一種汽車尾氣余熱回收正逆聯合循環冷熱電自耦合系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種余熱回收利用技術，更具體地說，本發明涉及一種汽車尾氣回收 正逆聯合循環冷熱電自耦合系統。
【背景技術】
[0002] 汽車作為一種交通工具，在現代社會得到了越來越普遍的應用，而且我國的汽車 保有量也在逐年增加，目前已達到2億多輛。如此多的汽車保有量所造成問題是：
[0003] (1)每年因為汽車尾氣的排放，浪費了大量的熱量；
[0004] (2)現有汽車的空調都是靠汽車發動機的帶動實現制冷（電動汽車則靠蓄電池帶 動實現制冷），這無形中減弱了汽車行駛的動力，不僅影響汽車的行駛速度和里程，而且還 會使汽車空調的制冷供暖效果達不到適合人體舒適性的要求。
[0005] 可見，怎樣回收汽車尾氣余熱并使汽車空調的制冷模式既滿足駕乘人員的舒適性 要求又與汽車的行駛動力相互獨立，已成為亟待解決的問題。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的就是解決以上現有技術所存在的問題，并為此提供一種汽車尾氣余 熱回收正逆聯合循環冷熱電自耦合系統。本發明充分利用了汽車尾氣進行發電以及汽車的 冬季供暖和夏季制冷，實現了汽車尾氣余熱的高效利用，使現有技術存在的汽車空調制冷 無形中減弱汽車的行駛動力、行駛速度和里程的問題得以解決，不僅有利于節能環保，而且 改善了汽車空調工作不穩定、制冷供暖間歇性不足的不良狀況，能更好地滿足駕乘人員的 舒適性要求。
[0007] 本發明的技術方案是：
[0008] -種汽車尾氣余熱回收正逆聯合循環冷熱電自耦合系統，包括工質蒸發器、采暖 預熱器、工質栗、冷凝器、風機、膨脹機、發電機、蓄電池、壓縮機、節流閥、蒸發器、繼電器以 及第一、第二、第三、第四截止閥；
[0009] 所述的工質蒸發器、工質栗、第一冷凝器、膨脹機以及第一截止閥構成汽車尾氣余 熱回收ORC發電回路，其構成方式是：所述工質栗的輸出端連接所述工質蒸發器的輸入端， 所述工質蒸發器的輸出端通過第一截止閥連接膨脹機的輸入端，所述膨脹機的輸出端連接 冷凝器的輸入端，所述冷凝器的輸出端連接所述工質栗輸入端；
[0010] 所述的工質蒸發器和采暖預熱器構成汽車尾氣利用回路，其構成方式是：所述 的工質蒸發器接收汽車尾氣并輸送到所述采暖預熱器的輸入端并由所述的采暖預熱器輸 出；
[0011] 所述的采暖預熱器、冷凝器、風機以及第二、第三截止閥構成冬季空氣加熱回路， 其構成方式是：所述風機的輸出端連接所述冷凝器的輸入端，并通過所述的冷凝器分支兩 路，一路通過第二截止閥連接所述采暖預熱器的空氣輸入端并通過所述采暖預熱器的空氣 輸出端輸入到汽車車廂內，另一路通過開啟第三截止閥輸出；
[0012] 所述的膨脹機、發電機、蓄電池、壓縮機以及繼電器構成電力存儲驅動回路，其構 成方式是：所述的膨脹機連接所述的發動機，所述發動機的一個輸出端連接蓄電池，其另一 個輸出端通過繼電器連接壓縮機；
[0013] 所述的壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器以及第四截止閥構成夏季空調制冷回路， 其構成方式是：所述壓縮機的輸出端通過所述的第四截止閥連接所述冷凝器的另一個輸入 端，所述冷凝器的另一個輸出端通過節流閥連接所述蒸發器的輸入端，所述蒸發器的輸出 端連接壓縮機的另一個輸入端。
[0014] 所述的汽車尾氣余熱回收ORC發電回路和夏季空調制冷回路共用或各用一個冷 凝器。
[0015] 本發明與現有技術相比，其有益效果是：
[0016] (1)可通過冷熱電自耦合系統，實現汽車尾氣余熱的梯級利用及系統的集成，使汽 車尾氣余熱得以高效利用，從而滿足汽車的制冷、供暖需求，結構簡單，實用性強。
[0017] (2)可構成兩種不同的結構形式，其一為ORC正循環發電與空調制冷逆循環共用 一個冷凝器，從而精簡設備結構；其二為ORC正循環發電與空調制冷逆循環各用一個冷凝 器，從而形成兩個獨立的子循環系統，便于夏季空調制冷時直接用ORC發電驅動。
[0018] (3)可根據不同的工況需求實現三種耦合模式：夏季制冷，實現ORC正循環發電+ 空調逆循環制冷模式以及蓄電池發電儲存+空調逆循環制冷模式；冬季供暖，實現ORC正循 環發電+空調供暖模式；過渡季，實現ORC正循環發電模式。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發明實施例一的系統結構示意圖；
[0020] 圖2是本發明實施例二的系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 為了使本發明更容易被清楚理解，下面結合附圖和兩個實施例對本發明的技術方 案作以詳細說明。
[0022] 圖1示出了本發明實施例一的系統結構。
[0023]參照圖1，本實施例的汽車尾氣余熱回收正逆聯合循環冷熱電自耦合系統由工質 蒸發器1、采暖預熱器2、工質栗3、第一冷凝器4、風機5、膨脹機6、發電機7、蓄電池8、壓縮 機9、節流閥11、蒸發器12、繼電器13以及第一截止閥14、第二截止閥15、第三截止閥16、 第四截止閥17組成；
[0024] 所述的工質蒸發器1、工質栗3、第一冷凝器4、膨脹機6以及第一截止閥14構成 汽車尾氣余熱回收ORC發電回路，其構成方式是：所述工質栗3的輸出端連接所述工質蒸發 器1的輸入端，所述工質蒸發器1的輸出端通過第一截止閥14連接膨脹機6的輸入端，所 述膨脹機6的輸出端連接第一冷凝器4的輸入端，所述第一冷凝器4的輸出端連接所述工 質栗3輸入端；
[0025] 所述的工質蒸發器1和采暖預熱器2構成汽車尾氣利用回路，其構成方式是：所述 工質蒸發器1接收汽車尾氣并輸送到所述采暖預熱器2的輸入端并由所述的所述的采暖預 熱器2輸出；
[0026] 所述的采暖預熱器2、第一冷凝器4、風機5以及第二截止閥15和第三截止閥16 構成冬季空氣加熱回路，其構成方式是：所述風機5的輸出端連接所述第一冷凝器4的輸入 端，并通過所述的第一冷凝器4分支兩路，一路通過第二截止閥15連接所述采暖預熱器2 的空氣輸入端并由所述采暖預熱器2的空氣輸出端輸入到汽車車廂內供暖，另一路通過開 啟第三截止閥16輸出；
[0027] 所述的膨脹機6、發電機7、蓄電池8、壓縮機9以及繼電器13構成電力存儲驅動回 路，其構成方式是：所述膨脹機6的輸出端連接輸出端連接所述發動機7的輸入端，所述發 動機7的一個輸出端連接蓄電池8,所述發動機7的另一個輸出端通過繼電器13連接壓縮 機9的輸入端；
[0028] 所述的壓縮機9、第一冷凝器4、節流閥11、蒸發器12以及第四截止閥17構成夏季 空調制冷回路，其構成方式是：所述壓縮機9的輸出端通過所述的第四截止閥17連接所述 第一冷凝器4的另一個輸入端，所述第一冷凝器4的另一個輸出端通過節流閥11連接所述 蒸發器12的輸入端，所述蒸發器12的輸出端連接壓縮機9的另一個輸入端。
[0029] 上述實施例一的工作原理是：
[0030] 汽車排放的尾氣進入工質蒸發器1，經過所述的工質蒸發器1換熱后進入采暖預 熱器2,再經過所述的采暖預熱器2換熱后排放到大氣中；所述工質蒸發器1內的工質吸收 尾氣余熱后經過第一截止閥14進入膨脹機6并在所述的膨脹機6內膨脹做功，之后進入所 述的第一冷凝器4冷卻（所述第一冷凝器4的冷卻作用通過風機5實現），再通過所述的工 質栗3回到所述的工質蒸發器1，從而構成ORC正循環。
[0031] 在ORC正循環發電過程中：
[0032] 外界空氣通過所述的風機5吹入所述的第一冷凝器4,在所述的第一冷凝器4內吸 熱后可以經第二截止閥15進入所述的采暖預熱器2,加熱的空氣從所述采暖預熱器2的空 氣輸出端進入汽車車廂內，從而形成供暖循環回路；如果是非供暖季節，由所述第一冷凝器 4的空氣輸出端出來的空氣則經第三截止閥16直接排入大氣中；
[0033] 所述的膨脹機6直接連接發電機7并驅動所述的發電機7工作，所述的發電機7 既可直接連接蓄電池8以實現發電的存儲，又可通過繼電器13與夏季空調制冷回路的壓縮 機9相連以驅動所述的壓縮機9工作；
[0034] 用于夏季制冷時，經過壓縮機9壓縮后的工質通過第四截止閥17進入所述的第一 冷凝器4冷卻，之后通過節流閥11進入所述的蒸發器12,并通過所述的蒸發器12回到所述 的壓縮機9,從而形成制冷逆循環回路。
[0035] 圖2示出了本發明實施例二的系統結構。
[0036] 參照圖2，本實施例的汽車尾氣余熱回收正逆聯合循環冷熱電自耦合系統由工質 蒸發器1、采暖預熱器2、工質栗3、第一冷凝器4、第二冷凝器10、風機5、膨脹機6、發電機 7、蓄電池8、壓縮機9、節流閥11、蒸發器12、繼電器13以及第一截止閥14、第二截止閥15、 第三截止閥16、第四截止閥17組成；
[0037] 所述的工質蒸發器1、工質栗3、第一冷凝器4、膨脹機6以及第一截止閥14構成 汽車尾氣余熱回收ORC發電回路，其構成方式是：所述工質栗3的輸出端連接所述工質蒸發 器1的輸入端，所述工質蒸發器1的輸出端通過第一截止閥14連接膨脹機6的輸入端，所 述膨脹機6的輸出端連接第一冷凝器4的輸入端，所述第一冷凝器4的輸出端連接所述工 質栗3輸入端；
[0038] 所述的工質蒸發器1和采暖預熱器2構成汽車尾氣利