一种利用空气循环回收内燃机废气余热能的系统技术方案

本发明专利技术专利公开了一种利用空气循环回收内燃机排气余热能的系统。它是在内燃机排气管上附加一套空气循环(布雷顿循环，Brayton?Air?Cycle)系统回收排气余热能并将其转化为有效功。其技术方案为：空气经压缩机加压到一定压力后在换热器中被加热成高温高压的气体，然后在涡轮中膨胀做功。涡轮输出功用来带动内燃机进气系统的压气机实现进气增压，也可以带动高速电机发电。此外，该系统还可以设计成回热循环模式，通过两级加热进一步提高能量回收效率。内燃机电子控制系统根据排气状态实时调节空气循环的工作压力和流量，优化循环效率。该发明专利技术以空气为工质能达到节能环保的效果，并且结构相对简单，具有较好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利是一种采用传热方式驱动空气动力循环回收内燃机排气余热能的系统。通过在内燃机排气系统上耦合一套空气动力循环装置，将内燃机高温排气的余热能转化为有效功输出。系统输出的有效功可以用来带动进气系统的压气机实现内燃机进气增压，也可用来带动高速微型电机发电，提高内燃机的能量利用效率。
技术介绍
当前世界面临最严峻的挑战是能源和环境问题，节能减排成为各个国家的重要发展战略。近年来由于我国经济快速发展，汽车保有量与日俱增，面临的汽车能源需求和环境保护压力日益加剧。内燃机仍是当今社会最主要的动力源，它发出的功率占全世界所有动力装备总功率的50%以上，消耗的燃料占石油燃料总量的60%以上；同时，它也是人类最大的环境污染源之一，它排放的废气约占工业废气的50%左右。因此，节能减排是当今内燃机技术进步的主要动力与主要发展方向。 分析内燃机的能量流可以知道，排气约带走了三分之一的能量。回收这部分排气能量，可望使内燃机的总能效率得到较大提升，实现节能减排的目的。在现有的内燃机排气能量回收方式中，有利用废气二次膨胀的直接回收方式(例如采用复合涡轮增压)，也有利用传热的间接回收方式(例如排气系统后接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用空气循环回收内燃机废气余热能的系统，它是在内燃机排气总管(11)上耦合一套空气动力循环(布雷顿循环，Brayton？Air？Cycle，简称底循环)装置，以内燃机的排气作为高温热源驱动底循环，并将底循环的输出功用于带动高速微型电机(6)发电以及内燃机进气系统压气机(3)，系统方案及组成说明如下：内燃机废气余热回收底循环系统由涡轮(4)、换热器(12)、单向阀(13)、管道(14)、压气机(15)、驱动电机(16)、空气流量调节阀(17)组成；底循环的动力输出装置——涡轮(4)与内燃机主循环的进气压气机(3)通过传动轴(5)相连，传动轴(5)上耦合一个高速微型电机(6)。

【技术特征摘要】
1.一种利用空气循环回收内燃机废气余热能的系统，它是在内燃机排气总管(11)上率禹合一套空气动力循环(布雷顿循环，Brayton Air Cycle,简称底循环)装置，以内燃机的排气作为高温热源驱动底循环，并将底循环的输出功用于带动高速微型电机(6)发电以及内燃机进气系统压气机(3)，系统方案及组成说明如下内燃机废气余热回收底循环系统由涡轮(4)、换热器(12)、单向阀(13)、管道(14)、压气机(15)、驱动电机(16)、空气流量调节阀(17)组成；底循环的动力输出装置——涡轮⑷与内燃机主循环的进气压气机(3)通过传动轴(5)相连，传动轴(5)上耦合一个高速微型电机(6)。2.如权利要求I所述的利用空气循环回收内燃机废气余热能的系统，其特征在于内燃机的进气压气机(3)是由底循环系统的涡轮(4)带动，而不同于传统的废气涡轮增压(由内燃机排气涡轮直接驱动)。3.如权利要求I所述的利用空气循环回收内燃机废气余热能的系统，其特征在于内燃机增压系统的传动轴(5)上耦合一个高速微型电机(6)，在辅助增压的同时实现对系统能量流的统筹管理。在内燃机起动、低速和低负荷工况时，由于底循环系统的滞后性或排气能量不足导致涡轮(4)的输出功不够，这时高速微型电机(6)辅助带动压气机(3)压缩进气，使进气增压到目标压力，保证内燃机在低速低负荷时有较高的扭矩输出；在内燃机高速高负荷工况时，由于排气能量充足使得涡轮(4)有富余的动力输出，这时涡...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬平，付建勤，任承钦，徐政欣，朱国辉，杨汉乾，赵智超，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：