一种利用排气热能提高发动机高原功率的方法及发动机与流程

本发明属于车用发动机技术领域，具体涉及利用排气热能提高发动机高原功率的方法。

背景技术：

发动机高原条件下工作，由于空气密度降低，进入气缸内的空气量(氧气量)减小，导致发动机功率下降，性能恶化，甚至故障频发，影响了发动机工作的可靠性。

发动机转化为有效功的能量仅占燃料总热量的35～40％，排气带走的能量也占到燃料总热量的35～40％，可以通过对排气能量的有效利用提高发动机的性能。通过涡轮增压技术，可以利用部分排气能量，但是由于受涡轮增压器与发动机匹配、进排气压力和温度的限制，普通涡轮增压柴油机在外特性下，处于增压器低效率和高效率区时分别只回收了约6％和13％的排气能量，同时增压器压气机大约只利用了2％的排气能量用于提高进气压力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种利用排气热能提高发动机高原功率的方法及发动机，以解决发动机高原进气量减小功率下降的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明一种利用排气热能提高发动机高原功率的方法，包括如下内容：

将发动机的高温排气通过热电转化装置或蒸汽发电装置后输出电能；

利用输出的电能电解水生成氢气和氧气，生成的氢气和氧气通过管路分别与发动机的进气管连通，与发动机进气一同进入气缸，为发动机补充氧气。

优选的，所述蒸汽发电装置为朗肯蒸汽动力循环发电装置。

相对于现有技术，本发明所述方法具有以下优势：

(1)本发明利用排气热能提高发动机高原功率，一方面利用了排气热能，提高了发动机能量利用率；另一方面，利用排气热量输出电能并且电解水生成氧气，为发动机工作在高原条件下补充了氧气，解决发动机高原进气量减小功率下降的问题。

(2)本发明设计合理，容易实现。

本发明一种利用排气热能提高高原功率的发动机，包括发动机机体、发电装置和电解水装置，所述发动机机体的高温排气通过发电装置后输出电能，所述电解水装置利用输出的电能电解水生成氢气和氧气，生成的氢气和氧气通过管路分别与发动机机体的进气管连通，与发动机进气一同进入发动机机体的气缸内，为发动机机体补充氧气。

优选的，所述发电装置为热电转化装置或蒸汽发电装置。

优选的，所述蒸汽发电装置为朗肯蒸汽动力循环发电装置。

所述发动机与上述方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例1所述利用排气热能提高高原功率的发动机的结构原理图；

图2为本发明实施例2所述利用排气热能提高高原功率的发动机的结构原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种利用排气热能提高高原功率的发动机，如图1、2所示，包括发动机机体、发电装置和电解水装置，所述发动机机体的高温排气通过发电装置后输出电能，所述电解水装置利用输出的电能电解水生成氢气和氧气，生成的氢气和氧气通过管路分别与发动机机体的进气管连通，与发动机进气一同进入发动机机体的气缸内。

如图1所示，所述发电装置选择热电转化装置时的实施例1。

如图2所示，所述发电装置选择蒸汽发电装置，优选朗肯蒸汽动力循环发电装置时的实施例2。

工作过程：

将发动机机体的高温排气通过热电转化装置或蒸汽发电装置后输出电能；利用输出的电能电解水生成氢气和氧气，生成的氢气和氧气通过管路分别与发动机的进气管连通，与发动机进气一同进入气缸，为发动机补充氧气，提高发动机高原功率。

发动机在高原运行，由于空气稀薄，发动机进气量减少，导致发动机功率下降，排气温度过高。

本技术：
技术方案有效利用排气热能通过上述两种方式发电，然后电解水获得氧气，重点是为发动机补充氧气，当然，氢气可以燃烧，也可以利用。相对其他电解水专利，创新在于：1)其他专利直接利用蓄电池电能或其他机械方式发电获得电能电解水，耗电；本申请利用热力学发电，有效利用高原条件下过高的排气温度，转化为电能然后电解水，可以就地取材；2)其他专利电解水的主要目的是制备氢气，用作氢燃料发动机；本申请的主要目的是制备氧气，补充高原进气量，改善燃烧，提高高原功率；3)原理和技术简单，易实现和工程应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种利用排气热能提高发动机高原功率的方法，包括如下内容：将发动机的高温排气通过热电转化装置或蒸汽发电装置后输出电能；利用输出的电能电解水生成氢气和氧气，生成的氢气和氧气通过管路分别与发动机的进气管连通，与发动机进气一同进入气缸，为发动机补充氧气。相对于现有技术，本发明所述方法具有以下优势：本发明利用排气热能提高发动机高原功率，一方面利用了排气热能，提高了发动机能量利用率；另一方面，利用排气热量输出电能并且电解水生成氧气，为发动机工作在高原条件下补充了氧气，解决发动机高原进气量减小功率下降的问题。

技术研发人员：曹杰;曲栓;梁永森;高英英;王晓滕;翟一潺
受保护的技术使用者：中国北方发动机研究所（天津）
技术研发日：2017.05.04
技术公布日：2017.10.20