本發(fā)明涉及汽車(chē)電子控制領(lǐng)域，具體是一種集電子渦輪、廢氣渦輪和朗肯循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣綜合利用技術(shù)。

背景技術(shù)：

發(fā)動(dòng)機(jī)依靠燃燒化石燃料將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能繼而轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但是所有的發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率都不高，即使是燃燒低熱值較大的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，其熱效率最高也只有40%左右。燃料燃燒產(chǎn)生的能量大部分被用于克服摩擦或被廢氣帶走，其中廢氣帶走的能量占總能量的30%左右。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的能量利用率，現(xiàn)在通用的方法是利用廢氣渦輪增壓技術(shù)，廢氣渦輪增壓技術(shù)可將發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出提高40%左右，即使這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的很大一部分能量還是被高溫的廢氣帶走。另外，廢氣渦輪增壓的缺點(diǎn)是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，廢氣渦輪無(wú)法被廢氣推動(dòng)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法增壓，廢氣的能量不能充分得到利用。為此寶馬公司提出采用電子渦輪對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行增壓，而讓廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這樣做的好處是無(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是多少，電子渦輪都可以靈活地根據(jù)增壓要求調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力，但即使這樣，高溫的廢氣還是帶走了很多能量，能量仍沒(méi)有得到充分利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種集電子渦輪、廢氣渦輪和朗肯循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量綜合利用方法及系統(tǒng)，其在寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)的基礎(chǔ)上再增加一套朗肯循環(huán)，朗肯循環(huán)和廢氣渦輪通過(guò)差速器共同驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電，這樣既可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的動(dòng)能又可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的熱能，提高廢氣能量的利用率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提出的集電子渦輪、廢氣渦輪和朗肯循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣綜合利用方法為：發(fā)動(dòng)機(jī)安裝由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電子渦輪為發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)提供增壓，發(fā)動(dòng)機(jī)排除的高速?gòu)U氣驅(qū)動(dòng)廢氣渦輪作為發(fā)電機(jī)的一個(gè)輸入，流經(jīng)廢氣渦輪的廢氣進(jìn)一步流入朗肯循環(huán)系統(tǒng)，朗肯循環(huán)系統(tǒng)的輸出作為發(fā)電機(jī)的另外一個(gè)輸入，廢氣渦輪和朗肯循環(huán)的輸出作為差速器的輸入，共同帶動(dòng)差速器轉(zhuǎn)動(dòng)，耦合為一個(gè)輸出，該輸出帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)在蓄電池中，為朗肯循環(huán)系統(tǒng)的壓縮機(jī)、電子渦輪和車(chē)載電子設(shè)備供電。

本發(fā)明采用可以以下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣綜合利用，系統(tǒng)包括：發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸、發(fā)電機(jī)、 差速器、廢氣渦輪、空氣濾清器、電子渦輪和朗肯循環(huán)。所述空氣濾清器輸入端與大氣相通，輸出端與電子渦輪的壓縮機(jī)進(jìn)氣口相連；電子渦輪的壓縮機(jī)排氣口接發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的進(jìn)氣管道；發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的排氣歧管接廢氣渦輪的廢氣入口；廢氣渦輪的廢氣排氣管道與朗肯循環(huán)的熱交換器相接觸，廢氣排氣管道出口與大氣相通；廢氣渦輪的葉片軸與朗肯循環(huán)的汽輪機(jī)通過(guò)差速器輸入端相連接；差速器的輸出軸端與發(fā)電機(jī)的輸入軸端連接；發(fā)電機(jī)的電能輸出端接蓄電池輸入端；蓄電池的輸出端與朗肯循環(huán)系統(tǒng)的壓縮機(jī)供電端、電子渦輪供電端以及其他車(chē)載電子設(shè)備供電端相連接。

本發(fā)明通過(guò)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上其增加一套朗肯循環(huán)，朗肯循環(huán)和廢氣渦輪通過(guò)差速器共同驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電，這樣充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的動(dòng)能和熱能，進(jìn)一步提高了廢氣能量的利用率。

附圖說(shuō)明

圖1是集電子渦輪、廢氣渦輪和朗肯循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣能量綜合利用系統(tǒng)的示意圖；

圖中：1.發(fā)電機(jī)2.差速器3.廢氣渦輪4.發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸5.空氣濾清器6.電子渦輪7. 朗肯循環(huán)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖進(jìn)行一步說(shuō)明本發(fā)明：

參見(jiàn)圖1，一種集電子渦輪、廢氣渦輪和朗肯循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣綜合利用系統(tǒng)包括：發(fā)電機(jī)1、差速器2、廢氣渦輪3、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸4、空氣濾清器5、電子渦輪6和朗肯循環(huán)7。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，進(jìn)氣系統(tǒng)由電子渦輪進(jìn)行增壓，廢氣不再驅(qū)動(dòng)增壓渦輪，而是驅(qū)動(dòng)與差速器相連的發(fā)電渦輪，廢氣利用自身動(dòng)能驅(qū)動(dòng)發(fā)電渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)；經(jīng)過(guò)發(fā)電渦輪的高溫廢氣流入朗肯循環(huán)，朗肯循環(huán)的輸出軸同樣與差速器相連作為差速器的另外一個(gè)輸入，差速器的輸出帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能存儲(chǔ)在蓄電池中供電子渦輪、朗肯循環(huán)的壓縮機(jī)以及車(chē)載電子設(shè)備使用。

系統(tǒng)各部分的連接關(guān)系如下：

空氣濾清器5輸入端與大氣相通，輸出端與電子渦輪6的壓縮機(jī)進(jìn)氣口相連。電子渦輪6的壓縮機(jī)排氣口接發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸4的進(jìn)氣管道。發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸4的排氣歧管接廢氣渦輪3的廢氣入口。廢氣渦輪3的廢氣排氣管道與朗肯循環(huán)7的熱交換器相接觸，廢氣排氣管道的出口與大氣相通。廢氣渦輪3的葉片軸與朗肯循環(huán)的汽輪機(jī)輸出軸通過(guò)差速器2的輸入端相連接，差速器2的輸出軸端與發(fā)電機(jī)1的輸入軸端連接，發(fā)電機(jī)1的電能輸出端接蓄電池輸入端，蓄電池輸出端與電子渦輪6的供電端以及其他車(chē)載電子設(shè)備供電端相連接。

當(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，空氣通過(guò)空氣濾清器5進(jìn)入電子渦輪6壓縮機(jī)進(jìn)氣口，此時(shí)由蓄電池供電的電子渦輪6的壓縮機(jī)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮并將空氣送入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸4進(jìn)行工作，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸4工作后排出的高熱能、高動(dòng)能的廢氣由排氣歧管運(yùn)輸?shù)綇U氣渦輪3的葉片渦輪機(jī)進(jìn)行動(dòng)能——機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，廢氣的動(dòng)能沖擊渦輪機(jī)葉片帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，這時(shí)完成了廢氣動(dòng)能的利用；通過(guò)廢氣渦輪3的葉片的作用之后，高熱能的廢氣進(jìn)入朗肯循環(huán)7，與朗肯循環(huán)中的熱交換器進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的熱能帶動(dòng)水蒸氣沖擊朗肯循環(huán)的汽輪機(jī)，帶動(dòng)汽輪機(jī)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這時(shí)完成了廢氣熱能的利用。廢氣渦輪3的葉片軸與朗肯循環(huán)的汽輪機(jī)軸通過(guò)差速器2相結(jié)合，差速器2輸出旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)1發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過(guò)電線(xiàn)輸送到蓄電池當(dāng)中存儲(chǔ)起來(lái)，用來(lái)供給電子渦輪和其他車(chē)載電子設(shè)備，此時(shí)完成了廢氣熱能、動(dòng)能的綜合利用循環(huán)。