废气余能气动综合利用装置制造方法及图纸

废气余能气动综合利用装置属发动机废气能量回收技术领域，本实用新型专利技术中控制器分别与发动机工况感知子系统、残气动力涡轮气动能量回收子系统、气动能量存储－转换子系统和朗肯循环气动能量回收子系统连接；残气动力涡轮气动能量回收子系统、朗肯循环气动能量回收子系统均可单独与发动机工况感知子系统和气动能量存储－转换子系统串接，形成独立的气动式废气能量回收系统；本实用新型专利技术同时利用残气的焓能和废气的热能，能量回收率高，并以高压空气作为能量转换的载体，回收份额大、能量转换次数少，结构简单，对发动机系统改动小，可方便实现发动机余能的回收和机械能利用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属发动机废气能量回收
，具体涉及发动机废气能量通过残气 动力涡轮、朗肯循环动力涡轮产生高压空气，并以气动形式转化为机械能的装置。技术背景随着我国经济的迅速发展，能源短缺也日趋严重，节能已成为各国普遍关心的问 题。作为主要能源的石油，其供求矛盾尤为突出，因此对于汽车行业来说，如何降低燃油消 耗从而节省费用，成为了研究的热点和前沿。发动机排出的高温废气带走了相当于有效功率的热能，此部分能量即使部分利用 也可大幅度改善柴油机的经济性。该领域的研究主要集中在基于郎肯循环的动力涡轮发 电、吸收式制冷、热能直接利用和温差发电等领域。考虑到车用发动机的用途及技术现状， 吸收式制冷、热能直接利用实效性较差，同时，郎肯循环发电方式效率很低，且系统较为庞 杂。温差发电目前尚处于原理性研究阶段，由于温差发电材料成本很高，能量回收率很低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种利用发动机废气能量产生能量密度较高的高压 压缩空气，然后利用气动机械能转化装置实现机械能的利用，从而方便利用发动机废气能 量，提高发动机热效率降低燃料消耗量的发动机废气余能利用装置。本技术控制器35、发动机工况感知子系统I、残气动力涡轮气动能量回收子 系统II、气动能量存储-转换子系统III和朗肯循环气动能量回收子系统IV组成，其中控 制器35分别与发动机工况感知子系统I、残气动力涡轮气动能量回收子系统II、气动能量 存储-转换子系统III和朗肯循环气动能量回收子系统IV连接；发动机工况感知子系统I 中的进气总管4分别与残气动力涡轮气动能量回收子系统II中的中间冷却器12和可控增 压装置13连接，发动机排气总管5经残气动力涡轮气动能量回收子系统II中的比例控制 阀7与残气动力涡轮8连接；残气动力涡轮8的出口端和比例控制阀7的旁通口，均与朗肯 循环气动能量回收子系统IV中的换热蒸发器23入口连接，可控增压装置13与气动能量存 储-转换子系统III中的高压分流阀15连接；气动能量存储-转换子系统III中的朗肯高 压气体分流阀20与朗肯循环气动能量回收子系统IV中的朗肯可控增压机构30连接。发动机工况感知子系统I由发动机1、工况传感器2、进气传感器3、发动机进气总 管4、发动机排气总管5和发动机排气传感器6组成，其中发动机1机体分别与工况传感器 2、置有进气传感器3的进气总管4、置有发动机排气传感器6的排气总管5连接；进气总管 4还分别与残气动力涡轮气动能量回收子系统II中的中间冷却器12和可控增压装置13连 接；发动机排气总管5还经残气动力涡轮气动能量回收子系统II中的比例控制阀7与残气 动力涡轮8连接；发动机工况感知子系统I还与控制器35连接。残气动力涡轮气动能量回收子系统II由比例控制阀7、残气动力涡轮8、传动机构 9、压气机构10、原机进气管路11、中间冷却器12和可控增压装置13组成，其中比例控制阀7、残气动力涡轮8、传动机构9、压气机构10、中间冷却器12、发动机工况感知子系统I中的 进气总管4串联连接；原机进气管路11与压气机构10入口连接；可控增压装置13的低压 入口与发动机工况感知子系统I中的进气总管4连接；可控增压装置13增压出口与气动能 量存储-转换子系统III中的高压气体分流阀15连接；比例控制阀7入口与发动机工况感 知子系统I中的发动机排气总管5连接；残气动力涡轮8两端还分别与传动机构9和朗肯 循环气动能量回收子系统IV中的换热蒸发器23连接；残气动力涡轮气动能量回收子系统 II还与控制器35连接。气动能量存储-转换子系统III由高压气体传感器14、高压气体分流阀15、高压 储气机构16、高压储气传感器17、四通比例阀18、气动马达19、朗肯高压气体分流阀20和 朗肯高压气体传感器21组成，其中高压气体分流阀15的入口与残气动力涡轮气动能量回 收子系统II中的可控增压装置13连接，高压气体分流阀15的两个出口分别与高压储气机 构16、四通比例阀18入口之一连接；朗肯高压气体分流阀20入口与朗肯循环气动能量回 收子系统IV中的朗肯可控增压机构30连接，朗肯高压气体分流阀20出口分别与高压储气 机构16、四通比例阀18入口之一连接；高压储气机构16出口与四通比例阀18入口之一连 接；四通比例阀18出口与气动马达19连接；高压气体传感器14、朗肯高压气体传感器21、 高压储气传感器17分别置于高压气体分流阀15入口、朗肯高压气体分流阀20入口、高压 储气机构16 ；气动能量存储_转换子系统III还与控制器35连接。朗肯循环气动能量回收子系统IV由废气传感器22、换热蒸发器23、消音器24、相 变减压器25、朗肯动力涡轮26、朗肯传动机构27、朗肯压气机构28、朗肯压气传感器29、朗 肯可控增压机构30、单向增压泵31、朗肯介质贮存器32、冷凝器回流器33、朗肯介质传感器 34组成，其中朗肯介质贮存器32、单向增压泵31、换热蒸发器23、相变减压器25、朗肯动力 涡轮26、冷凝器回流器33串联连接；朗肯动力涡轮26、朗肯传动机构27、朗肯压气机构28、 朗肯可控增压机构30串联连接；废气传感器22、朗肯介质传感器34、朗肯压气传感器29分 别置于换热蒸发器23入口、单向增压泵31出口和朗肯压气机构28出口 ；换热蒸发器23废 气出口与消音器24入口连接；换热蒸发器23入口分别与残气动力涡轮气动能量回收子系 统II中残气动力涡轮8的出口端，以及比例控制阀7的旁通口连接；朗肯可控增压机构30 增压出口与气动能量存储-转换子系统III中的朗肯高压气体分流阀20入口连接；朗肯循 环气动能量回收子系统IV还与控制器35连接。残气动力涡轮气动能量回收子系统II、朗肯循环气动能量回收子系统IV均可单 独与发动机工况感知子系统I和气动能量存储-转换子系统III串联连接，形成独立的气 动式废气能量回收系统。本技术的工作过程是当发动机1运转时，排气传感器6可检测发动机1的排 气状态、工况传感器2可检测发动机1的工况，并传送给控制器35。根据特定的判断原则， 控制器35经比例控制阀7控制通过残气动力涡轮8的废气量，残气动力涡轮8实现旋转运 动；残气动力涡轮8通过传动机构9将旋转运动传递至压气机构10，压气机构10将原机进 气管路11中的气体压缩至中等压力，并进入进气总管4，可控增压机构13调控来自进气总 管4的气量，并在控制器35的调控下升至更高压力，输送至高压气体分流阀15。上述过程 即实现了利用排气焓能的残气动力涡轮废气能量气动回收。经比例控制阀7分流和残气动力涡轮8出口的废气，仍具有一定的热能，控制器35根据废气传感器22、朗肯压气传感器29、朗肯介质传感器34感知的相关信号，控制单向增 压泵31的流量和出口压力，朗肯工作介质在换热蒸发器23中吸热，并形成过饱和蒸汽，此 高压蒸汽通过相变减压器25成为高速气态流体，并通过朗肯动力涡轮26带动其旋转；朗肯 动力涡轮26通过朗肯传动机构27，将旋转运动传递至朗肯压气机构28，朗肯压气机构28 将环境空气压缩至中等压力，朗肯可控增压机构30调控气量，并在控制器35的调控下升至 高压，输送至朗肯高压气体分流阀20 ；上述过程即实现了利用废气热能的朗肯循环气动能 量回收。高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废气余能气动综合利用装置，其特征在于由控制器（３５）、发动机工况感知子系统（Ⅰ）、残气动力涡轮气动能量回收子系统（Ⅱ）、气动能量存储－转换子系统（Ⅲ）和朗肯循环气动能量回收子系统（Ⅳ）组成，其中控制器（３５）分别与发动机工况感知子系统（Ⅰ）、残气动力涡轮气动能量回收子系统（Ⅱ）、气动能量存储－转换子系统（Ⅲ）和朗肯循环气动能量回收子系统（Ⅳ）连接；发动机工况感知子系统（Ⅰ）中的进气总管（４）分别与残气动力涡轮气动能量回收子系统（Ⅱ）中的中间冷却器（１２）和可控增压装置（１３）连接，发动机排气总管（５）经残气动力涡轮气动能量回收子系统（Ⅱ）中的比例控制阀（７）与残气动力涡轮（８）连接；残气动力涡轮（８）的出口端和比例控制阀（７）的旁通口，均与朗肯循环气动能量回收子系统（Ⅳ）中的换热蒸发器（２３）入口连接，可控增压装置（１３）与气动能量存储－转换子系统（Ⅲ）中的高压分流阀（１５）连接；气动能量存储－转换子系统（Ⅲ）中的朗肯高压气体分流阀（２０）与朗肯循环气动能量回收子系统（Ⅳ）中的朗肯可控增压机构（３０）连接。

【技术特征摘要】
一种废气余能气动综合利用装置，其特征在于由控制器(35)、发动机工况感知子系统(I)、残气动力涡轮气动能量回收子系统(II)、气动能量存储 转换子系统(III)和朗肯循环气动能量回收子系统(IV)组成，其中控制器(35)分别与发动机工况感知子系统(I)、残气动力涡轮气动能量回收子系统(II)、气动能量存储 转换子系统(III)和朗肯循环气动能量回收子系统(IV)连接；发动机工况感知子系统(I)中的进气总管(4)分别与残气动力涡轮气动能量回收子系统(II)中的中间冷却器(12)和可控增压装置(13)连接，发动机排气总管(5)经残气动力涡轮气动能量回收子系统(II)中的比例控制阀(7)与残气动力涡轮(8)连接；残气动力涡轮(8)的出口端和比例控制阀(7)的旁通口，均与朗肯循环气动能量回收子系统(IV)中的换热蒸发器(23)入口连接，可控增压装置(13)与气动能量存储 转换子系统(III)中的高压分流阀(15)连接；气动能量存储 转换子系统(III)中的朗肯高压气体分流阀(20)与朗肯循环气动能量回收子系统(IV)中的朗肯可控增压机构(30)连接。2.按权利要求1所述的废气余能气动综合利用装置，其特征在于所述的发动机工况感 知子系统(I)由发动机(1)、工况传感器(2)、进气传感器(3)、发动机进气总管(4)、发动机 排气总管(5)和发动机排气传感器(6)组成，其中发动机(1)机体分别与工况传感器(2)、 置有进气传感器(3)的进气总管(4)、置有发动机排气传感器(6)的排气总管(5)连接；进气总管(4)还分别与残气动力涡轮气动能量回收子系统(II)中的中间冷却器(12) 和可控增压装置(13)连接；发动机排气总管(5)还经残气动力涡轮气动能量回收子系统 (II)中的比例控制阀(7)与残气动力涡轮(8)连接；发动机工况感知子系统(I)还与控制 器(35)连接。3.按权利要求1所述的废气余能气动综合利用装置，其特征在于所述的残气动力涡轮 气动能量回收子系统(II)由比例控制阀(7)、残气动力涡轮(8)、传动机构(9)、压气机构 (10)、原机进气管路(11)、中间冷却器(12)和可控增压装置(13)组成，其中比例控制阀 (7)、残气动力涡轮⑶、传动机构(9)、压气机构(10)、中间冷却器(12)、发动机工况感知子 系统(I)中的进气总管(4)串联连接；原机进气管路(11)与压气机构(10)入口连接；可控 增压装置(13)的低压入口与发动机工况感知子系统(I)中的进气总管(4)连接；可控增压 装置(13)增压出口与气动能量存储-转换子系统(III)中的高压气体分流阀(15)连接； 比例控制阀(7)入口与发动机工况感知子系统(I)中的发动机排气总管(5)连接；残气动 力涡轮(8)两端还分别与传动机构(9)和朗肯循环气动能量回收子系统(IV)中的换热蒸 发器(23)连接；残气动力涡轮气动能量回收子系统(II)还与...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩永强，刘忠长，孙文旭，田径，许允，杨冬，李庆华，王忠恕，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]