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油气液多源联用温差发电的节能柴油机

阅读：1003发布：2020-09-13

专利汇可以提供油气液多源联用温差发电的节能柴油机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种油气液多源联用温差发电的节能柴油机，它包括柴油机和温差发电器，所述柴油机设置有进排气系统、供油系统、润滑系统、冷却系统和低温冷却水系统，所述温差发电器的发电片热端分别与所述进排气系统的高温废气、具有较高温度的所述供油系统的柴油、所述润滑系统的润滑油和所述冷却系统的冷却液直接接触，吸收它们的热量；所述温差发电器的发电片冷端与所述低温冷却水系统的低温冷却水直接接触，由此形成温差进行发电，产生的电能经电能转换器处理后存入电能存储器，所述电能存储器与控制器连接。本实用新型可以充分利用所述柴油机的高温废气、柴油、润滑油、冷却液的热能进行发电，提高了柴油机的燃油利用率，提高经济性和动力性。，下面是油气液多源联用温差发电的节能柴油机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种油气液多源联用温差发电的节能柴油机，包括柴油机和温差发电器，所述柴油机设置有进排气系统、供油系统、润滑系统、冷却系统和低温冷却水系统，其特征是：所述温差发电器的发电片热端分别与所述进排气系统的高温废气、具有较高温度的所述供油系统的柴油、所述润滑系统的润滑油和所述冷却系统的冷却液直接接触，吸收它们的热量；所述温差发电器的发电片冷端与所述低温冷却水系统的低温冷却水直接接触，由此形成温差进行发电，所述温差发电器产生的电能经电能转换器处理后存入电能存储器，所述电能存储器与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的油气液多源联用温差发电的节能柴油机，其特征是：所述供油系统包括柴油箱，所述柴油箱的出油口经柴油滤清器、高压喷油泵与所述温差发电器的燃油进口相连，具有较高温度的柴油与所述温差发电器的发电片热端直接接触，将柴油的热量传递给发电片热端，所述温差发电器的燃油出口经喷油器向所述柴油机的气缸内喷射高压柴油，所述喷油器的多余柴油流回所述柴油箱。
3.根据权利要求1所述的油气液多源联用温差发电的节能柴油机，其特征是：所述润滑系统包括润滑油箱，所述润滑油箱的出油口经润滑油滤清器、润滑油泵与所述温差发电器的润滑油进口相连，所述温差发电器的润滑油出口与所述柴油机的润滑油道相连，具有较高温度的润滑油与所述温差发电器的发电片热端直接接触，将润滑油的热量传递给发电片热端，将热能转化成电能。
4.根据权利要求1所述的油气液多源联用温差发电的节能柴油机，其特征是：所述冷却系统包括冷却液箱，所述冷却液箱的出液口经冷却液泵与所述温差发电器的冷却液进口相连，所述温差发电器的冷却液出口与所述柴油机的水套相连，具有较高温度的冷却液与所述温差发电器的发电片热端直接接触，将冷却液的热量传递给发电片热端，将热能转化成电能。
5.根据权利要求1所述的油气液多源联用温差发电的节能柴油机，其特征是：所述进排气系统包括废气控制阀，所述废气控制阀一路与所述温差发电器的进气口相连，高温废气与所述温差发电器的发电片热端直接接触，将废气的热量传递给发电片热端，将热能转化成电能，所述温差发电器的排气口与外界环境相连，将废气排出；所述废气控制阀另外一路与涡轮的进气口相连，废气推动所述涡轮旋转，所述涡轮的出气口与外界环境相连，将废气排出。
6.根据权利要求5所述的油气液多源联用温差发电的节能柴油机，其特征是：所述涡轮与压气机连接，驱动所述压气机转动，所述压气机的进口与外界环境相连，所述压气机的出口与所述柴油机的进气口相连，所述压气机对新鲜空气进行压缩，将压缩空气送入所述柴油机的进气口；所述压气机与柴油机之间的管路上引入电动增压器，所述电动增压器的进口与外界环境相连，所述电动增压器的出口与所述柴油机6的进气口相连；所述控制器发出增大进气指令，驱动所述电动增压器对新鲜空气进行压缩，将压缩空气送入所述柴油机的进气口；增加了新鲜空气的进气密度，提高了所述柴油机的经济性和动力性。

说明书全文

油气液多源联用温差发电的节能柴油机

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种柴油机，特别是涉及一种油气液多源联用温差发电的节能柴油机。

背景技术

[0002] 随着石化柴油的日益短缺和环境污染的日益加剧，节能柴油机越来越受到关注。传统柴油机包括进排气系统、燃油供给系统、润滑系统和冷却系统，柴油机的热效率一般不超过45%，大部分柴油燃烧产生的热量没有用来做功，而是变成了高温废气、燃油、润滑油和冷却液的热能。如果将柴油燃烧传递给高温废气、燃油、润滑油和冷却液的热量充分利用起来，可以提高柴油机的热效率。

[0003] 经过对现有技术文献和专利的检索发现，专利名称一种汽车尾气温差发电系统，专利号2014105012645，该授权发明专利中温差发电系统所用热源为涡轮增压器前的废气，所用冷源为发动机冷却液，以此形成温差进行发电。首先，该发明专利只利用了发动机中的废气和冷却液，没有涉及发动机的燃油和润滑油，没有充分利用燃油和润滑油的热能。其次，该发明专利所用冷源为发动机冷却液，为保证发动机性能最佳，发动机冷却液的温度应维持在90 oC左右，温度不能太低，而温差发电系统热源温度越高，冷源温度越低，热源与冷源之间的温差越大，发电效果越好，所以该温差发电系统热源与冷源之间的温差受到限制；而且将发动机冷却液作为冷源，需要低温冷却液，没有充分利用冷却液本身具有的热能，因此该温差发电系统的发电效果受到限制，产生的电能有限。
实用新型内容

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题：针对上述现有技术的不足，设计一种结构简单、发电效率高，将高温废气、柴油、润滑油、冷却液多源联用作为温差发电系统的热源，将低温冷却水作为温差发电系统的冷源，充分利用柴油机油气液进行温差发电的一种节能柴油机。

[0005] 本实用新型的技术方案是：

[0006] 一种油气液多源联用温差发电的节能柴油机，包括柴油机和温差发电器，所述柴油机设置有进排气系统、供油系统、润滑系统、冷却系统和低温冷却水系统，所述温差发电器的发电片热端分别与所述进排气系统的高温废气、具有较高温度的所述供油系统的柴油、所述润滑系统的润滑油和所述冷却系统的冷却液直接接触，吸收它们的热量；所述温差发电器的发电片冷端与所述低温冷却水系统的低温冷却水接触，将热量传递给低温冷却水，由此形成温差进行发电，温差发电器产生的电能经电能转换器处理后存入电能存储器，所述电能存储器与控制器连接。

[0007] 所述供油系统包括柴油箱，所述柴油箱的出油口经柴油滤清器、高压喷油泵与所述温差发电器的燃油进口相连，具有较高温度的柴油与所述温差发电器的发电片热端直接接触，将柴油的热量传递给发电片热端，所述温差发电器的燃油出口经喷油器向所述柴油机的气缸内喷射高压柴油，所述喷油器的多余柴油流回所述柴油箱。

[0008] 所述润滑系统包括润滑油箱，所述润滑油箱的出油口经润滑油滤清器、润滑油泵与所述温差发电器的润滑油进口相连，所述温差发电器的润滑油出口与所述柴油机的润滑油道相连，具有较高温度的润滑油与所述温差发电器的发电片热端直接接触，将润滑油的热量传递给发电片热端，将热能转化成电能。

[0009] 所述冷却系统包括冷却液箱，所述冷却液箱的出液口经冷却液泵与所述温差发电器的冷却液进口相连，所述温差发电器的冷却液出口与所述柴油机的水套相连，具有较高温度的冷却液与所述温差发电器的发电片热端直接接触，将冷却液的热量传递给发电片热端，将热能转化成电能。

[0010] 所述进排气系统包括废气控制阀，所述废气控制阀一路与所述温差发电器的进气口相连，所述温差发电器的排气口与外界环境相连，将废气排出；所述废气控制阀另外一路与涡轮的进气口相连，废气推动所述涡轮旋转，所述涡轮的出气口与与外界环境相连，将废气排出；高温废气与所述温差发电器的发电片热端直接接触，将废气的热量传递给发电片热端，将热能转化成电能。

[0011] 所述涡轮与压气机连接，驱动所述压气机转动，所述压气机的进口与外界环境相连，所述压气机的出口与所述柴油机的进气口相连，所述压气机对新鲜空气进行压缩，将压缩空气送入所述柴油机的进气口；所述压气机与所述柴油机之间的管路上引入电动增压器，所述电动增压器的进口与外界环境相连，所述电动增压器的出口与所述柴油机的进气口相连；所述控制器发出增大进气指令，驱动所述电动增压器对新鲜空气进行压缩，将压缩空气送入所述柴油机的进气口；增加了新鲜空气的进气密度，提高了所述柴油机的经济性和动力性。

[0012] 本实用新型的有益效果是：

[0013] 1、本实用新型充分利用了柴油机高温废气、燃油、润滑油、冷却液的热能，将油气液多源联用作为温差发电系统的热源，充分利用了柴油机的余热，提高了发电效率。

[0014] 2、本实用新型中温差发电系统冷源使用的是低温冷却水，价格低廉，避免使用价格较贵的发动机冷却液；而且作为温差发电系统冷源，其温度低，不受发动机冷却液温度必须维持在90 oC左右的限制，增大了温差发电系统冷源与热源之间的温差。

[0015] 3、温差发电系统可以根据柴油机的工况实时控制，保持较高的发电效率。初始工作或低速小负荷工作时，柴油机废气、燃油、润滑油、冷却液流量和温度都比较低，余热较小时，温差发电系统和冷却水泵均关闭；高速大负荷工况，废气、燃油、润滑油、冷却液流量和温度较高，余热较大时，温差发电系统和冷却水泵开启；并且温差发电系统产生的电能可以直接驱动电动增压器，增加柴油机新鲜空气的进气量，提高柴油机燃油经济性和动力性。

[0016] 4、本实用新型结构简单，工作可靠性高，控制调节方法简易可行，充分利用了柴油机高温废气、燃油、润滑油和冷却液的余热，发电效率高，应用推广后具有良好的经济性。附图说明

[0017] 图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

[0018] 实施例：参见图1，图中，1-柴油箱，2-柴油滤清器，3-高压喷油泵，4-温差发电器，5-喷油器，6-柴油机，7-润滑油箱，8-润滑油滤清器，9-润滑油泵，10-冷却液箱，11-冷却液泵，12-废气控制阀，13-涡轮，14-压气机，15-电动增压器，16-冷却水箱，17-冷却水泵，18-电能转换器，19-电能存储器，20-控制器，21-排气流量和温度传感器，图中箭头所示为柴油、润滑油、冷却液、冷却水、废气和空气的流动方向，虚线是控制线路。

[0019] 本实施例柴油机6的燃油供给系统包括柴油箱1、柴油滤清器2、高压喷油泵3、喷油器5。柴油机6的润滑系统包括润滑油箱7，润滑油滤清器8，润滑油泵9。柴油机6的进排气系统包括废气控制阀12，涡轮13，压气机14，电动增压器15。柴油机6的冷却系统包括冷却液箱10，冷却液泵11。柴油机6的温差发电系统包括温差发电器4、电能转换器18，电能存储器19，控制器20。柴油机6的低温冷却水系统包括冷却水箱16，冷却水泵17。

[0020] 当柴油机6初始工作或低速小负荷工作时，柴油、润滑油、冷却液、废气的流量和温度均较低，温差发电器4发电效率不高且工作不稳定，此时控制器20控制温差发电器4、冷却水泵17停止工作，关闭废气控制阀12通向温差发电器4的通道，柴油机6排出的全部废气经废气控制阀12进入涡轮13推动涡轮13旋转，由于压气机14与涡轮13同轴旋转，大量的新鲜空气被压气机14压缩进入柴油机6，进气密度增加，提高了柴油机6的经济性和动力性。

[0021] 当柴油机6高速大负荷工况运行时，柴油燃烧产生的热量以及高压喷油泵3、润滑油泵9和冷却液泵11连续运转产生的热量传递给废气、柴油、润滑油和冷却液，当废气、柴油、润滑油、冷却液的温度逐渐上升并保持稳定时，控制器20控制温差发电器4开始发电。

[0022] 具有较高温度的柴油从柴油箱1的出油口流出，经过柴油滤清器2过滤，高压喷油泵3加压，进入温差发电器4的燃油进口，高温柴油与温差发电器4的发电片热端直接接触，将柴油的热量传递给发电片热端，与发电片冷端形成温差，将柴油热能转化成电能，然后柴油经过温差发电器4的燃油出口进入喷油器5的进油口，喷油器5的出油口向柴油机6的气缸内喷射高压柴油燃烧做功，多余的柴油经喷油器5的回油口流回柴油箱1。

[0023] 具有较高温度的润滑油从润滑油箱7的出油口流出，经润滑油滤清器8过滤，润滑油泵9加压，进入温差发电器4润滑油进口，高温的润滑油与温差发电器4的发电片热端直接接触，将润滑油的热量传递给发电片热端，与发电片冷端形成温差，将润滑油热能转化成电能，然后润滑油经温差发电器4润滑油出口进入柴油机6的润滑油道，润滑柴油机各个运动部件，然后流回润滑油箱7。

[0024] 具有较高温度的冷却液从冷却液箱10的出液口流出，经冷却液泵11加压，进入温差发电器4的冷却液进口，高温冷却液与温差发电器4的发电片热端直接接触，将冷却液的热量传递给发电片热端，与发电片冷端形成温差，将冷却液热能转化成电能，然后冷却液经温差发电器4的冷却液出口进入柴油机6的水套，对柴油机进行冷却，然后流回冷却液箱10。

[0025] 排气流量和温度传感器21安装在柴油机6的排气口与废气控制阀12之间，通过导线与控制器20相连。废气从柴油机6的排气口排出，进入废气控制阀12，当废气流量和温度较低时，控制器20控制废气控制阀12“单通路模式”，全部废气只进入涡轮13，推动涡轮13旋转，然后废气排到外界环境。与涡轮13同轴的压气机14以同样转速旋转，将新鲜空气压入压缩送入柴油机6。当废气流量和温度较高时，控制器20控制废气控制阀12“双通路模式”，一路高温废气进入温差发电器4的进气口，高温废气与温差发电器4的发电片热端直接接触，将废气的热量传递给发电片热端，与发电片冷端形成温差，将废气热能转化成电能，然后废气经温差发电器4出气口排到外界环境。另一路废气直接进入涡轮13，推动涡轮13旋转，然后排到外界环境。

[0026] 低温冷却水从冷却水箱16的出水口流出，经冷却水泵17加压，进入温差发电器4的冷却水进口，低温冷却水与温差发电器4的发电片冷端直接接触，然后低温冷却水经温差发电器4的冷却水出口流回冷却水箱16。

[0027] 温差发电器4的发电片热端与高温废气、柴油、润滑油、冷却液直接接触，吸收它们的热量；温差发电器4的发电片冷端与低温冷却水直接接触，将热量传递给低温冷却水，由此形成温差进行发电，将热能转化成电能，产生的电能经电能转换器18处理后存入电能存储器19，充分利用了柴油机6的高温废气、柴油、润滑油、冷却液的热能进行发电，从而提高了柴油机6的燃油利用率，达到节能的目的。

[0028] 控制器20通过导线分别与温差发电器4、电能转换器18、电能存储器19、电动增压器15相连。当电能存储器18存储一定电能后，控制器20发出指令，驱动电动增压器15压缩新鲜空气，作为压气机14压缩新鲜空气的补充，压缩更多的新鲜空气进入柴油机6的进气口，提高了柴油机6的经济性和动力性。

[0029] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

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