專(zhuān)利名稱(chēng)：柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柴油機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，柴油機(jī)工作時(shí)，熱效率僅有40%左右，大部分能量以熱能和壓力能的形式傳遞至大氣中，具體而言包括燃料在做功沖程中，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功的同時(shí)，會(huì)有相當(dāng)多的熱量通過(guò)氣缸套傳至柴油機(jī)的冷卻系統(tǒng)中，剩余的仍然有很高殘余熱量和壓力的廢氣則排出氣缸中，即使對(duì)于增壓柴油機(jī)，排出的廢氣經(jīng)過(guò)增壓器的渦輪機(jī)，并對(duì)其做功之后仍然具有很高的熱量殘留和壓力，通常這些仍然具有很高能量的廢氣在滿足排放法規(guī)的前提下即被排至大氣中。當(dāng)前全球以內(nèi)燃機(jī)為主的交通工具保有量迅猛增加，伴隨先進(jìn)燃油系統(tǒng)和先進(jìn)燃燒模式逐步商業(yè)化，內(nèi)燃機(jī)燃料的有效利用率不斷提高，然而 柴油機(jī)的工作循環(huán)特點(diǎn)決定其燃燒之后的廢氣仍具有很高的能量，利用這些廢氣的能量進(jìn)行發(fā)電，將廢氣的能量轉(zhuǎn)化為電能加以利用是目前行業(yè)內(nèi)通常采取的方法。目前，利用廢氣進(jìn)行發(fā)電的方式主要包括一、利用廢氣的熱量加熱水后產(chǎn)生的高壓蒸汽作為動(dòng)力源進(jìn)行發(fā)電；二、利用半導(dǎo)體材料具有的熱電效應(yīng)而采用的溫差發(fā)電技術(shù)。上述利用廢氣發(fā)電的技術(shù)方案通常要求柴油機(jī)廢氣具有很高的殘余熱量和壓力，在低負(fù)荷工況下，柴油機(jī)廢氣能量太小，以至于無(wú)法達(dá)到發(fā)電要求。另外，采用蒸汽發(fā)電或者溫差發(fā)電的能量利用回收技術(shù)通常需要額外的冷卻系統(tǒng)提供溫水的冷凝或冷卻，對(duì)零部件導(dǎo)熱和耐腐蝕性要求高，同時(shí)冷卻系統(tǒng)也消耗了一部分本應(yīng)回收利用的廢氣能量，降低廢氣能量回收利用技術(shù)的綜合收益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用廢氣直接推動(dòng)渦輪機(jī)來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，廢氣能量回收利用效率高，且能夠在低負(fù)荷工況下正常發(fā)電的的柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置，包括廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)和與渦輪機(jī)大速比減速驅(qū)動(dòng)連接的直流發(fā)電機(jī)。進(jìn)一步地，渦輪機(jī)與發(fā)電機(jī)采用大速比齒輪減速傳動(dòng)。進(jìn)一步地，渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)采用通過(guò)點(diǎn)線斜齒輪傳動(dòng)。進(jìn)一步地，該柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置還包括小齒輪軸和支撐小齒輪軸的傳動(dòng)軸支座，傳動(dòng)軸支座的一端與潤(rùn)輪機(jī)相連，另一端與發(fā)電機(jī)相連，小齒輪軸的一端的小齒輪與發(fā)電機(jī)的大齒輪嚙合減速傳動(dòng)，另一端與渦輪機(jī)的渦輪軸傳動(dòng)連接。進(jìn)一步地，小齒輪軸與渦輪機(jī)的渦輪軸通過(guò)花鍵連接軸連接傳動(dòng)。進(jìn)一步地，傳動(dòng)軸支座與渦輪機(jī)之間設(shè)置有中間體本體，渦輪機(jī)的渦輪軸穿過(guò)中間體本體與花鍵連接軸連接。進(jìn)一步地，傳動(dòng)軸支座具有弧形管狀部，弧形管狀部的一端與中間體本體相連，另
一端具有管口。
進(jìn)一步地，該柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置還包括設(shè)置在傳動(dòng)軸支座與中間體本體之間的壓氣機(jī)，壓氣機(jī)由弧形管狀部的管口進(jìn)氣為氣缸供氣增壓，使得壓氣機(jī)與柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置形成結(jié)構(gòu)緊湊的一體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，由于采用柴油機(jī)的廢氣直接推動(dòng)渦輪機(jī)來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，使得該柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置廢氣能量回收利用效率高，且能夠在低負(fù)荷工況下正常發(fā)電。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I的A-A方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的B-B方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7的C-C方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為圖9的D-D方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式
的限制。圖I至圖5示出了本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，參看圖I和圖3，該柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置包括渦輪機(jī)17、中間體本體15、傳動(dòng)軸安裝支座本體9和直流發(fā)電機(jī)I，其中，中間體本體15與渦輪機(jī)17通過(guò)中間體安裝螺栓21連接，中間體本體15與傳動(dòng)軸安裝支座本體9通過(guò)傳動(dòng)軸安裝支座安裝螺栓24連接，直流發(fā)電機(jī)I設(shè)置在傳動(dòng)軸支座本體9的左端，并用充電機(jī)安裝螺栓6連接。如圖2所示，渦輪機(jī)17的蝸殼上開(kāi)設(shè)有渦輪機(jī)進(jìn)氣口 18和渦輪機(jī)出氣口 20，渦輪機(jī)17的渦輪軸16穿設(shè)在中間體本體15中，渦輪軸16的右端安裝有渦輪19，左端穿過(guò)中間體本體15伸入傳動(dòng)軸安裝支座本體9中；在直流發(fā)電機(jī)I中，包含有定子繞組2、轉(zhuǎn)子線圈4和轉(zhuǎn)子軸3，該轉(zhuǎn)子軸3的右端連接有大齒輪7 ;在傳動(dòng)軸安裝支座本體9的安裝孔中設(shè)置有兩組軸承8，其中右側(cè)的軸承8的外側(cè)(圖2中右側(cè))和傳動(dòng)軸安裝支座本體9之間安裝有油封25，小齒輪軸本體11通過(guò)該兩組軸承8裝入傳動(dòng)軸安裝支座本體9中，小齒輪軸本體11的左端連接有小齒輪5，由圖4可以看出，該小齒輪5與大齒輪7相嚙合，由于渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速較高，而直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，尤其為了確保柴油機(jī)在較低的工況負(fù)荷下，渦輪軸16在獲得較小驅(qū)動(dòng)扭矩時(shí)也能帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)發(fā)電，因而采用大速比減速增扭傳動(dòng)，優(yōu)選的，大齒輪7與小齒輪5采用點(diǎn)線嚙合斜齒輪結(jié)構(gòu)減速傳動(dòng)；小齒輪軸本體11的右端與花鍵連接軸本體13的輸出端12以花鍵鍵槽的形式連接，而渦輪軸16的左端與花鍵連接軸本體13的輸入端14同樣以花鍵鍵槽的形式連接，這樣渦輪軸16就可以通過(guò)花鍵連接軸本體13驅(qū)動(dòng)小齒輪軸本體11進(jìn)而帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)子軸3轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。由圖2還可以看出，中間體本體15的左端具有中間體法蘭臺(tái)階定位孔22和傳動(dòng)軸安裝支座法蘭定位凸緣23，裝配時(shí)，將中間體本體15的傳動(dòng)軸安裝支座法蘭定位凸緣23與傳動(dòng)軸安裝支座本體9的右端法蘭通過(guò)傳動(dòng)軸安裝支座安裝螺栓24連接，依靠中間體法蘭臺(tái)階定位孔22與傳動(dòng)軸安裝支座法蘭定位凸緣23來(lái)保證渦輪軸16和花鍵連接軸本體13的對(duì)中，以保證傳動(dòng)效果。此外，如圖5所示，在直流發(fā)電機(jī)I的尾端(圖5中的前端)，設(shè)置有相輸出端子32、正極輸出端子33及負(fù)極輸出端子35，其中相輸出端子32可提供與轉(zhuǎn)速有關(guān)的脈沖直流電壓信號(hào)，用于連接轉(zhuǎn)速表，間接測(cè)量廢氣發(fā)電裝置的工作轉(zhuǎn)速。此外經(jīng)二極管整流之后，正負(fù)極輸出端子即可與蓄電池或用電設(shè)備連接，從而達(dá)到能量利用回收目的。如圖2和圖4所示，在小齒輪軸本體11中設(shè)置有小齒輪軸潤(rùn)滑油道28，在小齒輪軸本體11的末端(圖I中左端)設(shè)置有一個(gè)堵塞31，同時(shí)在小齒輪軸本體11中還設(shè)置兩 個(gè)與進(jìn)油接頭27連通的小齒輪軸潤(rùn)滑油進(jìn)油口 26，在兩組軸承8及傳動(dòng)軸安裝支座本體9的相應(yīng)位置上開(kāi)有通道，確保取自柴油機(jī)潤(rùn)滑油路的潤(rùn)滑油可以通過(guò)進(jìn)油接頭27通過(guò)油路潤(rùn)滑兩組軸承8及小齒輪軸本體11。在小齒輪軸本體11的左端即小齒輪5處,設(shè)置有貫通的且與小齒輪軸潤(rùn)滑油道28相連的小齒輪軸出油口 30，潤(rùn)滑油通過(guò)小齒輪軸出油口30即可潤(rùn)滑與之嚙合傳動(dòng)的大齒輪7。在傳動(dòng)軸安裝支座本體9和直流發(fā)電機(jī)I之間設(shè)置有齒輪室潤(rùn)滑油腔29，潤(rùn)滑大齒輪7和小齒輪5之后的潤(rùn)滑油即流入至齒輪室潤(rùn)滑油腔29中，同時(shí)在齒輪室潤(rùn)滑油腔29底部，設(shè)置有回油接頭34(如圖5所示)，這樣可以保證潤(rùn)滑油對(duì)兩組軸承8、小齒輪軸本體11、大齒輪7及小齒輪5充分潤(rùn)滑之后，經(jīng)回油接頭34流出， 并回至柴油機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)中。另外，如圖2所示，在傳動(dòng)軸安裝支座本體9的外部還設(shè)置有弧形管狀部91，該弧形管狀部91 一端延伸到傳動(dòng)軸安裝支座本體9的端法蘭，另一端設(shè)置有向上的管口 10。小齒輪軸本體11和渦輪軸16分別從左右兩側(cè)伸入該弧形管狀部91的內(nèi)腔中，通過(guò)花鍵連接軸本體13實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)連接。由于中間體本體15距離渦輪機(jī)17較近，當(dāng)整個(gè)廢氣發(fā)電裝置工作時(shí)，廢氣的熱量會(huì)通過(guò)中間體本體15傳至傳動(dòng)軸安裝支座本體9，此時(shí)管口 10即可起到散走熱量的作用。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，柴油機(jī)的廢氣經(jīng)渦輪機(jī)進(jìn)氣口 18流入推動(dòng)渦輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，再?gòu)臏u輪機(jī)出氣口 20排出，渦輪19帶動(dòng)渦輪軸16轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)花鍵連接軸本體13和小齒輪軸本體11的小齒輪5將動(dòng)力傳遞給與小齒輪5嚙合的大齒輪7，帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)I發(fā)電。由于采用直流發(fā)電機(jī)發(fā)電，可以直接對(duì)整車(chē)蓄電池或者電源供電，尤其對(duì)于應(yīng)用混合動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)的車(chē)型，廢氣能量轉(zhuǎn)化的電能可以持續(xù)對(duì)整車(chē)蓄電池組供電，還可以為柴油機(jī)的直流電動(dòng)水泵或者直流電動(dòng)風(fēng)扇供電，進(jìn)一步提高燃料利用率。另外，由于該柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分成渦輪機(jī)17、中間體本體15、傳動(dòng)軸安裝支座本體9和直流發(fā)電機(jī)I等可拆卸的幾個(gè)模塊，維護(hù)和保養(yǎng)的可接近性好，有利于推廣應(yīng)用。圖6至圖10示出了本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例，第二優(yōu)選實(shí)施例與第一優(yōu)選實(shí)施例的區(qū)別在于，第二優(yōu)選實(shí)施例在中間體本體15和傳動(dòng)軸支座本體9之間還安裝有壓氣機(jī)36，該壓氣機(jī)36 —端通過(guò)傳動(dòng)軸安裝支座安裝螺栓24與中間體本體15連接，壓氣機(jī)36的進(jìn)氣口法蘭與當(dāng)前中間體本體15的連接法蘭結(jié)構(gòu)尺寸一致，配合連接。另一端通過(guò)螺栓38與渦輪機(jī)17連接，壓氣機(jī)36的進(jìn)氣口與管口 10相連，這時(shí)管口 10即可作為壓氣機(jī)36的進(jìn)氣口，新鮮空氣通過(guò)管口 10進(jìn)入壓氣機(jī)36壓縮再進(jìn)入氣缸燃燒做功，該壓氣機(jī)36用于提高柴油機(jī)的進(jìn)氣效率，進(jìn)而提高柴油機(jī)的工作效率。將壓氣機(jī)36集成到該柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置上，可以節(jié)約安裝空間，提高廢氣回收利用率的同時(shí)，也提高柴油機(jī)的進(jìn)氣效率，進(jìn)而提高柴油機(jī)的工作效率。
以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，包括廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)和與所述渦輪機(jī)大速比減速驅(qū)動(dòng)連接的直流發(fā)電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，所述渦輪機(jī)與發(fā)電機(jī)采用大速比齒輪減速傳動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，所述渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)采用通過(guò)點(diǎn)線斜齒輪傳動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，該柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置還包括小齒輪軸和支撐所述小齒輪軸的傳動(dòng)軸支座，所述傳動(dòng)軸支座的一端與所述渦輪機(jī)相連，另一端與所述發(fā)電機(jī)相連，所述小齒輪軸的一端的小齒輪與所述發(fā)電機(jī)的大齒輪嚙合減速傳動(dòng)，另一端與所述渦輪機(jī)的渦輪軸傳動(dòng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，所述小齒輪軸與所述渦輪機(jī)的渦輪軸通過(guò)花鍵連接軸連接傳動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，所述傳動(dòng)軸支座與所述渦輪機(jī)之間設(shè)置有中間體本體，所述渦輪機(jī)的渦輪軸穿過(guò)所述中間體本體與花鍵連接軸連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，所述傳動(dòng)軸支座具有弧形管狀部，所述弧形管狀部的一端與所述中間體本體相連，另一端具有管口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，該柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置還包括設(shè)置在所述傳動(dòng)軸支座與中間體本體之間的壓氣機(jī)，所述壓氣機(jī)由所述弧形管狀部的管口進(jìn)氣為氣缸供氣增壓，使得所述壓氣機(jī)與所述柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置形成結(jié)構(gòu)緊湊的一體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置。該柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置包括廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)和與渦輪機(jī)大速比減速驅(qū)動(dòng)連接的發(fā)電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，由于采用柴油機(jī)的廢氣直接推動(dòng)渦輪機(jī)來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，使得該柴油機(jī)廢氣發(fā)電裝置廢氣能量回收利用效率高，且能夠在低負(fù)荷工況下正常發(fā)電。
文檔編號(hào)F01N5/04GK102797544SQ20111014133
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者胡俊芳, 黃永仲, 沈捷, 鐘虎, 韋文學(xué), 李偉 申請(qǐng)人:廣西玉柴機(jī)器股份有限公司