專利名稱：回收利用發(fā)動機廢氣能量的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機技術領域，具體是一種可以回收利用發(fā)動機廢氣能量的裝置及方法。
背景技術：
理想狀態(tài)下，如果燃油燃燒的產(chǎn)生的能量全部轉化為對外做的功即效率100%，則發(fā)動機作功行程結束時氣體的壓強、溫度應該與吸氣沖程末的壓強、溫度相同，即發(fā)動機排出的廢氣溫度、壓力應與進入的空氣溫度、壓力相同，空氣只起到了工作介質的作用，燃油燃燒的產(chǎn)生的能量全部對外做功了，沒有轉變?yōu)槠渌问?，這是理想發(fā)動機模型，在實際中是無法實現(xiàn)的。四沖程發(fā)動機在活塞行程內完成進氣、壓縮、作功和排氣四個過程，即在一個活塞行程內只進行一個過程。對于汽油機氣缸壓力、溫度變化情況如下進氣終了時刻氣缸壓力P 0. 08-0. 09MPa<大氣壓；氣缸溫度T :320_380Κ壓縮終了時刻氣缸壓縮壓力P :0· 8-1. 5MPa ;氣缸溫度T :600_750K作功行程中燃氣最大壓力P
3.0-6. 5MPa ;最高溫度T 2200-2800K作功行程結束時氣缸壓力P :0. 35-0. 5MPa ;氣缸溫度 T 1200-1500K 排氣終了時氣缸壓力 P 0. 105-0. 12MPa ;氣缸溫度 T :900-1100K由于只有膨脹行程對外做功，那么在氣缸壓力、溫度最大值(燃氣燃燒時)一定的情況下，作功行程結束時氣缸壓力、氣缸溫度越低說明轉化為動能的能量越多，發(fā)動機效率越高。反之也是這樣?，F(xiàn)有的渦輪增壓技術在提高了氣缸壓力、溫度最大值的同時也提高了作功行程結束時氣缸壓力、氣缸溫度,所以并不能改善發(fā)動機的效率,僅能改善功率。從目前汽車所用發(fā)動機的熱平衡來看，用于動力輸出的功率一般只占燃油燃燒總熱量的30% — 45% (柴油機)或20% — 30% (汽油機)。以廢熱形式排出車外的能量占燃燒總能量的55% — 70% (柴油機)或80 — 70% (汽油機)，主要包括循環(huán)冷卻水帶走的熱量和尾氣帶走的熱量。從表I中可以看出汽車廢熱利用有較大的空間，其有效利用自然受到人們越來越多的關注。表I
內燃機的熱平衡
熱平衡各分項％汽油機高速柴油機中速柴油機轉變?yōu)橛行ЧΦ臒崃?0 3030 4035 45冷卻介質帶走的熱量25 3020 2510 20
權利要求
1.回收利用發(fā)動機廢氣能量的裝置，其特征是包括氣體混合室，所述氣體混合室的一端設有兩個進氣口，另一端設有一個出氣口 ；所述兩進氣口中一個為廢氣進口，另一個為空氣進口 ； 所述廢氣進口與發(fā)動機的廢氣排出端通過廢氣通道連通；所述廢氣通道內設置一對所述氣體混合室輸送發(fā)動機排出的熱廢氣的第一進氣風扇； 所述空氣進口與外界大氣環(huán)境通過空氣通道連通；所述空氣通道內設置一對所述氣體混合室進行輸送空氣的第二進氣風扇； 所述氣體混合室的出氣口通過出氣通道與氣動裝置的進氣口連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的回收利用發(fā)動機廢氣能量的裝置，其特征是所述氣動裝置的動力輸出端通過傳動機構與發(fā)動機輸出端聯(lián)接。
3.根據(jù)權利要求1所述的回收利用發(fā)動機廢氣能量的裝置，其特征是所述氣動裝置的動力輸出端通過傳動機構與一發(fā)電機的動力輸入端連接，發(fā)電機的電輸出端連接蓄電池。
4.根據(jù)權利要求1-3所述的任一回收利用發(fā)動機廢氣能量的裝置，其特征是所述廢氣通道的軸線與空氣通道的軸線在所述氣體混合室內交叉。
5.回收利用發(fā)動機廢氣能量的方法，其特征是包括如下步驟 O第一進氣風扇抽吸發(fā)動機排出的廢氣經(jīng)廢氣通道進入一氣體混合室內；同時，第二進氣風扇對空氣進行壓縮經(jīng)空氣通道向所述氣體混合室內輸入空氣，使空氣壓強與輸入的廢氣的壓強相同； 2)所述廢氣與所述空氣在氣體混合室內混合，同時產(chǎn)生熱交換； 3)進行熱交換后的混合氣體經(jīng)氣體混合室的出氣口排出經(jīng)出氣通道進入氣動裝置的進氣口驅動所述氣動裝置輸出機械能。
6.根據(jù)權利要求5所示的回收利用發(fā)動機廢氣能量的方法，其特征是所述氣動裝置輸出的機械能通過傳動機構耦合到發(fā)動機輸出端上。
7.根據(jù)權利要求5所示的回收利用發(fā)動機廢氣能量的方法，其特征是所述氣動裝置輸出的機械能通過傳動機構帶動發(fā)電機進行發(fā)電，發(fā)電機輸出的電能儲存至蓄電池。
8.根據(jù)權利要求5-7所示的任一回收利用發(fā)動機廢氣能量的方法，其特征是步驟I)中，在氣體混合室內，輸入空氣形成的空氣流與輸入廢氣形成的廢氣流相交。
全文摘要
回收利用發(fā)動機廢氣能量的裝置及方法，其裝置包括氣體混合室，所述氣體混合室的一端設有兩個進氣口，另一端設有一個出氣口；所述兩進氣口中一個為廢氣進口，另一個為空氣進口；所述廢氣進口與發(fā)動機的廢氣排出端通過廢氣通道連通；所述廢氣通道內設置一對所述氣體混合室輸送發(fā)動機排出的熱廢氣的第一進氣風扇；所述空氣進口與外界大氣環(huán)境通過空氣通道連通；所述空氣通道內設置一對所述氣體混合室進行輸送空氣的第二進氣風扇；所述氣體混合室的出氣口通過出氣通道與氣動裝置的進氣口連通。它可以回收發(fā)動機廢氣中的能量，降低最終排出廢氣的溫度，并將其轉化為可利用的能量，即減少廢氣熱量導致的能量損失，達到節(jié)能的效果，提高了發(fā)動機的效率。
文檔編號F02G5/02GK103032203SQ20121055009
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者李勇, 李龍澤 申請人:李勇