專利名稱：柴油機廢氣發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柴油機領(lǐng)域，特別涉及一種柴油機廢氣發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，柴油機工作時，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，高溫高壓燃氣推動活塞做功的同時，會有相當多的熱量通過氣缸套傳至柴油機的冷卻系統(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，即使對于增壓柴油機，排出的廢氣經(jīng)過增壓器的渦輪機，并對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。當前全球以內(nèi)燃機為主的交通工具保有量迅猛增加，伴隨先進燃油系統(tǒng)和先進燃燒模式逐步商業(yè)化，內(nèi)燃機燃料的有效利用率不斷提高，然而 柴油機的工作循環(huán)特點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力源進行發(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廢氣具有很高的殘余熱量和壓力，在低負荷工況下，柴油機廢氣能量太小，以至于無法達到發(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，對零部件導(dǎo)熱和耐腐蝕性要求高，同時冷卻系統(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)問題是提供一種利用廢氣直接推動渦輪機來帶動發(fā)電機發(fā)電，廢氣能量回收利用效率高，且能夠在低負荷工況下正常發(fā)電的的柴油機廢氣發(fā)電裝置。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種柴油機廢氣發(fā)電裝置，包括廢氣驅(qū)動的渦輪機和與渦輪機大速比減速驅(qū)動連接的直流發(fā)電機。進一步地，渦輪機與發(fā)電機采用大速比齒輪減速傳動。進一步地，渦輪機和發(fā)電機采用通過點線斜齒輪傳動。進一步地，該柴油機廢氣發(fā)電裝置還包括小齒輪軸和支撐小齒輪軸的傳動軸支座，傳動軸支座的一端與潤輪機相連，另一端與發(fā)電機相連，小齒輪軸的一端的小齒輪與發(fā)電機的大齒輪嚙合減速傳動，另一端與渦輪機的渦輪軸傳動連接。進一步地，小齒輪軸與渦輪機的渦輪軸通過花鍵連接軸連接傳動。進一步地，傳動軸支座與渦輪機之間設(shè)置有中間體本體，渦輪機的渦輪軸穿過中間體本體與花鍵連接軸連接。進一步地，傳動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。
進一步地，該柴油機廢氣發(fā)電裝置還包括設(shè)置在傳動軸支座與中間體本體之間的壓氣機，壓氣機由弧形管狀部的管口進氣為氣缸供氣增壓，使得壓氣機與柴油機廢氣發(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，由于采用柴油機的廢氣直接推動渦輪機來帶動發(fā)電機發(fā)電，使得該柴油機廢氣發(fā)電裝置廢氣能量回收利用效率高，且能夠在低負荷工況下正常發(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。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述，但應(yīng)當理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式
的限制。圖I至圖5示出了本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例，參看圖I和圖3，該柴油機廢氣發(fā)電裝置包括渦輪機17、中間體本體15、傳動軸安裝支座本體9和直流發(fā)電機I，其中，中間體本體15與渦輪機17通過中間體安裝螺栓21連接，中間體本體15與傳動軸安裝支座本體9通過傳動軸安裝支座安裝螺栓24連接，直流發(fā)電機I設(shè)置在傳動軸支座本體9的左端，并用充電機安裝螺栓6連接。如圖2所示，渦輪機17的蝸殼上開設(shè)有渦輪機進氣口 18和渦輪機出氣口 20，渦輪機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，左端穿過中間體本體15伸入傳動軸安裝支座本體9中；在直流發(fā)電機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通過該兩組軸承8裝入傳動軸安裝支座本體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，由于渦輪機轉(zhuǎn)速較高，而直流發(fā)電機的轉(zhuǎn)速相對較低，尤其為了確保柴油機在較低的工況負荷下，渦輪軸16在獲得較小驅(qū)動扭矩時也能帶動直流發(fā)電機發(fā)電，因而采用大速比減速增扭傳動，優(yōu)選的，大齒輪7與小齒輪5采用點線嚙合斜齒輪結(jié)構(gòu)減速傳動；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就可以通過花鍵連接軸本體13驅(qū)動小齒輪軸本體11進而帶動直流發(fā)電機I的轉(zhuǎn)子軸3轉(zhuǎn)動發(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階定位孔22和傳動軸安裝支座法蘭定位凸緣23，裝配時，將中間體本體15的傳動軸安裝支座法蘭定位凸緣23與傳動軸安裝支座本體9的右端法蘭通過傳動軸安裝支座安裝螺栓24連接，依靠中間體法蘭臺階定位孔22與傳動軸安裝支座法蘭定位凸緣23來保證渦輪軸16和花鍵連接軸本體13的對中，以保證傳動效果。此外，如圖5所示，在直流發(fā)電機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，用于連接轉(zhuǎn)速表，間接測量廢氣發(fā)電裝置的工作轉(zhuǎn)速。此外經(jīng)二極管整流之后，正負極輸出端子即可與蓄電池或用電設(shè)備連接，從而達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)置有一個堵塞31，同時在小齒輪軸本體11中還設(shè)置兩 個與進油接頭27連通的小齒輪軸潤滑油進油口 26，在兩組軸承8及傳動軸安裝支座本體9的相應(yīng)位置上開有通道，確保取自柴油機潤滑油路的潤滑油可以通過進油接頭27通過油路潤滑兩組軸承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滑油道28相連的小齒輪軸出油口 30，潤滑油通過小齒輪軸出油口30即可潤滑與之嚙合傳動的大齒輪7。在傳動軸安裝支座本體9和直流發(fā)電機I之間設(shè)置有齒輪室潤滑油腔29，潤滑大齒輪7和小齒輪5之后的潤滑油即流入至齒輪室潤滑油腔29中，同時在齒輪室潤滑油腔29底部，設(shè)置有回油接頭34(如圖5所示)，這樣可以保證潤滑油對兩組軸承8、小齒輪軸本體11、大齒輪7及小齒輪5充分潤滑之后，經(jīng)回油接頭34流出， 并回至柴油機的潤滑系統(tǒng)中。另外，如圖2所示，在傳動軸安裝支座本體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，通過花鍵連接軸本體13實現(xiàn)傳動連接。由于中間體本體15距離渦輪機17較近，當整個廢氣發(fā)電裝置工作時，廢氣的熱量會通過中間體本體15傳至傳動軸安裝支座本體9，此時管口 10即可起到散走熱量的作用。柴油發(fā)動機工作時，柴油機的廢氣經(jīng)渦輪機進氣口 18流入推動渦輪19轉(zhuǎn)動，再從渦輪機出氣口 20排出，渦輪19帶動渦輪軸16轉(zhuǎn)動，進而通過花鍵連接軸本體13和小齒輪軸本體11的小齒輪5將動力傳遞給與小齒輪5嚙合的大齒輪7，帶動直流發(fā)電機I發(fā)電。由于采用直流發(fā)電機發(fā)電，可以直接對整車蓄電池或者電源供電，尤其對于應(yīng)用混合動力內(nèi)燃機的車型，廢氣能量轉(zhuǎn)化的電能可以持續(xù)對整車蓄電池組供電，還可以為柴油機的直流電動水泵或者直流電動風(fēng)扇供電，進一步提高燃料利用率。另外，由于該柴油機廢氣發(fā)電裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，分成渦輪機17、中間體本體15、傳動軸安裝支座本體9和直流發(fā)電機I等可拆卸的幾個模塊，維護和保養(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)選實施例，第二優(yōu)選實施例與第一優(yōu)選實施例的區(qū)別在于，第二優(yōu)選實施例在中間體本體15和傳動軸支座本體9之間還安裝有壓氣機36，該壓氣機36 —端通過傳動軸安裝支座安裝螺栓24與中間體本體15連接，壓氣機36的進氣口法蘭與當前中間體本體15的連接法蘭結(jié)構(gòu)尺寸一致，配合連接。另一端通過螺栓38與渦輪機17連接，壓氣機36的進氣口與管口 10相連，這時管口 10即可作為壓氣機36的進氣口，新鮮空氣通過管口 10進入壓氣機36壓縮再進入氣缸燃燒做功，該壓氣機36用于提高柴油機的進氣效率，進而提高柴油機的工作效率。將壓氣機36集成到該柴油機廢氣發(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，也提高柴油機的進氣效率，進而提高柴油機的工作效率。
以上公開的僅為本發(fā)明的具體實施例，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)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種柴油機廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，包括廢氣驅(qū)動的渦輪機和與所述渦輪機大速比減速驅(qū)動連接的直流發(fā)電機。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柴油機廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，所述渦輪機與發(fā)電機采用大速比齒輪減速傳動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柴油機廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，所述渦輪機和發(fā)電機采用通過點線斜齒輪傳動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的柴油機廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，該柴油機廢氣發(fā)電裝置還包括小齒輪軸和支撐所述小齒輪軸的傳動軸支座，所述傳動軸支座的一端與所述渦輪機相連，另一端與所述發(fā)電機相連，所述小齒輪軸的一端的小齒輪與所述發(fā)電機的大齒輪嚙合減速傳動，另一端與所述渦輪機的渦輪軸傳動連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柴油機廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，所述小齒輪軸與所述渦輪機的渦輪軸通過花鍵連接軸連接傳動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柴油機廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，所述傳動軸支座與所述渦輪機之間設(shè)置有中間體本體，所述渦輪機的渦輪軸穿過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所述的柴油機廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，所述傳動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所述的柴油機廢氣發(fā)電裝置，其特征在于，該柴油機廢氣發(fā)電裝置還包括設(shè)置在所述傳動軸支座與中間體本體之間的壓氣機，所述壓氣機由所述弧形管狀部的管口進氣為氣缸供氣增壓，使得所述壓氣機與所述柴油機廢氣發(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)明公開了一種柴油機廢氣發(fā)電裝置。該柴油機廢氣發(fā)電裝置包括廢氣驅(qū)動的渦輪機和與渦輪機大速比減速驅(qū)動連接的發(fā)電機。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，由于采用柴油機的廢氣直接推動渦輪機來帶動發(fā)電機發(fā)電，使得該柴油機廢氣發(fā)電裝置廢氣能量回收利用效率高，且能夠在低負荷工況下正常發(fā)電。
文檔編號F01N5/04GK102797544SQ20111014133
公開日2012年11月28日 申請日期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 申請人:廣西玉柴機器股份有限公司