CN106050375A - 一种适用于尾气热电回收的排气消声器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于尾气热电回收的排气消声器，包括具有进气口和排气口的壳体、连接在进气口处的进气管、连接在排气口处的排气管，气流经进气管流入壳体，从排气管流出，壳体的一端部从内部向外边缘逐渐缩小，进气口位于壳体的小端位置处，排气消声器还包括固定设置在壳体内的集热挡板，集热挡板将壳体内部分隔成两个腔体：集热腔和消声腔，进气口连通集热腔，排气口连通消声腔，集热腔呈侠缝型，且沿气流流动方向，侠缝逐渐变窄，集热腔与消声腔连通。该排气消声器结构紧凑，占用的底盘空间小，同时可减小额外的背压和噪声的产生，从而减小对排气系统性能的影响，使其同时具有温差发电和消除排气噪声双重功效。

Description

一种适用于尾气热电回收的排气消声器

技术领域

本发明涉及汽车配件技术领域，具体涉及一种适用于尾气热电回收的排气消声器。

背景技术

当前，汽车行业可持续发展面临环境污染与石油资源匮乏两大难题。随着各国排放法规日趋严格，环保和节能成为21世纪汽车技术发展的重要方向。研究表明，传统汽车发动机的燃油能量仅30%左右用于驱动车轮，剩余约70％的能量没有被有效利用，其中约40％的能量以尾气废热形式排放到空气中，造成了巨大的能源浪费和严重的环境污染。若对这部分废热加以二次利用，则会有效降低汽车的燃油消耗，减少对环境的污染。

温差发电技术是对尾气废热加以二次利用的有效途径，它通过热电转换材料将尾气中的废热转换成电能，供汽车内电器设备使用，具有无运动部件、无噪声、无污染、工作可靠、结构紧凑、使用寿命长等特点，在低品位热能利用方面具有独特的优势。它的工作原理是将排气管路作为热电模块的热端，冷却水箱作为热电模块的冷端，一旦汽车正常行驶，排气废热就从热电模块的热端流入冷端，流经热电模块的一部分热能被转换成电能，实现温差发电。

目前汽车尾气温差发电技术主要是将排气管路的高温壁面作为温差发电模块的热端，排气废热通过加热壁面来进行温差发电，只有少量废热通过壁面被利用，大部分废热通过排气管路直接排走，排气废热的利用率较低。为了提高余热回收效率，前人设计了多种集热箱体来提高集热效果。专利CN201310077133、CN201420772818、CN201420708417中采用专门的集热箱体表面作为温差发电模块的热端，提高了集热效果，增大了热端接触面积，提高了排气余热回收效率。但是集热箱体体积较大，内部含有大量导热翅片，作为单独部件接入排气系统后既会占用大量底盘空间，同时会产生较大的背压和噪声，必然影响排气系统的性能以及整车综合性能。集热箱体一般安装在催化器之后消声器之前的排气管路上，消声器同样体积较大，也要占用大量底盘空间。由于底盘空间紧凑，存在集热箱体与排气消声器的安装位置矛盾问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的问题，提供一种结构紧凑，占用底盘空间小、又能减小额外的背压和噪声产生的适用于尾气热电回收的排气消声器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种适用于尾气热电回收的排气消声器，包括具有进气口和排气口的壳体、连接在所述进气口处的进气管、连接在所述排气口处的排气管，气流经所述进气管流入所述壳体，从所述排气管流出，所述壳体的一端部从内部向外边缘逐渐缩小，所述进气口位于所述壳体的小端位置处，所述排气消声器还包括固定设置在所述壳体内的集热挡板，所述集热挡板将所述壳体内部分隔成两个腔体：集热腔和消声腔，所述进气口连通所述集热腔，所述排气口连通所述消声腔，所述集热腔呈侠缝型，且沿所述气流流动方向，所述侠缝逐渐变窄，所述集热腔与所述消声腔连通。

优选地，所述排气消声器还包括用于改善气流流速的导流装置，所述导流装置设置在所述集热腔内且位于所述壳体的缩口的位置处。

进一步地，所述导流装置包括多个导流板，多个所述导流板沿垂直于气流的流动方向间隔设置。

进一步地，从所述壳体中部到外边缘，各个所述导流板的长度逐渐变短。

进一步地，从所述壳体中部到外边缘，各个所述导流板与所述壳体中心轴线之间的夹角逐渐增大。

进一步地，从所述壳体中部到外边缘，靠近所述进气口位置处的相邻两个所述导流板之间的距离逐渐增大，远离所述进气口位置处的相邻两个所述导流板之间的距离相同。

进一步地，从所述壳体中部到外边缘，靠所述近进气口位置处的相邻两个所述导流板之间的距离相同，远离所述进气口位置处的相邻两个所述导流板之间的距离逐渐减小。

进一步地，各个所述导流板远离所述进气口的一端部位于同一直线上。

进一步地，多个所述导流板分别设置在所述壳体中部、沿所述壳体的中心轴线内对称设于所述壳体内。

优选地，所述集热挡板延伸至靠近所述壳体的另一端部，所述集热腔的末端与所述消声腔连通。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的适用于尾气热电回收的排气消声器的壳体表面可作为热电模块的热端用于温差发电，同时该排气消声器本身又具有消除排气噪音的功能，与现有技术的集热箱体加排气消声器的组合相比，本发明的适用于尾气热电回收的排气消声器结构紧凑，占用的底盘空间小，同时可减小额外的背压和噪声的产生，从而减小对排气系统性能的影响，使其同时具有温差发电和消除排气噪声双重功效。

附图说明

附图1为本发明的适用于尾气热电回收的排气消声器的立体图；

附图2为本发明的适用于尾气热电回收的排气消声器的主视图；

附图3为本发明的适用于尾气热电回收的排气消声器的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

参见图1~图3所示的适用于尾气热电回收的排气消声器，包括壳体1，壳体1具有进气口和排气口，该排气消声器还包括连接在进气口位置处的进气管2、连接在排气口位置处的排气管3，气流从进气管2流入壳体1内部，从排气管3流出壳体1。

壳体1的一端部从内部向外边缘逐渐缩小，进气口位于壳体1的最小的一端部。一种具体的实施例，壳体1呈一端部具有缩口的长方体的形状，壳体1的长度延伸方向与气流的流动方向相同，进气口位于壳体1的长度方向上的一端部，即缩口端，排气口位于壳体1的长度方向上的另一端部，优选地，进气口和排气口位于同一直线方向上。

该排气消声器还包括设置在壳体1的内部的集热挡板4，集热挡板4将壳体1的内腔分隔成两个腔体：集热腔51和消声腔52，集热腔51与消声腔52相连通，壳体1上的进气口连通集热腔51，壳体1上的排气口连通消声腔52，集热腔51呈侠缝型，从而使集热腔51的空间尺寸较小，使得消声腔52的容积与壳体1的容积相当，故集热腔51的加入对该排气消声器消声量的影响很小，同时，当集热腔51通道狭小时，气流流过时充分与壳体1的表面接触，使壳体1的表面温度迅速升高，使得集热效果较好。

由于气流刚流入集热腔51时温度较高，在流动过程中温度逐渐降低，为使集热效果在气流流动方向上保持一致，沿气流流动方向，侠缝逐渐变窄，从而使得壳体1上下表面的温度沿流动方向分布均匀。

在本实施例中，壳体1的上下表面的面积大于其前后表面的面积，因此将热电模块安装在壳体1的上下表面上吸收壳体1上下表面的热量来进行发电，实现汽车尾气余热的回收利用。故集热挡板4分别与壳体1的上下表面之间形成侠缝，集热挡板4的前后两侧分别固定连接在壳体1的前后两侧上。

消声腔52不是一个中空的腔体，其具体的内部结构可根据具体的消声要求来进行设定，也可以采用现有技术中的消声腔的结构。

为使得该排气消声器的消声腔52适用于现有技术中任意一种消声器的消声腔的结构，集热挡板4延伸到靠近壳体1的长度方向上的另一端部，且使集热腔51除末端与消声腔52相连通外，其余部位集热腔51与消声腔52各自独立，互不相通。

该排气消声器还包括用于改善气流流动速度的导流装置，导流装置设置在集热腔51内，且位于壳体1的缩口的位置处，导流装置包括多个导流板，多个导流板沿垂直于气流的流动方向依次间隔设置。

一种具体的实施例，导流板包括第一导流板61、第二导流板62、第三导流板63、第四导流板64、第五导流板65、第六导流板66、第七导流板67，第一导流板61沿壳体1的中心轴线的延伸方向延伸设置，第二导流板62、第三导流板63、第四导流板64分别位于第一导流板61的一侧，且从壳体1的中心向外边缘依次间隔设置，第五导流板65、第六导流板66、第七导流板67分别位于第一导流板61的另一侧，且从壳体1的中心向外边缘依次间隔设置。第一导流板61的长度最长，第二导流板62、第三导流板63、第四导流板64的长度逐渐减小，且与壳体1的中心轴线之间的夹角逐渐增大；第五导流板65、第六导流板66、第七导流板67的长度逐渐较小，且与壳体1的中心轴线之间的夹角逐渐增大，第一导流板61、第二导流板62、第三导流板63、第四导流板64、第五导流板65、第六导流板66、第七导流板67远离进气口的一端部位于同一直线上。

为使得集热腔51内气流流速更均匀，从壳体1的中部到外边缘，靠近进气口位置处的相邻两个导流板的一端部之间的距离逐渐增大，远离进气口位置处的相邻两个导流板的一端部之间的距离相同；或者，从壳体1的中部到外边缘，靠近进气口位置处的相邻两个导流板的一端部之间的距离相同，远离进气口位置处的相邻两个导流板的一端部之间的距离逐渐减小。

优选地，第二导流板62与第五导流板65对称设置，第三导流板63与第六导流板66对称设置，第四导流板64与第七导流板67对称设置。

该排气消声器工作时，气流从进气管2流入壳体1中，遇到集热挡板4后，被分成上下两股，沿着集热腔51流动。在集热腔51内，气流首先遇到导流装置，使集热腔51内部的气流流速分布变得均匀，然后均匀的气流沿着壳体1与集热挡板4之间的狭缝流动，在集热挡板4末端流出，进入消声腔52，在消声腔52内部消除排气噪音，最后气流从排气管3中排出。

该适用于尾气热电回收的排气消声器可作为热电模块的热端用于温差发电，同时该排气消声器本身又具有消除排气噪音的功能，与现有技术的集热箱体加排气消声器的组合相比，该排气消声器结构紧凑，占用的底盘空间小；而且当气流流入集热腔时，由于是集热腔是渐扩结构，中部流速较高，两端流速较低，通过导流装置的设置使得流动的垂直方向上气流流速变得均匀，从而可保证壳体的上下表面的温度沿流动垂直方向的均匀性；同时，集热腔采用侠缝且逐渐变窄的结构形式使得壳体的上下表面的温度分布更均匀，同时还不影响消声器的消声量，这样，壳体的上下表面作为热电模块的热端，热端温度分布的均匀性，可提高热电模块的工作效率，减小对热电模块的损坏，从而提高温差发电的性能以及使用寿命。另外，该集热腔内部除了导流装置外，未加入集热翅片，产生的额外噪音和流动阻力减小，从而减小了对排气系统性能的影响。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于尾气热电回收的排气消声器，包括具有进气口和排气口的壳体、连接在所述进气口处的进气管、连接在所述排气口处的排气管，气流经所述进气管流入所述壳体，从所述排气管流出，其特征在于：所述壳体的一端部从内部向外边缘逐渐缩小，所述进气口位于所述壳体的小端位置处，所述排气消声器还包括固定设置在所述壳体内的集热挡板，所述集热挡板将所述壳体内部分隔成两个腔体：集热腔和消声腔，所述进气口连通所述集热腔，所述排气口连通所述消声腔，所述集热腔呈侠缝型，且沿所述气流流动方向，所述侠缝逐渐变窄，所述集热腔与所述消声腔连通。

2.根据权利要求1所述的适用于尾气热电回收的排气消声器，其特征在于：所述排气消声器还包括用于改善气流流速的导流装置，所述导流装置设置在所述集热腔内且位于所述壳体的缩口的位置处。

3.根据权利要求2所述的适用于尾气热电回收的排气消声器，其特征在于：所述导流装置包括多个导流板，多个所述导流板沿垂直于气流的流动方向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的适用于尾气热电回收的排气消声器，其特征在于：从所述壳体中部到外边缘，各个所述导流板的长度逐渐变短。

5.根据权利要求3所述的适用于尾气热电回收的排气消声器，其特征在于：从所述壳体中部到外边缘，各个所述导流板与所述壳体中心轴线之间的夹角逐渐增大。

6.根据权利要求3所述的适用于尾气热电回收的排气消声器，其特征在于：从所述壳体中部到外边缘，靠近所述进气口位置处的相邻两个所述导流板之间的距离逐渐增大，远离所述进气口位置处的相邻两个所述导流板之间的距离相同。

7.根据权利要求3所述的适用于尾气热电回收的排气消声器，其特征在于：从所述壳体中部到外边缘，靠所述近进气口位置处的相邻两个所述导流板之间的距离相同，远离所述进气口位置处的相邻两个所述导流板之间的距离逐渐减小。

8.根据权利要求3所述的适用于尾气热电回收的排气消声器，其特征在于：各个所述导流板远离所述进气口的一端部位于同一直线上。

9.根据权利要求3所述的适用于尾气热电回收的排气消声器，其特征在于：多个所述导流板分别设置在所述壳体中部、沿所述壳体的中心轴线内对称设于所述壳体内。

10.根据权利要求1所述的适用于尾气热电回收的排气消声器，其特征在于：所述集热挡板延伸至靠近所述壳体的另一端部，所述集热腔的末端与所述消声腔连通。