本發(fā)明涉及一種余熱利用裝置，具體涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，屬于熱能回收利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

相關(guān)研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橛行ЧΦ臒岙?dāng)量占燃料燃燒發(fā)熱量的20～45％，以廢熱形式排出的能量占燃燒總能量的55～80％，也就是說，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的能量只有三分之一被有效利用，其它的大部分能量則通過發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水散熱和高溫尾氣排熱而損失掉了，造成了能源的浪費(fèi)。

為了有效利用發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱，從20世紀(jì)80年代，以發(fā)達(dá)國家的一些大型汽車公司為主，開始興起對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收利用的研究。近年來，發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收已成為提高能量利用效率的研究熱點(diǎn)，且內(nèi)容廣泛。在廢氣余熱回收利用方面，主要有溫差發(fā)電、取暖、制冷、利用廢氣余熱作功以及混合渦輪增壓等；在冷卻液余熱回收利用方面，主要是用于取暖和制冷。

但是，現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱回收裝置基本上都是對(duì)單一余熱進(jìn)行回收，鮮見對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣余熱和冷卻液余熱進(jìn)行聯(lián)合回收的研究；同時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱進(jìn)行回收時(shí)，采用冷卻系統(tǒng)和余熱回收系統(tǒng)并聯(lián)的方法，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置以及包含上述裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅結(jié)構(gòu)簡單、控制簡便，而且能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣余熱進(jìn)行聯(lián)合回收，熱量回收效率高。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，采用如下的技術(shù)方案：

一種發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)，以及設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)上的冷卻水循環(huán)管路、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管上依次設(shè)置有空氣濾清器及渦輪增壓器，在冷卻水循環(huán)管路以及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管上設(shè)置有冷卻水箱，冷卻水箱一側(cè)設(shè)置有風(fēng)扇，發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置還包括：

設(shè)置于冷卻水循環(huán)管路上的熱交換器、設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管上的水冷中冷器，所述水冷中冷器設(shè)置于渦輪增壓器與冷卻水箱之間，以及設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)外的循環(huán)水池、循環(huán)水泵、換熱循環(huán)水管和采暖終端，所述換熱循環(huán)水管依次連接循環(huán)水池、循環(huán)水泵、水冷中冷器、熱交換器以及采暖終端，最后回到循環(huán)水池。

還包括第一溫度傳感器，用以監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度。

還包括中央控制器，所述第一溫度傳感器、控制風(fēng)扇開關(guān)的電磁離合器以及循環(huán)水泵分別與中央控制器電連接。

一種發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，進(jìn)一步的，還包括第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體側(cè)，用以監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，所述第二溫度傳感器與中央控制器電連接。

一種發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，進(jìn)一步的，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，第一溫度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，第一溫度傳感器的監(jiān)測(cè)溫度低于28℃時(shí)，將信號(hào)傳送給中央控制器，中央控制器發(fā)出指令，電磁離合器分離，同時(shí)控制循環(huán)水泵得電，此時(shí)，風(fēng)扇關(guān)閉，停止對(duì)冷卻水箱散熱，循環(huán)水池內(nèi)的水開始循環(huán)，利用熱交換器及水冷中冷器換熱，開啟采暖模式。

第一溫度傳感器的監(jiān)測(cè)溫度高于28℃時(shí)，將信號(hào)傳送給中央控制器，中央控制器發(fā)出指令，電磁離合器結(jié)合，同時(shí)控制循環(huán)水泵斷電，此時(shí)風(fēng)扇開啟，開始對(duì)冷卻水箱散熱，循環(huán)水池內(nèi)的水停止循環(huán)，熱交換器及水冷中冷器停止換熱，開啟發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻模式。

一種發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，進(jìn)一步的，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，第二溫度傳感器監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，第二溫度傳感器的監(jiān)測(cè)溫度高于90℃時(shí)，第二溫度傳感器將信號(hào)傳遞給中央控制器，中央控制器控制電磁離合器結(jié)合，同時(shí)控制循環(huán)水泵得電，風(fēng)扇對(duì)冷卻水箱降溫，循環(huán)水池內(nèi)的水開始循環(huán)，熱交換器及水冷中冷器換熱，開啟發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)制冷卻模式。

第二溫度傳感器的監(jiān)測(cè)溫度低于86℃時(shí)，第二溫度傳感器將信號(hào)發(fā)送給中央控制器，第一溫度傳感器的監(jiān)測(cè)溫度低于28℃時(shí)，將信號(hào)傳送給中央控制器，中央控制器發(fā)出指令，電磁離合器分離，同時(shí)控制循環(huán)水泵得電，此時(shí)，風(fēng)扇關(guān)閉，停止對(duì)冷卻水箱散熱，循環(huán)水池內(nèi)的水開始循環(huán)，利用熱交換器及水冷中冷器換熱，開啟采暖模式。

第二溫度傳感器的監(jiān)測(cè)溫度低于86℃時(shí)，第二溫度傳感器將信號(hào)發(fā)送給中央控制器，第一溫度傳感器的監(jiān)測(cè)溫度低于28℃時(shí)，第一溫度傳感器的監(jiān)測(cè)溫度高于28℃時(shí)，將信號(hào)傳送給中央控制器，中央控制器發(fā)出指令，電磁離合器結(jié)合，同時(shí)控制循環(huán)水泵斷電，此時(shí)風(fēng)扇開啟，開始對(duì)冷卻水箱散熱，循環(huán)水池內(nèi)的水停止循環(huán)，熱交換器及水冷中冷器停止換熱，開啟發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻模式。

一種發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，進(jìn)一步的，風(fēng)扇與發(fā)動(dòng)機(jī)的從動(dòng)輪連接，所述電磁離合器設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的從動(dòng)輪與風(fēng)扇之間。

一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括上述發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案取得如下技術(shù)效果：

1.本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，熱交換器與冷卻水箱連接，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)冷卻水的余熱回收，水冷中冷器實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣的余熱回收，熱交換器和水冷中冷器串聯(lián)，共同實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱回收利用，結(jié)構(gòu)簡單，余熱回收效率高。與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)與余熱回收利用系統(tǒng)并聯(lián)的方式相比，減少了電磁閥的用量，降低了成本。

2.本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，采用第一溫度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度低，有采暖需求時(shí)，關(guān)閉風(fēng)扇，開啟水泵，熱交換器及水冷中冷器換熱，開啟采暖模式，利用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱進(jìn)行采暖；當(dāng)環(huán)境溫度高，不需要進(jìn)行采暖時(shí)，開啟風(fēng)扇，關(guān)閉水泵，熱交換器和水冷中冷器停止熱交換，開啟發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻模式，進(jìn)行常規(guī)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻。采用中央控制器控制電磁離合器的離合，進(jìn)而控制風(fēng)扇的開關(guān)以及循環(huán)水泵的得電斷電，從而控制采暖和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻模式的更換，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便、智能。

3.發(fā)本明的發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，采用第二溫度傳感器監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過高，影響使用或者損害發(fā)動(dòng)機(jī)壽命時(shí)，同時(shí)開啟風(fēng)扇及循環(huán)水泵，雙重冷卻，增強(qiáng)冷卻效果，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常使用，延長發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2的發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記列示如下：發(fā)動(dòng)機(jī)1，冷卻水循環(huán)管路2，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管3，空氣濾清器4，渦輪增壓器5，冷卻水箱6，風(fēng)扇7，熱交換器8，水冷中冷器9，循環(huán)水池10，循環(huán)水泵11，換熱循環(huán)水管12，采暖終端13，電磁離合器14，中央控制器15，第一溫度傳感器16，第二溫度傳感器17。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的描述，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施。

實(shí)施例1

參見圖1，本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)1，發(fā)動(dòng)機(jī)1上設(shè)置有冷卻水循環(huán)管路2，冷卻水循環(huán)管路2上依次連接冷卻水泵(圖1中未畫出)和冷卻水箱6，發(fā)動(dòng)機(jī)1自帶的風(fēng)扇7對(duì)冷卻水箱6進(jìn)行降溫，完成循環(huán)水的冷卻。在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管3上依次設(shè)置有空氣濾清器4及渦輪增壓器5，然后連接中冷器或者冷卻水箱6，并進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)1，發(fā)動(dòng)機(jī)1上還設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管。

冷卻水箱6可以設(shè)置成兩個(gè)單獨(dú)的箱體，一個(gè)箱體連接冷卻水循環(huán)管路2，另一個(gè)箱體連接發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管，利用發(fā)動(dòng)機(jī)1自帶的風(fēng)扇7，分別對(duì)冷卻水及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行降溫。

為了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱進(jìn)行有效的利用，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，在冷卻水循環(huán)管路2上進(jìn)一步設(shè)置熱交換器8，優(yōu)選設(shè)置冷卻水箱6之后；同時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管3上還設(shè)置水冷中冷器9，水冷中冷器9優(yōu)選設(shè)置在渦輪增壓器5與冷卻水箱6之間。同時(shí)，設(shè)置循環(huán)水池10，用換熱循環(huán)水管12依次連接循環(huán)水池10、循環(huán)水泵11、水冷中冷器9、熱交換器8，采暖終端13，最終回到循環(huán)水池10，利用水冷中冷器9級(jí)熱交換器8與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣及冷卻水進(jìn)行熱交換，加熱循環(huán)水池內(nèi)的水，從而實(shí)現(xiàn)采暖供應(yīng)。

將熱交換器8及水冷中冷器9串聯(lián)，可以降低成本，簡化設(shè)備，提高余熱回收率。

在采暖使用環(huán)境中，設(shè)置第一溫度傳感器16，用以監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度。電磁離合器14用于控制風(fēng)扇7的開關(guān)。作為一種優(yōu)選的方式，風(fēng)扇7由發(fā)動(dòng)機(jī)1的從動(dòng)輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在從動(dòng)輪上設(shè)置電磁離合器14，由電磁離合器14控制風(fēng)扇7的開關(guān)。第一溫度傳感器16、電磁離合器14以及循環(huán)水泵11與中央控制器15電連接。以便實(shí)現(xiàn)控制的智能化。

使用時(shí)，第一溫度傳感器16監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度高于特定值，無采暖需求時(shí)，第一溫度傳感器16傳遞信號(hào)給中央控制器15，中央控制器15發(fā)出指令，電磁離合器14結(jié)合，同時(shí)控制循環(huán)水泵11斷電，此時(shí)，開啟發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻模式，通過風(fēng)扇7的對(duì)冷卻水箱6進(jìn)行降溫，實(shí)現(xiàn)冷卻水和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的冷卻，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)1進(jìn)行冷卻；當(dāng)環(huán)境溫度低于特定值，需要進(jìn)行采暖時(shí)，第一溫度傳感器16傳遞信號(hào)給中央控制器15，中央控制器15發(fā)出指令，電磁離合器14分離，同時(shí)控制循環(huán)水泵11得電，循環(huán)水池10內(nèi)的水開始循環(huán)，開啟采暖模式。此時(shí)風(fēng)扇7不再對(duì)冷卻水和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行冷卻，熱交換器8及水冷中冷器9分別與冷卻水和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行換熱，最終對(duì)循環(huán)水池10的水進(jìn)行加熱，并輸送到采暖終端13，用以采暖。

上述發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，與現(xiàn)有技術(shù)常用的發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)和余熱利用系統(tǒng)并聯(lián)的方式相比，結(jié)構(gòu)更為簡單，減少了電磁閥的用量，降低了設(shè)備成本，提高了余熱利用率。

作為一種優(yōu)選的方案，發(fā)動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)時(shí)，第一溫度傳感器16監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，第一溫度傳感器16的監(jiān)測(cè)溫度低于28℃時(shí)，將信號(hào)傳送給中央控制器15，中央控制器15發(fā)出指令，電磁離合器14分離，同時(shí)控制循環(huán)水泵11得電，此時(shí)，風(fēng)扇7關(guān)閉，不再對(duì)冷卻水箱6進(jìn)行降溫，循環(huán)水池10內(nèi)的水開始循環(huán)，利用熱交換器8及水冷中冷器9換熱，加熱循環(huán)水池10內(nèi)的水，開啟采暖模式。

第一溫度傳感器16的監(jiān)測(cè)溫度高于28℃時(shí)，將信號(hào)傳送給中央控制器15，中央控制器15發(fā)出指令，電磁離合器14結(jié)合，同時(shí)控制循環(huán)水泵11斷電，此時(shí)風(fēng)扇7開啟，開始對(duì)冷卻水箱6進(jìn)行降溫，循環(huán)水池10內(nèi)的水停止循環(huán)，熱交換器8及水冷中冷器9停止換熱，開啟發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻模式。

實(shí)施例2

參見圖2，實(shí)施例2在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，還包括第二溫度傳感器17，第二溫度傳感器17設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)1本體的缸體側(cè)，用以監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)1的溫度，第二溫度傳感器17與中央控制器15電連接。

當(dāng)夏天天氣炎熱時(shí)，散熱效果差，有時(shí)候會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度過高，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用效果，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。實(shí)施例2可以有效解決上述問題。

發(fā)動(dòng)機(jī)1工作時(shí)，當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅?7監(jiān)測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)1的溫度正常時(shí)，按照如實(shí)施例1所述的方法進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻或者采暖模式；當(dāng)?shù)诙囟葌鞲衅?7監(jiān)測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)1的溫度高于一特定值時(shí)，第二溫度傳感器17將信號(hào)傳遞給中央控制器15，中央控制器15控制電磁離合器14結(jié)合，同時(shí)控制循環(huán)水泵11得電，開啟發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)制冷卻模式，同時(shí)采用風(fēng)扇7、熱交換器8及水冷中冷器9對(duì)冷卻水及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行降溫，快速降低其溫度，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)1的溫度下降至特定溫度以下，保證發(fā)動(dòng)機(jī)1的使用效果，延長發(fā)動(dòng)機(jī)1的使用壽命。

作為一種優(yōu)選的方案，發(fā)動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)時(shí)，第二溫度傳感器17監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)1的溫度，第二溫度傳感器17的監(jiān)測(cè)溫度高于90℃時(shí)，第二溫度傳感器17將信號(hào)傳遞給中央控制器15，中央控制器15控制電磁離合器14結(jié)合，同時(shí)控制循環(huán)水泵11得電，風(fēng)扇7對(duì)冷卻水箱6降溫，循環(huán)水池10內(nèi)的水開始循環(huán)，熱交換器8及水冷中冷器9換熱，對(duì)冷卻水和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行雙重降溫，開啟發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)制冷卻模式。

第二溫度傳感器17的監(jiān)測(cè)溫度低于86℃時(shí)，第二溫度傳感器17將信號(hào)發(fā)送給中央控制器15，第一溫度傳感器16的監(jiān)測(cè)溫度低于28℃時(shí)，將信號(hào)傳送給中央控制器15，中央控制器15發(fā)出指令，電磁離合器14分離，同時(shí)控制循環(huán)水泵11得電，此時(shí)，風(fēng)扇7關(guān)閉，停止對(duì)冷卻水箱6的降溫，循環(huán)水池10內(nèi)的水開始循環(huán)，利用熱交換器8及水冷中冷器9換熱，對(duì)循環(huán)水池10內(nèi)的水進(jìn)行加熱，開啟采暖模式；

第二溫度傳感器17的監(jiān)測(cè)溫度低于86℃時(shí)，第二溫度傳感器17將信號(hào)發(fā)送給中央控制器15，第一溫度傳感器16的監(jiān)測(cè)溫度低于28℃時(shí)，第一溫度傳感器16的監(jiān)測(cè)溫度高于28℃時(shí)，將信號(hào)傳送給中央控制器15，中央控制器15發(fā)出指令，電磁離合器14結(jié)合，同時(shí)控制循環(huán)水泵11斷電，此時(shí)風(fēng)扇7開啟，開始對(duì)冷卻水箱6進(jìn)行降溫，循環(huán)水池10內(nèi)的水停止循環(huán)，熱交換器8及水冷中冷器9停止換熱，開啟發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻模式。

本發(fā)明還提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括實(shí)施例1或?qū)嵤├?的發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置。

本發(fā)明尤其適用于軍隊(duì)，特別是高原寒冷地區(qū)軍隊(duì)使用，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量回收利用，為營房提供采暖，可節(jié)省大量能量，特別是在高原寒冷地區(qū)更為有益。而且部隊(duì)的軍事機(jī)構(gòu)有保密要求，單獨(dú)的供暖裝置的熱源很容易被測(cè)到，而采用本本發(fā)明的采暖方式則比較隱蔽。

本發(fā)明提供的發(fā)動(dòng)機(jī)的余熱利用裝置，不受上述實(shí)施例的限制，凡是利用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和方式，經(jīng)過變換和代換所形成的技術(shù)方案，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。