發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置的製作方法

2023-06-11 09:20:46 2

專利名稱：發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置。
現在的發動機其做功部分一般只佔燃燒總能量的25-30％，剩餘的70-75％的能量有一半左右隨廢氣排出發動機外，另一半被燃燒室壁、氣缸面和活塞頂面所吸收，通過水冷或空冷使熱能喪失。目前，對發動機廢氣的回收利用已廣泛引起人們的注意，例如專利97213696.7內燃機廢氣渦輪能量回收裝置、專利96212213.0發動機排氣管熱能回收裝置、專利99238605.5汽車廢氣利用和淨化處理回收等，均針對發動機排氣管廢氣的能量進行回收利用，但並未解決發動機工作過程中其他熱能損失的問題。
本實用新型的目的是提供一種能充分利用發動機在工作過程中，其燃燒室、氣缸和活塞所吸收熱能及排氣管廢氣熱能使之轉化為動能的發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置。
為達到上述目的，本實用新型由發動機、水套、電動齒輪泵、調壓閥、冷凝器、渦輪、熱交換器及噴嘴組成，電動齒輪泵的出口通過流通管連接至少一個噴嘴，噴嘴裝配在水套上，發動機的排氣口固定連接一熱交換器；渦輪的渦輪軸由輸出齒輪與飛輪連接，渦輪入口處與一噴嘴的噴頭相連，該噴嘴的另一端與熱交換器外管出口連接；渦輪的出口通過流通管連接冷凝器上儲室的進口，冷凝器下儲室的出口通過流通管與電動齒輪泵的進口相連；所述冷凝器下儲室還有一冷卻液加入口；冷凝器下儲室及水套上均裝配有溫度傳感器；整套裝置為密封狀態。
所述熱交換器為套管式熱交換器。
所述冷凝器為下流式冷凝器。
所述噴嘴為電動針閥式噴嘴或電動滑閥式噴嘴。
所述述冷凝器下儲室出口與電動齒輪泵出口之間裝有一壓力調節閥。
本實用新型利用發動機工作過程中的熱量和排氣管廢氣熱量，改變現有發動機的冷卻系統，將熱能轉化為動能，推動渦輪做功，實現充分利用熱能，減少廢氣汙染，節約能源的目的，熱效率可達60-70％。該裝置設計合理，加工改裝容易，易推廣使用。
以下結合附圖對本實用新型作詳細說明


圖1是本實用新型結構示意圖。
本裝置中的發動機，水套，電動針閥式噴嘴，電動齒輪泵，下流式冷凝器，渦輪等機件均為標準構件。如
圖1所示，將電動齒輪泵1替代現用的水泵，電動齒輪泵1抽入R134a冷卻液，出口通過流通管12連接電動針閥式噴嘴2，噴嘴2的數量一般為2-4個為宜，電動針閥式噴嘴2裝配在水套3內，使電動針閥式噴嘴2噴出的R134a冷卻液形成霧狀，在水套3內能更好地吸收熱量。發動機11的排氣口20固定連接一套管式熱交換器4，代替了傳統的排氣管。熱交換器4的內管16與外界相通，供廢氣通過，外管15供R134a蒸汽通過。在本裝置中設置一陶瓷渦輪6，渦輪6的渦輪軸19通過輸出齒輪18與飛輪10連接，渦輪6的入口處裝配電動針閥式噴嘴5，該噴嘴5的噴頭向著渦輪6的入口，噴嘴5的另一端與熱交換器4外管15相連，渦輪6的出口通過流通管連接到下流式冷凝器7上儲室14的進口13，該冷凝器7下儲室17的出口22通過流通管與電動齒輪泵1的進口連接。在冷凝器7下儲室17的出口22與電動齒輪泵1的出口之間裝配一壓力調節閥9。在冷凝器7的下儲室17及水套3上均裝配有溫度傳感器24、25。整套裝置為密封狀態。
初次使用時，將R134a冷卻液從冷凝器7下儲室17的加入口23注入並密封，發動機11啟動後，氣缸體溫度達到溫度傳感器24設定的約85℃溫度時，電控系統指令電動齒輪泵1啟動，抽取R134a冷卻液，電動針閥式噴嘴2打開，將冷卻液成霧狀地噴射入水套3內，電動針閥式噴嘴2接受電控系統的指令打開或關閉，打開程度與活塞所做的功成正比，發動機所做的功越多，噴嘴打開的程度越大。當R134a冷卻液噴射到水套3內，吸收氣缸體和氣缸蓋的熱量，使其溫度保持在規定的範圍內，R134a冷卻液在水套3內吸熱，迅速汽化成高溫高壓的R134a蒸汽，並流向熱交換器4的外管15，繼續吸收內管16中廢氣的熱量，之後，高溫高壓的R134a蒸汽經電動針閥式噴嘴5噴射入陶瓷渦輪6，推動渦輪6通過渦輪軸19和輸出齒輪18而帶動飛輪10，經過渦輪6的高溫高壓R134a蒸汽轉變成低溫低壓R134a蒸汽由渦輪6的出口流出再進入下流式冷凝器7，R134a蒸汽經過冷凝器7的散熱芯子21，在汽車的快速行駛中，自然風將其冷卻，如車速低時，為確保必要的冷卻風量，在冷凝器7的下儲室17上安裝溫度傳感器25，當冷凝器7的溫度達到約56℃的設定值時，電控系統指令啟動冷卻風扇8。被冷卻的R134a蒸汽由氣態變成液態，儲存在冷凝器7的下儲存室17內，之後被電動齒輪泵1吸入。為了確保供給電動針閥式噴嘴2的壓力穩定，在電動齒輪泵1出口壓力過高時，壓力調節閥9自動打開，部分冷卻液流回冷凝器7的下儲室17內。
綜上所述R134a冷卻液代替原有發動機的冷卻水經過齒輪泵，噴嘴，水套，熱交換器，噴嘴，渦輪，冷凝器再回到齒輪泵完成一個工作循環，如此反覆，達到利用燃燒室壁，氣缸筒面所吸收的熱能和廢氣熱能轉化為動能推動渦輪做功的目的。本實用新型的發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置，適合於各種汽車、摩託車使用，可根據需要配置不同型號的機件按圖安裝。
權利要求1.一種發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置，由發動機、水套、 電動齒輪泵、調壓閥、冷凝器、渦輪、熱交換器及噴嘴組成，其特徵在於電動齒輪泵(1)的出口通過流通管(12)連接至少一個噴嘴(2)、，噴嘴(2)裝配在水套(3)上，發動機(11)的排氣口(20)固定連接一熱交換器(4)；渦輪(6)的渦輪軸(19)由輸出齒輪(18)與飛輪(10)連接，渦輪(6)入口處與一噴嘴(5)的噴頭相連，該噴嘴(5)的另一端與熱交換器(4)外管(15)出口連接；渦輪(6)的出口通過流通管連接冷凝器(7)上儲室(14)的進口(13)，冷凝器(7)下儲室(17)的出口(22)通過流通管與電動齒輪泵(1)的進口相連；冷凝器(7)下儲室(17)及水套(3)上均裝配有溫度傳感器(24)、(25)；整套裝置為密封狀態。
2.據權利要求1所述的發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置，其特徵在於所述熱交換器(4)為套管式熱交換器。
3.據權利要求1所述的發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置，其特徵在於所述冷凝器(7)為下流式冷凝器。
4.據權利要求1、2或3所述的發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置，其特徵在於所述噴嘴(2)為電動針閥式噴嘴。
5.據權利要求1、2或3所述的發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置，其特徵在於所述噴嘴(2)為電動滑閥式噴嘴。
6.據權利要求1、2或3所述的發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置，其特徵在於所述述冷凝器(7)出口與電動齒輪泵(1)出口之間裝有一壓力調節閥(9)。
7.據權利要求4所述的發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置，其特徵在於所述述冷凝器(7)出口與電動齒輪泵(1)出口之間裝有一壓力調節閥(9)。
8.據權利要求5所述的發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置，其特徵在於所述述冷凝器(7)出口與電動齒輪泵(1)出口之間裝有一壓力調節閥(9)。
專利摘要本實用新型屬於一種發動機熱能、廢氣能量回收再利用裝置。該裝置利用發動機工作過程中的熱量和排氣管廢氣熱量,改變現有發動機的冷卻系統,將熱能轉化為動能,推動渦輪做功,實現充分利用熱能,減少廢氣汙染,節約能源的目的,熱效率可達60—70%。該裝置設計合理,加工改裝容易,易推廣使用。
文檔編號F01N5/02GK2481853SQ01227858
公開日2002年3月13日 申請日期2001年6月18日 優先權日2001年6月18日
發明者戴中華 申請人:戴中華