专利名称：回收利用发动机废气能量的装置及方法
技术领域：
本发明涉及发动机技术领域，具体是一种可以回收利用发动机废气能量的装置及方法。
背景技术：
理想状态下，如果燃油燃烧的产生的能量全部转化为对外做的功即效率100%，则发动机作功行程结束时气体的压强、温度应该与吸气冲程末的压强、温度相同，即发动机排出的废气温度、压力应与进入的空气温度、压力相同，空气只起到了工作介质的作用，燃油燃烧的产生的能量全部对外做功了，没有转变为其他形式，这是理想发动机模型，在实际中是无法实现的。四冲程发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程。对于汽油机气缸压力、温度变化情况如下进气终了时刻气缸压力P 0. 08-0. 09MPa<大气压；气缸温度T :320_380Κ压缩终了时刻气缸压缩压力P :0· 8-1. 5MPa ;气缸温度T :600_750K作功行程中燃气最大压力P
3.0-6. 5MPa ;最高温度T 2200-2800K作功行程结束时气缸压力P :0. 35-0. 5MPa ;气缸温度 T 1200-1500K 排气终了时气缸压力 P 0. 105-0. 12MPa ;气缸温度 T :900-1100K由于只有膨胀行程对外做功，那么在气缸压力、温度最大值(燃气燃烧时)一定的情况下，作功行程结束时气缸压力、气缸温度越低说明转化为动能的能量越多，发动机效率越高。反之也是这样。现有的涡轮增压技术在提高了气缸压力、温度最大值的同时也提高了作功行程结束时气缸压力、气缸温度,所以并不能改善发动机的效率,仅能改善功率。从目前汽车所用发动机的热平衡来看，用于动力输出的功率一般只占燃油燃烧总热量的30% — 45% (柴油机)或20% — 30% (汽油机)。以废热形式排出车外的能量占燃烧总能量的55% — 70% (柴油机)或80 — 70% (汽油机)，主要包括循环冷却水带走的热量和尾气带走的热量。从表I中可以看出汽车废热利用有较大的空间，其有效利用自然受到人们越来越多的关注。表I
内燃机的热平衡
热平衡各分项％汽油机高速柴油机中速柴油机转变为有效功的热量20 3030 4035 45冷却介质带走的热量25 3020 2510 20
权利要求
1.回收利用发动机废气能量的装置，其特征是包括气体混合室，所述气体混合室的一端设有两个进气口，另一端设有一个出气口 ；所述两进气口中一个为废气进口，另一个为空气进口 ； 所述废气进口与发动机的废气排出端通过废气通道连通；所述废气通道内设置一对所述气体混合室输送发动机排出的热废气的第一进气风扇； 所述空气进口与外界大气环境通过空气通道连通；所述空气通道内设置一对所述气体混合室进行输送空气的第二进气风扇； 所述气体混合室的出气口通过出气通道与气动装置的进气口连通。
2.根据权利要求1所述的回收利用发动机废气能量的装置，其特征是所述气动装置的动力输出端通过传动机构与发动机输出端联接。
3.根据权利要求1所述的回收利用发动机废气能量的装置，其特征是所述气动装置的动力输出端通过传动机构与一发电机的动力输入端连接，发电机的电输出端连接蓄电池。
4.根据权利要求1-3所述的任一回收利用发动机废气能量的装置，其特征是所述废气通道的轴线与空气通道的轴线在所述气体混合室内交叉。
5.回收利用发动机废气能量的方法，其特征是包括如下步骤 O第一进气风扇抽吸发动机排出的废气经废气通道进入一气体混合室内；同时，第二进气风扇对空气进行压缩经空气通道向所述气体混合室内输入空气，使空气压强与输入的废气的压强相同； 2)所述废气与所述空气在气体混合室内混合，同时产生热交换； 3)进行热交换后的混合气体经气体混合室的出气口排出经出气通道进入气动装置的进气口驱动所述气动装置输出机械能。
6.根据权利要求5所示的回收利用发动机废气能量的方法，其特征是所述气动装置输出的机械能通过传动机构耦合到发动机输出端上。
7.根据权利要求5所示的回收利用发动机废气能量的方法，其特征是所述气动装置输出的机械能通过传动机构带动发电机进行发电，发电机输出的电能储存至蓄电池。
8.根据权利要求5-7所示的任一回收利用发动机废气能量的方法，其特征是步骤I)中，在气体混合室内，输入空气形成的空气流与输入废气形成的废气流相交。
全文摘要
回收利用发动机废气能量的装置及方法，其装置包括气体混合室，所述气体混合室的一端设有两个进气口，另一端设有一个出气口；所述两进气口中一个为废气进口，另一个为空气进口；所述废气进口与发动机的废气排出端通过废气通道连通；所述废气通道内设置一对所述气体混合室输送发动机排出的热废气的第一进气风扇；所述空气进口与外界大气环境通过空气通道连通；所述空气通道内设置一对所述气体混合室进行输送空气的第二进气风扇；所述气体混合室的出气口通过出气通道与气动装置的进气口连通。它可以回收发动机废气中的能量，降低最终排出废气的温度，并将其转化为可利用的能量，即减少废气热量导致的能量损失，达到节能的效果，提高了发动机的效率。
文档编号F02G5/02GK103032203SQ20121055009
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者李勇, 李龙泽 申请人:李勇