[发明专利]内燃机-斯特林机联合循环的混合动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机－斯特林机联合循环的的混合动力系统，属于能源与动力领域。

背景技术

目前内燃机的热效率一般为33%,其排气余热约占输入燃料热值的33%,排气温度在600K～1000K之间。将温度远高于环境温度的内燃机烟气直接排空，不仅导致局部热污染，而且是一种浪费。回收内燃机烟气中的有用能具有重要的社会效益和经济效益。内燃机排气虽然具有一定的温度，但压力较低。对该烟气余热进行回收，既不能影响内燃机性能，又要结构紧凑，降低成本。

专利申请号为200980106705.9的中国发明专利公开了一种余热回收系统，该系统配置多套斯特林发动机和加热器，回收车辆内燃机余热。其特征在于通过特定的结构“在利用多个余热回收机回收余热的情况下降低各余热回收机关所产生的动力差异”。该专利涉及的余热回收系统独立于内燃机，只考虑了满负荷条件下的余热回收，没有考虑内燃机在启停和部分负荷条件下余热回收系统的运行。而且该系统构成复杂，布置结构实现难度大，操作可靠性欠缺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种内燃机－斯特林机联合循环的混合动力系统。通过具有较高热电转化效率的斯特林机回收内燃机烟气余热，将其转化为电能或直接驱动空调压缩机。

一种内燃机－斯特林机联合循环的混合动力系统，包括内燃机热转功子系统、环境空气冷却子系统、动力传输子系统；其中内燃机热转功子系统包括具有吸气端和排气端的内燃机、依次与内燃机排气端相连的烟气触媒净化装置、烟气消音装置和排气阀；发动机还具有冷却剂进口和冷却剂出口；其中环境空气冷却子系统包括具有冷却空气进口、冷却空气出口、冷却剂散热装置和循环泵；其中动力传输子系统包括通过曲轴与内燃机动力联接的主轴、与主轴动力联接的动力传动装置、与动力传动装置相连的空调压缩机和辅助动力传递装置，还包括一个与辅助动力传递装置相连的电动机；其特征在于：该混合动力系统还包括斯特林辅助动力子系统，该斯特林辅助动力子系统包括斯特林发动机、与斯特林发动机相连的发电机、与发电机相连的控制器、与控制器相连的充电电池；上述环境空气冷却子系统将内燃机冷却剂散热装置和斯特林发动机冷却剂散热装置融合为一个共用的冷却剂散热装置；该散热装置的冷却剂出口通过循环泵与斯特林发动机冷却剂进口相连，斯特林发动机冷却器的冷却剂出口与内燃机冷却剂进口相连，内燃机冷却剂出口与冷却剂散热装置进口相连；所述的充电电池与所述的动力传输子系统的动力传动装置连接；所述的控制器与所述的动力传输子系统的的电动机连接。

本发明内燃机－斯特林机联合循环的混合动力系统工作过程包括以下具体过程：内燃机将燃料热能转化为机械能，输送给动力传输子系统；同时将排气废热通过烟气触媒净化装置、烟气消音装置、文丘里喷管式排气阀排放至环境空气中；同时将冷却剂废热通过冷却剂散热装置排放至环境空气中；其特征在于还包括以下过程：斯特林发动机通过换热器吸收内燃机排气废热将其转换为斯特林发动机工作介质的热能，斯特林发动机工作介质的热能通过斯特林发动机将其转化为机械能，斯特林发动机输出的机械能通过发电机输出电能，发电机输出的电能通过控制器给充电电池充电，或通过控制器转换为电动机的机械能；电动机输出的机械能通过辅助动力传递装置驱动车载空调压缩机输出冷能，或（并）将电动机输出的机械能通过辅助动力传递装置传递给动力传动装置。斯特林发动机工作介质通过斯特林发动机冷却器冷却后，被压缩回流至斯特林发动机换热器；而斯特林发动机冷却器废热通过冷却剂散热装置排放至环境空气中；斯特林发动机换热器出口烟气压力较低，为防止环境空气倒流影响发动机性能，采用文丘里喷管式排气阀。