[发明专利]一种发动机余热发电系统及其发电驱动模块

说明书

技术领域

本发明属于发动机余热的再利用技术领域，具体涉及一种发动机余热发电系 统及其发电驱动模块。

背景技术

随着不可再生的石油能源价格的不断攀升和环境污染不断扩大，环保和节能 已成为当今社会发展的主题。调查研究表明，发动机燃料燃烧所发出的能量只有 部分被有效利用，柴油机的能量利用率一般为34％～38％，汽油机的能量利用 率一般为25％～28％，其它的能量被排放到发动机体外，仅由排出的气体带走 的热量就占发动机中的燃料所产生热量的30％～45％，而发动机循环冷却水带 走的热量则占整个发动机燃料能量的15％～25％。在城市道路中，由于汽车不 断的变速及刹车，这导致余热大量排放现象尤为明显，能量浪费严重。

现有的热电转换器一般承受的最大温差在200度左右，最佳温差范围一般为 60度至100度，如果温差过大，会影响热电转换器热电转换效率。例如，公开 号为CN1794557A的中国专利公开了一种发动机排气管余热发电方法及其发电装 置，该发明专利的发电方法是直接利用尾气的温度与发电装置周围环境温度之间 的温度差，使热电转换器完成发电功能；发电装置的管壁是热电转换器主体，热 电转换器的高温端直接放入排气管内与尾气接触，低温端与周围环境接触。使用 该发明专利的余热发电方法，当发动机高速运转时，对热电转换器提供的热量就 会过多，热电转换器高温端与低温端之间的温差太大，超出了最佳温差范围，使 得热电转换器不能获得最佳的热电转换效率。另外，现有的这种发电设备没有储 能装置，不能维持发电的稳定性。即，当发动机空转或者怠速时，发动机排出的 尾气热量不足，不能满足热电转换器的需要。

发明内容

为解决现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种发动机余热气动发电 系统，在发动机高速运转时，将一部分热量产生的气流进行发电，将多余部分的 热量储存起来；在发动机空转或者怠速时，将储存起来的热量释放出来，用来产 生气流进行发电，保证发电需要。

为实现本发明的目的，采用下述的技术方案：

一种发动机余热发电系统，包括发动机余热收集模块和气动发电子系统，其 中：

所述气动发电子系统包括发电驱动模块和气液回收装置，发电驱动模块包括 转子、转动轴、转子壳体和气流喷嘴，转子壳体内有一圆柱形空腔，转子位于空 腔内；转动轴与发电机相连；气流喷嘴朝向转子端部；在空腔下方设有与空腔相 通的气液出口，该气液出口与气液回收装置相连；

所述发动机余热收集模块包括气体管道、蒸发层、冷却层和保温层，在气体 管道与蒸发层之间设有储能层，冷却层位于蒸发层和保温层之间，保温层位于最 外层；所述蒸发层上设有气流管路与回流管路，气流管路与气动发电子系统的气 流喷嘴相通，回流管路与气动发电子系统的气液回收装置相通。

进一步的，所述发动机余热收集模块还可以再包括一层蒸发层，相应的，所 述发动机余热发电系统也可以再包括一组所述的气动发电子系统，该蒸发层位于 冷却层和保温层之间，该蒸发层上设有气流管路与回流管路，所述气流管路与该 第二组气动发电子系统的气流喷嘴相通，所述回流管路与该第二组气动发电子系 统的气液回收装置相通。

进一步的，所述气流喷嘴的出气方向与空腔壁相切；在空腔下方设有与空腔 相通的集液槽，气液出口通过集液槽与空腔相通。

进一步的，在气流管路上设有蓄能器，蓄能器通过节流阀与气流管路相连。

进一步的，在气体管道的尾气进口端为喇叭状进口端，喇叭口朝向气体管道 的入口。

进一步的，所述气体管道内设有格栅，格栅沿垂直于气体管道中气体流通方 向分布，用于增加气体管道壁的吸热面积。

进一步的，气流喷嘴可以至少为两个，沿圆柱形空腔周边顺时针或者逆时针 方向均匀布置。

进一步的，所述储能层内壁上设有格栅。

进一步的，所述的发动机余热收集模块可以至少为两级，相邻两级发动机余 热收集模块的冷却层相通，每一级蒸发层的气流管路相通。

所述气液回收装置包括冷凝器、收集箱、单向阀、增压装置，冷凝器的一端 与发电驱动模块的气液出口相连，另一端与收集箱相连，收集箱出口与单向阀进 口连接；增压装置一端与单向阀出口连接，另一端与发动机余热收集模块的回流 管路相连。

进一步的，所述增压装置为液压泵或增压缸，或液压泵和增压缸的组合。