CN103133099A - 分流式内燃机排气余热的回收利用系统 - Google Patents

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杨博
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Abstract

本发明公开了一种分流式内燃机排气余热的回收利用系统，将位于后处理器前的内燃机排气总管分成两路支管，至少一个所述支管上设有分流阀，所述分流阀由控制器根据来自压力传感器的排气压力信号进行开度控制，所述压力传感器安装在所述内燃机排气总管上；在任意一个所述支管内设有由热电转换材料形成的发电体，所述发电体设置有高温侧和低温侧，在发电体高温侧形成有排气通道，所述发电体与用电装置连接。本发明通过在排气总管上增加一个分流结构并结合一个热电转换模块的方式，在不影响内燃机工作的情况下，回收利用内燃机排气中的热量并将其转换为电能，具有简单高效的特点。

Description

分流式内燃机排气余热的回收利用系统
技术领域
本发明涉及一种余热回收利用系统，特别是涉及一种内燃机排气余热的回收利用系统。
背景技术
内燃机在国民生活和生产中有着很重要的作用，车用动力的大部分都依靠内燃机，来自化石燃料的汽柴油的大部分都被内燃机所消耗，而内燃机所消耗的能量中只有大约百分之二十五被用来做功，而有百分之四十以热能的形式随着汽车排气而排放。因此，回收利用内燃机排气中的余热具有十分重要的意义。内燃机余热利用的技术已经有很多专家进行了研究，申请了一些专利，并且有的已经进行了实际应用，但是上述余热利用方法多数仅限于简单地回收内燃机排气中的热能，使之转化为另外一种方便利用的热能形式，对汽车进行供暖等。而一些学者提出的应用蒸气朗肯循环将热能转化为电能或动能的方法，也有结构复杂，能量转化效率相对较低等缺点。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种分流式内燃机排气余热的回收利用系统，该系统能够在不影响内燃机工作的情况下，将内燃机排气的部分热能转化为电能，且结构简单。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种分流式内燃机排气余热的回收利用系统，将位于后处理器前的内燃机排气总管分成两路支管，至少一个所述支管上设有分流阀，所述分流阀由控制器根据来自压力传感器的排气压力信号进行开度控制，所述压力传感器安装在所述内燃机排气总管上；
在任意一个所述支管内设有由热电转换材料形成的发电体，所述发电体设置有高温侧和低温侧，在发电体高温侧形成有排气通道，所述发电体与用电装置连接。
所述排气通道内塞装有由金属多孔材料形成的热量传递体。
所述发电体为管型，且其外壁形成与对应所述支管的内壁接触的发电体低温侧，内壁形成所述发电体高温侧，在所述内壁形成的所述排气通道内塞装有由金属多孔材料形成的所述热量传递体。
所述发电体为板型，该系统包括至少一个具有中心通孔的板式发电体，所述板式发电体的中心通孔形成冷却流体通道，所述板式发电体的中心通孔内侧壁形成所述发电体低温侧；所述板式发电体外形成有所述排气通道，所述排气通道内塞装有由金属多孔材料形成的所述热量传递体，所述板式发电体的外侧壁形成所述发电体高温侧；所述冷却流体通道和所述排气通道垂直。
所述用电装置为蓄电池。
两路所述支管上各设有一所述分流阀。
本发明具有的优点和积极效果是：
一）控制器根据排气压力信号控制分流阀开度，在内燃机背压高的情况下降低换热排气比例，在内燃机背压低的情况下提高换热排气比例，在不大幅增加内燃机排气阻力，影响内燃机输出功率的情况下，将内燃机排气中的热量转换为电能，从而达到节约能源和提高内燃机工作效率的目的。
二）通过使用金属多孔材料，提高了内燃机排气和金属表面的换热面积，强化了换热，因此可以提高热电转换效率。
三）在尽可能小地改动内燃机排气管道结构的基础上对内燃机排气能量进行回收利用，对内燃机的工作不会产生较大的影响，且结构简单，方便布置。
综上所述，本发明通过在排气总管上增加一个分流结构并结合一个热电转换模块的方式，在不影响内燃机工作的情况下，回收利用内燃机排气中的热量并将其转换为电能，具有简单高效的特点。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图。
图中：1、内燃机排气总管，2、压力传感器，3、分流阀，4、控制器，5、后处理器，6、蓄电池，7、热量传递体，8、发电体，9、冷却流体通道，10、内燃机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图2，一种分流式内燃机排气余热的回收利用系统，将位于后处理器5前的内燃机排气总管1分成两路支管，至少一个所述支管上设有分流阀3，所述分流阀3由控制器4根据来自压力传感器2的排气压力信号进行开度控制，所述压力传感器2安装在所述内燃机排气总管1上；在任意一个所述支管内设有由热电转换材料形成的发电体8，所述发电体8设置有高温侧和低温侧，在发电体高温侧形成有排气通道，所述发电体8与用电装置连接。
为了提高热电转换效率，在本发明中，所述排气通道内塞装有由金属多孔材料形成的热量传递体7。所述用电装置为蓄电池6。为了便于流量控制两路所述支管上各设有一所述分流阀3。
在本发明中，热电转换模块可以有多种结构，例如：
实施例1：
请参阅图1，上述发电体8为管型，且其外壁形成与对应所述支管的内壁接触的发电体低温侧，内壁形成所述发电体高温侧，在所述内壁形成的所述排气通道内塞装有由金属多孔材料形成的所述热量传递体7。
实施例2：
上述发电体8为板型，该系统包括至少一个具有中心通孔的板式发电体，所述板式发电体的中心通孔形成冷却流体通道9，所述板式发电体的中心通孔内侧壁形成所述发电体低温侧；所述板式发电体外形成有所述排气通道，所述排气通道内塞装有由金属多孔材料形成的所述热量传递体7，所述板式发电体的外侧壁形成所述发电体高温侧；所述冷却流体通道9和所述排气通道垂直。
本发明的工作原理：
在内燃机10的工作过程中，内燃机10会产生高温废气，内燃机10的高温废气在不增加该系统时被直接排向大气，造成了能量的浪费，增加了该系统后，内燃机的部分废气在排进大气之前，通过设置在热电转换模块排气通道内的热量传递体将部分排气的热能传递给发电体高温侧，使发电体高温侧具有较高的温度，低温侧和温度较低的冷却流体进行热交换，温度低，因此，发电体8两侧形成了较高的温差，产生电动势，输出电流。在上述两个实施例中，发电体8输出的电流直接通入汽车的蓄电池6中，为蓄电池6充电。
由金属多孔材料形成的热量传递体7虽然强化了发电体8高温侧的换热，提高了热电转换效率，但可能导致内燃机排气背压的上升，恶化内燃机10的工作效率。为此，本发明通过设置一个分流结构，当内燃机排气背压增高，影响到其工作效率时，开大通过没设热电转换模块的支管上的分流阀3，增大该支管内的排气流量，使内燃机排气背压降低，当内燃机排气背压降低时，增大设有热电转换模块的支管内的排气流量，使内燃机排气背压提高，从而保证内燃机排气背压在一个合适的范围内。
本发明采用一个分流结构和一个热电转换模块，通过分流阀将内燃机排气分成两个部分，一部分通过热电转换模块，另一部分不通过热电转换模块，直接进入排气后处理器，分流阀可以对排气的两部分比例进行调节，流经热电转换模块的内燃机排气中的热量通过由金属多孔材料形成的热量传递体传递给发电体进行发电，从而达到余热回收和提高内燃机工作效率的目的。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分流式内燃机排气余热的回收利用系统，其特征在于，将位于后处理器前的内燃机排气总管分成两路支管，至少一个所述支管上设有分流阀，所述分流阀由控制器根据来自压力传感器的排气压力信号进行开度控制，所述压力传感器安装在所述内燃机排气总管上；
在任意一个所述支管内设有由热电转换材料形成的发电体，所述发电体设置有高温侧和低温侧，在发电体高温侧形成有排气通道，所述发电体与用电装置连接。
2.根据权利要求1所述的分流式内燃机排气余热的回收利用系统，其特征在于，所述排气通道内塞装有由金属多孔材料形成的热量传递体。
3.根据权利要求2所述的分流式内燃机排气余热的回收利用系统，其特征在于，所述发电体为管型，且其外壁形成与对应所述支管的内壁接触的发电体低温侧，内壁形成所述发电体高温侧，在所述内壁形成的所述排气通道内塞装有由金属多孔材料形成的所述热量传递体。
4.根据权利要求2所述的分流式内燃机排气余热的回收利用系统，其特征在于，所述发电体为板型，该系统包括至少一个具有中心通孔的板式发电体，所述板式发电体的中心通孔形成冷却流体通道，所述板式发电体的中心通孔内侧壁形成所述发电体低温侧；所述板式发电体外形成有所述排气通道，所述排气通道内塞装有由金属多孔材料形成的所述热量传递体，所述板式发电体的外侧壁形成所述发电体高温侧；所述冷却流体通道和所述排气通道垂直。
5.根据权利要求1所述的分流式内燃机排气余热的回收利用系统，其特征在于，所述用电装置为蓄电池。
6.根据权利要求1所述的分流式内燃机排气余热的回收利用系统，其特征在于，两路所述支管上各设有一所述分流阀。
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