[实用新型]自由活塞膨胀机-直线发电机车用余热回收系统

摘要

基于DC/DC的自由活塞膨胀机‑直线发电机车用余热回收系统，属于节能减排领域。本实用新型提出一种新型自由活塞膨胀机‑直线发电机集成单元作为热电转换装置，并基于双向DC/DC转换器设计了一套新型的车用余热回收系统，该系统将发动机排气能转化成高品位的电能，并通过双向DC/DC转换器直接用于整车供电和驱动电机，或将电能储存在蓄电池和超级电容中，在很大的程度上满足了车载动力电源对高能量、大功率、小体积的技术要求。该系统不仅可以提高燃油经济性、降低油耗和污染物的排放，还可以降低电能的损耗，提高汽车的行驶里程。

主权项

1.自由活塞膨胀机‑直线发电机车用余热回收系统，其特征在于，该系统包括有机朗肯循环系统、电能利用储存系统和控制系统；有机朗肯循环系统包括：车用内燃机(1)、蒸发器(2)、自由活塞膨胀机‑直线发电机(3)、冷凝器(4)、储液罐(5)、工质泵(6)；其中自由活塞膨胀机‑直线发电机(3)结构如下，自由活塞膨胀机一(27)的气缸上布置有进气门一(37)、排气门一(39)、温度传感器一(21)和压力传感器一(25)；气缸内自由活塞一(29)上布置有活塞环一(31)；自由活塞膨胀机二(28)的气缸上布置有进气门二(38)、排气门二(40)、温度传感器二(22)和压力传感器二(26)；气缸内自由活塞二(30)上布置有活塞环二(32)；自由活塞膨胀机一(27)和自由活塞膨胀机二(28)采用水平对置放置，并通过连杆将自由活塞一(29)、自由活塞二(30)和直线发电机动子(34)耦合在一起形成活塞动子组件；位移传感器(41)布置在直线发电机动子(34)内；有机朗肯循环系统各部件连接关系是：车用内燃机(1)的排气总管分为两个支路，一条支路经过电动阀五(19)后直接与大气相通，另一条支路经过电动阀六(20)与蒸发器(2)通过管路相连接，排气经过管路进入蒸发器(2)与有机工质进行换热，将能量传递给有机工质后排入大气中；蒸发器(2)的一端与工质泵(6)通过管路相连接，另一端通过管路分别与电动阀一(15)和电动阀二(16)相连接，电动阀一(15)与自由活塞膨胀机一(27)的进气门一(37)通过管路相连接；电动阀二(16)与自由活塞膨胀机二(28)的进气门二(38)通过管路相连接；排气门一(39)通过管路与电动阀三(17)相连接，排气门二(40)通过管路与电动阀四(18)相连接；电动阀三(17)和电动阀四(18)通过管路与冷凝器(4)相连接；储液罐(5)的一端与工质泵(6)相连接，另一端通过管路与冷凝器(4)相连接，以上所有连接均为管路连接，形成完整的有机朗肯循环回路；电能利用储存系统包括：直线发电机(33)、整流器(7)、电阻器(8)双向DC/DC转换器(9)、蓄电池(10)、车载电器设备(11)、电容(12)、驱动电机(13)；电能利用储存系统各部件连接关系是：直线发电机(33)、整流器(7)、电阻器(8)、双向DC/DC转换器(9)通过电路依次首尾连接，双向DC/DC转换器(9)分别与蓄电池(10)、车载电器设备(11)、电容(12)、驱动电机(13) 通过电路相连接；双向DC/DC转换器(9)将直流电压调节为不同的电压值，然后分别供给蓄电池(10)、车载电器设备(11)、电容(12)、驱动电机(13)和控制单元(14)，或者/和将蓄电池(10)和电容(12)中的电能经过调节之后供给车载电器设备(11)、驱动电机(13)和控制单元(14)；控制系统包括：控制单元(14)、电动阀一(15)、电动阀二(16)、电动阀三(17)、电动阀四(18)、电动阀五(19)、电动阀六(20)、温度传感器一(21)、温度传感器二(22)、温度传感器三(23)、温度传感器四(24)、压力传感器一(25)、压力传感器二(26)、位移传感器(41)；温度传感器一(21)布置在电动阀五(19)和电动阀六(20)之前的排气总管上；温度传感器二(22)布置在蒸发器(2)之后的排气管路上；温度传感器、压力传感器和位移传感器(41)将采集的信号传递给控制单元(14)；电动阀一(15)、电动阀二(16)、电动阀三(17)、电动阀四(18)、电动阀五(19)、电动阀六(20)的开闭由控制单元(14)控制。