本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物質(zhì)能內(nèi)燃機(jī)的余熱利用系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著中國工業(yè)的快速發(fā)展，汽車保有量急速上升，同時(shí)伴隨的是石油能源的快速消耗和環(huán)境污染的加劇，世界各國都在積極尋求解決辦法。

提高傳統(tǒng)化石能源的利用效率和尋求可再生能源都是可行性方案，然而可再生能源完全替代化石能源并承擔(dān)人類社會(huì)的能源消費(fèi)重任短時(shí)間內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。因此，提高石油能源的利用效率可極大的延緩能源使用周期和降低環(huán)境污染。

在汽車內(nèi)內(nèi)燃機(jī)的熱效率一般低于50%，剩余大部分熱量沒能有效轉(zhuǎn)化為動(dòng)力而是隨著尾氣和傳熱而消耗，消耗的熱量具有很大的利用空間。

在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，提高能源的利用效率主要通過優(yōu)化缸內(nèi)燃燒和搜集利用內(nèi)燃機(jī)余熱，隨著內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的成熟，大幅提高內(nèi)燃機(jī)燃燒效率變得極為困難，因此，有效利用內(nèi)燃機(jī)余熱是大幅提高石油能源利用效率的最佳捷徑。

內(nèi)燃機(jī)余熱主要可分為排氣及輻射熱損失，高溫冷卻水熱損失，低溫冷卻水熱損失，機(jī)油熱損失等，因內(nèi)燃機(jī)的熱量損失路徑較多，并有難以搜集的特點(diǎn)，將內(nèi)燃機(jī)余熱利用轉(zhuǎn)化為其他形式的能量并加以利用是提高利用效率的關(guān)鍵，因此，急需一種能夠?qū)?nèi)燃機(jī)的余熱轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，從而將內(nèi)燃機(jī)的余熱利用起來的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種生物質(zhì)能內(nèi)燃機(jī)的余熱利用系統(tǒng)及方法，可以最大限度實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)余熱的回收，提高能源利用率，降低能源消耗。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：一種生物質(zhì)能內(nèi)燃機(jī)的余熱利用系統(tǒng)，包括冷凝器，還包括主控ecu、內(nèi)燃機(jī)余熱回收部、熱交換器、油泵、熱力轉(zhuǎn)換部、進(jìn)氣電磁閥、排氣電磁閥、儲(chǔ)油罐和活塞；

內(nèi)燃機(jī)余熱回收部連接熱交換器的熱傳導(dǎo)介質(zhì)入口；

儲(chǔ)油罐內(nèi)充設(shè)有機(jī)液，儲(chǔ)油罐的出油口與油泵的進(jìn)油口連接，油泵的出油口連接熱交換器的受熱介質(zhì)入口；

熱力轉(zhuǎn)換部內(nèi)設(shè)有熱力腔，活塞滑動(dòng)設(shè)置于熱力腔中，熱交換器的受熱介質(zhì)出口連接熱力腔的入口；熱力腔上連接有與儲(chǔ)油罐的進(jìn)油口連通的回流管；

熱力腔的入口處設(shè)有進(jìn)氣門，熱力腔的排氣口處設(shè)有與冷凝器連接的排氣門，活塞在進(jìn)氣門下方往返運(yùn)動(dòng)；主控ecu的信號(hào)輸出端通過驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)到進(jìn)氣電磁閥和排氣電磁閥，進(jìn)氣電磁閥控制進(jìn)氣門的開閉，排氣電磁閥控制排氣門的開閉。

優(yōu)選的，進(jìn)氣門設(shè)于熱力腔側(cè)部且進(jìn)氣門臨近熱力腔頂部設(shè)置；排氣門設(shè)于熱力腔頂部，且排氣門中線與熱力腔頂部中線重合。

優(yōu)選的，內(nèi)燃機(jī)余熱回收部包括尾氣余熱回收單元、低溫冷卻水余熱回收單元、高溫冷卻水余熱回收單元、機(jī)油冷卻余熱回收單元；尾氣余熱回收單元、低溫冷卻水余熱回收單元、高溫冷卻水余熱回收單元、機(jī)油冷卻余熱回收單元的出口均連接熱交換器的熱傳導(dǎo)介質(zhì)入口。

優(yōu)選的，尾氣余熱回收單元、低溫冷卻水余熱回收單元、高溫冷卻水余熱回收單元、機(jī)油冷卻余熱回收單元上均設(shè)有溫度傳感器；所述溫度傳感器的信號(hào)輸出端連接主控ecu的信號(hào)輸入端。

優(yōu)選的，熱力腔上配合熱力腔的入口設(shè)有進(jìn)氣門，熱力腔上配合熱力腔的出口設(shè)有排氣門。

優(yōu)選的，熱力腔的入口處設(shè)有進(jìn)氣緩沖腔；熱力腔的排氣口處設(shè)有排氣緩沖腔，進(jìn)氣緩沖腔和排氣緩沖腔均與熱力腔連通。

優(yōu)選的，進(jìn)氣緩沖腔上設(shè)有與熱交換器的熱傳導(dǎo)介質(zhì)出口連接的熱入口。

優(yōu)選的，熱力腔內(nèi)設(shè)有活塞距離傳感器，活塞距離傳感器的信號(hào)輸出端連接主控ecu。

一種利用上述系統(tǒng)進(jìn)行的生物質(zhì)能內(nèi)燃機(jī)的余熱利用方法，包括如下步驟：

（1）進(jìn)氣門和排氣門均處于開啟狀態(tài)、活塞位于上止點(diǎn)狀態(tài)下，有機(jī)液與熱交換器中的熱空氣進(jìn)行熱交換由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)；

（2）氣態(tài)的有機(jī)液進(jìn)入到熱力腔，推動(dòng)活塞朝向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；

（3）活塞達(dá)到下止點(diǎn)，進(jìn)氣門和排氣門均關(guān)閉；

（4）氣態(tài)的有機(jī)液接觸到排氣門變?yōu)橐簯B(tài)，熱力腔中壓力降低，大氣壓推動(dòng)活塞朝向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞到達(dá)上止點(diǎn)，進(jìn)氣門和排氣門從關(guān)閉狀態(tài)變?yōu)殚_啟狀態(tài)；同時(shí)，液態(tài)的有機(jī)液返回到儲(chǔ)油罐中；

（5）依次重復(fù)步驟（1），（2），（3），（4）。

優(yōu)選的，有機(jī)液進(jìn)入到熱交換器中與熱交換器中的熱空氣進(jìn)行熱交換；有機(jī)液進(jìn)入熱交換器中的方法為：油泵帶動(dòng)有機(jī)液進(jìn)入到熱交換器；其中油泵轉(zhuǎn)速確定方法為：

1）首先，根據(jù)油泵轉(zhuǎn)速和進(jìn)入到熱交換器內(nèi)的余熱溫度標(biāo)定油泵脈譜圖；

2）然后，根據(jù)余熱溫度查詢脈譜圖中對(duì)應(yīng)的油泵的轉(zhuǎn)速，如果該余熱溫度值有對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速則進(jìn)行步驟3）；如果該溫度值沒有對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速則進(jìn)行步驟4）；

3）油泵驅(qū)動(dòng)電路接收到控制信號(hào)，并輸出信號(hào)控制油泵的轉(zhuǎn)速到達(dá)與余熱溫度對(duì)應(yīng)的值；

4）設(shè)定余熱溫度為t，根據(jù)比較函數(shù)確定大于余熱溫度t的溫度th集合{th1，th2，……，thn}和小于余熱溫度t的溫度tm集合{tm1，tm2，……，tmn}；

依據(jù)公式（一）和公式（二）得到兩個(gè)端點(diǎn)溫度值；

min{(th1-t)，(th1-t)，…..，(thn-t)}（一）

min{(t-tm1)，(t-tm2)，…..，(t-tmn)}（二）

其中，min為最小值函數(shù)；th1，th2，……，thn為脈譜圖中溫度值大于余熱溫度t的溫度值；tm1，tm2，……，tmn為脈譜圖中溫度值小于余熱溫度t的溫度值；

公式（一）得到的值對(duì)應(yīng)的溫度值th為端點(diǎn)溫度值t1；

公式（二）得到的值對(duì)應(yīng)的溫度值tm為端點(diǎn)溫度值t2，t1和t2分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速(t1，n1)和(t2，n2)；

根據(jù)公式（三）得到油泵轉(zhuǎn)速，泵驅(qū)動(dòng)電路接收到控制信號(hào)，并輸出信號(hào)控制油泵的轉(zhuǎn)速；

n=n1+(t-t1)·(t2-t1)/(n2-n1)（三）。

其中所述熱交換其中的熱空氣為受到內(nèi)燃機(jī)余熱回收部加熱后的空氣。

所述生物質(zhì)能內(nèi)燃機(jī)為采用生物質(zhì)能源的內(nèi)燃機(jī)。

通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：（1）本發(fā)明所述的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)余熱的充分回收利用，將內(nèi)燃機(jī)的余熱轉(zhuǎn)換為活塞的機(jī)械能，從而帶動(dòng)外部裝置做功，提高了能源利用率，降低了能源損耗。（2）設(shè)置的溫度傳感器可以時(shí)刻檢測進(jìn)入到熱交換器中的熱傳導(dǎo)介質(zhì)的溫度，從而根據(jù)熱交換器中的熱量控制油泵轉(zhuǎn)速，保證活塞運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。（3）設(shè)置的進(jìn)氣緩沖腔和排氣緩沖腔實(shí)現(xiàn)了進(jìn)氣和排氣的緩沖，同時(shí)有效避免了有機(jī)液的泄漏。（4）設(shè)置的活塞距離傳感器可以時(shí)刻檢測活塞的移動(dòng)量，進(jìn)而為主控ecu向進(jìn)氣電磁閥和排氣電磁閥輸出信號(hào)提供依據(jù)。（5）本發(fā)明所述的方法步驟緊湊，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)熱量的充分回收利用，同時(shí)各個(gè)步驟可控性高。（6）油泵轉(zhuǎn)速的確定方法，可以使得進(jìn)入到熱交換器中的有機(jī)液的量可以根據(jù)熱交換器中的熱傳導(dǎo)介質(zhì)的溫度變化，保證熱量的充分吸收，同時(shí)保證活塞運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述方法流程圖。

具體實(shí)施方式

一種生物質(zhì)能內(nèi)燃機(jī)的余熱利用系統(tǒng)，如圖1所示，包括冷凝器17、主控ecu19、內(nèi)燃機(jī)余熱回收部、熱交換器6、油泵7、熱力轉(zhuǎn)換部、進(jìn)氣電磁閥10、排氣電磁閥16、儲(chǔ)油罐8和活塞12。

本實(shí)施例所述的系統(tǒng)用于對(duì)車輛內(nèi)燃機(jī)的余熱進(jìn)行回收利用，其中冷凝器17為車輛中的現(xiàn)有部件，其溫度較低可以實(shí)現(xiàn)冷凝。

主控ecu19也為車輛內(nèi)的現(xiàn)有部件，其包括單片機(jī)（型號(hào)為at89s51）可以對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析，從而得出控制信號(hào)，本實(shí)施例中分析方法為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，不涉及程序方面的改進(jìn)。

熱力轉(zhuǎn)換部內(nèi)設(shè)有熱力腔11，熱力腔11呈柱型，活塞12滑動(dòng)設(shè)置于熱力腔11中，本實(shí)施例中，活塞的運(yùn)動(dòng)軌跡為在熱力腔11中且在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)之間。

在熱力腔11內(nèi)還設(shè)有活塞距離傳感器14，其中，活塞距離傳感器14位于活塞12上止點(diǎn)的上方?；钊嚯x傳感器14的信號(hào)輸出端連接主控ecu19的信號(hào)輸入端。活塞距離傳感器14檢測活塞12的距離信號(hào)，并將檢測到的距離信號(hào)傳輸?shù)街骺豦cu19，從而主控ecu19可以根據(jù)活塞12的距離，判定出活塞12的位置，進(jìn)而輸出信號(hào)控制進(jìn)氣電磁閥10和出氣電磁閥16的工作?；钊嚯x傳感器為市售產(chǎn)品。

熱交換器6為市售產(chǎn)品，在熱交換器6上設(shè)有熱傳導(dǎo)介質(zhì)入口、受熱介質(zhì)入口、受熱介質(zhì)出口和熱傳導(dǎo)介質(zhì)出口。在熱交換器6中熱傳導(dǎo)介質(zhì)將熱量傳遞給受熱介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)受熱介質(zhì)的加熱。本實(shí)施例中，熱傳導(dǎo)介質(zhì)為內(nèi)燃機(jī)余熱回收部傳輸過來的氣體，受熱介質(zhì)為從儲(chǔ)油罐8中出來的有機(jī)液。

內(nèi)燃機(jī)余熱回收部用于回收內(nèi)燃機(jī)1內(nèi)的余熱，其中內(nèi)燃機(jī)余熱回收部包括尾氣余熱回收單元、低溫冷卻液余熱回收單元、高溫冷卻液余熱回收單元、機(jī)油冷卻余熱回收單元。

尾氣余熱回收單元、低溫冷卻液余熱回收單元、高溫冷卻液余熱回收單元、機(jī)油冷卻余熱回收單元的出口均連接熱交換器6的熱傳導(dǎo)介質(zhì)入口。

尾氣余熱回收單元、低溫冷卻液余熱回收單元、高溫冷卻液余熱回收單元、機(jī)油冷卻余熱回收單元可以分別實(shí)現(xiàn)尾氣、低溫冷卻液、高溫冷卻液和機(jī)油冷卻液余熱的回收，具體的實(shí)現(xiàn)方式為：尾氣余熱回收單元、低溫冷卻液余熱回收單元、高溫冷卻液余熱回收單元、機(jī)油冷卻余熱回收單元分別包括尾氣余熱交換器和尾氣余熱回收管2、低溫冷卻液余熱交換器和低溫冷卻余熱回收管3、高溫冷卻液余熱交換器和高溫冷卻余熱回收管4、機(jī)油冷卻余熱交換器和機(jī)油冷卻熱回收管5。

將排放的尾氣通入到尾氣余熱交換器對(duì)氣體進(jìn)行加熱，加熱后的氣體通過尾氣余熱回收管2通入到熱交換器6。

將內(nèi)燃機(jī)中吸熱后的低溫冷卻液和高溫冷卻液分別通入到低溫冷卻液余熱交換器和高溫冷卻液余熱交換器對(duì)氣體進(jìn)行加熱，加熱后的氣體分別通過低溫冷卻余熱回收管3和高溫冷卻余熱回收管4通入到熱交換器6。

將吸熱的機(jī)油冷卻液通入到機(jī)油冷卻余熱交換器對(duì)氣體進(jìn)行加熱，加熱后的氣體通過機(jī)油冷卻熱回收管5通入到熱交換器6。

內(nèi)燃機(jī)中的低溫冷卻液、高溫冷卻液和機(jī)油冷卻液均可以從內(nèi)燃機(jī)中需要降溫的部件中吸熱，其中，低溫冷卻液、高溫冷卻液、機(jī)油冷卻液以及內(nèi)燃機(jī)排放的尾氣為本實(shí)施例余熱的來源。通過低溫冷卻液、高溫冷卻液和機(jī)油冷卻液對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行降溫為現(xiàn)有技術(shù)。

通過以上方式可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)1余熱的回收，當(dāng)然，排放的尾氣也可以直接通入到熱交換器6，進(jìn)行熱量的傳遞。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入到熱交換器6的氣體的溫度的檢測，在尾氣余熱回收管2、低溫冷卻余熱回收管3、高溫冷卻余熱回收管4和機(jī)油冷卻熱回收管5上均設(shè)置溫度傳感器（型號(hào)為ds18b20），溫度傳感器的信號(hào)輸出端連接主控ecu19的信號(hào)輸入端。

通過溫度傳感器分別檢測尾氣余熱回收管2、低溫冷卻余熱回收管3、高溫冷卻余熱回收管4和機(jī)油冷卻熱回收管5內(nèi)的氣體的溫度，并將檢測到的溫度值傳輸?shù)街骺豦cu19，主控ecu19可以得出進(jìn)入到熱交換器6的氣體的熱量。

作為本實(shí)施例的變換，也可以在熱交換器6的熱傳導(dǎo)介質(zhì)入口處設(shè)與主控ecu的信號(hào)輸入端連接的溫度傳感器，該溫度傳感器可以將檢測到的熱交換器熱傳導(dǎo)介質(zhì)入口處的溫度值傳輸?shù)街骺豦cu，從而主控ecu根據(jù)標(biāo)定的脈譜圖找到對(duì)應(yīng)的油泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而主控ecu輸出信號(hào)到油泵驅(qū)動(dòng)電路，通過油泵驅(qū)動(dòng)電路控制油泵的轉(zhuǎn)速，油泵驅(qū)動(dòng)電路為現(xiàn)有技術(shù)，具體可以選用電機(jī)pwm調(diào)速電路。其中，脈譜圖的標(biāo)定為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。根據(jù)熱交換器的熱傳導(dǎo)介質(zhì)的溫度值進(jìn)行油泵轉(zhuǎn)速的確定，可以最大限度的利用內(nèi)燃機(jī)的熱量。

儲(chǔ)油罐8內(nèi)充設(shè)有機(jī)液，本實(shí)施例中有機(jī)液可以為丙酮，之所以選擇有機(jī)液是因?yàn)橛袡C(jī)液沸點(diǎn)較低，遇熱易汽化。

儲(chǔ)油罐8的出油口與油泵7的進(jìn)油口連接，油泵7的出油口連接熱交換器6的受熱介質(zhì)入口，油泵7為市售產(chǎn)品，可以將儲(chǔ)油罐8內(nèi)的有機(jī)液抽入到熱交換器6中，進(jìn)行熱量的交換。

熱交換器6的受熱介質(zhì)出口連接熱力腔11的入口；熱力腔11上連接有與儲(chǔ)油罐8的進(jìn)油口連通的回流管18。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)液回流的控制，在回流管18上設(shè)有回流電磁閥，主控ecu19輸出信號(hào)控制回流電磁閥的工作，從而實(shí)現(xiàn)回流管18的導(dǎo)通或截止。主控ecu通過電磁閥驅(qū)動(dòng)電路控制回流電磁閥的動(dòng)作為成熟的現(xiàn)有技術(shù)。熱力腔中的有機(jī)液遇冷變?yōu)橐簯B(tài)后，熱力腔中的液態(tài)有機(jī)液會(huì)通過回流管18回流到儲(chǔ)油罐8中，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)液的回收利用，防止有機(jī)液浪費(fèi)，降低運(yùn)行成本。

在熱力腔11的入口處設(shè)有位于熱力腔11外側(cè)的進(jìn)氣緩沖腔21；熱力腔11的出口處設(shè)有位于熱力腔11外側(cè)的排氣緩沖腔20，進(jìn)氣緩沖腔21和排氣緩沖腔均與熱力腔11連通。

進(jìn)氣緩沖腔21和排氣緩沖腔20可以對(duì)進(jìn)入到熱力腔11中的氣態(tài)有機(jī)液進(jìn)行緩沖，同時(shí)有效避免有機(jī)液的泄漏現(xiàn)象。

進(jìn)氣緩沖腔21上設(shè)有與熱交換器6的熱傳導(dǎo)介質(zhì)出口連接的熱入口，氣態(tài)的有機(jī)液通過熱入口進(jìn)入到進(jìn)氣緩沖腔21中，通過熱力腔11的入口進(jìn)入到熱力腔11中。

在熱力腔11的入口處設(shè)有位于進(jìn)氣緩沖腔21中的進(jìn)氣門9，進(jìn)氣門9設(shè)于熱力腔11側(cè)部且進(jìn)氣門9臨近熱力腔11頂部設(shè)置，活塞12在進(jìn)氣門9下方往返運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榛钊纳现裹c(diǎn)要位于進(jìn)氣門9的下方，通過將進(jìn)氣門9臨近熱力腔的頂部設(shè)置，可以給予活塞足夠大的行程軌跡。

熱力腔11的出口處設(shè)有與冷凝器17連接的且位于排氣緩沖腔20中的排氣門15，排氣門15設(shè)于熱力腔11頂部，且排氣門15中心與熱力腔11頂部中線重合，從而保證排氣門15與有機(jī)液接觸的均勻性，保證活塞運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

主控ecu19的信號(hào)輸出端連接電磁閥驅(qū)動(dòng)電路，電磁閥驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)到進(jìn)氣電磁閥10和排氣電磁閥16，進(jìn)氣電磁閥10控制進(jìn)氣門9的開閉，排氣電磁閥16控制排氣門15的開閉。

其中電磁閥驅(qū)動(dòng)電路為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。進(jìn)氣電磁閥10和排氣電磁閥16分別控制進(jìn)氣門9和排氣門15的開閉實(shí)現(xiàn)方式也為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，可以為：進(jìn)氣電磁閥10控制進(jìn)氣電機(jī)的動(dòng)作，進(jìn)氣電機(jī)的輸出軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門9做遠(yuǎn)離或接近熱力腔11入口的運(yùn)動(dòng)，具體可以為：進(jìn)氣電機(jī)的輸出軸上傳動(dòng)連接有進(jìn)氣電動(dòng)推桿，進(jìn)氣電動(dòng)推桿帶動(dòng)進(jìn)氣門9移動(dòng)；排氣電磁閥16控制排氣電機(jī)的動(dòng)作，排氣電機(jī)的輸出軸驅(qū)動(dòng)排氣門15做遠(yuǎn)離或接近熱力腔11出口的運(yùn)動(dòng)，具體可以為：出氣電機(jī)的輸出軸上傳動(dòng)連接有出氣電動(dòng)推桿，出氣電動(dòng)推桿帶動(dòng)出氣門移動(dòng)。

內(nèi)燃機(jī)余熱回收部將回收的余熱輸入到熱交換器6，在熱交換器6中將熱量傳導(dǎo)至有機(jī)液，有機(jī)液吸收熱量后由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，氣態(tài)的有機(jī)液進(jìn)入到熱力腔11，推動(dòng)活塞12到達(dá)下止點(diǎn)；進(jìn)氣門9和排氣門15均關(guān)閉，氣態(tài)的有機(jī)液與排氣門15接觸，因排氣門15與冷凝器17連接，冷凝器17帶給排氣門15的低溫效果使得熱力腔11內(nèi)的有機(jī)液遇冷由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致熱力腔11內(nèi)壓力低于外界壓力，大氣壓推動(dòng)熱力腔11中的活塞12朝向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，此過程將內(nèi)燃機(jī)的余熱轉(zhuǎn)化為活塞12的機(jī)械動(dòng)能，實(shí)施的時(shí)候可以通過活塞12帶動(dòng)外界動(dòng)力裝置13做功，從而實(shí)現(xiàn)余熱的再利用，提高燃油利用效率；而熱力腔11中的液態(tài)的有機(jī)液通過回流管18返回到儲(chǔ)油罐8等待下次熱力循環(huán)。

本發(fā)明所述的系統(tǒng)，可以將內(nèi)燃機(jī)的余熱回收起來，并將回收的內(nèi)燃機(jī)的余熱轉(zhuǎn)換成活塞的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)了余熱的回收利用，提高內(nèi)燃機(jī)余熱的綜合利用效率，降低能源消耗。

本發(fā)明還公開了一種利用上述系統(tǒng)進(jìn)行的生物質(zhì)能內(nèi)燃機(jī)的余熱利用方法，其中，本實(shí)施例中，活塞的運(yùn)動(dòng)軌跡為在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)之間滑動(dòng)，如圖2所示，所述方法包括如下步驟：

（1）進(jìn)氣門和排氣門均處于開啟狀態(tài)，活塞位于上止點(diǎn)，有機(jī)液與收集的內(nèi)燃機(jī)的余熱進(jìn)行熱交換，從而有機(jī)液由液體變?yōu)闅鈶B(tài)；本實(shí)施例中有機(jī)液可以為丙酮，之所以選擇有機(jī)液是因?yàn)橛袡C(jī)液沸點(diǎn)較低，遇熱易汽化。

在初始時(shí)刻，活塞位于上止點(diǎn)、進(jìn)氣門和排氣門均處于開啟狀態(tài)；回收的內(nèi)燃機(jī)余熱進(jìn)入到熱交換器，其中回收的內(nèi)燃機(jī)余熱包括內(nèi)燃機(jī)尾氣余熱、內(nèi)燃機(jī)低溫冷卻水中的熱量、內(nèi)燃機(jī)高溫冷卻水中的熱量以及內(nèi)燃機(jī)的機(jī)油冷卻液中的熱量。溫度傳感器時(shí)刻檢測進(jìn)入到熱交換器中的熱傳導(dǎo)介質(zhì)的溫度，并將檢測到的溫度值傳輸?shù)街骺豦cu，主控ecu輸出信號(hào)控制油泵轉(zhuǎn)動(dòng)，油泵帶動(dòng)有機(jī)液進(jìn)入到熱交換器。

液態(tài)的有機(jī)液在熱交換器中與內(nèi)燃機(jī)的余熱進(jìn)行換熱，有機(jī)液預(yù)熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，氣態(tài)的有機(jī)液經(jīng)過進(jìn)氣緩沖腔進(jìn)入到熱力腔，在熱力腔中氣態(tài)的有機(jī)液推動(dòng)活塞朝向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞距離傳感器時(shí)刻檢測活塞距離，并將檢測到的活塞距離信號(hào)傳輸?shù)街骺豦cu。

其中，主控ecu根據(jù)接收到的溫度信號(hào)控制油泵轉(zhuǎn)速，油泵轉(zhuǎn)速確定方法為：

1）首先，根據(jù)油泵轉(zhuǎn)速和熱傳導(dǎo)介質(zhì)的溫度標(biāo)定油泵脈譜圖；其中，脈譜圖是根據(jù)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定得出的一系列數(shù)據(jù)值，通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)定得出脈譜圖為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

2）然后，主控ecu根據(jù)接收到的余熱溫度查詢脈譜圖中對(duì)應(yīng)的油泵的轉(zhuǎn)速，如果該余熱溫度值有對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速則進(jìn)行步驟3）；如果該溫度值沒有對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速則進(jìn)行步驟4）。

3）油泵驅(qū)動(dòng)電路接收到控制信號(hào)，并輸出信號(hào)控制油泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到與余熱溫度對(duì)應(yīng)的值，其中，油泵驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)接收到的信號(hào)控制油泵轉(zhuǎn)速為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

4）設(shè)定余熱溫度為t，根據(jù)比較函數(shù)確定大于余熱溫度t的溫度th集合{th1，th2，……，thn}和小于余熱溫度t的溫度tm(tm<t)集合{tm1，tm2，……，tmn}；

依據(jù)公式（一）和公式（二）得到兩個(gè)端點(diǎn)溫度值；

min{(th1-t)，(th1-t)，…..，(thn-t)}（一）

min{(t-tm1)，(t-tm2)，…..，(t-tmn)}（二）

其中，min為最小值函數(shù)；th1，th2，……，thn為脈譜圖中溫度值大于余熱溫度t的溫度值；tm1，tm2，……，tmn為脈譜圖中溫度值小于余熱溫度t的溫度值；

公式（一）得到的值對(duì)應(yīng)的溫度值th為端點(diǎn)溫度值t1；

公式（二）得到的值對(duì)應(yīng)的溫度值tm為端點(diǎn)溫度值t2，t1和t2分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速(t1，n1)和(t2，n2)；

根據(jù)公式（三）得到油泵轉(zhuǎn)速，油泵驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)接收到的控制信號(hào)，輸出信號(hào)控制油泵的轉(zhuǎn)速，使得油泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到值n；

n=n1+(t-t1)·(t2-t1)/(n2-n1)（三）。

其中，n為得出的油泵的轉(zhuǎn)速；t1、t2為兩個(gè)端點(diǎn)溫度值；n1為溫度值t1對(duì)應(yīng)的油泵的轉(zhuǎn)速；n2為溫度值t2對(duì)應(yīng)的油泵的轉(zhuǎn)速。

（2）氣態(tài)的有機(jī)液進(jìn)入到熱力腔，推動(dòng)活塞朝向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)；

因熱力腔的入口處的進(jìn)氣門處于開啟狀態(tài)，故氣態(tài)的有機(jī)液可以通過熱力腔的入口進(jìn)入到熱力腔中，熱力腔中壓力變大，從而活塞朝向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。在活塞滑動(dòng)的過程中，距離傳感器時(shí)刻檢測活塞的距離信號(hào)，從而根據(jù)活塞的距離信號(hào)得出活塞的位置。

（3）活塞達(dá)到下止點(diǎn)，進(jìn)氣門和排氣門均關(guān)閉；

當(dāng)主控ecu根據(jù)接收到的活塞的距離信號(hào)，得出活塞到達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，主控ecu分別輸出信號(hào)控制進(jìn)氣電磁閥和排氣電磁閥動(dòng)作，在進(jìn)氣電磁閥和排氣電磁閥作用下進(jìn)氣門和排氣門均關(guān)閉。

當(dāng)然，此處為了保證熱力腔中進(jìn)氣量的充足，可以在活塞到達(dá)下止點(diǎn)1~5s后再關(guān)閉排氣門，優(yōu)選實(shí)施例為活塞到達(dá)下止點(diǎn)3s后關(guān)閉排氣門。

（4）排氣門關(guān)閉后，氣態(tài)的有機(jī)液接觸到排氣門變?yōu)橐簯B(tài)，液態(tài)的有機(jī)液通過回流管返回到儲(chǔ)油罐中，熱力腔中壓力降低，大氣壓推動(dòng)活塞朝向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，進(jìn)氣門和排氣門從關(guān)閉狀態(tài)變?yōu)殚_啟狀態(tài)。

具體為：排氣門關(guān)閉后，排氣門與熱力腔接觸，因排氣門與冷凝器連接，熱力腔中的氣態(tài)的有機(jī)液在冷凝器傳遞給排氣門的低溫作用下迅速變成液態(tài)，熱力腔中壓力降低，大氣壓推動(dòng)活塞朝向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)主控ecu檢測到活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，主控ecu輸出信號(hào)控制進(jìn)氣電磁閥和排氣電磁閥動(dòng)作，在進(jìn)氣電磁閥和排氣電磁閥作用下進(jìn)氣門和排氣門均開啟。

此處為保證熱力腔中進(jìn)氣量的充足，在活塞到達(dá)上止點(diǎn)前就將進(jìn)氣門開啟，保證熱力腔的進(jìn)氣量。

熱力腔中的液態(tài)的有機(jī)液通過回流管返回到儲(chǔ)油罐中，為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)液回流的控制，可以在回流管上設(shè)置回流電磁閥，主控ecu輸出信號(hào)控制回流電磁閥的開閉即可。

（5）依次重復(fù)步驟（1），（2），（3），（4）。

步驟（1），（2），（3），（4）使得活塞完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程，重復(fù)步驟（1），（2），（3），（4）則可以實(shí)現(xiàn)活塞的往復(fù)做功，進(jìn)而將內(nèi)燃機(jī)的余熱源源不斷的利用起來，提高能源利用率。

本發(fā)明所述的方法實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)余熱的充分利用，可提高能源的利用效率，降低能源消耗。