专利名称：运用斯特林发动机的废热回收装置的制作方法
技术领域：
本发明属于余热利用，具体涉及一种回收内燃机废气中的热能，以提高发动机的效率。
背景技术：
汽车燃料燃烧所产生的能量中，大约有三分之一左右被有效利用，其余的能量被散 失到大气中，其中排气散失的能量占近三分之一。因此，有效利用汽车废气能量成为实 现汽车节能的一个有效途径。目前汽车余热回收利用主要有几种方法，如涡轮增压技术、余热空调、利用废气能量温差发电、基于朗肯循环回收废气能量等。但是增压技术只能利用排气的部分能量， 涡轮出口的排气仍具有较高的温度，具有再次利用价值；余热空调技术没有功的输出， 且能量利用率低；温差发电则受限于材料等技术的发展，热电转换效率低；基于朗肯循 环回收废气能量，系统复杂，体积和重量都很难达到要求。所以上述方法均有其局限性。 斯特林发动机结构紧凑，但目前已知的利用斯特林发动机回收汽车余热的方法其效率 低，本发明的提出能够弥补斯特林发动机余热回收存在的缺陷，使内燃机废热得到充分 的利用，在提高废热回收效率的同时，使汽车燃料利用率得到显著的提高。发明内容本发明的目的是，提供一种改进的斯特林发动机废热回收装置，将内燃机排放出的 热能转换成高品位的机械能或电能。本发明的技术原理是，吸热器安装在内燃机排气总管的前端，内燃机排气的热量绝 大部份被斯特林发动机中的吸热工质吸收，其余热量排入环境。斯特林发动机吸热器中 的循环工质在压缩腔中被压縮流经回热器加热，之后进入加热器和膨胀腔，工质加热膨 胀推动活塞做功，活塞在通过一套传动系统带动发电机工作。本发明利用内燃机排放出 的热量作为斯特林发动机的动力来源，斯特林发动机的吸热器设计成板翅式高效换热 器，斯特林发动机做的功用来驱动发电机或者直接与发动机曲轴耦合。为了最大可能的 吸收内燃机排气的热量，排气与换热工质的热交换采用垂直错流形式，即内燃机排气(气 流)流动方向与通道循环工质流动方向垂直。循环工质通道与排气流道之间采用单层隔 板间隔排列，循环工质在板翅式换热器流道内形成U形通道。由于循环工质的流量远比排气的流量小，同时为了提高斯特林循环的效率，应尽可 能降低膨胀腔和压縮腔的流通容积，因此"废热"排气通道的流通面积为循环工质通道 流通面积的4 8倍。
图1为本发明系统结构示意图。 图2为斯特林发动机结构原理示意图。 ;.图3为板翅式换热器局部结构图。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施例对本发明的技术原理作进一步的说明。运用斯特林 发动机的废热回收装置，包括内燃机、斯特林发动机、发电机等。斯特林发动机由吸热 器、膨胀腔、回热器、压縮腔、活塞组成。内燃机排气管1与斯特林发动机2中吸热器 3的气侧相接，吸热器3工质侧的一端与膨胀腔4之间通过一根或数根短管相连。对于 本实施例，吸热器3工质侧的一端与膨胀腔4通过一根短管相连。吸热器工质侧的另一 端与回热器5相接，动力活塞6通过一套传动系统驱动发电机7发电。吸热器3设计为 板翅式换热器结构。对于本实施例，吸热器3中气侧通道的流通面积为工质侧通道流通 面积的6倍。斯特林发动机的循环工质在压縮腔8中被压縮流经回热器5加热，之后进入加热器 和膨胀腔4，循环工质在加热器中被排气加热膨胀，配气活塞9上行，推动动力活塞6 做功，做功后的循环工质经冷却器10冷却从而完成一个动力循环。加热器3为板翅式 结构。排气通道ll与循环工质流道12呈单层交错布置，即内燃机排气(气流)流动方 向与通道循环工质流动方向垂直。气侧流道中均布置有翅片13以强化换热。本发明的特点及显著效果为，将内燃机排放出的热能转换成高品位的机械能或电能 输出，用于内燃机的辅助设备用能，如空调制冷，水泵，油泵用能，也可以通过一套动 力耦合装置直接将斯特林发动机发出的功与发动机曲轴耦合，从而使内燃机的相对燃油 消耗率有效降低。
权利要求
1.运用斯特林发动机的废热回收装置，包括内燃机、斯特林发动机、发电机，斯特林发动机由吸热器、膨胀腔、回热器、压缩腔、活塞组成，其特征是内燃机排气管(1)与斯特林发动机(2)中的吸热器(3)气侧相接，吸热器(3)工质侧的一端与膨胀腔(4)之间通过一根或数根短管相连；吸热器(3)工质侧的另一端与回热器(5)相接，动力活塞(6)通过一套传动系统驱动发电机(7)发电。
2. 按照权利要求1所述的运用斯特林发动机的废热回收装置，其特征是所述吸热器 (3)设计为板翅式换热器结构。
3. 按照权利要求1或2所述的运用斯特林发动机的废热回收装置，其特征是所述吸 热器(3)中气侧通道的流通面积为工质侧通道流通面积的4 8倍。
全文摘要
本发明公开了一种运用斯特林发动机的废热回收装置，具体涉及一种回收内燃机废气中的热能，以提高发动机的效率。内燃机排气管与斯特林发动机中的吸热器气侧相接，吸热器工质侧的一端与膨胀腔之间通过数根短管相连；吸热器工质侧的另一端与回热器相接，斯特林机中的动力活塞通过一套传动系统驱动发电机发电。吸热器设计为板翅式换热器结构。本发明的特点及显著效果为，将内燃机排放出的热能转换成高品位的机械能或电能输出，用于内燃机的辅助设备用能，如空调制冷，水泵，油泵用能，也可以通过一套动力耦合装置直接将斯特林发动机发出的功与发动机曲轴耦合，从而使内燃机的相对燃油消耗率有效降低。
文档编号F28D9/02GK101603473SQ20091006973
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者冯黎明, 浩 秦, 谢必鲜, 高文志 申请人:天津大学