基于蓄能器原理的汽車尾氣余熱利用系統(tǒng)

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1、第4期(總第195期)車用發(fā)動機(jī)No．4(Seria1No．195)2011年8月VEHICLEENGINEAug．2011基于蓄能器原理的汽車尾氣余熱利用系統(tǒng)楊星，路勇，楊亮，譚春來，劉揚(yáng)，韓春旭，閆昱全(哈爾濱工程大學(xué)動力與能源工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001)摘要：針對陸路交通主力軍——汽車發(fā)動機(jī)的尾氣余熱白白浪費(fèi)的現(xiàn)象，擬研究開發(fā)一套基于蓄能器原理的汽車發(fā)動機(jī)尾氣余熱回收存儲與利用系統(tǒng)。利用設(shè)計的雙循環(huán)特殊蓄能器對汽車運(yùn)行過程中尾氣排放管道壁產(chǎn)生的熱量進(jìn)行回收，將其轉(zhuǎn)化為液壓能儲存在恒壓蓄能器中，并設(shè)計一套與之

2、相配的液壓傳動回路，利用回收的液壓能作為車輛起動和制動的動力源。系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時，也使汽車尾氣余熱回收利用的方式更加多元化和實(shí)用化。關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機(jī)；蓄能器；熱回收；廢能利用中圖分類號：TK115文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號：1001—2222(2011)04—0027-04機(jī)動車是主要的能源消耗源之一，由于受到內(nèi)熱量；Q．r為t時間內(nèi)發(fā)動機(jī)尾氣帶走的熱量；Q為燃機(jī)效率的制約，其能量利用率很低，僅為3O～t時間內(nèi)其他熱量損失。4O，燃料燃燒的能量大部分以余熱的形式白白散全球目前約有9億輛汽車，其中絕大部分是普發(fā)出去。因此

3、，通過各種方式直接或間接地來提高通的燃油內(nèi)燃機(jī)汽車，而燃油在發(fā)動機(jī)中燃燒產(chǎn)生能量的利用率是應(yīng)對當(dāng)今社會能源危機(jī)最為有效的的熱量并未全部轉(zhuǎn)化為動能，除去冷卻水帶走的熱途徑，進(jìn)行汽車余熱回收就是其中之一。針對汽車量和摩擦等損失外，還有大部分的能量以尾氣余熱發(fā)動機(jī)尾氣余熱回收利用的研究在國內(nèi)剛開展不的形式排放到大氣中去，對于汽車發(fā)動機(jī)一般久，目前主要集中在余熱取暖、制冷和發(fā)電等方QT／Q為40～45?？紤]到尾氣中酸性氧化物面[1]，但這些回收方式都存在一定的局限性。的露點(diǎn)腐蝕問題，則排放溫度不得低于180。C，因在汽車領(lǐng)域中，

4、蓄能器普遍用于液壓與氣動系此，所排出的還可利用的廢氣熱量約為燃燒總量的統(tǒng)中，但皮囊式蓄能器用于汽車起動與制動的研究16_3]。若能將此余熱回收利用，對于提高汽車燃目前國內(nèi)外還未開展。液壓傳動作為一種高效、節(jié)油經(jīng)濟(jì)性，減少溫室氣體的排放是很有幫助的[1]。能的傳動方式，具有傳動平穩(wěn)、承載能力大、液壓馬2現(xiàn)有汽車尾氣余熱回收方式局限性分析達(dá)易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。本研究擬設(shè)計一套基于蓄能器原理，將汽車尾氣余熱轉(zhuǎn)化為液現(xiàn)有的尾氣余熱利用方式都有其局限性_3]。對壓能進(jìn)行回收存儲與利用的系統(tǒng)，從而達(dá)到間接提于尾氣余熱取暖

5、和制冷方式，必須兩套回收系統(tǒng)同高發(fā)動機(jī)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。時運(yùn)用，否則將會出現(xiàn)余熱取暖局限于溫度較低的冬天，余熱制冷局限于炎熱的夏天的情況，兩套系統(tǒng)1汽車尾氣余熱利用價值分析同時應(yīng)用勢必會增加余熱回收的成本，而且熱能屬按照熱能表現(xiàn)為有效功和各種損失的數(shù)量分配于低品位的能量，兩套系統(tǒng)的效率也不會太高。對來研究汽車發(fā)動機(jī)氣缸中燃料燃燒所產(chǎn)生的總熱值于余熱發(fā)電的利用方式，雖然沒有過多的限制因素，的利用情況，稱為發(fā)動機(jī)的熱平衡。燃料的總熱量但其回收能量的效率較低。目前的熱電轉(zhuǎn)化模塊在大體可分成四部分，其熱平衡方程為溫差200℃

6、時才能產(chǎn)出2．38V／19W的電能_4]，且Qb—Q+Q+QT+Q。成本較高。式中：Q為t時間內(nèi)燃料在缸內(nèi)燃燒所放出的總熱液壓傳動是一種有效的節(jié)能傳動技術(shù)，其獨(dú)特量；Q為t時間內(nèi)燃料在缸內(nèi)燃燒后轉(zhuǎn)化為有效功的優(yōu)點(diǎn)更符合社會現(xiàn)狀。本系統(tǒng)將汽車的尾氣余熱的熱當(dāng)量；Q。為t時間內(nèi)發(fā)動機(jī)傳遞給冷卻介質(zhì)的直接轉(zhuǎn)化為汽車本身都會用到的液壓能，這對所有收稿日期：2011～06一O3；修回日期：2011一O7—2O作者簡介：楊星(199O一)，男，本科，主要研究方向?yàn)榘l(fā)動機(jī)節(jié)能技術(shù)；major．young90s@yaho0．com．cn

7、。車用發(fā)動機(jī)2011年第4期的汽車都適用且不受外在因素的限制。所以，就目值時，液壓油通過回收能量油路流向恒壓蓄能器，實(shí)前對汽車尾氣余熱回收方式的研究來看，本系統(tǒng)具現(xiàn)能量回收轉(zhuǎn)化與儲存。而后，溫包排氣閥打開，溫有一定的優(yōu)勢，更適合于尾氣余熱的回收。包內(nèi)高溫氣體膨脹對熱氣渦輪做功，熱氣渦輪帶動空氣壓縮機(jī)工作，進(jìn)氣閥打開，常溫空氣經(jīng)空壓機(jī)等3系統(tǒng)方案設(shè)計溫增壓后進(jìn)入溫包，為下一個氣動工作循環(huán)作準(zhǔn)備?；厥招罘e汽車尾氣余熱，將其轉(zhuǎn)化為液壓能作這樣溫包、高溫排氣管(熱源)、空壓機(jī)、熱氣渦輪共為汽車起動和制動的動力源，需開發(fā)一套基于蓄

8、能同構(gòu)成一個余熱回收與轉(zhuǎn)化的子系統(tǒng)，連續(xù)不間斷器原理的回收儲存與利用系統(tǒng)。本系統(tǒng)的功能元件地工作，進(jìn)行能量回收與轉(zhuǎn)化。主要包括雙循環(huán)特殊蓄能器、恒壓蓄器能、空氣壓縮溫包內(nèi)的壓力在氣體經(jīng)排氣閥排出對熱氣渦輪機(jī)、熱氣渦輪以及相關(guān)的液壓管路和液壓閥。做功時突然降低，雙循環(huán)特殊蓄能器中的液壓油壓根據(jù)需要該系統(tǒng)需特別設(shè)計一個雙