本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機余熱回收領域，尤其是涉及一種發(fā)動機余熱綜合回收系統(tǒng)。

背景技術：

自20世紀90年代以來，我國國民經(jīng)濟發(fā)展迅猛，汽車工業(yè)發(fā)展很快，汽車保有量持續(xù)增加，石油消耗量也急劇的增加，伴隨著石油消耗量的增加，環(huán)境問題也日益凸顯。據(jù)有關數(shù)據(jù)記載：汽車發(fā)動機燃油的30%轉(zhuǎn)化為機械能（作為動力），40%為尾氣損失（部分可通過渦輪增壓器轉(zhuǎn)化），20 %為冷卻液和機油損失，10%為摩擦損失。因此，汽車發(fā)動機的實際效率一般為35%—40%，而汽車燃油近50%的能量都通過尾氣與冷卻水排出，從而造成大量的能源浪費與環(huán)境污染，因此對尾氣與冷卻水熱量的充分回收利用，對于緩解能源危機以及環(huán)境保護都有著重要的實際意義。

為了解決發(fā)動機尾氣與冷卻水的余熱不能被充分利用而造成能源的大量浪費與環(huán)境污染等問題，國內(nèi)外的科技工作人員就如何最大程度回收發(fā)動機的余熱做了大量的工作，主要是利用冷卻水或廢氣進行增壓、發(fā)電以及制冷等方面的應用。M.Mostafavi和R.Atan對汽車發(fā)動機排氣余熱驅(qū)動的吸收式制冷系統(tǒng)做了理論研究，并得出這一方案是可行的（Heat recovery equipment(generator) in an automobile for an absorption air—conditioning system[J].SAE.980062.);肖尤明采取了將溴化鋰溶液直接充注在汽車發(fā)動機冷卻空腔內(nèi),并對該單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)作了研究（肖尤明，汽車空調(diào)余熱溴化鋰吸收式制冷裝置的研究，制冷學報，2004年第1期）；申請?zhí)枺?00810232218.4）公開了：一種適用于車用發(fā)動機余熱回收的熱力循環(huán)系統(tǒng)，將用于回收發(fā)動機冷卻水余熱的低溫卡琳娜循環(huán)和用于回收發(fā)動機排氣余熱和潤滑油的高溫有機朗肯循環(huán)相耦合，提出了一種適用于車用發(fā)動機余熱回收的熱力循環(huán)系統(tǒng)；申請?zhí)枺?00810232218.4）公開了：再熱式有機朗肯循環(huán)技術的車用發(fā)動機余熱回收裝置，通過再熱式有機朗肯循環(huán)結合發(fā)動機EGR系統(tǒng)對發(fā)動機余熱進行多級利用，提高了發(fā)動機余熱回收的效率。申請?zhí)枺?01310238697.1）公開了：一種余熱回收利用系統(tǒng)，將熱能系統(tǒng)循環(huán)和電能系統(tǒng)循環(huán)結合在一起，兩個系統(tǒng)直接交換能量，可以利用原本ORC 系統(tǒng)無法利用的較低品位的熱量進行發(fā)電，從而降低能源消耗和污染排放。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明在現(xiàn)有發(fā)動機余熱回收技術的基礎上，提出了一種新型發(fā)動機余熱綜合回收系統(tǒng)。本系統(tǒng)的特征在于通過發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)回收發(fā)動機具有高品位能的尾氣，進行能量的初次回收，處理后的尾氣乏氣與低品位能的發(fā)動機冷卻水共同作為熱源，來驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷機，進行余熱制冷、熱，從而達到對發(fā)動機余熱能量的充分回收與利用的目的,并通過在溴化鋰吸收式制冷機中添加閥組—冷凝器—蒸發(fā)器控制單元，進而形成完整的溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)，通過各閥組間的協(xié)調(diào)工作，提高了系統(tǒng)功能的完整性，達到操作便捷、易于控制的目的。

本發(fā)明通過以下的技術方案實現(xiàn)上述功能：一種發(fā)動機余熱綜合回收系統(tǒng)，主要包括有發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)與溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)。所述的發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)包括發(fā)動機尾氣排出管、工質(zhì)泵、蒸發(fā)換熱器、單螺桿膨脹機、發(fā)電機、冷凝器Ⅰ以及發(fā)動機尾氣乏氣排出管，其中所述的蒸發(fā)換熱器（實質(zhì)就是管殼式換熱器）連接于發(fā)動機尾氣排出管，蒸發(fā)換熱器出口連接于發(fā)電機組，發(fā)電機組由單螺桿膨脹機與發(fā)電機組成，單螺桿膨脹機與冷凝器Ⅰ入口相連，冷凝器Ⅰ出口與工質(zhì)泵連接，工質(zhì)泵與所述的蒸發(fā)換熱器入口相連，其中工質(zhì)泵為整個發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)提供動力；所述的溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)主要包括吸收器、溶液泵、溶液熱交換器、發(fā)生器1、發(fā)生器2、冷凝器Ⅱ、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、接發(fā)動機冷卻水管、接發(fā)動機尾氣乏氣排氣管以及截止閥A、B、C、D，其中所述的接發(fā)動機尾氣乏氣排氣管與發(fā)生器1連接，所述的接發(fā)動機冷卻水管與發(fā)生器2連接，發(fā)生器1與發(fā)生器2并聯(lián)組成發(fā)生器單元，并聯(lián)后的發(fā)生器單元與閥組—冷凝器單元、閥組—蒸發(fā)器單元相連，閥組—冷凝器單元由截止閥A、B、節(jié)流閥、冷凝器Ⅱ組成，其中冷凝器Ⅱ的前后串聯(lián)有截止閥A與節(jié)流閥，截止閥B并聯(lián)于冷凝器Ⅱ、截止閥A與節(jié)流閥，組成閥組—冷凝器單元；閥組—蒸發(fā)器單元由截止閥C、D、蒸發(fā)器組成，其中蒸發(fā)器的前端串聯(lián)有截止閥C，截止閥D并聯(lián)于蒸發(fā)器上，整個閥組—冷凝器單元和閥組—蒸發(fā)器共同組成閥組—冷凝器—蒸發(fā)器單元，實現(xiàn)系統(tǒng)供熱或供冷以及即不供熱也不供冷的要求。其中蒸發(fā)器與吸收器相連，吸收器后連接有溶液泵，溶液泵與溶液熱交換器連接，溶液泵為整個溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)提供動力，其中發(fā)生器單元還通過溶液熱交換器與吸收器相連，共同組成整個溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)。

發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)的工作過程：低沸點的液態(tài)有機工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)泵加壓后，被送到蒸發(fā)換熱器中，工質(zhì)在蒸發(fā)換熱器中吸收發(fā)動機尾氣的熱量轉(zhuǎn)變成為高溫高壓蒸汽，高溫高壓蒸汽在單螺桿膨脹機中膨脹并推動單螺桿膨脹機做功，進而帶動發(fā)動機發(fā)電，做功后的蒸汽經(jīng)冷凝器Ⅰ冷卻后，返回工質(zhì)泵中，從而完成有機工質(zhì)的循環(huán)使用，其中經(jīng)蒸發(fā)換熱器處理后的尾氣乏氣經(jīng)發(fā)動機尾氣乏氣排氣管流入溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)，進而對尾氣能量的進一步回收。

溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)的工作過程：從吸收器出來的稀溶液由溶液泵升壓后，經(jīng)溶液熱交換器升溫后進入發(fā)生器1、2，在發(fā)生器1、2中，稀溶液被來自接發(fā)動機冷卻水管和接發(fā)動機尾氣乏氣排氣管的熱源加熱，此時稀溶液溫度升高直至沸騰，產(chǎn)生高溫高壓的冷劑蒸汽后變?yōu)闈馊芤?，產(chǎn)生的兩股冷劑蒸汽從發(fā)生器1、2流出并匯合，流入下一級閥組—冷凝器—蒸發(fā)器單元，而濃溶液從發(fā)生器1、2排出管流出，經(jīng)溶液熱交換器降溫后，流回吸收器；進入閥組—冷凝器—蒸發(fā)器單元的高溫高壓冷劑蒸汽通過截止閥A、B、C、D進入冷凝器Ⅱ或蒸發(fā)器，在節(jié)流閥的配合作用下，可實現(xiàn)供熱或供暖以及即不供熱也不供暖的要求，經(jīng)蒸發(fā)器與冷凝器Ⅱ處理后的低溫低壓冷劑蒸汽以及冷卻溶液通過管路流回吸收器，使溶液能夠循環(huán)使用，從而達到持續(xù)制冷、熱的目的。

當汽車內(nèi)部環(huán)境需要達到制熱不制冷的效果時，開啟截止閥A，節(jié)流閥以及截止閥D，關閉截止閥B與截止閥C，此時冷劑蒸汽只流過冷凝器Ⅱ，達到單獨制熱的目的；當汽車內(nèi)部環(huán)境需要達到制冷不制熱的效果時，開啟截止閥B，和截止閥C，關閉截止閥A與截止閥D，此時冷劑蒸汽只流過蒸發(fā)器，達到單獨制冷的目的；當汽車內(nèi)部環(huán)境需要達到即不制冷不制熱的效果時，此時開啟截止閥B和D，關閉截止閥A和C，此時冷劑蒸汽不流過冷凝器Ⅱ與蒸發(fā)器，達到既不制冷也不制熱的目的，其中節(jié)流閥在單獨制熱時使用，用于控制冷劑蒸汽的流量，保證其流動的平穩(wěn)性。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果為：在現(xiàn)有發(fā)動機余熱回收技術的基礎上，提出了一種發(fā)動機余熱綜合回收系統(tǒng)。本系統(tǒng)的特征在于通過發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)回收具有高品位能的尾氣，進行能量的初次回收，處理后的尾氣乏氣與低品位能的發(fā)動機冷卻水共同作為熱源，來驅(qū)動溴化鋰吸收式制冷機，進行余熱制冷、熱。與現(xiàn)有的技術相比，其最大創(chuàng)新點在于將回收高品位能的熱量回收系統(tǒng)與回收尾氣乏氣與低品位能的溴化鋰能量回收系統(tǒng)相結合，并應用于汽車尾氣能量回收領域，在現(xiàn)有汽車尾氣回收的基礎上，對經(jīng)過發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)處理后的尾氣能量進行二次回收，與低品位能的冷卻水共同為熱源驅(qū)動制冷機制冷、熱，從而達到對尾氣與冷卻水余熱能量的再次回收，并將設計的閥組—冷凝器—蒸發(fā)器單元應于發(fā)動機熱量回收系統(tǒng)中，提高了系統(tǒng)功能的完整性，達到操作便捷、易于控制的目的。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

圖1為本發(fā)明的整體結構圖。

圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)方框圖。

圖中1.冷凝器Ⅰ，2.單螺桿膨脹機，3.發(fā)電機，4.發(fā)動機尾氣乏氣排出管, 5.蒸發(fā)換熱器，6.工質(zhì)泵，7.發(fā)動機尾氣排出管，8.溶液泵, 9.溶液熱交換器,10.接發(fā)動機冷卻水管，11.發(fā)生器1，12.冷凝器Ⅱ，13.節(jié)流閥,14.蒸發(fā)器，15.吸收器，16.發(fā)生器2，17.接發(fā)動機尾氣乏氣排氣管，A.截止閥A，B.截止閥B，C.截止閥C，D.截止閥D。

具體實施方式

一種發(fā)動機余熱綜合回收系統(tǒng)，主要包括有發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)與溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)。所述的發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)包括發(fā)動機尾氣排出管7、工質(zhì)泵6、蒸發(fā)換熱器5、單螺桿膨脹機2、發(fā)電機3、冷凝器Ⅰ（1）以及發(fā)動機尾氣乏氣排出管4，其中所述的蒸發(fā)換熱器5（實質(zhì)就是管殼式換熱器）連接于發(fā)動機尾氣排出管7，蒸發(fā)換熱器5出口連接于發(fā)電機組，發(fā)電機組由單螺桿膨脹機2與發(fā)電機3組成，單螺桿膨脹機2與冷凝器Ⅰ（1）入口相連，冷凝器Ⅰ（1）出口與工質(zhì)泵6連接，工質(zhì)泵6與所述的蒸發(fā)換熱器5入口相連，其中工質(zhì)泵6為整個發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)提供動力；所述的溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)主要包括吸收器15、溶液泵8、溶液熱交換器9、發(fā)生器1（11）、發(fā)生器2（16）、冷凝器Ⅱ（12）、節(jié)流閥13、蒸發(fā)器14、接發(fā)動機冷卻水管10、接發(fā)動機尾氣乏氣排氣管17以及截止閥A、B、C、D，其中所述的接發(fā)動機尾氣乏氣排氣管17與發(fā)生器1（11）連接，所述的接發(fā)動機冷卻水管10與發(fā)生器2（16）連接，發(fā)生器1（11）與發(fā)生器2（16）并聯(lián)組成發(fā)生器單元，并聯(lián)后的發(fā)生器單元與閥組—冷凝器單元、閥組—蒸發(fā)器單元相連，閥組—冷凝器單元由截止閥A、B、節(jié)流閥13、冷凝器Ⅱ（12）組成，其中冷凝器Ⅱ（12）的前后串聯(lián)有截止閥A與節(jié)流閥13，截止閥B并聯(lián)于冷凝器Ⅱ（12）、截止閥A與節(jié)流閥13，組成閥組—冷凝器單元；閥組—蒸發(fā)器單元由截止閥C、D、蒸發(fā)器14組成，其中蒸發(fā)器14的前端串聯(lián)有截止閥C，截止閥D并聯(lián)于蒸發(fā)器14上，整個閥組—冷凝器單元和閥組—蒸發(fā)器共同組成閥組—冷凝器—蒸發(fā)器單元，實現(xiàn)系統(tǒng)供熱或供冷以及即不供熱也不供冷的要求。其中蒸發(fā)器14與吸收器15相連，吸收器15后連接有溶液泵8，溶液泵8與溶液熱交換器9連接，溶液泵8為整個溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)提供動力，其中發(fā)生器單元還通過溶液熱交換器與吸收器相連，共同組成整個溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，發(fā)動機高品位能回收系統(tǒng)的工作過程：低沸點的液態(tài)有機工質(zhì)經(jīng)工質(zhì)泵6加壓后，被送到蒸發(fā)換熱器5中，工質(zhì)在蒸發(fā)換熱器5中吸收發(fā)動機尾氣的熱量轉(zhuǎn)變成為高溫高壓蒸汽，高溫高壓蒸汽在單螺桿膨脹機2中膨脹并推動單螺桿膨脹機2做功，進而帶動發(fā)動機3發(fā)電，做功后的蒸汽經(jīng)冷凝器Ⅰ（1）冷卻后，返回工質(zhì)泵6，完成有機工質(zhì)的循環(huán)使用，其中經(jīng)蒸發(fā)換熱器5處理后的尾氣乏氣經(jīng)發(fā)動機尾氣乏氣排氣管4流入溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)，進而對尾氣能量的進一步回收。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，溴化鋰吸收式循環(huán)制冷（熱）系統(tǒng)的工作過程：從吸收器15出來的稀溶液由溶液泵8升壓后，經(jīng)溶液熱交換器9升溫后進入發(fā)生器1（11）、2（16），在發(fā)生器1（11）、2（16）中，稀溶液被來自接發(fā)動機冷卻水管10和接發(fā)動機尾氣乏氣排氣管17的熱源加熱，此時稀溶液溫度升高直至沸騰，產(chǎn)生高溫高壓的冷劑蒸汽后變?yōu)闈馊芤?，產(chǎn)生的兩股冷劑蒸汽從發(fā)生器1（11）、2（16）流出并匯合，流入下一級閥組—冷凝器—蒸發(fā)器單元，而濃溶液從發(fā)生器1（11）、2（16）排出，經(jīng)溶液熱交換器9降溫后，流回吸收器15；進入閥組—冷凝器—蒸發(fā)器單元的高溫高壓冷劑蒸汽通過截止閥A、B、C、D進入冷凝器Ⅱ(12)或蒸發(fā)器14，經(jīng)冷凝器Ⅱ(12)與蒸發(fā)器14處理后的低溫低壓冷劑蒸汽以及發(fā)生器1（11）、2（16）的冷卻溶液通過管路流回吸收器15，使溶液能夠循環(huán)使用，從而達到持續(xù)制冷、熱的目的。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，閥組—冷凝器—蒸發(fā)器單元控制達到制冷、制熱以及既不制冷也不制熱的目的是通過各截止閥相互協(xié)調(diào)工作實現(xiàn)的，其具體工作流程：當汽車內(nèi)部環(huán)境需要達到制熱不制冷的效果時，開啟截止閥A，節(jié)流閥13以及截止閥D，關閉截止閥B與截止閥C，此時冷劑蒸汽只流過冷凝器Ⅱ（12），達到單獨制熱的目的；當汽車內(nèi)部環(huán)境需要達到制冷不制熱的效果時，開啟截止閥B，和截止閥C，關閉截止閥A與截止閥D，此時冷劑蒸汽只流過蒸發(fā)器14，達到單獨制冷的目的；當汽車內(nèi)部環(huán)境需要達到即不制冷不制熱的效果時，此時開啟截止閥B和D，關閉截止閥A和C，此時冷劑蒸汽不流過冷凝器Ⅱ（12）與蒸發(fā)器14，達到既不制冷也不制熱的目的，其中節(jié)流閥13在單獨制熱時使用，用于控制冷劑蒸汽的流量，保證其流動的平穩(wěn)性。