一种汽车尾气余热回收正逆联合循环冷热电自耦合系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种余热回收利用技术，更具体地说，本发明涉及一种汽车尾气回收 正逆联合循环冷热电自耦合系统。
【背景技术】
[0002] 汽车作为一种交通工具，在现代社会得到了越来越普遍的应用，而且我国的汽车 保有量也在逐年增加，目前已达到2亿多辆。如此多的汽车保有量所造成问题是：
[0003] (1)每年因为汽车尾气的排放，浪费了大量的热量；
[0004] (2)现有汽车的空调都是靠汽车发动机的带动实现制冷（电动汽车则靠蓄电池带 动实现制冷），这无形中减弱了汽车行驶的动力，不仅影响汽车的行驶速度和里程，而且还 会使汽车空调的制冷供暖效果达不到适合人体舒适性的要求。
[0005] 可见，怎样回收汽车尾气余热并使汽车空调的制冷模式既满足驾乘人员的舒适性 要求又与汽车的行驶动力相互独立，已成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的就是解决以上现有技术所存在的问题，并为此提供一种汽车尾气余 热回收正逆联合循环冷热电自耦合系统。本发明充分利用了汽车尾气进行发电以及汽车的 冬季供暖和夏季制冷，实现了汽车尾气余热的高效利用，使现有技术存在的汽车空调制冷 无形中减弱汽车的行驶动力、行驶速度和里程的问题得以解决，不仅有利于节能环保，而且 改善了汽车空调工作不稳定、制冷供暖间歇性不足的不良状况，能更好地满足驾乘人员的 舒适性要求。
[0007] 本发明的技术方案是：
[0008] -种汽车尾气余热回收正逆联合循环冷热电自耦合系统，包括工质蒸发器、采暖 预热器、工质栗、冷凝器、风机、膨胀机、发电机、蓄电池、压缩机、节流阀、蒸发器、继电器以 及第一、第二、第三、第四截止阀；
[0009] 所述的工质蒸发器、工质栗、第一冷凝器、膨胀机以及第一截止阀构成汽车尾气余 热回收ORC发电回路，其构成方式是：所述工质栗的输出端连接所述工质蒸发器的输入端， 所述工质蒸发器的输出端通过第一截止阀连接膨胀机的输入端，所述膨胀机的输出端连接 冷凝器的输入端，所述冷凝器的输出端连接所述工质栗输入端；
[0010] 所述的工质蒸发器和采暖预热器构成汽车尾气利用回路，其构成方式是：所述 的工质蒸发器接收汽车尾气并输送到所述采暖预热器的输入端并由所述的采暖预热器输 出；
[0011] 所述的采暖预热器、冷凝器、风机以及第二、第三截止阀构成冬季空气加热回路， 其构成方式是：所述风机的输出端连接所述冷凝器的输入端，并通过所述的冷凝器分支两 路，一路通过第二截止阀连接所述采暖预热器的空气输入端并通过所述采暖预热器的空气 输出端输入到汽车车厢内，另一路通过开启第三截止阀输出；
[0012] 所述的膨胀机、发电机、蓄电池、压缩机以及继电器构成电力存储驱动回路，其构 成方式是：所述的膨胀机连接所述的发动机，所述发动机的一个输出端连接蓄电池，其另一 个输出端通过继电器连接压缩机；
[0013] 所述的压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器以及第四截止阀构成夏季空调制冷回路， 其构成方式是：所述压缩机的输出端通过所述的第四截止阀连接所述冷凝器的另一个输入 端，所述冷凝器的另一个输出端通过节流阀连接所述蒸发器的输入端，所述蒸发器的输出 端连接压缩机的另一个输入端。
[0014] 所述的汽车尾气余热回收ORC发电回路和夏季空调制冷回路共用或各用一个冷 凝器。
[0015] 本发明与现有技术相比，其有益效果是：
[0016] (1)可通过冷热电自耦合系统，实现汽车尾气余热的梯级利用及系统的集成，使汽 车尾气余热得以高效利用，从而满足汽车的制冷、供暖需求，结构简单，实用性强。
[0017] (2)可构成两种不同的结构形式，其一为ORC正循环发电与空调制冷逆循环共用 一个冷凝器，从而精简设备结构；其二为ORC正循环发电与空调制冷逆循环各用一个冷凝 器，从而形成两个独立的子循环系统，便于夏季空调制冷时直接用ORC发电驱动。
[0018] (3)可根据不同的工况需求实现三种耦合模式：夏季制冷，实现ORC正循环发电+ 空调逆循环制冷模式以及蓄电池发电储存+空调逆循环制冷模式；冬季供暖，实现ORC正循 环发电+空调供暖模式；过渡季，实现ORC正循环发电模式。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明实施例一的系统结构示意图；
[0020] 图2是本发明实施例二的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明更容易被清楚理解，下面结合附图和两个实施例对本发明的技术方 案作以详细说明。
[0022] 图1示出了本发明实施例一的系统结构。
[0023]参照图1，本实施例的汽车尾气余热回收正逆联合循环冷热电自耦合系统由工质 蒸发器1、采暖预热器2、工质栗3、第一冷凝器4、风机5、膨胀机6、发电机7、蓄电池8、压缩 机9、节流阀11、蒸发器12、继电器13以及第一截止阀14、第二截止阀15、第三截止阀16、 第四截止阀17组成；
[0024] 所述的工质蒸发器1、工质栗3、第一冷凝器4、膨胀机6以及第一截止阀14构成 汽车尾气余热回收ORC发电回路，其构成方式是：所述工质栗3的输出端连接所述工质蒸发 器1的输入端，所述工质蒸发器1的输出端通过第一截止阀14连接膨胀机6的输入端，所 述膨胀机6的输出端连接第一冷凝器4的输入端，所述第一冷凝器4的输出端连接所述工 质栗3输入端；
[0025] 所述的工质蒸发器1和采暖预热器2构成汽车尾气利用回路，其构成方式是：所述 工质蒸发器1接收汽车尾气并输送到所述采暖预热器2的输入端并由所述的所述的采暖预 热器2输出；
[0026] 所述的采暖预热器2、第一冷凝器4、风机5以及第二截止阀15和第三截止阀16 构成冬季空气加热回路，其构成方式是：所述风机5的输出端连接所述第一冷凝器4的输入 端，并通过所述的第一冷凝器4分支两路，一路通过第二截止阀15连接所述采暖预热器2 的空气输入端并由所述采暖预热器2的空气输出端输入到汽车车厢内供暖，另一路通过开 启第三截止阀16输出；
[0027] 所述的膨胀机6、发电机7、蓄电池8、压缩机9以及继电器13构成电力存储驱动回 路，其构成方式是：所述膨胀机6的输出端连接输出端连接所述发动机7的输入端，所述发 动机7的一个输出端连接蓄电池8,所述发动机7的另一个输出端通过继电器13连接压缩 机9的输入端；
[0028] 所述的压缩机9、第一冷凝器4、节流阀11、蒸发器12以及第四截止阀17构成夏季 空调制冷回路，其构成方式是：所述压缩机9的输出端通过所述的第四截止阀17连接所述 第一冷凝器4的另一个输入端，所述第一冷凝器4的另一个输出端通过节流阀11连接所述 蒸发器12的输入端，所述蒸发器12的输出端连接压缩机9的另一个输入端。
[0029] 上述实施例一的工作原理是：
[0030] 汽车排放的尾气进入工质蒸发器1，经过所述的工质蒸发器1换热后进入采暖预 热器2,再经过所述的采暖预热器2换热后排放到大气中；所述工质蒸发器1内的工质吸收 尾气余热后经过第一截止阀14进入膨胀机6并在所述的膨胀机6内膨胀做功，之后进入所 述的第一冷凝器4冷却（所述第一冷凝器4的冷却作用通过风机5实现），再通过所述的工 质栗3回到所述的工质蒸发器1，从而构成ORC正循环。
[0031] 在ORC正循环发电过程中：
[0032] 外界空气通过所述的风机5吹入所述的第一冷凝器4,在所述的第一冷凝器4内吸 热后可以经第二截止阀15进入所述的采暖预热器2,加热的空气从所述采暖预热器2的空 气输出端进入汽车车厢内，从而形成供暖循环回路；如果是非供暖季节，由所述第一冷凝器 4的空气输出端出来的空气则经第三截止阀16直接排入大气中；
[0033] 所述的膨胀机6直接连接发电机7并驱动所述的发电机7工作，所述的发电机7 既可直接连接蓄电池8以实现发电的存储，又可通过继电器13与夏季空调制冷回路的压缩 机9相连以驱动所述的压缩机9工作；
[0034] 用于夏季制冷时，经过压缩机9压缩后的工质通过第四截止阀17进入所述的第一 冷凝器4冷却，之后通过节流阀11进入所述的蒸发器12,并通过所述的蒸发器12回到所述 的压缩机9,从而形成制冷逆循环回路。
[0035] 图2示出了本发明实施例二的系统结构。
[0036] 参照图2，本实施例的汽车尾气余热回收正逆联合循环冷热电自耦合系统由工质 蒸发器1、采暖预热器2、工质栗3、第一冷凝器4、第二冷凝器10、风机5、膨胀机6、发电机 7、蓄电池8、压缩机9、节流阀11、蒸发器12、继电器13以及第一截止阀14、第二截止阀15、 第三截止阀16、第四截止阀17组成；
[0037] 所述的工质蒸发器1、工质栗3、第一冷凝器4、膨胀机6以及第一截止阀14构成 汽车尾气余热回收ORC发电回路，其构成方式是：所述工质栗3的输出端连接所述工质蒸发 器1的输入端，所述工质蒸发器1的输出端通过第一截止阀14连接膨胀机6的输入端，所 述膨胀机6的输出端连接第一冷凝器4的输入端，所述第一冷凝器4的输出端连接所述工 质栗3输入端；
[0038] 所述的工质蒸发器1和采暖预热器2构成汽车尾气利