[实用新型]一种汽车内燃机热能回收发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车余热回收领域，特别是一种汽车内燃机热能回收发电系统。

背景技术

2020年，我国汽车行业将实施第四阶段油耗限值标准，即百公里油耗需达到5升以内，届时不能达标的内燃机汽车将不再允许上路。企业油耗在现有油耗基础上降低油耗近34%，难度特别大。内燃机余热利用节能技术，将是保证汽车达到这一新油耗标准必不可少的技术之一。

有机朗肯循环（ORC）技术是低温余热发电的主流技术，可以将发动机排气中的热能进行回收发电，或做为直接与发动机动力复合，达到节约燃油消耗、减少排放的目的。据美国环保署公开报道，余热利用技术综合节能可达5%-15%。而目前国际上最先进的ORC技术可以回收热能达到45%。最低热能回收温度95℃。

近年来工业领域余热利用技术应用进展较快，国内很多企业通过引进再创新，开发出多种工业余热发电设备，最小发动功率可以达到125KW左右，有效地促进了节能减排技术的发展；但是产品价格昂贵，每千瓦发电功率的工业ORC产品市场售价约1万元左右。

小型ORC产品技术突破较困难。由于小型化后效率严重下降，对热能利用、低温膨胀、超高速发电、系统设计、控制系统等方面技术的要求大幅提高，因此100KW以内小型余热发电设备，特别是能够在汽车上安装使用的发电功率30KW以内的高效余热发电设备国内尚未开发出来。

到目前为止，国内小型余热发电设备试验与验证效果看，能够达到的效果是大约节油效率1%左右。国内在余热利用效率上达不到理想的结果的主要原因是还没有突破技术的关键因素，如高效换热与热能利用技术、高效透平与能量转换技术、超高速发电与控制技术等等，如果这些技术没有突破，按照传统的设计思想与理论，所开发的余热发电设备，必然达不到相应的技术目标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种节油效率高的汽车内燃机热能回收发电系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种汽车内燃机热能回收发电系统，包括发电装置、热媒介回收装置、热回收装置，所述的热回收装置包括高温余热回收子装置和低温余热回收子装置，所述的发电装置包括超高速发电机、以及用于驱动超高速发电机的低压膨胀机和高压膨胀机；

所述的高温余热回收子装置、高压膨胀机、热媒介回收装置首尾相连形成高温热回收回路；

所述的低温余热回收子装置、低压膨胀机、热媒介回收装置首尾相连形成低温热回收回路。

超高速发电机是指转速达到2万转/分钟以上的发电机，其用以提高效率，减小发电机体积。超高速发电装置与一个或多个涡轮膨胀机为同轴安装，以减少动力传递过程的机械损失，并进一步提高效率。

在上述的汽车内燃机热能回收发电系统中，还包括用于将高压膨胀机输出至热媒介回收装置的热媒介和低温余热回收子装置输出的热媒介换热的换热器；

所述的低温余热回收子装置和低压膨胀机之间通过两个可切换的管路连接，其中一个管路连接有所述的换热器；

当低温余热回收子装置输出的热媒介切换至经过换热器时，所述的低温热回收回路为第一低温热回收回路；

当低温余热回收子装置输出的热媒介切换至直接输出至低压膨胀机时，所述的低温热回收回路为第二低温热回收回路。

在上述的汽车内燃机热能回收发电系统中，所述的高温余热回收子装置用于吸收汽车尾气热量；

或

所述的高温余热回收子装置用于吸收涡轮增压器中的废热和汽车尾气热量。

在上述的汽车内燃机热能回收发电系统中，所述的低温余热回收子装置用于吸收发动机冷却水热能。

在上述的汽车内燃机热能回收发电系统中，所述的高压膨胀机的出口和入口之间设有连接管，所述的连接管上设有控制阀。

在上述的汽车内燃机热能回收发电系统中，还包括控制器，所述的控制器用于控制高温热回收回路、低温热回收回路同时或单独工作。

在上述的汽车内燃机热能回收发电系统中，所述的控制器用于控制高温热回收回路与第一低温热回收回路或第二低温热回收回路同时或单独工作；所述的控制器还用于控制控制阀的开合。

在上述的汽车内燃机热能回收发电系统中，所述的热媒介回收装置包括依次连接的冷凝器、气液分离器、热媒介储罐和高压泵，所述的冷凝器通过换热器与高压膨胀机相连，所述的高压泵通过一三通电磁阀与高温热回收回路和低温热回收回路相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：