[發明專利]一種高效發動機余熱回收換熱系統和方法

在審

• 申請號: 202010988471.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN111963266A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 景建周;朱燕;閻佳奇
• 申請（專利權）人: 渭南美聯橋汽車新技術研究院有限公司
• 主分類號: F01K23/10
• 分類號: F01K23/10;F01N5/02;F02M26/23
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 袁建水

1.一種高效發動機余熱回收換熱系統，其特征在于，包括：一個設有兩個相互隔絕的廢氣流動通道的能夠對EGR尾氣和SCR尾氣熱量集中回收的蒸發器，所述蒸發器設有兩個熱源入口，通過閥組與發動機的排氣管和SCR的輸出管管道連接，所述的蒸發器設有兩個廢氣排出口，一個廢氣排出口與發動機的進氣管管道連接，另一個廢氣排出口連接大氣，所述的蒸發器工質輸入端依次與工質泵、膨脹水箱、冷凝器、透平機、所述蒸發器的工質收集端管道連接。

2.根據權利要求1所述的回收換熱系統，其特征在于，所述的蒸發器的擴散腔分割為兩個相互獨立的擴散腔室；所述的收集腔也同樣分割為兩個相互獨立的收集腔室；所述的兩個獨立的擴散腔室和兩個獨立的收集腔室分別連接相互獨立的換熱管組形成EGR尾氣和SCR尾氣的兩個獨立尾氣流動通道，所述的兩組相互獨立的換熱管組設置在同一個蒸發腔中。

3.根據權利要求2所述的回收換熱系統，其特征在于，所述蒸發器的工質收集端管道連接一旁通閥，所述的旁通閥的兩個輸出端分別與透平機輸入端和冷凝器輸入端管道連接。

4.根據權利要求3所述的回收換熱系統，其特征在于，所述的蒸發器是管翅式蒸發器、板翅式蒸發器、板式蒸發器中的一種。

5.根據權利要求4所述的回收換熱系統，其特征在于，所述的冷凝器是風冷型冷凝器或液冷型冷凝器。

6.根據權利要求4所述的回收換熱系統，其特征在于，所述閥組是一個多閥瓣單體閥，所述的多閥瓣單體閥是設有兩片獨立的閥瓣并設有兩個獨立通道的四通閥，其中一個閥瓣控制EGR尾氣流動通道，另一個閥瓣控制SCR尾氣流動通道。

7.根據權利要求3所述的回收換熱系統，其特征在于，所述的閥組是兩個單片閥瓣的兩通閥，其中一個兩通閥控制EGR尾氣通道，另一個雙兩通閥控制SCR尾氣通道。

8.根據權利要求3所述的回收換熱系統，其特征在于，所述的發動機排氣管與SCR連接的管道上設有渦輪增壓器。

9.根據權利要求1-8之一所述的回收換熱系統，其特征在于，所述的透平機輸出軸與發電機連接。

10.一種使用權利要求9所述回收換熱系統的發動機余熱回收換熱方法，其特征在于，所述方法的步驟如下：

步驟1，發動機排氣：發動機排出的廢氣分為兩支，一支EGR尾氣，一支排放廢氣；以下步驟2和步驟3兩步驟平行進行；

步驟2，再循環：EGR尾氣經過閥組進入蒸發器熱端的EGR尾氣流動通道，經換熱管組與工質進行熱交換，之后將降低溫度后的EGR尾氣回收至發動機進氣管，進入發動機再次燃燒；

步驟3，排放：排放廢氣先進入渦輪增壓器的渦輪，推動渦輪轉動，為進入發動機進氣管的空氣增壓；經過渦輪增壓器的排放廢氣通過SCR進行凈化，再經過閥組進入蒸發器的SCR尾氣流動通道，經由換熱管組與工質進行熱交換，之后將降低溫度后的SCR尾氣直接或間接排入大氣；

以下4-8步驟循環運行：

步驟4，蒸發：再循環廢氣和排放廢氣分別在熱氣換熱管組和排氣換熱管組中與工質熱交換，使工質氣化蒸發為過熱蒸汽，所蒸發的汽化工質在工質收集端收集后輸送至透平機；

步驟5，做功：所述的過熱蒸汽進入透平機做功，推動透平機渦輪旋轉，透平機做功；當過熱蒸汽不足以做功時，則開啟旁通閥，使過熱蒸汽直接回收至冷凝器；

步驟6，回收：經過做功后的乏汽化工質由透平機排出，回收至冷凝器；

步驟7，冷凝：乏汽化工質在冷凝器中與冷卻介質進行熱交換，凝結為液體工質；

步驟8，膨脹壓縮：液體工質進入作為緩沖的膨脹水箱儲存，再由工質泵壓縮進入蒸發器再次進行蒸發。