、大功率、小體積的技術(shù)要求。該系統(tǒng)不僅可以提高燃油經(jīng)濟(jì)性、降低油耗和污染物的排放，還可以降低電能的損耗，提高汽車的行駛里程。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于DC/DC轉(zhuǎn)換器的自由活塞膨脹機(jī)-直線發(fā)電機(jī)車用余熱回收系統(tǒng)，屬于節(jié)能減排領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對能源的需求逐步提升，提高能量的利用效率成為今日能源領(lǐng)域不可回避的重要話題，而車用內(nèi)燃機(jī)數(shù)量眾多，能源消耗大，但是效率較低。從傳統(tǒng)車用內(nèi)燃機(jī)的能量平衡來看，燃料燃燒總能量的70％-80％ (汽油機(jī))或55％-70％(柴油機(jī))主要通過冷卻介質(zhì)和排氣被排放到大氣中。因此，將車用內(nèi)燃機(jī)余熱能高效回收再利用可以有效地提高車用內(nèi)燃機(jī)總能效率、降低燃油消耗量。有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)是一種靈活高效的余熱能利用方式，其可用能源品位廣且適用于變工況能力較強(qiáng)，成為降低車用內(nèi)燃機(jī)油耗、減少其污染物排放的有效途徑之一。除此之外，發(fā)展和推廣使用新能源汽車也是另一種節(jié)能減排的有效途徑，其中，混合動力汽車憑借其優(yōu)越的性能和良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)受到了廣大汽車商的青睞。

目前，已有專利提出利用有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)回收內(nèi)燃機(jī)余熱能，通過系統(tǒng)中的膨脹機(jī)將余熱能轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中，用于整車供電和驅(qū)動電機(jī)，形成車用混合動力系統(tǒng)。但是以上所提的油電混合動力汽車以及利用有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)形成的混合動力汽車依然存在一些問題，如：當(dāng)內(nèi)燃機(jī)單獨(dú)工作時(shí)，燃油利用率較低，油耗較高，大約1/3的能量通過排氣被排放到大氣當(dāng)中。除此之外，隨著混合動力汽車和純電動汽車的快速發(fā)展，對動力電池壽命和續(xù)駛里程的要求更高，單一的電能儲存裝置無法滿足整車對車載儲能裝置的需求。

膨脹機(jī)作為有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的核心做功部件，其性能的優(yōu)劣對有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的輸出性能有直接的影響。但是在回收車用發(fā)動機(jī)排氣余熱能量時(shí)，由于受到工質(zhì)流量小的制約，將傳統(tǒng)的容積膨脹機(jī)應(yīng)用于車用有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)等小型余熱回收系統(tǒng)中存在一定困難。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了解決上述問題，提出一種新型自由活塞膨脹機(jī)耦合直線發(fā)電機(jī)的集成單元作為有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中的熱電轉(zhuǎn)換裝置，并以四個(gè)高速電控電動閥來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械氣門來實(shí)現(xiàn)膨脹機(jī)的精確配氣。該裝置將兩臺自由活塞膨脹機(jī)對置放置并通過連桿與直線發(fā)電機(jī)動子耦合，可將進(jìn)入自由活塞膨脹機(jī)的高溫、高壓工質(zhì)氣體所攜帶的能量轉(zhuǎn)化為電能。并基于該裝置設(shè)計(jì)了可靠的電能利用儲存控制方式，回收的電能通過雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器將電壓調(diào)節(jié)為車載電器設(shè)備以及驅(qū)動電機(jī)所需要的電壓值，直接進(jìn)行供電。當(dāng)余熱回收系統(tǒng)處于較佳運(yùn)行狀態(tài)，自由活塞膨脹機(jī)-直線發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能較多時(shí)，多余的電能可以存儲在蓄電池和電容中。超級電容和蓄電池復(fù)合使用的復(fù)合電源系統(tǒng)，在很大的程度上滿足了車載動力電源對高能量、大功率、小體積的技術(shù)要求。這樣既可以提高燃油的利用率，降低油耗和污染物的排放，還可以降低電能的損耗，提高汽車的行駛里程。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)解決方案：