[發(fā)明專利]一種高效發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收換熱系統(tǒng)和方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010988471.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN111963266A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景建周;朱燕;閻佳奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 渭南美聯(lián)橋汽車新技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): F01K23/10
• 分類號(hào): F01K23/10;F01N5/02;F02M26/23
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 袁建水

本發(fā)明涉及一種高效發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收換熱系統(tǒng)和方法，包括：一個(gè)蒸發(fā)器，蒸發(fā)器設(shè)有兩個(gè)熱源入口，通過閥組與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管和SCR的輸出管連接，蒸發(fā)器一個(gè)廢氣排出口與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管管道連接，另一個(gè)廢氣排出口連接大氣，蒸發(fā)器工質(zhì)輸入端依次與工質(zhì)泵、膨脹水箱、冷凝器、透平機(jī)、蒸發(fā)器的工質(zhì)收集端管道連接。本發(fā)明將EGR尾氣與SCR尾氣在同一蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行熱交換，結(jié)構(gòu)更加緊湊，提升了蒸發(fā)器熱效率。傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)再循環(huán)系統(tǒng)常用的換熱器更換為蒸發(fā)器，利用介質(zhì)由液體變?yōu)闅怏w的相變過程吸收發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的熱量推動(dòng)渦輪機(jī)進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中的熱量發(fā)電，達(dá)到節(jié)能減排效果，是一種提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)效率的解決方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高效發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收換熱系統(tǒng)和方法，是一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的輔助裝置和方法，是一種環(huán)保設(shè)施和方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的余熱回收循環(huán)即“WHR”技術(shù)，是一種將發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中余熱回收做功或發(fā)電的技術(shù)。其可以減少尾氣污染物排放量（與發(fā)動(dòng)機(jī)再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）類似），同時(shí)回收發(fā)動(dòng)機(jī)余熱做功或發(fā)電，提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，使機(jī)動(dòng)車行駛過程中更加的節(jié)油。由于，余熱回收過程中需要通過蒸發(fā)器進(jìn)行廢氣與換熱工質(zhì)的熱交換，同時(shí)將工質(zhì)加熱至特定的過熱蒸汽，因此蒸發(fā)器的熱效率也直接聯(lián)系著整個(gè)循環(huán)的余熱回收效率。

目前機(jī)動(dòng)車蒸發(fā)換熱系統(tǒng)均是采用單一熱源進(jìn)行熱交換，其輸入端單一，蒸發(fā)器換熱量低，系統(tǒng)熱效率低。限于機(jī)動(dòng)車現(xiàn)有的功能結(jié)構(gòu)，以及承載限制，WHR系統(tǒng)其空間布置以及系統(tǒng)重量也受到了極大的限制。WHR系統(tǒng)的小型化、集成化以及高效化是一個(gè)需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收換熱系統(tǒng)和方法。所述的系統(tǒng)和方法通過在冷凝腔中設(shè)置不同的熱氣通道，將不同尾氣集中進(jìn)行熱交換，并利用有機(jī)朗肯循環(huán)推動(dòng)渦輪機(jī)做功，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種高效發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收換熱系統(tǒng)，包括：一個(gè)設(shè)有兩個(gè)相互隔絕的廢氣流動(dòng)通道的能夠?qū)GR尾氣和SCR尾氣熱量集中回收的蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器設(shè)有兩個(gè)熱源入口，通過閥組與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管和SCR的輸出管管道連接，所述的蒸發(fā)器設(shè)有兩個(gè)廢氣排出口，一個(gè)廢氣排出口與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管管道連接，另一個(gè)廢氣排出口連接大氣，所述的蒸發(fā)器工質(zhì)輸入端依次與工質(zhì)泵、膨脹水箱、冷凝器、透平機(jī)、所述蒸發(fā)器的工質(zhì)收集端管道連接。

進(jìn)一步的，所述的蒸發(fā)器的擴(kuò)散腔分割為兩個(gè)相互獨(dú)立的擴(kuò)散腔室；所述的收集腔也同樣分割為兩個(gè)相互獨(dú)立的收集腔室；所述的兩個(gè)獨(dú)立的擴(kuò)散腔室和兩個(gè)獨(dú)立的收集腔室分別連接相互獨(dú)立的換熱管組形成EGR尾氣和SCR尾氣的兩個(gè)獨(dú)立尾氣流動(dòng)通道，所述的兩組相互獨(dú)立的換熱管組設(shè)置在同一個(gè)蒸發(fā)腔中。

進(jìn)一步的，所述蒸發(fā)器的工質(zhì)收集端管道連接一旁通閥，所述的旁通閥的兩個(gè)輸出端分別與透平機(jī)輸入端和冷凝器輸入端管道連接。

進(jìn)一步的，所述的蒸發(fā)器是管翅式蒸發(fā)器、板翅式蒸發(fā)器、板式蒸發(fā)器中的一種。

進(jìn)一步的，所述的冷凝器是風(fēng)冷型冷凝器或液冷型冷凝器。

進(jìn)一步的，所述閥組是一個(gè)多閥瓣單體閥，所述的多閥瓣單體閥是設(shè)有兩片獨(dú)立的閥瓣并設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立通道的四通閥，其中一個(gè)閥瓣控制EGR尾氣流動(dòng)通道，另一個(gè)閥瓣控制SCR尾氣流動(dòng)通道。

進(jìn)一步的，所述的閥組是兩個(gè)單片閥瓣的兩通閥，其中一個(gè)兩通閥控制EGR尾氣通道，另一個(gè)雙兩通閥控制SCR尾氣通道。

進(jìn)一步的，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管與SCR連接的管道上設(shè)有渦輪增壓器。

進(jìn)一步的，所述的透平機(jī)輸出軸與發(fā)電機(jī)連接。

一種使用上述回收換熱系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收換熱方法，所述方法的步驟如下：

步驟1，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣：發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)行；