CN105569818B - 内燃机废气利用器和汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机废气利用器和汽车，其中，该内燃机废气利用器包括：废气转换机总成和发电机总成，在废气转换机总成中，膨胀管内管套设在主轴上，主轴的两端分别与压气机、涡轮同轴连接，膨胀管外管套设在膨胀管内管上；主轴依次与压气机、发电机总成连接；回热器与膨胀管外管连接；连接管的两端分别与发电机总成的外壁、膨胀管外管连接；膨胀管外管上设置有与发动机排气管连接的排气进气口，回热器上设置有与汽车排气管连接的废气排气口；膨胀管外管与回热器连通，连接管与回热器连通，连接管上设置空气进气口。将废气的压力能和热能转换为电能，有效的利用发动机排气管排出的废气，提高了燃料燃烧热量的利用率，较好的节约汽车的能源消耗。

Description

内燃机废气利用器和汽车

技术领域

本发明涉及汽车零部件制造技术，尤其涉及一种内燃机废气利用器和汽车。

背景技术

随着汽车的应用，对于汽车的节能要求也相应提了出来。汽车排出的废气中具有能量，可以回收利用汽车排出的废气，进而回收汽车的废气的能量。

现有技术中，回收废气能量主流技术为涡轮增压发动机，就是利用发动机排气系统所带来的能量驱动涡轮增压泵，对发动机进气实现增压，以达到单位时间内进气量增多的目的。根据空气和燃油的比例要求，进气量增多后，喷油量也会随着增加，在单位时间内输出功率就更大。而驱动涡轮的能量是来自被浪费的废气中的能量，由此实现了能量回收，从而降低能量损失。

然而现有技术中的涡轮增压发动机只能利用发动机排气管排出的废气的冲击力和压力能，而废气中具有550摄氏度以上的热能没有被利用，从而依然无法有效的利用发动机排气管排出的废气，无法较好的节约汽车的能源消耗。

发明内容

本发明提供一种内燃机废气利用器和汽车，用以解决现有技术中无法有效的利用发动机排气管排出的废气，无法较好的节约汽车的能源消耗的问题。

本发明的一方面是提供一种内燃机废气利用器，包括：

废气转换机总成和发电机总成，所述废气转换机总成包括主轴、压气机、膨胀管内管、膨胀管外管、涡轮、回热器和连接管；

所述膨胀管内管套设在所述主轴上，所述主轴的一端与所述压气机同轴连接，所述主轴的另一端与涡轮同轴连接，所述膨胀管外管套设在所述膨胀管内管上；所述主轴的一端穿过所述压气机之后与所述发电机总成连接；所述回热器的一端与所述膨胀管外管的一端固定连接；所述连接管的两端分别与所述发电机总成的外壁、所述膨胀管外管的另一端固定连接，以将所述压气机容纳在所述连接管内；

所述膨胀管外管上设置有与发动机排气管连接的排气进气口，所述回热器的另一端上设置有与汽车排气管连接的废气排气口；所述膨胀管外管与所述回热器之间通过膨胀管进气管连通，所述压气机与所述回热器之间通过压气机出气管连通，且所述连接管上设置有空气进气口；

所述压气机，用于通过所述空气进气口抽取空气，将空气压缩为压缩空气后，通过所述压气机出气管将所述压缩空气传送至所述回热器中，以使所述压缩空气吸收所述回热器中的热量成为高压气体；

所述涡轮，用于接收所述发动机排气管传送至所述膨胀管外管中的废气的气流压力后旋转，并接收所述回热器通过所述膨胀管进气管传送的高压气体以使所述高压气体和所述废气产生气体压强后旋转，以通过所述主轴向所述发电机总成输送旋转功率；

所述发电机总成，用于将所述旋转功率转换为电能。

如上所述的内燃机废气利用器中，所述废气转换机总成还包括：导流器；

所述导流器设置在所述主轴与所述涡轮之间；所述主轴的另一端依次穿过所述导流器、所述涡轮与尾椎进行连接，以使所述导流器与所述涡轮同轴连接；

所述导流器，用于将所述发动机排气管传送至所述膨胀管外管中的废气进行整流，以使所述废气的气流方向一致。

如上所述的内燃机废气利用器中，所述压气机包括：压气机叶轮、压气机扩压器和压气机涡壳；

所述主轴的一端依次与所述压气机扩压器、所述压气机叶轮同轴连接之后，所述主轴的一端与所述压气机涡壳固定连接。

如上所述的内燃机废气利用器中，所述回热器包括：回热器散热叶片、回热器外壳和回热器尾管；

所述回热器外壳为圆柱状的套筒，所述回热器尾管为圆柱状的套筒；

所述回热器散热叶片套设在所述回热器外壳中，且所述回热器散热叶片固定设置在所述回热器外壳中；

所述回热器散热叶片的尾端与所述回热器尾管的一端固定连接；所述回热器尾管的另一端设置有所述废气排气口，所述回热器尾管的另一端用于排出所述回热器中的废气。

如上所述的内燃机废气利用器中，所述回热器外壳上设有第一排气口和第二排气口；

所述膨胀管外管的外壁上设置有第三排气口，所述压气机的外壁上设置有第四排气口；

所述膨胀管进气管的两端分别与所述第一排气口、所述第三排气口连通；

所述压气机出气管的两端分别与所述第二排气口、所述第四排气口连通。

如上所述的内燃机废气利用器中，所述主轴上套设有轴套；

所述主轴的两端分别设置有轴承。

如上所述的内燃机废气利用器中，所述发电机总成包括：变速箱、发电机和发电机外壳；

所述发电机外壳为一端封闭的圆柱状套筒；

所述发电机设置在所述发电机外壳中，且所述发电机与所述发电机外壳固定连接；

所述发电机朝向所述连接管的一端与所述变速箱的一端固定连接，所述变速箱的另一端与所述连接管固定连接，且所述主轴的一端穿过所述压气机之后与所述变速箱连接；

所述变速箱用于降低所述主轴传递给所述发电机的转速。

如上所述的内燃机废气利用器中，内燃机废气利用器的外壁上设置有用于与汽车的车体进行连接的安装点。

本发明的另一方面是提供一种汽车，包括：车体和如上所述的内燃机废气利用器；

所述内燃机废气利用器通过所述内燃机废气利用器的外壁上的安装点，与所述车体固定连接；

所述内燃机废气利用器的排气进气口，与所述车体的发动机排气管连接；

所述内燃机废气利用器的废气排气口，与所述车体的汽车排气管连接。

本发明通过提供一种由废气转换机总成和发电机总成构成的内燃机废气利用器，废气转换机总成包括主轴、压气机、膨胀管内管、膨胀管外管、涡轮、回热器和连接管；膨胀管内管套设在主轴上，主轴的一端与压气机同轴连接，主轴的另一端与涡轮同轴连接，膨胀管外管套设在膨胀管内管上；主轴的一端穿过压气机之后与发电机总成连接；回热器的一端与膨胀管外管的一端固定连接；连接管的两端分别与发电机总成的外壁、膨胀管外管的另一端固定连接，以将压气机容纳在连接管内；膨胀管外管上设置有与发动机排气管连接的排气进气口，回热器的另一端上设置有与汽车排气管连接的废气排气口；膨胀管外管与回热器之间通过膨胀管进气管连通，压气机与回热器之间通过压气机出气管连通，且连接管上设置有空气进气口；压气机，用于通过空气进气口抽取空气，将空气压缩为压缩空气后，通过压气机出气管将压缩空气传送至回热器中，以使压缩空气吸收回热器中的热量成为高压气体；涡轮，用于接收发动机排气管传送至膨胀管外管中的废气的气流压力后旋转，并接收回热器通过膨胀管进气管传送的高压气体以使高压气体和废气产生气体压强后旋转，以通过主轴向发电机总成输送旋转功率，使得发电机总成将旋转功率转换为电能。从而汽车的发动机排气管排出的废气进入到膨胀管外管中之后，由于废气具有冲击力和压力能，从而可以冲击涡轮，使得涡轮进行高速旋转；由于涡轮、主轴、压气机进行同轴连接，使得压气机上的叶轮旋转，进而通过主轴向发电机总成输送第一旋转功率，同时，回热器回收了废气的热能；然后，压气机可以通过空气进气口抽取空气，将空气压缩为压缩空气后，压缩空气进入回热器中吸收回热器中的能量而成为高压气体，高压气体通过膨胀管进气管传送至膨胀管外管中，高压气体和发动机排气管排出的废气混合后发生剧烈膨胀可以产生巨大压强，从而推动涡轮高速旋转，使得压气机上的叶轮旋转，进而通过主轴向发电机总成输送第二旋转功率；发电机总成将第一旋转功率与第二旋转功率，全部转换为电能，进而为汽车提供废气转换为的电能。从而有效的利用了发动机排气管排出的废气的热能，将废气的压力能和热能转换为电能，有效的利用发动机排气管排出的废气，提高了燃料燃烧热量的利用率，较好的节约汽车的能源消耗。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的内燃机废气利用器的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的内燃机废气利用器的俯视图；

图3为本发明实施例一提供的内燃机废气利用器的爆炸图；

图4为本发明实施例一提供的内燃机废气利用器的剖面示意图；

图5为本发明实施例一提供的内燃机废气利用器的结构原理图；

图6为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的结构示意图一；

图7为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的俯视图；

图8为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的结构示意图二；

图9为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的结构示意图三；

图10为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的剖面示意图；

图11为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的结构原理图；

图12为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中主轴与轴套的爆炸图一；

图13为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中主轴与轴套的爆炸图二；

图14为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中主轴与轴套的连接关系图；

图15为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机扩压器与导流器的爆炸图；

图16为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机扩压器与导流器的连接关系图；

图17为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机叶轮与涡轮的爆炸图；

图18为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机叶轮与涡轮的连接关系图；

图19为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管内管与压气机涡壳的爆炸图；

图20为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管内管与压气机涡壳的连接关系图；

图21为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管内管与膨胀管外管的爆炸图；

图22为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管内管与膨胀管外管的连接关系图；

图23为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器的爆炸图；

图24为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器的连接关系图；

图25为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器与膨胀管外管的爆炸图；

图26为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器与膨胀管外管的连接关系图；

图27为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中废气转换机总成的爆炸图；

图28为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中废气转换机总成的结构示意图；

图29为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中发电机总成的爆炸图；

图30为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中发电机总成的结构示意图；

图31本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中发电机的结构示意图；

图32本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中发电机外壳的结构示意图；

图33本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中变速箱的结构示意图；

图34本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中连接管的结构示意图；

图35本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中轴承的结构示意图；

图36本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中导流器的结构示意图；

图37本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中涡轮的结构示意图；

图38本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器散热叶片的结构示意图；

图39本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器尾管的结构示意图；

图40本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器外壳的结构示意图；

图41本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中尾椎的结构示意图；

图42本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中-膨胀管外管的结构示意图；

图43本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管内管的结构示意图；

图44本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中轴套的结构示意图；

图45本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中主轴的结构示意图；

图46本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机扩压器的结构示意图；

图47本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机叶轮的结构示意图；

图48本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机涡壳的结构示意图；

图49本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中连接键的结构示意图；

图50本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机出气管的结构示意图；

图51本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管进气管的结构示意图；

图52发明实施例二提供的内燃机废气利用器中M6螺钉的结构示意图。

附图标记：

1-废气转换机总成 2-发电机总成 3-主轴

4-压气机 5-膨胀管内管 6-膨胀管外管

7-涡轮 8-回热器 9-连接管

10-排气进气口 11-废气排气口 12-膨胀管进气管

13-压气机出气管 14-空气进气口 15-导流器

16-尾椎 17-压气机叶轮 18-压气机扩压器

19-压气机涡壳 20-回热器散热叶片 21-回热器外壳

22-回热器尾管 23-第一排气口 24-第二排气口

25-第三排气口 26-第四排气口 27-轴套

28-轴承 29-变速箱 30-发电机

31-发电机外壳 32-M6螺钉 33-花键

34-连接键

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的内燃机废气利用器的结构示意图，图2为本发明实施例一提供的内燃机废气利用器的俯视图，图3为本发明实施例一提供的内燃机废气利用器的爆炸图，图4为本发明实施例一提供的内燃机废气利用器的剖面示意图，图5为本发明实施例一提供的内燃机废气利用器的结构原理图，如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例提供的内燃机废气利用器，包括：

废气转换机总成1和发电机总成2，废气转换机总成1包括主轴3、压气机4、膨胀管内管5、膨胀管外管6、涡轮7、回热器8和连接管9；

膨胀管内管5套设在主轴3上，主轴3的一端与压气机4同轴连接，主轴3的另一端与涡轮7同轴连接，膨胀管外管6套设在膨胀管内管5上；主轴3的一端穿过压气机4之后与发电机总成2连接；回热器8的一端与膨胀管外管6的一端固定连接；连接管9的两端分别与发电机总成2的外壁、膨胀管外管6的另一端固定连接，以将压气机4容纳在连接管9内；

膨胀管外管6上设置有与发动机排气管连接的排气进气口10，回热器8的另一端上设置有与汽车排气管连接的废气排气口11；膨胀管外管6与回热器8之间通过膨胀管进气管12连通，压气机4与回热器8之间通过压气机出气管13连通，且连接管9上设置有空气进气口14；

压气机4，用于通过空气进气口14抽取空气，将空气压缩为压缩空气后，通过压气机出气管13将压缩空气传送至回热器8中，以使压缩空气吸收回热器8中的热量成为高压气体；

涡轮7，用于接收发动机排气管传送至膨胀管外管6中的废气的气流压力后旋转，并接收回热器8通过膨胀管进气管12传送的高压气体以使高压气体和废气产生气体压强后旋转，以通过主轴3向发电机总成2输送旋转功率；

发电机总成2，用于将旋转功率转换为电能。

在本实施例中，具体的，内燃机废气利用器由废气转换机总成1和发电机总成2构成，其中，废气转换机总成1由主轴3、压气机4、膨胀管内管5、膨胀管外管6、涡轮7、回热器8和连接管9构成。膨胀管内管5为一个中空的管，膨胀管内管5套设在主轴3上，主轴3为可旋转的。主轴3的一端与压气机4进行同轴连接，主轴3的另一端与涡轮7进行同轴连接，从而在涡轮7旋转的时候，可以通过主轴3而打动压气机4进行旋转。膨胀管外管6为一个中空的管，膨胀管外管6的直径大于膨胀管内管5的直径，膨胀管外管6套设在膨胀管内管5上，从而膨胀管外管6与膨胀管内管5之间具有一定的空间。

主轴3的一端在于压气机4进行同轴连接之后，与发电机总成2进行连接。同时，回热器8的一端与膨胀管外管6的一端固定连接，进而将涡轮7容纳在回热器8于膨胀管外管6内；连接管9的两端分别与发电机总成2的外壁、膨胀管外管6的另一端通过花键33固定连接，进而将压气机4容纳在连接管9内。此时，实现了废气转换机总成1中膨胀管外管6与回热器8的固定连接，同时实现了废气转换机总成1和发电机总成2的固定连接。

在膨胀管外管6上设置了排气进气口10，排气进气口10与汽车的发动机排气管连接。回热器8的另一端上设置有废气排气口11，废气排气口11与汽车的汽车排气管连接。膨胀管外管6与回热器8之间通过一个膨胀管进气管12进行连通，压气机4与回热器8之间通过一个压气机出气管13进行连通，同时在连接管9上设置有了空气进气口14。

汽车的发动机排气管排出废气，废气具有550摄氏度以上的温度，废气可以通过排气进气口10进入到碰撞管外管中；此时由于废气具有压力能，从而废气可以冲击涡轮7，使得涡轮7进行高速旋转；由于涡轮7、主轴3、压气机4进行同轴连接，使得压气机4上的叶轮旋转，进而通过主轴3向发电机总成2输送第一旋转功率；同时，有一部分废气可以通过回热器8上的废气排气口11而进入到汽车排气管，进而排出，此时回热器8也可以吸收废气的热能。此时，涡轮7、压气机4与回热器8都开始了工作和运行。然后，由于压气机4设置在连接管9内，压气机4可以通过连接管9上的空气进气口14抽取空气，压气机4可以将空气压缩为压缩空气；压缩空气可以通过压气机出气管13进入至回热器8中，压缩空气可以吸收回热器8中的能量而成为高压气体；高压气体可以通过膨胀管进气管12传送至膨胀管外管6中；此时，高压气体和发动机排气管排出的温度高达550摄氏度以上的废气混合，可以发生剧烈膨胀，进而产生巨大压强，巨大的压强可以再次推动涡轮7高速旋转，使得压气机4上的叶轮旋转，进而通过主轴3向发电机总成2输送第二旋转功率。只要汽车的发动机排气管排出废气，则可以不断重复以上过程，从而发电机总成2可以接收到第一旋转功率与第二旋转功率；发电机总成2可以将所有的旋转功率转换为电能，进而为汽车提供电能。

在汽车的使用过程中，汽油燃烧热量的30％会转换为轴输出，40％会以废气的热能和压力能的形式排出。本实施例可以将将废气的热能和压力能转换为旋转力，转换效率为30％左右；然后利用旋转力产生的动能来发电，效率为98％；之后，再利用逆变器和马达将电能转换为轴输出，效率为89％；从而转换至马达的轴输出的燃料热量为0.4×0.30×0.98×0.89＝0.10，也就是利用效率为10％；其中，曲柄轴的轴输出为30％，加上马达的轴输出10％，综合热效率可达到40％，热效率提高了33％，从而可以有效节约燃油，降低排放。

本发明通过提供一种由废气转换机总成1和发电机总成2构成的内燃机废气利用器，其中，废气转换机总成1有主轴3、压气机4、膨胀管内管5、膨胀管外管6、涡轮7、回热器8和连接管9构成；膨胀管内管5套设在主轴3上，主轴3的一端与压气机4同轴连接，主轴3的另一端与涡轮7同轴连接，膨胀管外管6套设在膨胀管内管5上；主轴3的一端穿过压气机4之后与发电机总成2连接；回热器8的一端与膨胀管外管6的一端固定连接；连接管9的两端分别与发电机总成2的外壁、膨胀管外管6的另一端固定连接，以将压气机4容纳在连接管9内；膨胀管外管6上设置有与发动机排气管连接的排气进气口10，回热器8的另一端上设置有与汽车排气管连接的废气排气口11；膨胀管外管6与回热器8之间通过膨胀管进气管12连通，压气机4与回热器8之间通过压气机出气管13连通，且连接管9上设置有空气进气口14。从而汽车的发动机排气管排出的废气进入到膨胀管外管6中之后，由于废气具有冲击力和压力能，从而可以冲击涡轮7，使得涡轮7进行高速旋转；由于涡轮7、主轴3、压气机4进行同轴连接，使得压气机4上的叶轮旋转，进而通过主轴3向发电机总成2输送第一旋转功率，同时，回热器8回收了废气的热能；然后，压气机4可以通过空气进气口14抽取空气，将空气压缩为压缩空气后，压缩空气进入回热器8中吸收回热器8中的能量而成为高压气体，高压气体通过膨胀管进气管12传送至膨胀管外管6中，高压气体和发动机排气管排出的废气混合后发生剧烈膨胀可以产生巨大压强，从而推动涡轮7高速旋转，使得压气机4上的叶轮旋转，进而通过主轴3向发电机总成2输送第二旋转功率；发电机总成2将第一旋转功率与第二旋转功率，全部转换为电能，进而为汽车提供废气转换为的电能。从而有效的利用了发动机排气管排出的废气的热能，将废气的压力能和热能转换为电能，有效的利用发动机排气管排出的废气，提高了燃料燃烧热量的利用率，较好的节约汽车的能源消耗。

图6为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的结构示意图一，图7为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的俯视图，图8为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的结构示意图二，图9为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的结构示意图三，图10为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的剖面示意图，图11为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器的结构原理图，在实施例一的基础上，如图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，本实施例提供的内燃机废气利用器，废气转换机总成1还包括：导流器15；导流器15设置在主轴3与涡轮7之间；主轴3的另一端依次穿过导流器15、涡轮7与尾椎16进行连接，以使导流器15与涡轮7同轴连接；

导流器15，用于将发动机排气管传送至膨胀管外管6中的废气进行整流，以使废气的气流方向一致。

压气机4包括：压气机叶轮17、压气机扩压器18和压气机涡壳19；主轴3的一端依次与压气机扩压器18、压气机叶轮17同轴连接之后，主轴3的一端与压气机涡壳19固定连接。

回热器8包括：回热器散热叶片20、回热器外壳21和回热器尾管22；回热器外壳21为圆柱状的套筒，回热器尾管22为圆柱状的套筒；回热器散热叶片20套设在回热器外壳21中，且回热器散热叶片20固定设置在回热器外壳21中；回热器散热叶片20的尾端与回热器尾管22的一端固定连接；回热器尾管22的另一端设置有废气排气口11，回热器尾管22的另一端用于排出回热器8中的废气。

回热器外壳21上设有第一排气口23和第二排气口24；膨胀管外管6的外壁上设置有第三排气口25，压气机4的外壁上设置有第四排气口26；膨胀管进气管12的两端分别与第一排气口23、第三排气口25连通；压气机出气管13的两端分别与第二排气口24、第四排气口26连通。

主轴3上套设有轴套30；主轴3的两端分别设置有轴承28。

发电机总成2包括：变速箱29、发电机30和发电机外壳31；发电机外壳31为一端封闭的圆柱状套筒；发电机30设置在发电机外壳31中，且发电机30与发电机外壳31固定连接；发电机30朝向连接管9的一端与变速箱29的一端固定连接，变速箱29的另一端与连接管9固定连接，且主轴3的一端穿过压气机4之后与变速箱29连接；变速箱29用于降低主轴3传递给发电机30的转速。

内燃机废气利用器的外壁上设置有用于与汽车的车体进行连接的安装点。

在本实施例中，具体的，在废气转换机总成1中设置了导流器15，导流器15位于主轴3与涡轮7之间。主轴3上套设有轴套30；主轴3的两端分别设置有轴承28。压气机4由压气机叶轮17、压气机扩压器18和压气机涡壳19构成。回热器8由回热器散热叶片20、回热器外壳21和回热器尾管22构成。

图31本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中发电机的结构示意图，32本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中发电机外壳的结构示意图，图33本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中变速箱的结构示意图，图34本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中连接管的结构示意图，图35本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中轴承的结构示意图，图36本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中导流器的结构示意图，图37本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中涡轮的结构示意图，图38本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器散热叶片的结构示意图，图39本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器尾管的结构示意图，图40本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器外壳的结构示意图，图41本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中尾椎的结构示意图，图42本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中-膨胀管外管的结构示意图，图43本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管内管的结构示意图，图44本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中轴套的结构示意图，图45本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中主轴的结构示意图，图46本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机扩压器的结构示意图，图47本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机叶轮的结构示意图，图48本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机涡壳的结构示意图，图49本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中连接键的结构示意图，图50本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机出气管的结构示意图，图51本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管进气管的结构示意图，图52发明实施例二提供的内燃机废气利用器中M6螺钉的结构示意图，如图31-图52所示。图12为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中主轴与轴套的爆炸图一，图13为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中主轴与轴套的爆炸图二，图14为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中主轴与轴套的连接关系图，如图12、图13和图14所示，主轴3插入到轴套30中，主轴3的两端分别设置轴承28，再将膨胀管内管5套设在轴套30上。图15为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机扩压器与导流器的爆炸图，图16为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机扩压器与导流器的连接关系图，如图15和图16所示，主轴3的两端分别采用M6螺钉32与导流器15、压气机扩压器18进行螺接。然后，图17为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机叶轮与涡轮的爆炸图，图18为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中压气机叶轮与涡轮的连接关系图，如图17和图18所示，主轴3与导流器15螺接的一端，再与涡轮7同轴连接，并且涡轮7采用尾椎16进行紧固；主轴3与压气机扩压器18螺接的一端，再与压气机叶轮17同轴连接，并且压气机叶轮17采用连接键34进行紧固；从而，主轴3的一端依次与压气机扩压器18、压气机叶轮17同轴连接，而主轴3的另一端依次穿过导流器15、涡轮7与尾椎16进行连接以使导流器15与涡轮7同轴连接。之后，图19为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管内管与压气机涡壳的爆炸图，图20为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管内管与压气机涡壳的连接关系图，如图19和图20所示，在主轴3与压气机扩压器18螺接的一端上与压气机叶轮17同轴连接，并且压气机叶轮17采用连接键34进行紧固之后，再采用4个M6螺钉32与压气机涡壳19进行螺接，从而主轴3的一端与压气机涡壳19固定连接。然后，图21为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管内管与膨胀管外管的爆炸图，图22为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中膨胀管内管与膨胀管外管的连接关系图，如图21和图22所示，膨胀管外管6套设在膨胀管内管5之外，并且采用4个M6螺钉32将膨胀管外管6与膨胀管内管5进行螺接。之后，图23为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器的爆炸图，图24为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器的连接关系图，如图23和图24所示，回热器外壳21为圆柱状的套筒，回热器尾管22为圆柱状的套筒，将回热器散热叶片20套设在回热器外壳21中，从而将回热器散热叶片20固定设置在回热器外壳21中，回热器散热叶片20的尾端与回热器尾管22的一端固定连接；并且，废气排气口11设置在回热器尾管22的另一端上，从而回热器尾管22的另一端可以排出回热器8中的废气。之后，图25为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器与膨胀管外管的爆炸图，图26为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中回热器与膨胀管外管的连接关系图，如图25和图26所示，将回热器外壳21与膨胀管外管6，采用4个M6螺钉32进行螺接。由于在回热器外壳21上设有第一排气口23和第二排气口24，在膨胀管外管6的外壁上设置有第三排气口25，在压气机4的压气机涡壳19的外壁上设置有第四排气口26；图27为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中废气转换机总成的爆炸图，图28为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中废气转换机总成的结构示意图，如图27和图28所示，膨胀管进气管12的两端分别与第一排气口23、第三排气口25连通，进而膨胀管外管6与回热器8之间通过膨胀管进气管12连通；压气机出气管13的两端分别与第二排气口24、第四排气口26连通，进而压气机4与回热器8之间通过压气机出气管13连通。

发电机总成2由变速箱29、发电机30和发电机外壳31构成；其中，发电机外壳31为圆柱状套筒，发电机外壳31的一端封闭。图29为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中发电机总成的爆炸图，图30为本发明实施例二提供的内燃机废气利用器中发电机总成的结构示意图，如图29和图30所示，将发电机30套设发电机外壳31中，且发电机30与发电机外壳31固定连接；同时，发电机30朝向连接管9的一端，与变速箱29的一端通过花键33进行固定连接，同时，变速箱29的一端与发电机外壳31进行紧固的连接。而变速箱29的另一端与连接管9可以进行螺接而完成固定连接，主轴3的一端与压气机4同轴连接之后再与变速箱29进行连接。

排气进气口10，与汽车的发动机排气管可以通过M10螺栓进行连接；废气排气口11，与汽车的汽车排气管通过M10螺栓进行连接。同时，根据实际安装的需要，在内燃机废气利用器的外壁上，焊接的多个安装点，各安装点用于与汽车的车体进行连接。从而将内燃机废气利用器安装到汽车的车体上。

汽车的发动机排气管排出废气，废气具有550摄氏度以上的温度，废气可以通过排气进气口10进入到碰撞管外管中；首先，导流器15将废气的气流进行整流调整，将气流的方向调整为一致的方向，然后由于废气具有压力能，气流方一致的废气可以冲击涡轮7，使得涡轮7进行高速旋转；由于涡轮7、主轴3、压气机4进行同轴连接，使得压气机4的压气机叶轮17旋转，进而通过主轴3向发电机总成2输送第一旋转功率；同时，有一部分废气可以通过回热器8上的废气排气口11而进入到汽车排气管，进而排出，此时回热器8也可以吸收废气的热能。此时，涡轮7、压气机4与回热器8都开始了工作和运行。然后，由于涡轮7通过主轴3驱动压气机叶轮17进行高速旋转，同时压气机4可以通过连接管9上的空气进气口14抽取空气，压气机叶轮17可以产生高速离心气流，压气机扩压器18将高速离心气流的气流速度减慢，从而使得气流压力升高进而产生压缩空气；压缩空气可以通过压气机出气管13进入至回热器外壳21中，压缩空气可以吸收回热器8中的能量而成为高压气体；高压气体可以通过膨胀管进气管12传送至膨胀管外管6中；此时，高压气体和发动机排气管排出的温度高达550摄氏度以上的废气混合，可以发生剧烈膨胀，进而产生巨大压强，巨大的压强可以再次推动涡轮7高速旋转，使得压气机4上的叶轮旋转，进而通过主轴3向发电机总成2输送第二旋转功率。在以上过程中，由于发动机排气管排出的废气的温度高，一般在500摄氏度-800摄氏度的范围内，而涡轮7最高可承受800摄氏度的废气，而发电机30中使用了温度超过100℃就无法使用的永久磁铁，也就是说主轴3的温度超过100℃时发电机30就会造成失效；但是，本实施例中压气机4的压气机叶轮17不仅可以产生大量气流，同时它类似于带有风扇的散热片，来自涡轮7的热量传递给压气机叶轮17之后，由于压气机叶轮17在高速旋转的过程中可以进行散热，从而降低了温度，减少了涡轮7通过主轴3而传递给发电机30的热量。只要汽车的发动机排气管排出废气，则可以不断重复以上过程，从而发电机总成2可以接收到第一旋转功率与第二旋转功率。由于涡轮7的最高转速为每分钟10.6万转，而发电机30的最高转速为每分钟1.8万转，两者之间存在着转速差，从而发电机总成2中的变速箱29可以将涡轮7传递给发电机30的转速进行减速，即变速箱29降低主轴3传递给发电机30的转速，以消除二者之间的转速差，并且在变速箱29的齿轮减速时，变速箱29齿面就会变成线接触，因此传热阻力很大，可以将主轴3上传递的热能与发电机30进行隔离，可以充分隔热。

本实施例通过在主轴3与涡轮7之间设置导流器15，从而导流器15可以将废气的流动方向调整为一致方向，有利于推动涡轮7旋转；压气机4由压气机叶轮17、压气机扩压器18和压气机涡壳19构成，压气机4的压气机叶轮17不仅可以产生大量气流，同时它类似于带有风扇的散热片，来自涡轮7的热量传递给压气机叶轮17之后，由于压气机叶轮17在高速旋转的过程中可以进行散热，从而降低了温度，减少了涡轮7通过主轴3而传递给发电机30的热量；提供一种由变速箱29、发电机30和发电机外壳31构成的发电机总成2，变速箱29可以将涡轮7传递给发电机30的转速进行减速，同时将主轴3上传递的热能与发电机30进行隔离。同时有效的利用了发动机排气管排出的废气的热能，将废气的压力能和热能转换为电能，有效的利用发动机排气管排出的废气，提高了燃料燃烧热量的利用率，较好的节约汽车的能源消耗。

本发明实施例三提供了一种汽车，本实施例提供的汽车，包括：车体和上述实施例提供的内燃机废气利用器；

内燃机废气利用器通过内燃机废气利用器的外壁上的安装点，与车体固定连接；

内燃机废气利用器的排气进气口，与车体的发动机排气管连接；

内燃机废气利用器的废气排气口，与车体的汽车排气管连接。

在本实施例中，具体的，在汽车的车体中设置了内燃机废气利用器，内燃机废气利用器采用实施例一、实施例二中提供的内燃机废气利用器。内燃机废气利用器由废气转换机总成和发电机总成构成，其中，废气转换机总成包括主轴、压气机、膨胀管内管、膨胀管外管、涡轮、回热器和连接管，发电机总成包括：变速箱、发电机和发电机外壳。

内燃机废气利用器的结构和原理与实施例一和实施例二中的相同，此处不再赘述。

根据安装的需求，在内燃机废气利用器的外壁上设置了多个安装点，从而利用多个安装点将内燃机废气利用器焊接在车体上；并且，内燃机废气利用器的排气进气口，与车体的发动机排气管进行螺接；内燃机废气利用器的废气排气口，与车体的汽车排气管进行螺接。

本实施例通过在汽车的车体中设置了内燃机废气利用器，内燃机废气利用器采用实施例一、实施例二中提供的内燃机废气利用器。从而汽车的发动机排气管排出的废气进入到膨胀管外管中之后，由于废气具有冲击力和压力能，从而可以通过导流器冲击涡轮，使得涡轮进行高速旋转；由于涡轮、主轴、压气机进行同轴连接，使得压气机上的叶轮旋转，进而通过主轴向发电机总成输送第一旋转功率，同时，回热器回收了废气的热能；然后，压气机可以通过空气进气口抽取空气，将空气压缩为压缩空气后，压缩空气进入回热器中吸收回热器中的能量而成为高压气体，高压气体通过膨胀管进气管传送至膨胀管外管中，高压气体和发动机排气管排出的废气混合后发生剧烈膨胀可以产生巨大压强，从而推动涡轮高速旋转，使得压气机上的叶轮旋转，进而通过主轴向发电机总成输送第二旋转功率；发电机总成将第一旋转功率与第二旋转功率，全部转换为电能，进而为汽车提供废气转换为的电能，其中，发电机总成由变速箱、发电机和发电机外壳构成。从而导流器可以将废气的流动方向调整为一致方向，有利于推动涡轮旋转；压气机的压气机叶轮不仅可以产生大量气流，同时它类似于带有风扇的散热片，来自涡轮的热量传递给压气机叶轮之后，由于压气机叶轮在高速旋转的过程中可以进行散热，从而降低了温度，减少了涡轮通过主轴而传递给发电机的热量；变速箱可以将涡轮传递给发电机的转速进行减速，同时将主轴上传递的热能与发电机进行隔离；有效的利用了发动机排气管排出的废气的热能，将废气的压力能和热能转换为电能，有效的利用发动机排气管排出的废气，提高了燃料燃烧热量的利用率，较好的节约汽车的能源消耗。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种内燃机废气利用器，包括：废气转换机总成和用于将旋转功率转换为电能的发电机总成，所述废气转换机总成包括主轴、压气机以及涡轮，所述压气机，用于通过空气进气口抽取空气，将空气压缩为压缩空气，其特征在于，所述废气转换机总成还包括：膨胀管内管、膨胀管外管、回热器和连接管；

所述膨胀管内管套设在所述主轴上，所述主轴的一端与所述压气机同轴连接，所述主轴的另一端与涡轮同轴连接，所述膨胀管外管套设在所述膨胀管内管上；所述主轴的一端穿过所述压气机之后与所述发电机总成连接；所述回热器的一端与所述膨胀管外管的一端固定连接；所述连接管的两端分别与所述发电机总成的外壁、所述膨胀管外管的另一端固定连接，以将所述压气机容纳在所述连接管内；

所述膨胀管外管上设置有与发动机排气管连接的排气进气口，所述回热器的另一端上设置有与汽车排气管连接的废气排气口；所述膨胀管外管与所述回热器之间通过膨胀管进气管连通，所述压气机与所述回热器之间通过压气机出气管连通，且所述连接管上设置有空气进气口；

所述压气机通过所述压气机出气管将所述压缩空气传送至所述回热器中，以使所述压缩空气吸收所述回热器中的热量成为高压气体；

所述涡轮，用于接收所述发动机排气管传送至所述膨胀管外管中的废气的气流压力后旋转，并接收所述回热器通过所述膨胀管进气管传送的高压气体以使所述高压气体和所述废气产生气体压强后旋转，以通过所述主轴向所述发电机总成输送所述旋转功率。

2.根据权利要求1所述的内燃机废气利用器，其特征在于，所述废气转换机总成还包括：导流器；

所述导流器设置在所述主轴与所述涡轮之间；所述主轴的另一端依次穿过所述导流器、所述涡轮与尾椎进行连接，以使所述导流器与所述涡轮同轴连接；

所述导流器，用于将所述发动机排气管传送至所述膨胀管外管中的废气进行整流，以使所述废气的气流方向一致。

3.根据权利要求1所述的内燃机废气利用器，其特征在于，所述压气机包括：压气机叶轮、压气机扩压器和压气机涡壳；

所述主轴的一端依次与所述压气机扩压器、所述压气机叶轮同轴连接之后，所述主轴的一端与所述压气机涡壳固定连接。

4.根据权利要求1所述的内燃机废气利用器，其特征在于，所述回热器包括：回热器散热叶片、回热器外壳和回热器尾管；

所述回热器外壳为圆柱状的套筒，所述回热器尾管为圆柱状的套筒；

所述回热器散热叶片套设在所述回热器外壳中，且所述回热器散热叶片固定设置在所述回热器外壳中；

所述回热器散热叶片的尾端与所述回热器尾管的一端固定连接；所述回热器尾管的另一端设置有所述废气排气口，所述回热器尾管的另一端用于排出所述回热器中的废气。

5.根据权利要求4所述的内燃机废气利用器，其特征在于，所述回热器外壳上设有第一排气口和第二排气口；

所述膨胀管外管的外壁上设置有第三排气口，所述压气机的外壁上设置有第四排气口；

所述膨胀管进气管的两端分别与所述第一排气口、所述第三排气口连通；

所述压气机出气管的两端分别与所述第二排气口、所述第四排气口连通。

6.根据权利要求1所述的内燃机废气利用器，其特征在于，所述主轴上套设有轴套；

所述主轴的两端分别设置有轴承。

7.根据权利要求1-6任一项所述的内燃机废气利用器，其特征在于，所述发电机总成包括：变速箱、发电机和发电机外壳；

所述发电机外壳为一端封闭的圆柱状套筒；

所述发电机设置在所述发电机外壳中，且所述发电机与所述发电机外壳固定连接；

所述发电机朝向所述连接管的一端与所述变速箱的一端固定连接，所述变速箱的另一端与所述连接管固定连接，且所述主轴的一端穿过所述压气机之后与所述变速箱连接；

所述变速箱用于降低所述主轴传递给所述发电机的转速。

8.根据权利要求1-6任一项所述的内燃机废气利用器，其特征在于，内燃机废气利用器的外壁上设置有用于与汽车的车体进行连接的安装点。

9.一种汽车，特征在于，包括：车体和如权利要求1-8任一项所述的内燃机废气利用器；

所述内燃机废气利用器通过所述内燃机废气利用器的外壁上的安装点，与所述车体固定连接；

所述内燃机废气利用器的排气进气口，与所述车体的发动机排气管连接；

所述内燃机废气利用器的废气排气口，与所述车体的汽车排气管连接。