排氣廢熱利用裝置、內(nèi)燃機(jī)及車輛的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種排氣廢熱利用裝置、內(nèi)燃機(jī)及車輛，所述排氣廢熱利用裝置包括用于排出具有熱量的廢氣的排氣管道(1)，其中，所述排氣廢熱利用裝置還包括設(shè)置于所述排氣管道(1)上的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(2)，所述廢氣的熱量能夠加熱所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的熱腔內(nèi)的工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(2)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于經(jīng)排氣管道(1)排出的廢氣攜帶有熱量，能夠加熱工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(2)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而將廢氣的部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為容易使用的動(dòng)能。該排氣廢熱利用裝置可以用于內(nèi)燃機(jī)、鍋爐等排出高溫廢氣的設(shè)備上，有效利用排氣中的廢熱，提高燃料的能量利用率。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及能量回收裝置，具體地，涉及一種排氣廢熱利用裝置。在此基礎(chǔ) 上，本實(shí)用新型還涉及一種包括該排氣廢熱利用裝置的內(nèi)燃機(jī)和包括該內(nèi)燃機(jī)的車輛。 排氣廢熱利用裝置、內(nèi)燃機(jī)及車輛

【背景技術(shù)】
[0002] 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使能源消耗急劇增加，能源供需矛盾日益突出。然而，目前人 類的能量來源主要依賴于石油、煤等不可再生資源的直接燃燒，雖然采用了諸如循環(huán)流化 床鍋爐、渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)等新的技術(shù)和設(shè)備，但仍難以將能量利用率提高至較高水平。
[0003] 以車輛領(lǐng)域常見的內(nèi)燃機(jī)為例，如圖1所示為內(nèi)燃機(jī)部分結(jié)構(gòu)的連接示意圖，燃 油在機(jī)體5內(nèi)的燃燒室內(nèi)燃燒，燃燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)排氣管道1排出，廢氣中攜帶有大量的熱 量和動(dòng)能。在內(nèi)燃機(jī)全負(fù)荷工作時(shí)，排氣溫度大約在750-900攝氏度，使大約三分之二的燃 燒能量變?yōu)閺U熱散發(fā)掉。此外，為了避免機(jī)體5過熱，通常還設(shè)置有包括出水管6、散熱器 4、進(jìn)水管7以及由曲軸或電機(jī)驅(qū)動(dòng)的散熱風(fēng)扇3等的水冷系統(tǒng)。
[0004] 對(duì)于上述攜帶大量能量的廢氣，人們通常在經(jīng)過凈化處理后即排向大氣，不僅造 成能量的浪費(fèi)，還造成加速全球變暖等環(huán)境問題。在內(nèi)燃機(jī)中，本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)意識(shí)到 排氣中蘊(yùn)藏的能量，也采取一些裝置利用這些能量，例如廢氣渦輪增壓技術(shù)即為利用排出 廢氣的能量沖擊渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)以使進(jìn)氣增壓的一項(xiàng)有效技術(shù)。
[0005] 然而，上述現(xiàn)有技術(shù)遠(yuǎn)不能高效利用排氣廢熱。有鑒于此，有必要提供一種新型裝 置，能夠高效利用排氣廢熱。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型的目的是提供一種排氣廢熱利用裝置，該排氣廢熱利用裝置能夠高效 利用排氣廢熱，提高燃料的能量利用率。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種排氣廢熱利用裝置，包括用于排出具有 熱量的廢氣的排氣管道，所述排氣廢熱利用裝置還包括設(shè)置于所述排氣管道上的斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)，所述廢氣的熱量能夠加熱所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱腔內(nèi)的工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0008] 優(yōu)選地，所述排氣管道上還設(shè)置有排氣凈化器。
[0009] 優(yōu)選地，所述排氣凈化器為顆粒過濾器。
[0010] 優(yōu)選地，所述排氣廢熱利用裝置還包括用于排出具有熱量的冷卻液的排水管道， 該排水管道與所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱腔相鄰或具有共用的部分側(cè)壁。
[0011] 在此基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型提供一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)包括本實(shí)用新型提供的上述 排氣廢熱利用裝置。
[0012] 優(yōu)選地，該內(nèi)燃機(jī)包括冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括散熱器和用于使該散熱器加速 散熱的冷卻風(fēng)扇，所述排氣管道為該內(nèi)燃機(jī)的排氣管，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出端連接于 所述冷卻風(fēng)扇。
[0013] 優(yōu)選地，所述排氣管道上還設(shè)置有消聲器。
[0014] 此外，本實(shí)用新型還提供一種車輛，該車輛包括本實(shí)用新型提供的上述內(nèi)燃機(jī)。
[0015] 通過上述技術(shù)方案，由于經(jīng)排氣管道排出的廢氣攜帶有熱量，能夠加熱工質(zhì)以驅(qū) 動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而將廢氣的部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為容易使用的動(dòng)能。該排氣廢熱利用裝 置可以用于內(nèi)燃機(jī)、鍋爐等排出高溫廢氣的設(shè)備上，有效利用排氣中的廢熱，提高燃料的能 量利用率。
[0016] 本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 附圖是用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面 的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：
[0018] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中一種內(nèi)燃機(jī)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一種內(nèi)燃機(jī)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 附圖標(biāo)記說明
[0021] 1 排氣管道 2 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)
[0022] 3 冷卻風(fēng)扇 4 散熱器
[0023] 5 機(jī)體 6 出水管
[0024] 7 進(jìn)水管 8 消聲器

【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處 所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0026] 參照?qǐng)D2,根據(jù)本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施方式的排氣廢熱利用裝置，包括用于排出 具有熱量的廢氣的排氣管道1。該排氣廢熱利用裝置還包括設(shè)置于所述排氣管道1上的斯 特林發(fā)動(dòng)機(jī)2,所述廢氣的熱量能夠加熱所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2的熱腔內(nèi)的工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)該斯 特林發(fā)動(dòng)機(jī)2運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0027] 本實(shí)用新型中所述的排氣管道1可以為任何設(shè)備中的用于排出廢氣的管道，只要 該廢氣所攜帶的熱量足以驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2均屬于本實(shí)用新型的構(gòu)思范圍。例如，排氣 管道1可以為鍋爐尾部煙道，也可以為內(nèi)燃機(jī)的排氣管等，相應(yīng)的廢氣分別為高溫?zé)煔夂?尾氣。
[0028] 并且，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2可以為雙缸式或配氣活塞式，其具體結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技 術(shù)人員所公知，對(duì)此不再贅述。此外，該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2輸出的動(dòng)力可以用于多種功能或設(shè) 備，其進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施方式將在以下說明。
[0029] 本實(shí)用新型的排氣廢熱利用裝置中，由于經(jīng)排氣管道1排出的廢氣攜帶有熱量， 能夠加熱工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2運(yùn)轉(zhuǎn)，從而將廢氣的部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為容易使用的動(dòng) 能。該排氣廢熱利用裝置可以用于內(nèi)燃機(jī)、鍋爐等排出高溫廢氣的設(shè)備上，有效利用排氣中 的廢熱，提高燃料的能量利用率。
[0030] 由于廢氣中通常攜帶有氮氧化物、一氧化碳、硫氧化物或顆粒等有害物質(zhì)，為了保 護(hù)環(huán)境并滿足相關(guān)排放法規(guī)，所述排氣管道1上還可以設(shè)置有排氣凈化器。
[0031] 所述排氣凈化器可以根據(jù)廢氣中所含的有害物質(zhì)的種類進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置，例如對(duì)于 含有較多顆粒的廢氣中，可以為顆粒過濾器。這些有害物質(zhì)的凈化裝置的具體形式和工作 機(jī)理形式多樣，且為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不作詳細(xì)說明。
[0032] 另外，在具體實(shí)施中，排氣凈化器的設(shè)置位置可以根據(jù)溫度、工作條件等因素進(jìn)行 選擇。對(duì)于需要在一定溫度條件下工作的排氣凈化器，可以設(shè)置在廢氣排放設(shè)備與斯特林 發(fā)動(dòng)機(jī)2之間的排氣管道1上，從而保證廢氣的凈化處理，避免環(huán)境污染；對(duì)于對(duì)溫度條件 沒有要求的排氣凈化器，則可以設(shè)置在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2之后的排氣管道1部分。例如，對(duì)于 上述顆粒過濾器，由于這一凈化裝置對(duì)溫度沒有特別的要求，因此可以設(shè)置在斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)2之后的排氣管道1部分。
[0033] 進(jìn)一步地，對(duì)于能夠排出具有一定熱量的廢氣的設(shè)備，通常需要利用冷卻液進(jìn)行 冷卻，以將部分熱量散發(fā)至外界。為了利用冷卻液中的這部分能量，所述排氣廢熱利用裝置 還可以包括用于排出具有熱量的冷卻液的排水管道，該排水管道與所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2的 熱腔相鄰或具有共用的部分側(cè)壁，從而使廢氣和冷卻液同時(shí)作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2的外部熱 源。應(yīng)當(dāng)理解的是，廢氣和冷卻液可以用于為同一個(gè)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2提供能量，也可以各自 加熱不同的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2的熱腔，這些簡(jiǎn)單變形均屬與本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0034] 在上述排氣廢熱利用裝置的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還提供一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)包 括上述排氣廢熱利用裝置。正如前述的現(xiàn)有技術(shù)，內(nèi)燃機(jī)中大約三分之二的燃燒能量變?yōu)?廢熱散發(fā)掉，其中，排氣溫度高達(dá)750-900攝氏度。本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)可以利用斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)2利用其中的部分能量并轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，用于驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇或發(fā)電等，從而提升燃油的 能量利用率。
[0035] 結(jié)合圖2,該內(nèi)燃機(jī)可以包括冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在機(jī)體5內(nèi)的水套、 散熱器4和用于使該散熱器4加速散熱的冷卻風(fēng)扇3,所述機(jī)體5上設(shè)置有出水管6和進(jìn)水 管7,所述散熱器4的入水口和出水口分別與所述出水管6和進(jìn)水管7連接，所述排氣管道 1為該內(nèi)燃機(jī)的排氣管，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2的輸出端連接于所述冷卻風(fēng)扇3。該內(nèi)燃機(jī)能 夠利用廢氣中的能量驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇3,加速散熱器4的散熱。此時(shí)，散熱風(fēng)扇3可以無需由 曲軸或電機(jī)驅(qū)動(dòng)，減少燃油消耗。
[0036] 作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述排氣管道1上還可以設(shè)置有消聲器8。
[0037] 當(dāng)需要利用內(nèi)燃機(jī)的冷卻液中的熱量同時(shí)為上述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2提供能量時(shí)，可 以將出水管6與所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2的熱腔相鄰，或者共用部分側(cè)壁，從而同時(shí)利用廢氣和 冷卻液的熱量驅(qū)動(dòng)所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)2,進(jìn)一步提高燃油的能量利用率。
[0038] 此外，本實(shí)用新型還提供一種具有上述內(nèi)燃機(jī)的車輛。該內(nèi)燃機(jī)有效提高燃油的 能量利用率，有效改善整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
[0039] 以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限 于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技 術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0040] 另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對(duì)各 種可能的組合方式不再另行說明。
[0041] 此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違 背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1. 一種排氣廢熱利用裝置，包括用于排出具有熱量的廢氣的排氣管道（1)，其特征在 于，所述排氣廢熱利用裝置還包括設(shè)置于所述排氣管道（1)上的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)（2)，所述廢 氣的熱量能夠加熱所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)（2)的熱腔內(nèi)的工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)（2)運(yùn) 轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣廢熱利用裝置，其特征在于，所述排氣管道（1)上還設(shè)置 有排氣凈化器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣廢熱利用裝置，其特征在于，所述排氣凈化器為顆粒過 濾器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的排氣廢熱利用裝置，其特征在于，所述排氣廢 熱利用裝置還包括用于排出具有熱量的冷卻液的排水管道，該排水管道與所述斯特林發(fā)動(dòng) 機(jī)（2)的熱腔相鄰或具有共用的部分側(cè)壁。
5. -種內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)包括根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的排氣 廢熱利用裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)包括冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包 括散熱器（4)和用于使該散熱器（4)加速散熱的冷卻風(fēng)扇（3)，所述排氣管道（1)為該內(nèi)燃 機(jī)的排氣管，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)（2)的輸出端連接于所述冷卻風(fēng)扇（3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述排氣管道（1)上還設(shè)置有消聲器 ⑶。
8. -種車輛，其特征在于，該車輛包括根據(jù)權(quán)利要求5至7中任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)。
【文檔編號(hào)】F01P5/04GK203906058SQ201420262098
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】孫韶陽, 李國(guó)紅 申請(qǐng)人:北汽福田汽車股份有限公司