[实用新型]车载内燃机排气余能三合一回收发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及内燃机节能减排技术领域，特别涉及一种车载内燃机排气余能三合一回收发电装置。

背景技术

目前，能源与环境已成为制约世界经济发展的两大难题，“绿色GDP”、“低碳社会”等名词，已成为21世纪世界各国发展主旋律中不可或缺的元素。汽车产业作为国民经济的支柱产业，其对石油的消耗量占到总消耗量的1/3以上，已经成为能源消耗和环境污染的大户。内燃机作为汽车的心脏，是汽车动力的来源，也是燃料的直接消耗者，但其热效率不高，一般四冲程汽油发动机为20％～25％，即使是高性能的发动机，其热效率也不到30％，其余大部分能量均变成热量散失到空气当中。由发动机的热平衡试验知道，发动机排气所带走的热量占燃料燃烧热的40％左右，排气温度可达800℃左右。这些大量的热能散发到空气中，不仅会对环境造成污染，而且会造成巨大的能源浪费。如果能将这部分能量回收利用起来，定会带来可观的经济效益和良好的社会效益，并有效缓解日益严重的能源与环境问题。

目前业内也已注意到相关研究内容，如专利号为96214261.1的废热发电装置、专利号为200720182172.0的机动车辆发动机热能发电回收装置、专利号为200820145231.1的一种利用内燃机排放高温气体发电的系统，均对内燃机排气利用进行了研究，但都需要对原车排气管进行改造，所以导致其推广困难，且采用最常见、效率非最高的简单有机朗肯循环容易导致热效率不高，同时上述研究由于没有充分利用车辆排气动能，所以也导致内燃机余能未能充分利用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种车载内燃机排气余能三合一回收发电装置，该装置在不需对原车排气管进行改造的前提下，能够充分地利用内燃机的排气余能进行发电，达到高效回收利用的目的。

本实用新型的技术方案为：一种车载内燃机排气余能三合一回收发电装置，包括废气排气管、废热回收循环系统和发电驱动组件，废气排气管与发电驱动组件之间通过废热回收循环系统连接，所述废热回收循环系统包括一级废热回收机构、二级废热回收机构和工质回收机构，一级废热回收机构设于废气排气管的低温段，二级废热回收机构设于废气排气管的高温段，一级废热回收机构和二级废热回收机构的动力输出端均与发电驱动组件连接，二级废热回收机构还通过工质回收机构与废气排气管连接；所述废气排气管外侧缠绕有取热管，取热管外侧设有隔热层，工质流动于取热管内；所述废气排气管的废气出口端设有废气驱动涡轮，并通过废气驱动涡轮与发电驱动组件连接。工质依次通过废气排气管的低温段、一级废热回收机构、废热排气管的高温段、二级废热回收机构和工质回收机构循环使用。

所述一级废热回收机构包括依次连接的一级工质流动管道、初级涡轮和一级工质乏气管道，一级工质流动管道的工质进口端和一级工质乏气管道的工质出口端分别与废气排气管低温段的取热管连接；

所述二级废热回收机构包括二级工质流动管道和次级涡轮，二级工质流动管道一端与废气排气管高温段的取热管连接，另一端与次级涡轮连接；

所述工质回收机构包括依次连接的冷凝器、储液罐和工质回流泵，冷凝器进口端与次级涡轮连接，工质回流泵的出口端与废气排气管末端的取热管连接；

初级涡轮和次级涡轮之间通过涡轮轴I连接，涡轮轴I一端与发电驱动组件连接，另一端与工质回流泵的动力机构连接。

所述一级工质流动管道、一级工质乏气管道和二级工质流动管道上分别设有压力表、温度表或至少一个测压孔；所述储液罐与工质回流泵之间的工质管路上设有压力表、测压孔和视液窗；所述储液罐内设有液位计。其中，各压力表用于实时检测工质流动管道或工质管路中的压力，保证工质正常流动；各温度表用于指示工质流动管道中的工质温度是否正常；各测压孔用于对整个废热回收循环系统进行测试和故障诊断排除；工质管路中的视液窗用于观察工质管路中的工质流动情况是否正常。

所述工质回流泵并联有用于保护工质回流泵的单向阀，单向阀和工质回流泵形成并联溢流回路，以防由于故障而导致的工质回流泵损坏。

所述初级涡轮与涡轮轴I之间通过单向离合器连接，次级涡轮与涡轮轴I之间通过花键连接。其中单向离合器的作用是防止初级涡轮转速低于次级涡轮转速时，形成反转阻力。

所述废气驱动涡轮通过涡轮轴II与发电驱动组件连接；所述发电驱动组件包括高速发电机和齿轮组，高速发电机和齿轮组通过电机主轴相连接，涡轮轴I与齿轮组中的太阳轮连接，涡轮轴II与齿轮组中的中间齿轮连接，中间齿轮通过齿圈与行星轮连接；齿轮组的行星齿轮架与电机主轴连接。