一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置的制作方法

本发明涉及一种新能源领域，具体为一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置。

背景技术：

1、内燃发动机是汽车、火车、船舶、应急发电机等常用的动力来源。当前汽油内燃发动机的热效率在43%上下，柴油内燃发动机的热效率在50%上下，这个数值意味着每次内燃发动机工作时有超过一半的燃料燃烧所产生的热能被白白浪费。以汽车为例，仅有一小部分热能用于车内暖风空调使用。因此充分利用发动机废热是十分必要且有意义的事。

技术实现思路

1、鉴于上述现有背景技术中提到的问题，本发明的目的是研究设计一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置。在原有内燃发动机工作的基础上，通过内燃发动机冷却系统获取发动机废热，给一台全封闭式的斯特林发动机提供热能来源，并将热能转化为电能，为各类用电设备提供电能，从而间接地提供内燃发动机的燃料利用率。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置，包括内燃发动机、内燃机散热系统散热器、内燃机冷却系统循环泵、高压空气压缩机、斯特林发动机、发电机、蓄电系统、斯特林发动机散热系统循环泵、斯特林发动机散热系统散热器，低温水管路、高温水管路、高压气管路、动力传动轴、高压电路、密闭装置。内燃发动机在运行中会产生大量的热量，其中一部分用于内燃发动机做功，另外一大部分通过冷却系统散发。通过冷却系统散发的热量通过水管内的高温冷却液，通过热交换形式将热量传递至斯特林发动机，斯特林发动机内部热置换气缸热端在接受到高温后，推动斯特林发动机运转。斯特林发动机热置换气缸冷端通过热交换的形式，将热端传递至冷端的热量通过水管内的冷却液带到斯特林发动机散热系统散热器散发。斯特林发动机的运转一开始由与之连接的发电机提供初始运转角动量，通过蓄电系统给发电机供电，使得发电机临时发挥发动机的功能。在斯特林发动机开始运转后，产生的机械能带动发电机发电，将产生的电能给蓄电系统充电。

4、进一步的，所述内燃发动机可以为常用发动机，为进一步提高废热的利用率，可以用隔热瓦包裹整个内燃发动机，在隔热瓦和内燃发动机缸体之间布置大量的冷却液管路，目的是集中热量的散发方向，尽可能地将废热集中到冷却液管道内。

5、进一步的，所述内燃发动机与斯特林发动机之间的高温水管路用于输送来自内燃发动机的废热，此高温水管路用隔热瓦包裹，目的是减少热量的损失。

6、进一步的，所述斯特林发动机与发电机位于一个密闭装置内，该密闭装置有6个接口，分别用于接收来自内燃发动机的高温冷却液、输送完成热交换后的冷却液至内燃发动机散热器、接收来自高压气压缩机的高压气、将冷端的热量通过冷却液传递至斯特林发动机散热器、接收冷却后的冷却液、发电机与蓄电系统的电路。密闭装置的目的是，一方面保持斯特林发动机的热置换气缸、活塞气缸处于高于一个标准大气压的气压内，有效提升斯特林发动机的工作效率；另一方面，提高热交换效率，主要表现形式为通过多片状的热交换器进行热交换，使得高温冷却液的热量快速、充分地释放到斯特林发动机热置换气缸热端，同时将热置换气缸冷端的热量和冷端周边的空间热量通过热交换器快速传输至密闭装置外部。热交换器的外形为多片状的金属合金，内部有大量毛细管路，用于通过冷却液。此外密闭装置能有效隔绝斯特林发动机和发电机运行时产生的噪音。

7、进一步的，所述斯特林发动机不仅限于一套动力气缸、热置换气缸、动力活塞、热置换活塞、曲轴等核心部件，可以多套上述部件，根据实际空间体积布局，复用一个飞轮运转，由飞轮带动发电机运转发电。

8、进一步的，所述斯特林发动机散热系统散热器与常规的内燃发动机散热器相似，目的是对冷端的热量进行充分、快速散热。

9、进一步的，所述斯特林发动机散热系统循环泵为斯特林发动机冷端的散热管路内的冷却液提供循环动力。

10、进一步的，所述蓄电系统，包括电池电芯、充电电路、放电电路、电池热管理系统，但不局限。

技术特征：

1.一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置，其特征在于：包括内燃发动机1、内燃机散热系统散热器2、内燃机冷却系统循环泵3、高压空气压缩机4、斯特林发动机5、发电机6、蓄电系统7、斯特林发动机散热系统循环泵8、斯特林发动机散热系统散热器9，低温水管路10、低温水管路11、高温水管路12、高温水管路13、高压气管路14、动力传动轴15、高压电路16、低温水管路17、低温水管路18、高温水管路19、密闭装置20。

2.根据权利要求1所述的一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置，其特征在于：所述内燃发动机1包括不仅限于以下类型内燃机，汽油内燃机、柴油内燃机、天燃气内燃机，可用于汽车、火车、船舶、应急发电机等。

3.根据权利要求1所述的一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置，其特征在于：所述斯特林发动机5为本发明的核心设备，内部结构包含动力气缸、热置换气缸、动力活塞、热置换活塞、曲轴、飞轮等部件，作用是将热能转化为机械能。所需的热源由流经高温水管路13的高温冷却液通过热交换传递至斯特林发动机5的热置换气缸热端，完成热置换后的高温冷却液此时温度降低，通过低温水管路11将剩余热量交换至内燃机散热系统散热器2。

4.根据权利要求1所述的一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置，其特征在于：所述发电机6将所述斯特林发动机5所产生的机械能转化为电能，此外为斯特林发动机5启动时提供初始动力。发电机6与斯特林发动机5安装在密闭装置20内，该装置内部气压高于正常大气压，高压气体由高压空气压缩机4产生，通过高压气管路14进入密闭装置20内。

5.根据权利要求1所述的一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置，其特征在于：所述蓄电系统7与发电机6通过电路相连接，用于存储来自发电机6的电能，存储的电能用于给其它用电系统供电。

6.根据权利要求1所述的一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置，其特征在于：所述斯特林发动机散热系统散热器9用于冷却斯特林发动机5中热置换气缸冷端，散热系统散热器9通过低温水管路17、低温水管路18、高温水管路19与斯特林发动机5中热置换气缸冷端连接，管路内有流动的冷却液，由斯特林发动机散热系统循环泵8提供冷却液循环动力。

技术总结一种基于斯特林发动机的内燃发动机废热充分回收利用的装置，包括斯特林发动机、取热管路、热交换装置、发电机、高压空气压缩机；所述斯特林发动机利用来自内燃发动机的冷却液带出来的废热作为动力源，驱动发电机发电，将产生的电能存储在蓄电系统中，为其它用电器提供电能。本发明的作用为充分利用内燃发动机的废热，通过斯特林发动机进行发电，将废热中的能量转化为电能存储在蓄电系统，有效提升燃料的利用率，为节能减排发挥作用。技术研发人员：李光伟,李润受保护的技术使用者：李润技术研发日：技术公布日：2024/9/29