一種基于斯特林發(fā)動機(jī)的汽車尾氣余熱回收系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車尾氣余熱回收系統(tǒng)，特別是一種基于斯特林發(fā)動機(jī)的汽車尾氣余熱回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常汽油機(jī)的發(fā)動機(jī)熱效率為20%_30%，柴油機(jī)的發(fā)動機(jī)熱效率為30-45%，絕大部分熱量被冷卻水和尾氣帶走，造成了能源的大量浪費(fèi)和環(huán)境的嚴(yán)重污染。但是目前從發(fā)動機(jī)本身提高燃料利用效率已無太大潛力，最有效的辦法是對汽車尾氣余熱進(jìn)行回收。
[0003]目前汽車尾氣余熱回收系統(tǒng)主要有吸收式/吸附式余熱制冷空調(diào)、余熱取暖裝置、半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)、斯特林余熱發(fā)電系統(tǒng)等。吸收式/吸附式余熱制冷空調(diào)由于設(shè)備體積較大、制冷效率不高，尚停留在理論研究階段；余熱取暖裝置雖然簡單實用，但是只能用于冬季取暖，且供熱量大小受發(fā)動機(jī)工況限制；半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)效率極低，無法有效回收尾氣余熱；斯特林余熱發(fā)電系統(tǒng)包括:斯特林發(fā)動機(jī)、熱端換熱器、冷端換熱器、冷卻風(fēng)機(jī)、汽車發(fā)動機(jī)排氣管和發(fā)電機(jī)，對熱源品質(zhì)要求低，汽車尾氣可作為驅(qū)動熱源，而且其熱效率高，用作汽車尾氣余熱發(fā)電能夠較為有效的回收尾氣余熱，其可行性已經(jīng)得到很多學(xué)者的論證，但是無法改善汽車空調(diào)系統(tǒng)對動力性能的影響。
[0004]大部分汽車空調(diào)動力來自發(fā)動機(jī)曲軸，空調(diào)開啟時降低了汽車的動力性能，對小排量汽車影響尤其嚴(yán)重；特種裝甲車輛通常重量較大，發(fā)動機(jī)動力性能降低會明顯降低車輛的機(jī)動能力，甚至造成爬坡時熄火。汽車電源系統(tǒng)由蓄電池、發(fā)電機(jī)和調(diào)節(jié)器組成，發(fā)電機(jī)由汽車發(fā)動機(jī)直接帶動，其綜合發(fā)電效率只有10%-15%，極大的降低了燃料綜合利用效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供了一種基于斯特林發(fā)動機(jī)的汽車尾氣余熱回收系統(tǒng)，解決空調(diào)開啟時汽車動力性能降低和汽車熄火時空調(diào)系統(tǒng)無法啟動的問題。
[0006]一種基于斯特林發(fā)動機(jī)的汽車尾氣余熱回收系統(tǒng)，包括:斯特林發(fā)動機(jī)、熱端換熱器、冷端換熱器、冷卻風(fēng)機(jī)、汽車發(fā)動機(jī)排氣管和發(fā)電機(jī)，還包括:空調(diào)壓縮機(jī)、燃燒室、進(jìn)油栗、空氣換熱器和循環(huán)風(fēng)機(jī)。
[0007]斯特林發(fā)動機(jī)的加熱端與熱端換熱器固連，斯特林發(fā)動機(jī)的冷卻端與冷端換熱器固連，斯特林發(fā)動機(jī)的兩個動力輸出端分別與發(fā)電機(jī)和空調(diào)壓縮機(jī)連接。冷卻風(fēng)機(jī)的出口與冷端換熱器連接；汽車發(fā)動機(jī)排氣管和燃燒室均與熱端換熱器的入口連接，熱端換熱器的出口與空氣換熱器連接。進(jìn)油栗的出口與燃燒室的入口連接；空氣換熱器的助燃空氣出口與燃燒室的另一個入口連接，循環(huán)風(fēng)機(jī)的出口與空氣換熱器的循環(huán)空氣入口連接，空氣換熱器的出口與車廂連接，車廂的出口與循環(huán)風(fēng)機(jī)的入口連接。
[0008]汽車正常行駛時，從汽車發(fā)動機(jī)排氣管排出的高溫尾氣進(jìn)入熱端換熱器，斯特林發(fā)動機(jī)內(nèi)部工質(zhì)被加熱，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)工作，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電或帶動空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動空調(diào)制冷；從熱端換熱器流出的乏氣流經(jīng)空氣換熱器進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管排放。取暖時高溫尾氣首先流經(jīng)熱端換熱器，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)工作，再流經(jīng)空氣換熱器加熱來自車廂的循環(huán)空氣，然后進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管排放。
[0009]汽車怠速或未啟動時，進(jìn)油栗從油箱抽取燃料注入燃燒室，與助燃空氣混合燃燒，高溫燃?xì)膺M(jìn)入熱端換熱器，斯特林發(fā)動機(jī)內(nèi)部工質(zhì)被加熱，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)工作，帶動空調(diào)壓縮機(jī)驅(qū)動空調(diào)工作或帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，從熱端換熱器流出的乏氣流經(jīng)空氣換熱器加熱，助燃空氣后進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管排放。取暖時高溫燃?xì)馐紫攘鹘?jīng)熱端換熱器，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)工作，再流經(jīng)空氣換熱器加熱助燃空氣和來自車廂的循環(huán)空氣，然后進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管排放。
[0010]本發(fā)明采用的斯特林發(fā)動機(jī)與內(nèi)燃機(jī)工作方式不同，采用外部燃燒加熱，熱效率在40%以上，經(jīng)驗證最高可達(dá)47%，遠(yuǎn)高于汽油機(jī)，與最優(yōu)質(zhì)柴油機(jī)效率相當(dāng)，且燃燒充分，污染物排放遠(yuǎn)低于內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明充分發(fā)揮斯特林發(fā)動機(jī)熱效率高、對熱源品質(zhì)要求低的優(yōu)點，將其用于汽車尾氣余熱回收，可發(fā)電、制冷和取暖，并在汽車怠速或未啟動余熱資源不足時直接提取燃料能量進(jìn)行發(fā)電、制冷和取暖。本發(fā)明可避免原有空調(diào)工作方式對汽車動力性能的影響，在無需開啟空調(diào)時可帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，將低品質(zhì)余熱資源轉(zhuǎn)換為高品質(zhì)電能供其他用電設(shè)備使用；停車時可單獨(dú)啟動空調(diào)系統(tǒng)或發(fā)電系統(tǒng)，無需啟動汽車發(fā)動機(jī)，且燃料利用效率高于汽車發(fā)動機(jī)，外部燃燒方式燃燒更充分，污染物排放更少；提高了燃料綜合利用效率，降低油耗和污染物排放，減少環(huán)境污染。
【附圖說明】
[0011]圖1一種基于斯特林發(fā)動機(jī)的汽車尾氣余熱回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]1.斯特林發(fā)動機(jī) 2.熱端換熱器3.冷端換熱器4.發(fā)電機(jī)5.空調(diào)壓縮機(jī)6.汽車發(fā)動機(jī)排氣管7.燃燒室8.進(jìn)油栗9.空氣換熱器10.循環(huán)風(fēng)機(jī)11.冷卻風(fēng)機(jī)。
【具體實施方式】
[0013]一種基于斯特林發(fā)動機(jī)的汽車尾氣余熱回收系統(tǒng)，包括:斯特林發(fā)動機(jī)1、熱端換熱器2、冷端換熱器3、冷卻風(fēng)機(jī)11、汽車發(fā)動機(jī)排氣管6和發(fā)電機(jī)4，還包括:空調(diào)壓縮機(jī)5、燃燒室7、進(jìn)油栗8、空氣換熱器9和循環(huán)風(fēng)機(jī)10。
[0014]斯特林發(fā)動機(jī)1的加熱端與熱端換熱器2固連，斯特林發(fā)動機(jī)1的冷卻端與冷端換熱器3固連，斯特林發(fā)動機(jī)1的兩個動力輸出端分別與發(fā)電機(jī)4和空調(diào)壓縮機(jī)5連接。冷卻風(fēng)機(jī)11的出口與冷端換熱器3連接；汽車發(fā)動機(jī)排氣管6和燃燒室7均與熱端換熱器2的入口連接，熱端換熱器2的出口與空氣換熱器9連接。進(jìn)油栗8的出口與燃燒室7的入口連接；空氣換熱器9的助燃空氣出口與燃燒室7的另一個入口連接，循環(huán)風(fēng)機(jī)10的出口與空氣換熱器9的循環(huán)空氣入口連接，空氣換熱器9的出口與車廂連接，車廂的出口與循環(huán)風(fēng)機(jī)10的入口連接。
[0015]汽車正常行駛時，從汽車發(fā)動機(jī)排氣管6排出的高溫尾氣進(jìn)入熱端換熱器2，斯特林發(fā)動機(jī)1內(nèi)部工質(zhì)被加熱，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)1工作，帶動發(fā)電機(jī)4發(fā)電或帶動空調(diào)壓縮機(jī)5驅(qū)動空調(diào)制冷；從熱端換熱器2流出的乏氣流經(jīng)空氣換熱器9進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管6排放。取暖時高溫尾氣首先流經(jīng)熱端換熱器2，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)1帶動發(fā)電機(jī)4工作，再流經(jīng)空氣換熱器9加熱來自車廂的循環(huán)空氣，然后進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管6排放。
[0016]汽車怠速或未啟動時，進(jìn)油栗8從油箱抽取燃料注入燃燒室7，與助燃空氣混合燃燒，高溫燃?xì)膺M(jìn)入熱端換熱器2，斯特林發(fā)動機(jī)1內(nèi)部工質(zhì)被加熱，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)1工作，帶動空調(diào)壓縮機(jī)5驅(qū)動空調(diào)工作或帶動發(fā)電機(jī)4發(fā)電，從熱端換熱器2流出的乏氣流經(jīng)空氣換熱器9加熱，助燃空氣后進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管6排放。取暖時高溫燃?xì)馐紫攘鹘?jīng)熱端換熱器2，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)1帶動發(fā)電機(jī)4工作，再流經(jīng)空氣換熱器9加熱助燃空氣和來自車廂的循環(huán)空氣，然后進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管6排放。
【主權(quán)項】
1.一種基于斯特林發(fā)動機(jī)的汽車尾氣余熱回收系統(tǒng)，包括:斯特林發(fā)動機(jī)(1)、熱端換熱器(2 )、冷端換熱器(3 )、冷卻風(fēng)機(jī)(11)、汽車發(fā)動機(jī)排氣管(6 )和發(fā)電機(jī)(4 )，其特征在于還包括:空調(diào)壓縮機(jī)(5 )、燃燒室(7 )、進(jìn)油栗(8 )、空氣換熱器(9 )和循環(huán)風(fēng)機(jī)(10 ); 斯特林發(fā)動機(jī)(1)的加熱端與熱端換熱器(2)固連，斯特林發(fā)動機(jī)(1)的冷卻端與冷端換熱器(3)固連，斯特林發(fā)動機(jī)(1)的兩個動力輸出端分別與發(fā)電機(jī)(4)和空調(diào)壓縮機(jī)(5)連接；冷卻風(fēng)機(jī)(11)的出口與冷端換熱器(3)連接；汽車發(fā)動機(jī)排氣管(6)和燃燒室(7)均與熱端換熱器(2)的入口連接，熱端換熱器(2)的出口與空氣換熱器(9)連接；進(jìn)油栗(8)的出口與燃燒室(7 )的入口連接；空氣換熱器(9 )的助燃空氣出口與燃燒室(7 )的另一個入口連接，循環(huán)風(fēng)機(jī)(10 )的出口與空氣換熱器(9 )的循環(huán)空氣入口連接，空氣換熱器(9 )的出口與車廂連接，車廂的出口與循環(huán)風(fēng)機(jī)(10)的入口連接； 汽車正常行駛時，從汽車發(fā)動機(jī)排氣管(6)排出的高溫尾氣進(jìn)入熱端換熱器(2)，斯特林發(fā)動機(jī)(1)內(nèi)部工質(zhì)被加熱，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)(1)工作，帶動發(fā)電機(jī)(4)發(fā)電或帶動空調(diào)壓縮機(jī)(5)驅(qū)動空調(diào)制冷；從熱端換熱器(2)流出的乏氣流經(jīng)空氣換熱器(9)進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管(6)排放；取暖時高溫尾氣首先流經(jīng)熱端換熱器(2)，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)(1)帶動發(fā)電機(jī)(4)工作，再流經(jīng)空氣換熱器(9)加熱來自車廂的循環(huán)空氣，然后進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管(6)排放； 汽車怠速或未啟動時，進(jìn)油栗(8)從油箱抽取燃料注入燃燒室(7)，與助燃空氣混合燃燒，高溫燃?xì)膺M(jìn)入熱端換熱器(2)，斯特林發(fā)動機(jī)(1)內(nèi)部工質(zhì)被加熱，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)(1)工作，帶動空調(diào)壓縮機(jī)(5)驅(qū)動空調(diào)工作或帶動發(fā)電機(jī)(4)發(fā)電，從熱端換熱器(2)流出的乏氣流經(jīng)空氣換熱器(9)加熱，助燃空氣后進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管(6)排放；取暖時高溫燃?xì)馐紫攘鹘?jīng)熱端換熱器(2)，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)(1)帶動發(fā)電機(jī)(4)工作，再流經(jīng)空氣換熱器(9)加熱助燃空氣和來自車廂的循環(huán)空氣，然后進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管(6)排放。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于斯特林發(fā)動機(jī)的汽車尾氣余熱回收系統(tǒng)，包括：斯特林發(fā)動機(jī)（1）、熱端換熱器（2）、冷端換熱器（3）、冷卻風(fēng)機(jī)（11）、汽車發(fā)動機(jī)排氣管（6）和發(fā)電機(jī)（4），還包括：空調(diào)壓縮機(jī)（5）、燃燒室（7）、進(jìn)油泵（8）、空氣換熱器（9）和循環(huán)風(fēng)機(jī)（10）。汽車正常行駛時，高溫尾氣進(jìn)入熱端換熱器（2），斯特林發(fā)動機(jī)（1）內(nèi)部工質(zhì)被加熱，驅(qū)動斯特林發(fā)動機(jī)（1）工作，帶動發(fā)電機(jī)（4）發(fā)電或帶動空調(diào)壓縮機(jī)（5）驅(qū)動空調(diào)制冷；汽車怠速或未啟動時，熱端換熱器（2）流出的乏氣流經(jīng)空氣換熱器（9）加熱，助燃空氣后進(jìn)入汽車發(fā)動機(jī)排氣管（6）排放。本發(fā)明提升了發(fā)電系統(tǒng)效率，起到節(jié)能減排的作用。
【IPC分類】B60H1/18, F02G5/02, B60H1/00, F02G1/043, F02G1/055
【公開號】CN105370436
【申請?zhí)枴緾N201510876681
【發(fā)明人】段彥軍
【申請人】北京機(jī)械設(shè)備研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月3日