CN209892309U - 一种发动机排气***废气能量回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种发动机排气***废气能量回收装置，包括发动机进气管、发动机进气空滤、压气机、中冷器、发动机本体、排气管路、涡轮机、催化包、换热器、排气中消和尾消、小型汽轮机、暖风芯体、有机工质流动管道、发电机、储能电池、电动水泵，发动机进气空滤、压气机、中冷器、发动机本体通过发动机进气管相连接，发动机本体、涡轮机、催化包、换热器、排气中消和尾消通过发动机排气管路相连接，换热器、小型汽轮机、暖风芯体、电动水泵通过有机工质流动管道相连接，小型汽轮机与发电机共轴，发电机发出的电能储存在储能电池中，储能电池驱动电动水泵运转，暖风芯体作为有机工质冷凝器，有机工质流经暖风芯体。

Description

一种发动机排气***废气能量回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机技术领域的排气***废气能量回收装置，特别是一种采用有机工质的、通过废气能量加热有机工质之后，再由有机工质推动机械发电装置进行发电的装置。

背景技术

随着关于发动机油耗的相关法规的日益严苛，以及消费者对汽车节能减排的要求不断提高，使得发动机必须不断提高其自身的燃油热效率，在发动机正常工作过程中，燃油燃烧所释放的化学能，最多只能有不超过40％左右可以转化为机械能，而其余的大部分能量主要通过摩擦损耗以及废气能量两种方式被浪费掉了，如何减少机械摩擦损失以及如何回收废气中的能量，成为了提高发动机燃油热效率的两个主要研究方向。

发动机正常工作过程中，整个排气***内都充满了高温、高流速气体，废气流过涡轮增压器后，一部分能量被回收，除此之外，经过涡轮增压器之后的废气中还存在很多残余热量。由于催化后废气温度压力都较低，这部分热量的回收较为困难，通常需要通过很多高成本零部件来实现，例如热电转换等方式，不但成本高，而且转化效率低，难以实现产品化。发动机在浪费掉大量废气余热的同时，还需要消耗自身的一部分能量用于对驾驶室进行加热，这个过程会降低发动机的热机速度，增加发动机油耗，在发动机冷启动过程中尤为严重。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种发动机排气***废气能量回收装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种发动机排气***废气能量回收装置，其特点在于，其包括发动机进气管、发动机进气空滤、压气机、中冷器、发动机本体、排气管路、涡轮机、催化包、换热器、排气中消和尾消、小型汽轮机、暖风芯体、有机工质流动管道、发电机、储能电池、驱动有机工质流动的电动水泵。

该发动机进气空滤、该压气机、该中冷器、该发动机本体通过该发动机进气管相连接，该发动机本体、该涡轮机、该催化包、该换热器、该排气中消和尾消通过该发动机排气管路相连接，该换热器、该小型汽轮机、该暖风芯体、该电动水泵通过该有机工质流动管道相连接，该小型汽轮机与该发电机共轴，该发电机发出的电能储存在该储能电池中，该储能电池驱动该电动水泵运转，该暖风芯体同时作为有机工质冷凝器，有机工质流经该暖风芯体。

较佳地，该催化包和该换热器为紧耦合布置，该暖风芯体同时作为有机工质的冷凝器，有机工质在该电动水泵的作用下在该换热器、该小型汽轮机、该暖风芯体和该流动管道组成的***中进行循环。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型采用的技术方案设计合理、结构简单，既可以回收利用排气***中高温废气的能量来进行发电并储存电能，供车载用电器使用，减轻发电机负载，提高发动机热效率；同时还可以优化发动机冷却液小循环，减少发动机自身热量散失，提高发动机暖机速度，进而优化排放并降低整车油耗。排气***废气能量回收装置就是为了在一定成本控制条件下，实现较为高效的废气余热回收而设计的。该装置同时对发动机排气***以及发动机冷却水小循环进行优化，实现废气余热回收的同时，减小发动机自己热量损失，加速发动机暖机工况，进而降低发动机综合工况油耗，提高其燃油热效率。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的发动机排气***废气能量回收装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种发动机排气***废气能量回收装置，其包括发动机进气管1、发动机进气空滤2、压气机3、中冷器4、发动机本体5、排气管6、涡轮机7、催化包8、有机工质换热器9、中消和尾消10、小型汽轮机11、暖风芯体12、有机工质管道13、发电机14、蓄电池15、有机工质泵16，发动机进气空滤2、压气机3、中冷器4、发动机本体5通过发动机进气管1相连接，发动机本体5、发动机涡轮机7、催化包8、有机工质换热器9通过发动机排气管6相连接，有机工质换热器9、小型汽轮机11、暖风芯体12、有机工质泵16通过有机工质管道13相连接，发电机14、蓄电池15、有机工质泵16通过电线相连接，催化包8、有机工质换热器9为紧耦合布置，暖风芯体12兼有机工质冷凝器不再通入冷却水，即小循环水路中不再布置有暖风芯体12，小循环水路尽量集成在发动机水套内，小型汽轮机11与发电机14共轴，发动机将发出的电能储存在蓄电池15中，同时蓄电池15为有机工质泵16的运转提供动力。

当发动机在暖机状态下正常工作时，有机工质换热器9中会流过大量高温废气，由于有机工质换热器9与发动机催化包8紧耦合布置，相比在排气冷锻布置的换热器9其内部废气温度更高、换热器9的换热面积可以更大，高温废气会在有机工质换热器9中对有机工质进行加热，使其汽化。汽化后的有机工质流经小型汽轮机11，推动小型汽轮机11运转做功，同时由于小型汽轮机11与发电机14共轴，发电机14也开始运转发电。汽化的有机工质在推动小型汽轮机11做功后，流经暖风芯体12兼有机工质冷凝器，在此处，通过空气对有机工质进行冷却，同时利用有机工质加热空气。被加热的空气直接通过空调***吹入驾驶舱内，作为驾驶舱的暖风热源；而经过冷却凝结的有机工质再次变为液态，通过有机工质泵16经过有机工质管道13被重新送入有机工质换热器9，参与和废气的热交换，重新开始上述循环。

当发动机在冷机刚启动状态下工作时，本***除同样进行着与暖机状态下相同的Rankine循环。此外，由于有机工质换热器9与催化包8是紧耦合布置，在冷机状态下可以充分利用催化包8起燃工况下的废气热量，同时由于暖风芯体12兼有机工质冷凝器使用有机工质热源替代了原***中的冷却水热源，使发动机冷却液在小循环中过程中不再流经暖风芯体12，避免发动机冷却液在暖机过程中由于流经暖风芯体12而造成的发动机热量散失，整个小循环水路可以与发动机水套高度集成化，进一步缩小整个小循环冷却***的体积以及管路的热损失，进而大幅度提高暖机速度，改善发动机冷机状态的油耗以及排放水平。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种发动机排气***废气能量回收装置，其特征在于，其包括发动机进气管、发动机进气空滤、压气机、中冷器、发动机本体、排气管路、涡轮机、催化包、换热器、排气中消和尾消、小型汽轮机、暖风芯体、有机工质流动管道、发电机、储能电池、驱动有机工质流动的电动水泵；

该发动机进气空滤、该压气机、该中冷器、该发动机本体通过该发动机进气管相连接，该发动机本体、该涡轮机、该催化包、该换热器、该排气中消和尾消通过该发动机排气管路相连接，该换热器、该小型汽轮机、该暖风芯体、该电动水泵通过该有机工质流动管道相连接，该小型汽轮机与该发电机共轴，该发电机发出的电能储存在该储能电池中，该储能电池驱动该电动水泵运转，该暖风芯体同时作为有机工质冷凝器，有机工质流经该暖风芯体。

2.如权利要求1所述的发动机排气***废气能量回收装置，其特征在于，该催化包和该换热器为紧耦合布置，该暖风芯体同时作为有机工质的冷凝器，有机工质在该电动水泵的作用下在该换热器、该小型汽轮机、该暖风芯体和该流动管道组成的***中进行循环。

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