[发明专利]一种发动机余热利用方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术，尤其是一种发动机余热利用方法及系统，该系统集冷却、余热回用、节能为一体。适用于汽油发动机、柴油发动机等。

背景技术

发动机冷却系统的功用在于使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围。发动机在工作过程中，燃烧室燃烧的温度可高达1973~2773K（1700~2500℃），直接与高温气体接触的机件（譬如，汽缸壁、缸盖、气门、活塞等）如不采取适当的冷却措施，则过高的温度将使金属材料的强度显著下降，运动件将可能因热膨胀而破坏正常的配合间隙，润滑油也将因高温烧损变质或黏度下降，使发动机零件之间不能保持正常的油膜而导致零件卡死或加剧磨损。因此，对发动机必须加以适度冷却。

 如图1、图2，目前使用的汽车发动机水冷系统通常由百叶窗1、散热器2、、散热器盖、风扇4、水泵5、节温器6、冷却水套7、水温表8、机体水套9、分水管和放水阀11组成。 冷却水套是发动机气缸体和气缸盖内的通道，这些通道把气缸、阀门、各种出入口包围起来，冷却液流到发动机需要冷却的地方，来防止缸体局部过热，最后变热的冷却液流出发动机。风扇通常在气缸体前方，由曲轴前部的皮带轮驱动，一条软管把水泵和散热器的底部连在一起，散热器底部是存储冷却液的地方，变热的冷却液进入水泵中心，转子旋转产生的离心力把液体向外甩出，冷却液通过出口流入冷却水套，进行强制循环冷却。上述冷却方式通过冷却液散热器将发动机的余热排放到空气中，这些热量极其可观的的余热并没有充分利用，造成严重的浪费，同时，不利于节能减排和环境保护，例如造成城市热岛效应等。

 根据国家节能环保的需要，油电混合动力汽车成为新的发展趋势。而目前的油电混合动力汽车需要为蓄电池单独充电，一是需要大量资源投入，建立大量的专用充电站，即占用土地资源，又要投入大量资金，还要挤占电网电能消耗，二是充电时间太长，不利于油电混合动力汽车的推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机余热利用方法及系统，该方法及系统可有效利用发动机燃烧室产生的余热，将热量转换成为电能储存。

 本发明的技术方案是：

喷头将水箱水以喷淋方式自上而下直接喷洒在发动机气缸体上进行热交换，由于气缸体表面温度高达数千度，则水箱水喷至气缸体上时瞬间汽化，利用水汽化吸收热量的原理，达到使发动机冷却的目的，与此同时，膨胀产生的大量高压水蒸汽通过蒸汽出口集中排出，通过蒸汽驱动装置带动发电机工作，发电机产生的电流给蓄电池供电，

本发明还可以是：蒸汽驱动装置可以为风叶，蒸汽出口排出的水蒸汽直接对准风叶，风叶带动发电机发电。

风叶发电机可采用普通发电机，在其转轴上安装风叶叶片，进而向蓄电池动态充电。

    一种发动机余热利用方法，它采用喷淋方式对发动机冷却水套内的气缸进行冷却，所产生的蒸汽从发动机冷却水套送出，通过蒸汽驱动装置发电，向蓄电池供电，在实现对发动机气缸冷却的同时，将产生的蒸汽的动能转化为电能。

    一种发动机余热利用系统，包括发动机气缸体以及设置在发动机气缸体外的冷却水套，所述冷却水套上设置多个喷头，各喷头通过水泵连接水箱，冷却水套上设有蒸汽出口，蒸汽出口连接蒸汽驱动装置，蒸汽驱动装置连接发电机，发电机连接蓄电池。

所述蒸汽驱动装置为涡轮机，涡轮机的叶轮连接发电机转轴。

所述蒸汽驱动装置为风叶轮，风叶轮连接发电机转轴, 风叶轮外设有集中蒸汽的壳体。

所述喷头设置在冷却水套上方，使得喷出的水自上而下喷淋到发动机气缸体外表面。

    所述喷头设置在冷却水套侧部。

    所述蒸汽出口设置在冷却水套的侧下方或下方。便于冷凝水排放。

    本发明的有益效果是：

本发明的发动机余热利用系统省去冷却液和相应的冷却液循环部件，有利于减小发动机系统的整体体积。本发明真正做到余热的充分利用，将大量余热通过蒸汽带动发电机发电，产生可观的电能。

本发明的方法及其系统尤其适用于油电混合动力的汽车，将冷却汽车发动机产生的蒸汽动能不断动态地转化为电能向汽车蓄电池充电，可免除混合动力汽车专用充电站的建设，从而可以大大节省资源投入，有利于油电混合动力汽车的快速发展，符合节能减排的国际发展趋势。

附图说明

图1是现有技术中汽车强制循环水冷系统的工作原理框图。

图2是现有技术中汽车强制循环水冷系统的示意图。

图3是本发明的发动机余热利用系统之一的结构原理图。