尾气废热回收与涡轮加速装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110454242A(43)申请公布日2019.11.15(21)申请号201910560036.8(22)申请日2019.06.26(71)申请人乐元地址434000湖北省荆州市沙市区公园路26号3栋2楼3号(72)发明人乐元(51)Int.Cl.F01D25/00(2006.01)F01N5/02(2006.01)F02G5/02(2006.01)F01K21/04(2006.01)F01K27/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称尾气废热回收与涡轮加速装置(57)摘要一种间接回收活塞式发动机，燃气轮机或者工业尾气废热，转化为机械功的装置。在排气管周期性喷射水雾，降低涡轮背压，把尾气余热更多地转变为涡轮机械功。可以大幅度提高活塞式发动机增压度，功率增加幅度堪比补燃增压系统。空气过量系数大幅度增加，油耗明显降低。也可以用于空调制冷。CN110454242ACN110454242A权利要求书1/1页1.一种尾气废热回收或者涡轮加速装置，包括尾管，水雾喷嘴和末端阀，其特征在于，喷射水雾，形成低背压，然后，高温废气挤出低温废气，如此反复循环。2.一种尾气废热回收或者涡轮加速装置，包括尾管，水雾喷嘴，其特征在于，喷射水雾，形成低背压，然后，高温废气挤出低温废气，利用排气的动态效应形成尾管入口端的低背压，如此反复循环。3.根据权利要求1所述的水雾喷嘴和末端阀，其特征在于，相对于末端阀的完全关闭时刻，喷雾开启时刻提前。4.根据权利要求1所述的水雾喷嘴和末端阀，其特征在于，相对于末端阀的重新开启时刻，喷雾停止时刻推迟。5.根据权利要求1或者2所述的尾管，其特征在于管壁上有螺旋槽。6.根据权利要求1或者2所述的尾管，其特征在于管壁内部有螺旋导流片。7.一种增压发动机，其特征在于，使用权利要求1或者权利要求2所述的尾气废热回收装置。8.一种用部分增压空气提供空调制冷的增压发动机，其特征在于，使用权利要求1或者权利要求2所述的尾气废热回收装置。9.一种车辆，其特征在于，使用权利要求7所述的发动机。10.一种履带式机械，其特征在于，使用权利要求7所述的发动机。2CN110454242A说明书1/4页尾气废热回收与涡轮加速装置技术领域[0001]本发明涉及活塞式发动机，燃气轮机或者工业尾气废热利用领域，尤其是间接用尾气废热做机械功的领域。背景技术[0002]现有的尾气废热回收方式有以下几种：1.取暖。可是需求不大；比如“利用发动机余热对货箱加热的重型卡车用消声器，公开(公告)号：CN202338413U”。[0003]制冷。吸收式空调结构非常复杂，笨重。对真空度要求很高，一旦管路锈蚀漏气，就失去了制冷能力；保养繁琐。而且，管路及制冷剂热惯性大，启动后要等一段时间才能制冷。溴化锂热制冷在内燃机上，由于对机械振动等因素要求十分苛刻，无法在行使的车辆上得到应用。[0004]温差发电。热电材料的加工制作成本很高，热电转换效率很低，<5%；而且带来重金属污染。[0005]做机械功。[0006]做机械功有以下几种装置：设置独立模块，利用蒸汽膨胀做功。无论是水蒸汽还是有机物蒸汽，都有相当大的气液相变热损失，工质温度，压力不高，整套废热回收装置不只热效率很低（退回到了瓦特时代），结构非常复杂，比如专利“公开(公告)号：CN104712382A”。如果以水为工质，对水质的要求就很高。如果以有机物为工质，虽然相变热损失比水蒸汽小很多，但有机物工质不允许加热到很高的温度，热效率还是不高，还有污染的风险（治理发动机尾气污染代价已经很大了，现在又引入新的污染源）。而且，换热器及管中液体热惯性大，所有的蒸汽动力装置都只适合发动机长时间运行的情况，如果发动机经常启动或者熄火，蒸汽动力模块形同虚设。[0007]六冲程发动机。比如公开(公告)号：CN106168161A，在四冲程基础上，第5冲程喷入水雾，利用蒸汽做功，第6冲程排出废蒸汽。这种方式除了能利用废气的热量（设置回热器），还能回收气缸/活塞的热量，因此，冷却系统可以大幅度简化，甚至取消。然而，水垢必然会缩短发动机寿命，提高水的纯度能减轻这个问题。由于气缸金属温度的剧烈变化，活塞与气缸套间隙必须加大，导致活塞与气缸套的撞击力大幅度增加，发动机寿命明显缩短。由于发动机本体活塞机构摩擦力大，能回收的净机械功很有限。第5，第6冲程的平均压力低于四冲程，相同曲轴转速下，六冲程功率密度低于四冲程。[0008]蒸汽驱动无叶涡轮。比如专利“公开(公告)号：CN105201683B一种发动机低品质余热回收装置”，能避免汽水分离和水质净化问题。但是冷却风扇和循环泵消耗的机械功分别增加到原先的2倍以上。120℃水的饱和蒸汽压为2.0个