CN105471322A - 一种汽车发动机排气系统 - Google Patents

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昝鹏宇
刘军
邱群麟
赵玉才
刘凯
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Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd
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Pan Asia Technical Automotive Center Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种汽车发动机排气系统，其包括排气管以及安装于所述排气管上的温差发电装置，其中所述温差发电装置包括温差发电集热模块以及与其一端连接的温差发电模块。所述温差集热模块包括设置于排气管内用于与废气接触吸热的集热件，所述温差发电模块包括热电元件用于利用温差发电。本发明增设温差发电装置，将排气管中排出废气的热量重新利用进行发电，减少发动机为蓄电池、照明与信号系统、仪表与显示系统供电时间，降低了整车油耗。

Description

一种汽车发动机排气系统
技术领域
本发明涉及汽车发动机系统，特别是一种汽车发动机排气系统。
背景技术
目前汽车燃料中的能量约有三分之二没有被充分有效利用，而是经由排气废热等形式浪费掉。如果能将这些白白消耗的热能利用起来，一方面提高了能量的利用率，另一方面则是则能够有效的降低汽车的油耗。
热电材料是一种利用固体内部载流子运动，来实现热能和电能直接相互转换的半导体材料。该材料能利用温度差进行发电，与排气废热发电具有较好的匹配性。
中国专利申请公开第CN102102596A号公开了一种汽车排气废热发电技术方案。其利用温差发电器安装在内燃机排气系统上，将热能转化为电能。这样，在一定程度上，利用了上述提到的被浪费的能量。
但是，该技术方案仍存在不足之处，首先，并没有考虑到集热模块的热能收集方式，大部分热能随着废气排出排气系统；其次，该技术方案采用与内燃机冷却系统集成的冷却回路，这就需要对原有内燃机冷却系统进行改装，从而使得在现有车型上实现此方案较为复杂。最后，该技术方案并没有考虑到产生电能的利用方式和供电策略。
因此，确有必要开发一种新型的汽车排气废热发电技术方案，来克服现有技术中的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车发动机排气系统，其可以有效利用其排出废气中的热量来进行发电，并进而为车内电气装置供电，从而减少了发动机为车内电气装置的供电时间，降低了整车油耗。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种汽车发动机排气系统，其包括排气管以及安装于所述排气管上的温差发电装置。其中所述温差发电装置包括温差发电集热模块以及与其一端连接的温差发电模块，所述温差集热模块包括设置于排气管内用于与废气接触吸热的集热件，所述温差发电模块包括用于利用温差发电的热电元件。
进一步的，在本发明的技术方案中，所述温差发电装置还包括温差发电冷却模块，其连接在所述温差发电模块的另一端。
进一步的，在本发明的技术方案中，所述温差集热模块的集热件包括翅片式高热导系数材料单元。
进一步的，在本发明的技术方案中，所述温差发电集热模块包括高导热系数材料的平板，用于存储所述集热件吸收的热能。
进一步的，在本发明的技术方案中，所述温差发电模块的热电元件包括利用赛贝克原理的温差发电材料。
进一步的，在本发明的技术方案中，所述温差发电冷却模块包括水循环装置，其所包括的载体中布置水道以进行水冷冷却。
进一步的，在本发明的技术方案中，所述水循环装置包括水箱和水泵，可为所述温差发电冷却模块中的水进行强制循环。
进一步的，在本发明的技术方案中，所述温差发电装置还包括温差发电控制器，其采用电路逻辑和开关控制温差发电模块的供电策略。
进一步的，在本发明的技术方案中，还包括旁路通道，其与所述温差发电装置并联安装在所述排气管上。
进一步的，在本发明的技术方案中，所述旁路通道上设置有开关阀，用于控制所述旁通管路的开关，以保证所述排气系统的背压不致过大。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明增设温差发电装置，将排气管中排出废气的热量重新利用进行发电，减少发动机为蓄电池、照明与信号系统、仪表与显示系统供电时间，降低了整车油耗。
同时，温差发电装置采用翅片式集热模块，更好的利用排气余热。然后利用温差发电控制器对发电进行控制，并实现为汽车蓄电池充电，或为照明与信号系统、仪表与显示系统供电功能。
另外，温差发电装置还利用带开关阀的旁通管路，来控制排气系统的背压，以保证背压不致过大引起发动机异常。
附图说明
图1是本发明涉及的一个实施方式提供的一种汽车发动机排气系统的结构示意图。
图2是图1所示的汽车发动机排气系统的逻辑结构示意图，其还进一步图示了发电供电应用策略部分。
图中的附图标记说明如下。
三元催化器 1 排气管 2
温差发电模块 3 温差发电集热模块 4
温差发电冷却模块 5 温差发电控制器 6
旁通管路 7 蓄电池 8
照明与信号系统 9 仪表与显示系统 10
水泵 11 水箱 12
消声器 13 温差发电装置 15
开关阀 16
具体实施方式
请参阅图1和图2所述，本发明涉及的一个实施方式提供了一种汽车发动机排气系统。
其包括在发动机排气系统柔性节后，连接的三元催化器1，接排气管2，接温差发电装置15。
其中温差发电装置15包括温差发电集热模块4、温差发电冷却模块5、温差发电模块3、温差发电控制器6。
温差发电集热模块4采用翅片式高导热系数材料，翅片伸入排气管2中，与排气废热充分接触，吸收排气废热，并将之储存在集热模块内的高导热系数材料平板中。
温差发电冷却模块5采用水冷方式，由独立的循环水泵11带动水的循环，水源来自独立的水箱12。冷却模块由高导热系数材料制成，内部布置水道及挡板，以保证水在冷却模块内部均匀流动。
温差发电模块3放置在温差发电集热模块4和温差发电冷却模块5之间，分为热端和冷端，热端与温差发电集热模块4接触，冷端与温差发电冷却模块5接触。温差发电模块3由若干热电元件串联或并联组成，热电元件采用热电材料，该材料利用赛贝克原理，在两端具有温度差的情况下能够发电。
温差发电控制器6采用DC/DC变压模块，对温差发电模块3产生的直流电进行稳压、整流，并通过电路逻辑和开关控制温差发电模块为汽车蓄电池8充电，或为照明与信号系统9、仪表与显示系统10供电。
进一步的，温差发电装置15旁通一段旁通管路7，接排气系统消音器13，接排气管2。
其中旁通管路7与温差发电装置15并联，在旁通管路7中安装电动开关阀16或气动开关阀16。以在特定工况下，使旁通管路7打开以降低排气系统背压值，保证发动机的动力性能。
以上所述仅为本发明的一个实施例而已，并不用于限制此发明。凡在本发明的精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车发动机排气系统，其包括排气管，其特征在于，还包括安装于所述排气管上的温差发电装置，所述温差发电装置包括温差发电集热模块以及与其一端连接的温差发电模块，所述温差集热模块包括设置于排气管内用于与废气接触吸热的集热件，所述温差发电模块包括用于利用温差发电的热电元件。
2.根据权利要求1所述的汽车发动机排气系统，其特征在于，所述温差发电装置还包括温差发电冷却模块，其连接在所述温差发电模块的另一端。
3.根据权利要求1所述的汽车发动机排气系统，其特征在于，所述温差集热模块的集热件包括翅片式高热导系数材料单元。
4.根据权利要求1所述的汽车发动机排气系统，其特征在于，所述温差发电集热模块还包括高导热系数材料的平板，用于存储所述集热件吸收的热能。
5.根据权利要求1所述的汽车发动机排气系统，其特征在于，其中所述温差发电模块的热电元件包括利用赛贝克原理的温差发电材料。
6.根据权利要求1所述的汽车发动机排气系统，其特征在于，其中所述温差发电冷却模块包括水循环装置，其所包括的载体中布置水道以进行水冷冷却。
7.根据权利要求6所述的汽车发动机排气系统，其特征在于，其中所述水循环装置包括水箱和水泵，可为所述温差发电冷却模块中的水进行强制循环。
8.根据权利要求1所述的汽车发动机排气系统，其特征在于，其中所述温差发电装置还包括温差发电控制器，其采用电路逻辑和开关控制温差发电模块的供电策略。
9.根据权利要求1所述的汽车发动机排气系统，其特征在于，其还包括旁路通道，其与所述温差发电装置并联安装在所述排气管上。
10.根据权利要求1所述的汽车发动机排气系统，其特征在于，所述旁路通道上设置有开关阀，用于控制所述旁通管路的开关，以保证所述排气系统的背压不致过大。
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