本實(shí)用新型涉及一種柴油機(jī)，特別是涉及一種油氣液多源聯(lián)用溫差發(fā)電的節(jié)能柴油機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著石化柴油的日益短缺和環(huán)境污染的日益加劇，節(jié)能柴油機(jī)越來越受到關(guān)注。傳統(tǒng)柴油機(jī)包括進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，柴油機(jī)的熱效率一般不超過45%，大部分柴油燃燒產(chǎn)生的熱量沒有用來做功，而是變成了高溫廢氣、燃油、潤滑油和冷卻液的熱能。如果將柴油燃燒傳遞給高溫廢氣、燃油、潤滑油和冷卻液的熱量充分利用起來，可以提高柴油機(jī)的熱效率。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)和專利的檢索發(fā)現(xiàn)，專利名稱一種汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)，專利號2014105012645，該授權(quán)發(fā)明專利中溫差發(fā)電系統(tǒng)所用熱源為渦輪增壓器前的廢氣，所用冷源為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液，以此形成溫差進(jìn)行發(fā)電。首先，該發(fā)明專利只利用了發(fā)動(dòng)機(jī)中的廢氣和冷卻液，沒有涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油和潤滑油，沒有充分利用燃油和潤滑油的熱能。其次，該發(fā)明專利所用冷源為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液，為保證發(fā)動(dòng)機(jī)性能最佳，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度應(yīng)維持在90 ^oC左右，溫度不能太低，而溫差發(fā)電系統(tǒng)熱源溫度越高，冷源溫度越低，熱源與冷源之間的溫差越大，發(fā)電效果越好，所以該溫差發(fā)電系統(tǒng)熱源與冷源之間的溫差受到限制；而且將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液作為冷源，需要低溫冷卻液，沒有充分利用冷卻液本身具有的熱能，因此該溫差發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效果受到限制，產(chǎn)生的電能有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題：針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)電效率高，將高溫廢氣、柴油、潤滑油、冷卻液多源聯(lián)用作為溫差發(fā)電系統(tǒng)的熱源，將低溫冷卻水作為溫差發(fā)電系統(tǒng)的冷源，充分利用柴油機(jī)油氣液進(jìn)行溫差發(fā)電的一種節(jié)能柴油機(jī)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種油氣液多源聯(lián)用溫差發(fā)電的節(jié)能柴油機(jī)，包括柴油機(jī)和溫差發(fā)電器，所述柴油機(jī)設(shè)置有進(jìn)排氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和低溫冷卻水系統(tǒng)，所述溫差發(fā)電器的發(fā)電片熱端分別與所述進(jìn)排氣系統(tǒng)的高溫廢氣、具有較高溫度的所述供油系統(tǒng)的柴油、所述潤滑系統(tǒng)的潤滑油和所述冷卻系統(tǒng)的冷卻液直接接觸，吸收它們的熱量；所述溫差發(fā)電器的發(fā)電片冷端與所述低溫冷卻水系統(tǒng)的低溫冷卻水接觸，將熱量傳遞給低溫冷卻水，由此形成溫差進(jìn)行發(fā)電，溫差發(fā)電器產(chǎn)生的電能經(jīng)電能轉(zhuǎn)換器處理后存入電能存儲器，所述電能存儲器與控制器連接。

所述供油系統(tǒng)包括柴油箱，所述柴油箱的出油口經(jīng)柴油濾清器、高壓噴油泵與所述溫差發(fā)電器的燃油進(jìn)口相連，具有較高溫度的柴油與所述溫差發(fā)電器的發(fā)電片熱端直接接觸，將柴油的熱量傳遞給發(fā)電片熱端，所述溫差發(fā)電器的燃油出口經(jīng)噴油器向所述柴油機(jī)的氣缸內(nèi)噴射高壓柴油，所述噴油器的多余柴油流回所述柴油箱。

所述潤滑系統(tǒng)包括潤滑油箱，所述潤滑油箱的出油口經(jīng)潤滑油濾清器、潤滑油泵與所述溫差發(fā)電器的潤滑油進(jìn)口相連，所述溫差發(fā)電器的潤滑油出口與所述柴油機(jī)的潤滑油道相連，具有較高溫度的潤滑油與所述溫差發(fā)電器的發(fā)電片熱端直接接觸，將潤滑油的熱量傳遞給發(fā)電片熱端，將熱能轉(zhuǎn)化成電能。

所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻液箱，所述冷卻液箱的出液口經(jīng)冷卻液泵與所述溫差發(fā)電器的冷卻液進(jìn)口相連，所述溫差發(fā)電器的冷卻液出口與所述柴油機(jī)的水套相連，具有較高溫度的冷卻液與所述溫差發(fā)電器的發(fā)電片熱端直接接觸，將冷卻液的熱量傳遞給發(fā)電片熱端，將熱能轉(zhuǎn)化成電能。

所述進(jìn)排氣系統(tǒng)包括廢氣控制閥，所述廢氣控制閥一路與所述溫差發(fā)電器的進(jìn)氣口相連，所述溫差發(fā)電器的排氣口與外界環(huán)境相連，將廢氣排出；所述廢氣控制閥另外一路與渦輪的進(jìn)氣口相連，廢氣推動(dòng)所述渦輪旋轉(zhuǎn)，所述渦輪的出氣口與與外界環(huán)境相連，將廢氣排出；高溫廢氣與所述溫差發(fā)電器的發(fā)電片熱端直接接觸，將廢氣的熱量傳遞給發(fā)電片熱端，將熱能轉(zhuǎn)化成電能。

所述渦輪與壓氣機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)所述壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述壓氣機(jī)的進(jìn)口與外界環(huán)境相連，所述壓氣機(jī)的出口與所述柴油機(jī)的進(jìn)氣口相連，所述壓氣機(jī)對新鮮空氣進(jìn)行壓縮，將壓縮空氣送入所述柴油機(jī)的進(jìn)氣口；所述壓氣機(jī)與所述柴油機(jī)之間的管路上引入電動(dòng)增壓器，所述電動(dòng)增壓器的進(jìn)口與外界環(huán)境相連，所述電動(dòng)增壓器的出口與所述柴油機(jī)的進(jìn)氣口相連；所述控制器發(fā)出增大進(jìn)氣指令，驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)增壓器對新鮮空氣進(jìn)行壓縮，將壓縮空氣送入所述柴油機(jī)的進(jìn)氣口；增加了新鮮空氣的進(jìn)氣密度，提高了所述柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本實(shí)用新型充分利用了柴油機(jī)高溫廢氣、燃油、潤滑油、冷卻液的熱能，將油氣液多源聯(lián)用作為溫差發(fā)電系統(tǒng)的熱源，充分利用了柴油機(jī)的余熱，提高了發(fā)電效率。

2、本實(shí)用新型中溫差發(fā)電系統(tǒng)冷源使用的是低溫冷卻水，價(jià)格低廉，避免使用價(jià)格較貴的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液；而且作為溫差發(fā)電系統(tǒng)冷源，其溫度低，不受發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度必須維持在90 ^oC左右的限制，增大了溫差發(fā)電系統(tǒng)冷源與熱源之間的溫差。

3、溫差發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)柴油機(jī)的工況實(shí)時(shí)控制，保持較高的發(fā)電效率。初始工作或低速小負(fù)荷工作時(shí)，柴油機(jī)廢氣、燃油、潤滑油、冷卻液流量和溫度都比較低，余熱較小時(shí)，溫差發(fā)電系統(tǒng)和冷卻水泵均關(guān)閉；高速大負(fù)荷工況，廢氣、燃油、潤滑油、冷卻液流量和溫度較高，余熱較大時(shí)，溫差發(fā)電系統(tǒng)和冷卻水泵開啟；并且溫差發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能可以直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)增壓器，增加柴油機(jī)新鮮空氣的進(jìn)氣量，提高柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。

4、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高，控制調(diào)節(jié)方法簡易可行，充分利用了柴油機(jī)高溫廢氣、燃油、潤滑油和冷卻液的余熱，發(fā)電效率高，應(yīng)用推廣后具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例：參見圖1，圖中，1-柴油箱，2-柴油濾清器，3-高壓噴油泵，4-溫差發(fā)電器，5-噴油器，6-柴油機(jī)，7-潤滑油箱，8-潤滑油濾清器，9-潤滑油泵，10-冷卻液箱，11-冷卻液泵，12-廢氣控制閥，13-渦輪，14-壓氣機(jī)，15-電動(dòng)增壓器，16-冷卻水箱，17-冷卻水泵，18-電能轉(zhuǎn)換器，19-電能存儲器，20-控制器，21-排氣流量和溫度傳感器，圖中箭頭所示為柴油、潤滑油、冷卻液、冷卻水、廢氣和空氣的流動(dòng)方向，虛線是控制線路。

本實(shí)施例柴油機(jī)6的燃油供給系統(tǒng)包括柴油箱1、柴油濾清器2、高壓噴油泵3、噴油器5。柴油機(jī)6的潤滑系統(tǒng)包括潤滑油箱7，潤滑油濾清器8，潤滑油泵9。柴油機(jī)6的進(jìn)排氣系統(tǒng)包括廢氣控制閥12，渦輪13，壓氣機(jī)14，電動(dòng)增壓器15。柴油機(jī)6的冷卻系統(tǒng)包括冷卻液箱10，冷卻液泵11。柴油機(jī)6的溫差發(fā)電系統(tǒng)包括溫差發(fā)電器4、電能轉(zhuǎn)換器18，電能存儲器19，控制器20。柴油機(jī)6的低溫冷卻水系統(tǒng)包括冷卻水箱16，冷卻水泵17。

當(dāng)柴油機(jī)6初始工作或低速小負(fù)荷工作時(shí)，柴油、潤滑油、冷卻液、廢氣的流量和溫度均較低，溫差發(fā)電器4發(fā)電效率不高且工作不穩(wěn)定，此時(shí)控制器20控制溫差發(fā)電器4、冷卻水泵17停止工作，關(guān)閉廢氣控制閥12通向溫差發(fā)電器4的通道，柴油機(jī)6排出的全部廢氣經(jīng)廢氣控制閥12進(jìn)入渦輪13推動(dòng)渦輪13旋轉(zhuǎn)，由于壓氣機(jī)14與渦輪13同軸旋轉(zhuǎn)，大量的新鮮空氣被壓氣機(jī)14壓縮進(jìn)入柴油機(jī)6，進(jìn)氣密度增加，提高了柴油機(jī)6的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。

當(dāng)柴油機(jī)6高速大負(fù)荷工況運(yùn)行時(shí)，柴油燃燒產(chǎn)生的熱量以及高壓噴油泵3、潤滑油泵9和冷卻液泵11連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量傳遞給廢氣、柴油、潤滑油和冷卻液，當(dāng)廢氣、柴油、潤滑油、冷卻液的溫度逐漸上升并保持穩(wěn)定時(shí)，控制器20控制溫差發(fā)電器4開始發(fā)電。

具有較高溫度的柴油從柴油箱1的出油口流出，經(jīng)過柴油濾清器2過濾，高壓噴油泵3加壓，進(jìn)入溫差發(fā)電器4的燃油進(jìn)口，高溫柴油與溫差發(fā)電器4的發(fā)電片熱端直接接觸，將柴油的熱量傳遞給發(fā)電片熱端，與發(fā)電片冷端形成溫差，將柴油熱能轉(zhuǎn)化成電能，然后柴油經(jīng)過溫差發(fā)電器4的燃油出口進(jìn)入噴油器5的進(jìn)油口，噴油器5的出油口向柴油機(jī)6的氣缸內(nèi)噴射高壓柴油燃燒做功，多余的柴油經(jīng)噴油器5的回油口流回柴油箱1。

具有較高溫度的潤滑油從潤滑油箱7的出油口流出，經(jīng)潤滑油濾清器8過濾，潤滑油泵9加壓，進(jìn)入溫差發(fā)電器4潤滑油進(jìn)口，高溫的潤滑油與溫差發(fā)電器4的發(fā)電片熱端直接接觸，將潤滑油的熱量傳遞給發(fā)電片熱端，與發(fā)電片冷端形成溫差，將潤滑油熱能轉(zhuǎn)化成電能，然后潤滑油經(jīng)溫差發(fā)電器4潤滑油出口進(jìn)入柴油機(jī)6的潤滑油道，潤滑柴油機(jī)各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，然后流回潤滑油箱7。

具有較高溫度的冷卻液從冷卻液箱10的出液口流出，經(jīng)冷卻液泵11加壓，進(jìn)入溫差發(fā)電器4的冷卻液進(jìn)口，高溫冷卻液與溫差發(fā)電器4的發(fā)電片熱端直接接觸，將冷卻液的熱量傳遞給發(fā)電片熱端，與發(fā)電片冷端形成溫差，將冷卻液熱能轉(zhuǎn)化成電能，然后冷卻液經(jīng)溫差發(fā)電器4的冷卻液出口進(jìn)入柴油機(jī)6的水套，對柴油機(jī)進(jìn)行冷卻，然后流回冷卻液箱10。

排氣流量和溫度傳感器21安裝在柴油機(jī)6的排氣口與廢氣控制閥12之間，通過導(dǎo)線與控制器20相連。廢氣從柴油機(jī)6的排氣口排出，進(jìn)入廢氣控制閥12，當(dāng)廢氣流量和溫度較低時(shí)，控制器20控制廢氣控制閥12“單通路模式”，全部廢氣只進(jìn)入渦輪13，推動(dòng)渦輪13旋轉(zhuǎn)，然后廢氣排到外界環(huán)境。與渦輪13同軸的壓氣機(jī)14以同樣轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，將新鮮空氣壓入壓縮送入柴油機(jī)6。當(dāng)廢氣流量和溫度較高時(shí)，控制器20控制廢氣控制閥12“雙通路模式”，一路高溫廢氣進(jìn)入溫差發(fā)電器4的進(jìn)氣口，高溫廢氣與溫差發(fā)電器4的發(fā)電片熱端直接接觸，將廢氣的熱量傳遞給發(fā)電片熱端，與發(fā)電片冷端形成溫差，將廢氣熱能轉(zhuǎn)化成電能，然后廢氣經(jīng)溫差發(fā)電器4出氣口排到外界環(huán)境。另一路廢氣直接進(jìn)入渦輪13，推動(dòng)渦輪13旋轉(zhuǎn)，然后排到外界環(huán)境。

低溫冷卻水從冷卻水箱16的出水口流出，經(jīng)冷卻水泵17加壓，進(jìn)入溫差發(fā)電器4的冷卻水進(jìn)口，低溫冷卻水與溫差發(fā)電器4的發(fā)電片冷端直接接觸，然后低溫冷卻水經(jīng)溫差發(fā)電器4的冷卻水出口流回冷卻水箱16。

溫差發(fā)電器4的發(fā)電片熱端與高溫廢氣、柴油、潤滑油、冷卻液直接接觸，吸收它們的熱量；溫差發(fā)電器4的發(fā)電片冷端與低溫冷卻水直接接觸，將熱量傳遞給低溫冷卻水，由此形成溫差進(jìn)行發(fā)電，將熱能轉(zhuǎn)化成電能，產(chǎn)生的電能經(jīng)電能轉(zhuǎn)換器18處理后存入電能存儲器19，充分利用了柴油機(jī)6的高溫廢氣、柴油、潤滑油、冷卻液的熱能進(jìn)行發(fā)電，從而提高了柴油機(jī)6的燃油利用率，達(dá)到節(jié)能的目的。

控制器20通過導(dǎo)線分別與溫差發(fā)電器4、電能轉(zhuǎn)換器18、電能存儲器19、電動(dòng)增壓器15相連。當(dāng)電能存儲器18存儲一定電能后，控制器20發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)增壓器15壓縮新鮮空氣，作為壓氣機(jī)14壓縮新鮮空氣的補(bǔ)充，壓縮更多的新鮮空氣進(jìn)入柴油機(jī)6的進(jìn)氣口，提高了柴油機(jī)6的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。