一种生物质能内燃机的余热利用系统及方法技术方案

一种生物质能内燃机的余热利用系统及方法，所述系统包括冷凝器、内燃机余热回收部、热交换器、油泵、热力腔、储油罐和活塞；内燃机余热回收部连接热交换器的热传导介质入口；油泵的出油口连接热交换器的受热介质入口；热交换器的受热介质出口连接热力腔入口；所述方法包括（1）活塞位于上止点，有机液与余热进行热交换由液体变为气态；（2）气态的有机液进入到热力腔，推动活塞朝向下止点运动；（3）活塞达到下止点，进气门和排气门均关闭；（4）热力腔中压力降低，大气压推动活塞朝向上止点运动，活塞到达上止点；（5）依次重复步骤（1），（2），（3），（4）。本发明专利技术实现了内燃机余热的充分利用，提高内燃机能源利用率，降低能源消耗。

Waste heat utilizing system and method of biomass energy internal combustion engine

A heat engine using biomass energy system and method. The system comprises a condenser, internal combustion engine waste heat recovery, heat exchanger, heat pump, cavity, tank and piston; engine heat recovery with heat conduction medium entrance; the oil outlet of the oil pump heating medium entrance is connected with a heat exchanger; the heating medium outlet connected with thermal cavity heat exchanger entrance; the method includes (1) the piston at TDC, organic liquid and the heat exchange heat change from a liquid to a gaseous state; (2) organic liquid into the gaseous thermal cavity, promote the movement of the piston toward the next stop point; (3) the piston reaches BDC inlet. The door and the exhaust valves are closed; (4) thermal pressure cavity is reduced, the atmospheric pressure pushes the piston toward the TDC, the piston reaches TDC; (5) followed by repeat steps (1) (2), (3), (4). The invention realizes the full utilization of the waste heat of the internal combustion engine, improves the energy utilization ratio of the internal combustion engine and reduces the energy consumption.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于内燃机余热利用
，尤其涉及一种生物质能内燃机的余热利用系统及方法。
技术介绍
随着中国工业的快速发展，汽车保有量急速上升，同时伴随的是石油能源的快速消耗和环境污染的加剧，世界各国都在积极寻求解决办法。提高传统化石能源的利用效率和寻求可再生能源都是可行性方案，然而可再生能源完全替代化石能源并承担人类社会的能源消费重任短时间内难以实现。因此，提高石油能源的利用效率可极大的延缓能源使用周期和降低环境污染。在汽车内内燃机的热效率一般低于50%，剩余大部分热量没能有效转化为动力而是随着尾气和传热而消耗，消耗的热量具有很大的利用空间。在内燃机领域，提高能源的利用效率主要通过优化缸内燃烧和搜集利用内燃机余热，随着内燃机技术的成熟，大幅提高内燃机燃烧效率变得极为困难，因此，有效利用内燃机余热是大幅提高石油能源利用效率的最佳捷径。内燃机余热主要可分为排气及辐射热损失，高温冷却水热损失，低温冷却水热损失，机油热损失等，因内燃机的热量损失路径较多，并有难以搜集的特点，将内燃机余热利用转化为其他形式的能量并加以利用是提高利用效率的关键，因此，急需一种能够将内燃机的余热转换为其他形式的能量，从而将内燃机的余热利用起来的方案。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种生物质能内燃机的余热利用系统及方法，可以最大限度实现内燃机余热的回收，提高能源利用率，降低能源消耗。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：一种生物质能内燃机的余热利用系统，包括冷凝器，还包括主控ECU、内燃机余热回收部、热交换器、油泵、热力转换部、进气电磁阀、排气电磁阀、储油罐和活塞；内燃机余热回收部连接热交换器的热传导介质入口；储油罐内充设有机液，储油罐的出油口与油泵的进油口连接，油泵的出油口连接热交换器的受热介质入口；热力转换部内设有热力腔，活塞滑动设置于热力腔中，热交换器的受热介质出口连接热力腔的入口；热力腔上连接有与储油罐的进油口连通的回流管；热力腔的入口处设有进气门，热力腔的排气口处设有与冷凝器连接的排气门，活塞在进气门下方往返运动；主控ECU的信号输出端通过驱动电路输出信号到进气电磁阀和排气电磁阀，进气电磁阀控制进气门的开闭，排气电磁阀控制排气门的开闭。优选的，进气门设于热力腔侧部且进气门临近热力腔顶部设置；排气门设于热力腔顶部，且排气门中线与热力腔顶部中线重合。优选的，内燃机余热回收部包括尾气余热回收单元、低温冷却水余热回收单元、高温冷却水余热回收单元、机油冷却余热回收单元；尾气余热回收单元、低温冷却水余热回收单元、高温冷却水余热回收单元、机油冷却余热回收单元的出口均连接热交换器的热传导介质入口。优选的，尾气余热回收单元、低温冷却水余热回收单元、高温冷却水余热回收单元、机油冷却余热回收单元上均设有温度传感器；所述温度传感器的信号输出端连接主控ECU的信号输入端。优选的，热力腔上配合热力腔的入口设有进气门，热力腔上配合热力腔的出口设有排气门。优选的，热力腔的入口处设有进气缓冲腔；热力腔的排气口处设有排气缓冲腔，进气缓冲腔和排气缓冲腔均与热力腔连通。优选的，进气缓冲腔上设有与热交换器的热传导介质出口连接的热入口。优选的，热力腔内设有活塞距离传感器，活塞距离传感器的信号输出端连接主控ECU。一种利用上述系统进行的生物质能内燃机的余热利用方法，包括如下步骤：（1）进气门和排气门均处于开启状态、活塞位于上止点状态下，有机液与热交换器中的热空气进行热交换由液态变为气态；（2）气态的有机液进入到热力腔，推动活塞朝向下止点运动；（3）活塞达到下止点，进气门和排气门均关闭；（4）气态的有机液接触到排气门变为液态，热力腔中压力降低，大气压推动活塞朝向上止点运动，活塞到达上止点，进气门和排气门从关闭状态变为开启状态；同时，液态的有机液返回到储油罐中；（5）依次重复步骤（1），（2），（3），（4）。优选的，有机液进入到热交换器中与热交换器中的热空气进行热交换；有机液进入热交换器中的方法为：油泵带动有机液进入到热交换器；其中油泵转速确定方法为：1）首先，根据油泵转速和进入到热交换器内的余热温度标定油泵脉谱图；2）然后，根据余热温度查询脉谱图中对应的油泵的转速，如果该余热温度值有对应的转速则进行步骤3）；如果该温度值没有对应的转速则进行步骤4）；3）油泵驱动电路接收到控制信号，并输出信号控制油泵的转速到达与余热温度对应的值；4）设定余热温度为T，根据比较函数确定大于余热温度T的温度Th集合{Th1，Th2，……，Thn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质能内燃机的余热利用系统，包括冷凝器，其特征在于：还包括主控ECU、内燃机余热回收部、热交换器、油泵、热力转换部、进气电磁阀、排气电磁阀、储油罐和活塞；内燃机余热回收部连接热交换器的热传导介质入口；主控ECU的信号输出端通过油泵驱动电路输出信号控制油泵的工作；储油罐内充设有机液，储油罐的出油口与油泵的进油口连接，油泵的出油口连接热交换器的受热介质入口；热力转换部内设有热力腔，活塞滑动设置于热力腔中，热交换器的受热介质出口连接热力腔的入口；热力腔上连接有与储油罐的进油口连通的回流管；热力腔的入口处设有进气门，热力腔的排气口处设有与冷凝器连接的排气门，活塞在进气门下方往返运动；主控ECU的信号输出端通过驱动电路输出信号到进气电磁阀和排气电磁阀，进气电磁阀控制进气门的开闭，排气电磁阀控制排气门的开闭。

【技术特征摘要】
1.一种生物质能内燃机的余热利用系统，包括冷凝器，其特征在于：还包括主控ECU、内燃机余热回收部、热交换器、油泵、热力转换部、进气电磁阀、排气电磁阀、储油罐和活塞；内燃机余热回收部连接热交换器的热传导介质入口；主控ECU的信号输出端通过油泵驱动电路输出信号控制油泵的工作；储油罐内充设有机液，储油罐的出油口与油泵的进油口连接，油泵的出油口连接热交换器的受热介质入口；热力转换部内设有热力腔，活塞滑动设置于热力腔中，热交换器的受热介质出口连接热力腔的入口；热力腔上连接有与储油罐的进油口连通的回流管；热力腔的入口处设有进气门，热力腔的排气口处设有与冷凝器连接的排气门，活塞在进气门下方往返运动；主控ECU的信号输出端通过驱动电路输出信号到进气电磁阀和排气电磁阀，进气电磁阀控制进气门的开闭，排气电磁阀控制排气门的开闭。2.如权利要求1所述的生物质能内燃机的余热利用系统，其特征在于：进气门设于热力腔侧部且进气门临近热力腔顶部设置；排气门设于热力腔顶部，且排气门中线与热力腔顶部中线重合。3.如权利要求1所述的生物质能内燃机的余热利用系统，其特征在于：内燃机余热回收部包括尾气余热回收单元、低温冷却水余热回收单元、高温冷却水余热回收单元、机油冷却余热回收单元；尾气余热回收单元、低温冷却水余热回收单元、高温冷却水余热回收单元、机油冷却余热回收单元的出口均连接热交换器的热传导介质入口。4.如权利要求1所述的生物质能内燃机的余热利用系统，其特征在于：尾气余热回收单元、低温冷却水余热回收单元、高温冷却水余热回收单元、机油冷却余热回收单元上均设有温度传感器，或热交换器的热传导介质入口处设有温度传感器；上述温度传感器的信号输出端连接主控ECU的信号输入端。5.如权利要求1至4任意一项所述的生物质能内燃机的余热利用系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷廷宙，杨淼，王志伟，林鹿，辛晓菲，齐天，李学琴，陈高峰，关倩，何晓峰，
申请(专利权)人：河南省科学院能源研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41