一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)余熱轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)余熱轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，而現(xiàn)有的自然吸氣汽油機(jī)中，不論是國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口汽車，都只有不到30%的熱能被利用，約40%的熱能以排氣方式損耗，約30%在引擎冷卻過(guò)程中被損耗，這表示高達(dá)70%的可用能源因此而浪費(fèi)。傳統(tǒng)柴油機(jī)由于高的壓縮比，發(fā)動(dòng)機(jī)膨脹效率被有效利用，其熱效率也只有約37%.目前國(guó)際上在用內(nèi)燃機(jī)最高熱能利用率也只有40%多一點(diǎn)，仍然有大量的熱能以廢氣和冷卻方式浪費(fèi)。如果能將如此眾多的熱能加以有效利用，可以讓能源的使用率提升到更高的程度。
[0003]各行各業(yè)使用的以石油產(chǎn)品為燃料的內(nèi)燃機(jī)實(shí)際上是一個(gè)將石油產(chǎn)品燃燒并轉(zhuǎn)換為熱能的機(jī)械系統(tǒng)，其在工作時(shí)并沒(méi)有將能量大量轉(zhuǎn)換，燃燒所產(chǎn)生的熱能實(shí)際上被大量浪費(fèi)，不論是國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口產(chǎn)品，都只有不到30%的熱能被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能利用，約40%的熱能以排氣方式損耗，約30%在引擎冷卻過(guò)程中被損耗，這表示高達(dá)70%的可用能源因此而浪費(fèi)。
[0004]目前，國(guó)際上一些大的汽車公司均在進(jìn)行這方面的研究，但尚未推出實(shí)用型的產(chǎn)品O
[0005]德國(guó)寶馬公司于2012年推出了利用廢棄余熱產(chǎn)生的高壓蒸汽助力發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的設(shè)想，并已經(jīng)投入研究實(shí)驗(yàn)。在該設(shè)想中，必須在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸前端加裝一個(gè)一定體積的助力驅(qū)動(dòng)裝置。其設(shè)想的動(dòng)力產(chǎn)生及利用原理如下:
[0006]廢氣(600°C -1000°C)加熱安裝于消聲器附近的蒸汽鍋爐一產(chǎn)生高壓蒸汽一蒸汽管道一曲軸蒸汽渦輪助力器一散熱器(蒸汽凝結(jié))一高壓微型水栗一蒸汽鍋爐。
[0007]日本豐田公司正在其混合動(dòng)力汽車上加裝汽輪發(fā)電機(jī)，進(jìn)行廢棄余熱產(chǎn)生高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)實(shí)驗(yàn)。然后將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能輸送給混合動(dòng)力汽車的電池組。其動(dòng)力產(chǎn)生及利用原理如下:
[0008]廢氣(600°C -1000°C)加熱安裝于消聲器附近的蒸汽鍋爐一產(chǎn)生高壓蒸汽一蒸汽管道一蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)一散熱器(蒸汽凝結(jié))一高壓微型水栗一蒸汽鍋爐
[0009]寶馬公司的研究是將熱能動(dòng)力作用于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)、變速器的機(jī)械摩擦將消耗部分能量，能源得不到最大程度的利用。豐田公司的蒸汽渦輪用來(lái)在混合動(dòng)力汽車上產(chǎn)生電能，能量也經(jīng)過(guò)了兩次轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損失同樣不可小視。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蒸汽渦輪助力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直接作用于汽車變速器后端，避開(kāi)了發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器等需要在運(yùn)行時(shí)消耗部分機(jī)械能的機(jī)械構(gòu)件，使機(jī)械摩擦損失小，能源利用率能夠得到進(jìn)一步的提高。
[0010]國(guó)內(nèi)多家企業(yè)和科研單位的研究人員目前將主要目標(biāo)集中在發(fā)電機(jī)余熱發(fā)電方面，也就是將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，沒(méi)有進(jìn)行熱能至動(dòng)能的直接轉(zhuǎn)換。由于能量在每次轉(zhuǎn)換過(guò)程中都有部分損失，經(jīng)過(guò)二次轉(zhuǎn)換以后的最終利用率不是很理想。
[0011]如:吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院劉洪陽(yáng)以及哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院趙剛等研究人員都在進(jìn)行“發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱發(fā)電研究”，并取得了一定進(jìn)展。
[0012]另有部分研究項(xiàng)目將目標(biāo)集中在廢棄能源在其他方面的利用，如:廣州的廖光輝申請(qǐng)了“汽車尾氣熱能轉(zhuǎn)換空調(diào)能量的方法及裝置”專利，該創(chuàng)新僅將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管廢氣余熱用于汽車空調(diào)。河北省邢臺(tái)交通運(yùn)輸有限公司唐振龍進(jìn)行了廢氣加熱開(kāi)水、取暖的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)余熱轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在大量吸收熱能的同時(shí)，使排氣管內(nèi)高溫氣體被急速冷卻，增加內(nèi)燃機(jī)輸出功率。
[0014]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種汽油發(fā)動(dòng)機(jī)余熱轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括安裝在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管與排氣管接口處高溫部位的鍋爐、分別安裝于汽車左右兩個(gè)后輪上且與汽車后車輪同軸的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)組件、安裝在汽油發(fā)送機(jī)冷卻液管道上的溫度開(kāi)關(guān)；所述鍋爐包括氣化鍋和預(yù)熱鍋，所述氣化鍋和預(yù)熱鍋之間設(shè)有隔板，且所述隔板上開(kāi)設(shè)有小孔；所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)組件的腔室入口端通過(guò)管道與所述鍋爐的氣化鍋連通，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)組件的腔室出口端與散熱器入口端連通，所述散熱器出口端與供水裝置入口端、氣化鍋連通，所述供水裝置出口端與所述鍋爐的預(yù)熱鍋連通，所述供水裝置的腔室入口端通過(guò)管道與所述鍋爐的氣化鍋連通，所述供水裝置頂部安裝有凸輪、用于驅(qū)動(dòng)所述凸輪的減速機(jī)和用于驅(qū)動(dòng)所述減速機(jī)的壓力補(bǔ)償電機(jī)，所述供水裝置內(nèi)設(shè)有能在所述凸輪帶動(dòng)下上下移動(dòng)的壓水平板；所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)組件與所述氣化鍋之間的管道內(nèi)均設(shè)有膨脹閥，所述預(yù)熱鍋與所述供水裝置之間的管道內(nèi)設(shè)有第一電磁閥，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)組件與所述散熱器之間的管道內(nèi)設(shè)有第二電磁閥；所述供水裝置底部設(shè)有壓力開(kāi)關(guān)；所述壓力開(kāi)關(guān)、第一電磁閥、第二電磁閥均與繼電器的觸點(diǎn)電連接；所述溫度開(kāi)關(guān)與繼電器的線包電連接，所述繼電器接外部電源，所述壓力開(kāi)關(guān)與所述壓力補(bǔ)償電機(jī)電連接。
[0015]所述供水裝置形狀為內(nèi)壁光滑的漏斗狀，且所述漏斗狀較小一端的出口與所述預(yù)熱鍋連通。
[0016]其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件通過(guò)總管道與所述氣化鍋連通，另外一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件通過(guò)分管道與所述總管道連通；所述總管道上安裝有截?cái)嚯姶砰y；所述散熱器與所述氣化鍋之間的管道內(nèi)設(shè)有旁通閥；所述截?cái)嚯姶砰y與所述繼電器的觸點(diǎn)電連接。
[0017]所述溫度開(kāi)關(guān)通過(guò)倒檔開(kāi)關(guān)與所述繼電器的線包連接。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果為:本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能提取以排氣方式輸出的約40%的熱能，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽(蒸汽排出壓力可達(dá)到3MPa，即30公斤力)，由該蒸汽驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(微型渦輪蒸汽發(fā)電機(jī))或直接驅(qū)動(dòng)汽車行駛；在大量吸收熱能的同時(shí)，使排氣管內(nèi)高溫氣體被急速冷卻，導(dǎo)致管內(nèi)背壓下降，排氣阻力減小，從而氣缸內(nèi)排氣徹底，汽缸循環(huán)過(guò)程中的進(jìn)氣量增大，內(nèi)燃機(jī)輸出功率增加(相當(dāng)于進(jìn)氣增壓)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型一實(shí)施例包括安裝在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管與排氣管接口處高溫部位的鍋爐1、分別安裝于汽車左右兩個(gè)后輪上且與汽車后車輪同軸的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)組件2、安裝在汽油發(fā)送機(jī)冷卻液管道上的溫度開(kāi)關(guān)3 ;所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)組件2的腔室入口端通過(guò)管道與所述鍋爐的氣化鍋4連通，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)組件2的腔室出口端與散熱器5入口端連通，所述散熱器5出口端與供水裝置6入口端、氣化鍋4連通，所述供水裝置6出口端與所述鍋爐的預(yù)熱鍋7連通，所述供水裝置6頂部安裝有凸輪16、用于驅(qū)動(dòng)所述凸輪的減速機(jī)8和用于驅(qū)動(dòng)所述減速機(jī)的壓力補(bǔ)償電機(jī)9，所述供水裝置6內(nèi)設(shè)有能在所述凸輪帶動(dòng)下上下移動(dòng)的壓水平板10 ;所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)組件2與所述氣化鍋4之間的管道內(nèi)均設(shè)有膨脹閥11，所述預(yù)熱鍋7與所述供水裝置6之間的管道內(nèi)設(shè)有第一電磁閥12，所述兩個(gè)驅(qū)動(dòng)組件2與所述散熱器之間的管道內(nèi)設(shè)有第二電磁閥19，所述供水裝置6底部設(shè)有壓力開(kāi)關(guān)13 ;所述第二電磁閥19與所述壓力開(kāi)關(guān)13電連接；所述壓力開(kāi)關(guān)13、第一電磁閥12、第二電磁閥19均與繼電器14的觸點(diǎn)電連接；所述溫度開(kāi)關(guān)3與繼電器14的線包電連接，所述繼電器14接外部電源，所述壓力開(kāi)關(guān)13與所述壓力補(bǔ)償電機(jī)9電連接。
[0021]所述供水裝置6形狀為內(nèi)壁光滑的漏斗狀，且所述漏斗狀較小一端的出口與所述預(yù)熱鍋7連通。
[0022]其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件2通過(guò)總管道與所述氣化鍋4連通，另外一個(gè)驅(qū)動(dòng)組件2通過(guò)分管道與所述總管道連通；所述總管道上安裝有截?cái)嚯姶砰y18 ;所述散熱器5與所述氣化鍋4之間的管道內(nèi)設(shè)有旁通閥17 ;所述截?cái)嚯姶砰y20與所述繼電器14電連接。
[0023]所述溫度開(kāi)關(guān)3通過(guò)倒檔開(kāi)關(guān)18與所述繼電器14連接。