专利名称：柴油机废气发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及柴油机领域，特别涉及一种柴油机废气发电装置。
背景技术：
众所周知，柴油机工作时，热效率仅有40%左右，大部分能量以热能和压力能的形式传递至大气中，具体而言包括燃料在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功的同时，会有相当多的热量通过气缸套传至柴油机的冷却系统中，剩余的仍然有很高残余热量和压力的废气则排出气缸中，即使对于增压柴油机，排出的废气经过增压器的涡轮机，并对其做功之后仍然具有很高的热量残留和压力，通常这些仍然具有很高能量的废气在满足排放法规的前提下即被排至大气中。当前全球以内燃机为主的交通工具保有量迅猛增加，伴随先进燃油系统和先进燃烧模式逐步商业化，内燃机燃料的有效利用率不断提高，然而 柴油机的工作循环特点决定其燃烧之后的废气仍具有很高的能量，利用这些废气的能量进行发电，将废气的能量转化为电能加以利用是目前行业内通常采取的方法。目前，利用废气进行发电的方式主要包括一、利用废气的热量加热水后产生的高压蒸汽作为动力源进行发电；二、利用半导体材料具有的热电效应而采用的温差发电技术。上述利用废气发电的技术方案通常要求柴油机废气具有很高的残余热量和压力，在低负荷工况下，柴油机废气能量太小，以至于无法达到发电要求。另外，采用蒸汽发电或者温差发电的能量利用回收技术通常需要额外的冷却系统提供温水的冷凝或冷却，对零部件导热和耐腐蚀性要求高，同时冷却系统也消耗了一部分本应回收利用的废气能量，降低废气能量回收利用技术的综合收益。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种利用废气直接推动涡轮机来带动发电机发电，废气能量回收利用效率高，且能够在低负荷工况下正常发电的的柴油机废气发电装置。为达到上述目的，本发明提供了一种柴油机废气发电装置，包括废气驱动的涡轮机和与涡轮机大速比减速驱动连接的直流发电机。进一步地，涡轮机与发电机采用大速比齿轮减速传动。进一步地，涡轮机和发电机采用通过点线斜齿轮传动。进一步地，该柴油机废气发电装置还包括小齿轮轴和支撑小齿轮轴的传动轴支座，传动轴支座的一端与润轮机相连，另一端与发电机相连，小齿轮轴的一端的小齿轮与发电机的大齿轮啮合减速传动，另一端与涡轮机的涡轮轴传动连接。进一步地，小齿轮轴与涡轮机的涡轮轴通过花键连接轴连接传动。进一步地，传动轴支座与涡轮机之间设置有中间体本体，涡轮机的涡轮轴穿过中间体本体与花键连接轴连接。进一步地，传动轴支座具有弧形管状部，弧形管状部的一端与中间体本体相连，另
一端具有管口。
进一步地，该柴油机废气发电装置还包括设置在传动轴支座与中间体本体之间的压气机，压气机由弧形管状部的管口进气为气缸供气增压，使得压气机与柴油机废气发电装置形成结构紧凑的一体结构。根据本发明的技术方案，由于采用柴油机的废气直接推动涡轮机来带动发电机发电，使得该柴油机废气发电装置废气能量回收利用效率高，且能够在低负荷工况下正常发电。
图I为根据本发明的第一优选实施例的主视结构示意图；图2为图I的A-A方向的剖视结构示意图；
图3为根据本发明的第一优选实施例的仰视结构示意图；图4为图3的B-B方向的剖视结构示意图；图5为根据本发明的第一优选实施例的左视结构示意图；图6为根据本发明的第二优选实施例的仰视结构示意图；图7为根据本发明的第二优选实施例的左视结构示意图；图8为图7的C-C方向的剖视结构示意图；图9为根据本发明的第二优选实施例的主视结构示意图；图10为图9的D-D方向的剖视结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式
进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式
的限制。图I至图5示出了本发明的第一优选实施例，参看图I和图3，该柴油机废气发电装置包括涡轮机17、中间体本体15、传动轴安装支座本体9和直流发电机I，其中，中间体本体15与涡轮机17通过中间体安装螺栓21连接，中间体本体15与传动轴安装支座本体9通过传动轴安装支座安装螺栓24连接，直流发电机I设置在传动轴支座本体9的左端，并用充电机安装螺栓6连接。如图2所示，涡轮机17的蜗壳上开设有涡轮机进气口 18和涡轮机出气口 20，涡轮机17的涡轮轴16穿设在中间体本体15中，涡轮轴16的右端安装有涡轮19，左端穿过中间体本体15伸入传动轴安装支座本体9中；在直流发电机I中，包含有定子绕组2、转子线圈4和转子轴3，该转子轴3的右端连接有大齿轮7 ;在传动轴安装支座本体9的安装孔中设置有两组轴承8，其中右侧的轴承8的外侧(图2中右侧)和传动轴安装支座本体9之间安装有油封25，小齿轮轴本体11通过该两组轴承8装入传动轴安装支座本体9中，小齿轮轴本体11的左端连接有小齿轮5，由图4可以看出，该小齿轮5与大齿轮7相啮合，由于涡轮机转速较高，而直流发电机的转速相对较低，尤其为了确保柴油机在较低的工况负荷下，涡轮轴16在获得较小驱动扭矩时也能带动直流发电机发电，因而采用大速比减速增扭传动，优选的，大齿轮7与小齿轮5采用点线啮合斜齿轮结构减速传动；小齿轮轴本体11的右端与花键连接轴本体13的输出端12以花键键槽的形式连接，而涡轮轴16的左端与花键连接轴本体13的输入端14同样以花键键槽的形式连接，这样涡轮轴16就可以通过花键连接轴本体13驱动小齿轮轴本体11进而带动直流发电机I的转子轴3转动发电。由图2还可以看出，中间体本体15的左端具有中间体法兰台阶定位孔22和传动轴安装支座法兰定位凸缘23，装配时，将中间体本体15的传动轴安装支座法兰定位凸缘23与传动轴安装支座本体9的右端法兰通过传动轴安装支座安装螺栓24连接，依靠中间体法兰台阶定位孔22与传动轴安装支座法兰定位凸缘23来保证涡轮轴16和花键连接轴本体13的对中，以保证传动效果。此外，如图5所示，在直流发电机I的尾端(图5中的前端)，设置有相输出端子32、正极输出端子33及负极输出端子35，其中相输出端子32可提供与转速有关的脉冲直流电压信号，用于连接转速表，间接测量废气发电装置的工作转速。此外经二极管整流之后，正负极输出端子即可与蓄电池或用电设备连接，从而达到能量利用回收目的。如图2和图4所示，在小齿轮轴本体11中设置有小齿轮轴润滑油道28，在小齿轮轴本体11的末端(图I中左端)设置有一个堵塞31，同时在小齿轮轴本体11中还设置两 个与进油接头27连通的小齿轮轴润滑油进油口 26，在两组轴承8及传动轴安装支座本体9的相应位置上开有通道，确保取自柴油机润滑油路的润滑油可以通过进油接头27通过油路润滑两组轴承8及小齿轮轴本体11。在小齿轮轴本体11的左端即小齿轮5处,设置有贯通的且与小齿轮轴润滑油道28相连的小齿轮轴出油口 30，润滑油通过小齿轮轴出油口30即可润滑与之啮合传动的大齿轮7。在传动轴安装支座本体9和直流发电机I之间设置有齿轮室润滑油腔29，润滑大齿轮7和小齿轮5之后的润滑油即流入至齿轮室润滑油腔29中，同时在齿轮室润滑油腔29底部，设置有回油接头34(如图5所示)，这样可以保证润滑油对两组轴承8、小齿轮轴本体11、大齿轮7及小齿轮5充分润滑之后，经回油接头34流出， 并回至柴油机的润滑系统中。另外，如图2所示，在传动轴安装支座本体9的外部还设置有弧形管状部91，该弧形管状部91 一端延伸到传动轴安装支座本体9的端法兰，另一端设置有向上的管口 10。小齿轮轴本体11和涡轮轴16分别从左右两侧伸入该弧形管状部91的内腔中，通过花键连接轴本体13实现传动连接。由于中间体本体15距离涡轮机17较近，当整个废气发电装置工作时，废气的热量会通过中间体本体15传至传动轴安装支座本体9，此时管口 10即可起到散走热量的作用。柴油发动机工作时，柴油机的废气经涡轮机进气口 18流入推动涡轮19转动，再从涡轮机出气口 20排出，涡轮19带动涡轮轴16转动，进而通过花键连接轴本体13和小齿轮轴本体11的小齿轮5将动力传递给与小齿轮5啮合的大齿轮7，带动直流发电机I发电。由于采用直流发电机发电，可以直接对整车蓄电池或者电源供电，尤其对于应用混合动力内燃机的车型，废气能量转化的电能可以持续对整车蓄电池组供电，还可以为柴油机的直流电动水泵或者直流电动风扇供电，进一步提高燃料利用率。另外，由于该柴油机废气发电装置采用模块化结构设计，分成涡轮机17、中间体本体15、传动轴安装支座本体9和直流发电机I等可拆卸的几个模块，维护和保养的可接近性好，有利于推广应用。图6至图10示出了本发明的第二优选实施例，第二优选实施例与第一优选实施例的区别在于，第二优选实施例在中间体本体15和传动轴支座本体9之间还安装有压气机36，该压气机36 —端通过传动轴安装支座安装螺栓24与中间体本体15连接，压气机36的进气口法兰与当前中间体本体15的连接法兰结构尺寸一致，配合连接。另一端通过螺栓38与涡轮机17连接，压气机36的进气口与管口 10相连，这时管口 10即可作为压气机36的进气口，新鲜空气通过管口 10进入压气机36压缩再进入气缸燃烧做功，该压气机36用于提高柴油机的进气效率，进而提高柴油机的工作效率。将压气机36集成到该柴油机废气发电装置上，可以节约安装空间，提高废气回收利用率的同时，也提高柴油机的进气效率，进而提高柴油机的工作效率。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种柴油机废气发电装置，其特征在于，包括废气驱动的涡轮机和与所述涡轮机大速比减速驱动连接的直流发电机。
2.根据权利要求I所述的柴油机废气发电装置，其特征在于，所述涡轮机与发电机采用大速比齿轮减速传动。
3.根据权利要求2所述的柴油机废气发电装置，其特征在于，所述涡轮机和发电机采用通过点线斜齿轮传动。
4.根据权利要求2或3所述的柴油机废气发电装置，其特征在于，该柴油机废气发电装置还包括小齿轮轴和支撑所述小齿轮轴的传动轴支座，所述传动轴支座的一端与所述涡轮机相连，另一端与所述发电机相连，所述小齿轮轴的一端的小齿轮与所述发电机的大齿轮啮合减速传动，另一端与所述涡轮机的涡轮轴传动连接。
5.根据权利要求4所述的柴油机废气发电装置，其特征在于，所述小齿轮轴与所述涡轮机的涡轮轴通过花键连接轴连接传动。
6.根据权利要求5所述的柴油机废气发电装置，其特征在于，所述传动轴支座与所述涡轮机之间设置有中间体本体，所述涡轮机的涡轮轴穿过所述中间体本体与花键连接轴连接。
7.根据权利要求6所述的柴油机废气发电装置，其特征在于，所述传动轴支座具有弧形管状部，所述弧形管状部的一端与所述中间体本体相连，另一端具有管口。
8.根据权利要求7所述的柴油机废气发电装置，其特征在于，该柴油机废气发电装置还包括设置在所述传动轴支座与中间体本体之间的压气机，所述压气机由所述弧形管状部的管口进气为气缸供气增压，使得所述压气机与所述柴油机废气发电装置形成结构紧凑的一体结构。
全文摘要
本发明公开了一种柴油机废气发电装置。该柴油机废气发电装置包括废气驱动的涡轮机和与涡轮机大速比减速驱动连接的发电机。根据本发明的技术方案，由于采用柴油机的废气直接推动涡轮机来带动发电机发电，使得该柴油机废气发电装置废气能量回收利用效率高，且能够在低负荷工况下正常发电。
文档编号F01N5/04GK102797544SQ20111014133
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者胡俊芳, 黄永仲, 沈捷, 钟虎, 韦文学, 李伟 申请人:广西玉柴机器股份有限公司