CN203906058U - 排气废热利用装置、内燃机及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种排气废热利用装置、内燃机及车辆，所述排气废热利用装置包括用于排出具有热量的废气的排气管道(1)，其中，所述排气废热利用装置还包括设置于所述排气管道(1)上的斯特林发动机(2)，所述废气的热量能够加热所述斯特林发动机(2)的热腔内的工质以驱动该斯特林发动机(2)运转。由于经排气管道(1)排出的废气携带有热量，能够加热工质以驱动斯特林发动机(2)运转，从而将废气的部分内能转化为容易使用的动能。该排气废热利用装置可以用于内燃机、锅炉等排出高温废气的设备上，有效利用排气中的废热，提高燃料的能量利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及能量回收装置，具体地，涉及一种排气废热利用装置。在此基础上，本实用新型还涉及一种包括该排气废热利用装置的内燃机和包括该内燃机的车辆。
背景技术
社会经济的快速发展使能源消耗急剧增加，能源供需矛盾日益突出。然而，目前人类的能量来源主要依赖于石油、煤等不可再生资源的直接燃烧，虽然采用了诸如循环流化床锅炉、涡轮增压发动机等新的技术和设备，但仍难以将能量利用率提高至较高水平。
以车辆领域常见的内燃机为例，如图1所示为内燃机部分结构的连接示意图，燃油在机体5内的燃烧室内燃烧，燃烧产生的废气经排气管道1排出，废气中携带有大量的热量和动能。在内燃机全负荷工作时，排气温度大约在750-900摄氏度，使大约三分之二的燃烧能量变为废热散发掉。此外，为了避免机体5过热，通常还设置有包括出水管6、散热器4、进水管7以及由曲轴或电机驱动的散热风扇3等的水冷系统。
对于上述携带大量能量的废气，人们通常在经过净化处理后即排向大气，不仅造成能量的浪费，还造成加速全球变暖等环境问题。在内燃机中，本领域技术人员已经意识到排气中蕴藏的能量，也采取一些装置利用这些能量，例如废气涡轮增压技术即为利用排出废气的能量冲击涡轮运转以使进气增压的一项有效技术。
然而，上述现有技术远不能高效利用排气废热。有鉴于此，有必要提供一种新型装置，能够高效利用排气废热。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种排气废热利用装置，该排气废热利用装置能够高效利用排气废热，提高燃料的能量利用率。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种排气废热利用装置，包括用于排出具有热量的废气的排气管道，所述排气废热利用装置还包括设置于所述排气管道上的斯特林发动机，所述废气的热量能够加热所述斯特林发动机的热腔内的工质以驱动该斯特林发动机运转。
优选地，所述排气管道上还设置有排气净化器。
优选地，所述排气净化器为颗粒过滤器。
优选地，所述排气废热利用装置还包括用于排出具有热量的冷却液的排水管道，该排水管道与所述斯特林发动机的热腔相邻或具有共用的部分侧壁。
在此基础上，本实用新型提供一种内燃机，该内燃机包括本实用新型提供的上述排气废热利用装置。
优选地，该内燃机包括冷却系统，该冷却系统包括散热器和用于使该散热器加速散热的冷却风扇，所述排气管道为该内燃机的排气管，所述斯特林发动机的输出端连接于所述冷却风扇。
优选地，所述排气管道上还设置有消声器。
此外，本实用新型还提供一种车辆，该车辆包括本实用新型提供的上述内燃机。
通过上述技术方案，由于经排气管道排出的废气携带有热量，能够加热工质以驱动斯特林发动机运转，从而将废气的部分内能转化为容易使用的动能。该排气废热利用装置可以用于内燃机、锅炉等排出高温废气的设备上，有效利用排气中的废热，提高燃料的能量利用率。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是现有技术中一种内燃机的部分结构示意图；
图2是根据本实用新型一种内燃机的部分结构示意图。
附图标记说明
1 排气管道 2 斯特林发动机
3 冷却风扇 4 散热器
5 机体 6 出水管
7 进水管 8 消声器
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
参照图2，根据本实用新型一种优选实施方式的排气废热利用装置，包括用于排出具有热量的废气的排气管道1。该排气废热利用装置还包括设置于所述排气管道1上的斯特林发动机2，所述废气的热量能够加热所述斯特林发动机2的热腔内的工质以驱动该斯特林发动机2运转。
本实用新型中所述的排气管道1可以为任何设备中的用于排出废气的管道，只要该废气所携带的热量足以驱动斯特林发动机2均属于本实用新型的构思范围。例如，排气管道1可以为锅炉尾部烟道，也可以为内燃机的排气管等，相应的废气分别为高温烟气和尾气。
并且，所述斯特林发动机2可以为双缸式或配气活塞式，其具体结构为本领域技术人员所公知，对此不再赘述。此外，该斯特林发动机2输出的动力可以用于多种功能或设备，其进一步优选实施方式将在以下说明。
本实用新型的排气废热利用装置中，由于经排气管道1排出的废气携带有热量，能够加热工质以驱动斯特林发动机2运转，从而将废气的部分内能转化为容易使用的动能。该排气废热利用装置可以用于内燃机、锅炉等排出高温废气的设备上，有效利用排气中的废热，提高燃料的能量利用率。
由于废气中通常携带有氮氧化物、一氧化碳、硫氧化物或颗粒等有害物质，为了保护环境并满足相关排放法规，所述排气管道1上还可以设置有排气净化器。
所述排气净化器可以根据废气中所含的有害物质的种类进行适当设置，例如对于含有较多颗粒的废气中，可以为颗粒过滤器。这些有害物质的净化装置的具体形式和工作机理形式多样，且为本领域技术人员所熟知，在此不作详细说明。
另外，在具体实施中，排气净化器的设置位置可以根据温度、工作条件等因素进行选择。对于需要在一定温度条件下工作的排气净化器，可以设置在废气排放设备与斯特林发动机2之间的排气管道1上，从而保证废气的净化处理，避免环境污染；对于对温度条件没有要求的排气净化器，则可以设置在斯特林发动机2之后的排气管道1部分。例如，对于上述颗粒过滤器，由于这一净化装置对温度没有特别的要求，因此可以设置在斯特林发动机2之后的排气管道1部分。
进一步地，对于能够排出具有一定热量的废气的设备，通常需要利用冷却液进行冷却，以将部分热量散发至外界。为了利用冷却液中的这部分能量，所述排气废热利用装置还可以包括用于排出具有热量的冷却液的排水管道，该排水管道与所述斯特林发动机2的热腔相邻或具有共用的部分侧壁，从而使废气和冷却液同时作为斯特林发动机2的外部热源。应当理解的是，废气和冷却液可以用于为同一个斯特林发动机2提供能量，也可以各自加热不同的斯特林发动机2的热腔，这些简单变形均属与本实用新型的保护范围。
在上述排气废热利用装置的基础上，本实用新型还提供一种内燃机，该内燃机包括上述排气废热利用装置。正如前述的现有技术，内燃机中大约三分之二的燃烧能量变为废热散发掉，其中，排气温度高达750-900摄氏度。本实用新型的内燃机可以利用斯特林发动机2利用其中的部分能量并转化为动能，用于驱动散热风扇或发电等，从而提升燃油的能量利用率。
结合图2，该内燃机可以包括冷却系统，该冷却系统包括设置在机体5内的水套、散热器4和用于使该散热器4加速散热的冷却风扇3，所述机体5上设置有出水管6和进水管7，所述散热器4的入水口和出水口分别与所述出水管6和进水管7连接，所述排气管道1为该内燃机的排气管，所述斯特林发动机2的输出端连接于所述冷却风扇3。该内燃机能够利用废气中的能量驱动散热风扇3，加速散热器4的散热。此时，散热风扇3可以无需由曲轴或电机驱动，减少燃油消耗。
作为一种优选实施方式，所述排气管道1上还可以设置有消声器8。
当需要利用内燃机的冷却液中的热量同时为上述斯特林发动机2提供能量时，可以将出水管6与所述斯特林发动机2的热腔相邻，或者共用部分侧壁，从而同时利用废气和冷却液的热量驱动所述斯特林发动机2，进一步提高燃油的能量利用率。
此外，本实用新型还提供一种具有上述内燃机的车辆。该内燃机有效提高燃油的能量利用率，有效改善整车动力性和经济性。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (8)
1.一种排气废热利用装置，包括用于排出具有热量的废气的排气管道(1)，其特征在于，所述排气废热利用装置还包括设置于所述排气管道(1)上的斯特林发动机(2)，所述废气的热量能够加热所述斯特林发动机(2)的热腔内的工质以驱动该斯特林发动机(2)运转。
2.根据权利要求1所述的排气废热利用装置，其特征在于，所述排气管道(1)上还设置有排气净化器。
3.根据权利要求2所述的排气废热利用装置，其特征在于，所述排气净化器为颗粒过滤器。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的排气废热利用装置，其特征在于，所述排气废热利用装置还包括用于排出具有热量的冷却液的排水管道，该排水管道与所述斯特林发动机(2)的热腔相邻或具有共用的部分侧壁。
5.一种内燃机，其特征在于，该内燃机包括根据权利要求1至4中任意一项所述的排气废热利用装置。
6.根据权利要求5所述的内燃机，其特征在于，该内燃机包括冷却系统，该冷却系统包括散热器(4)和用于使该散热器(4)加速散热的冷却风扇(3)，所述排气管道(1)为该内燃机的排气管，所述斯特林发动机(2)的输出端连接于所述冷却风扇(3)。
7.根据权利要求6所述的内燃机，其特征在于，所述排气管道(1)上还设置有消声器(8)。
8.一种车辆，其特征在于，该车辆包括根据权利要求5至7中任意一项所述的内燃机。
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