CN107939493A - 一种汽车余热发电装置及尾气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车余热回收技术领域，公开了一种汽车余热发电装置，包括：集热装置内设有供导热介质流动的流道，流道两端分别设有第一开口和第二开口，集热装置采集汽车尾气中的热量并通过流道将热量传递给导热介质；发电装置的一端与第一开口连通，另一端与第二开口连通，发电装置利用导热介质中的热量产生电能；储电装置与发电装置连接，将发电装置产生的电能储存起来。本发明将汽车尾气余热回收发电并储存起来，减少了能源浪费，可减少整个发动机系统和排气系统的能耗，提高汽车系统的经济性，提高能源的利用率；既能实现对排气管进行有效的散热冷却，又可使发动机散发的余热得到回收利用，节约能源消耗，可以给汽车内部车载电器提供所需电能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车余热回收技术领域，特别是涉及一种汽车余热发电装置及尾气系统。
背景技术
现代汽车从燃料性质，可分为柴油汽车，汽油汽车，新能源汽车，柴油汽车和汽油汽车以液体燃料的燃烧为动力来源。油机等内燃机中，燃料燃烧释放的能量并不会全部用来做有用功。燃料的内能一部分转化为有用功，一部分由于机械的摩擦和机械的散热消耗一部分，废气带走了大部分能量。用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
目前最好的空气喷气发动机，效率最高只能达到60％，用的最广的能燃机，其效率最高达到40％。其中的大部分能量(约40％)从尾气中流失。这部分热量回收起来很困难，但是如果不加以利用，会对能源造成巨大的浪费。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种汽车余热发电装置及尾气系统，解决现有技术中汽车尾气余热无法回收利用，造成能源巨大浪费的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种汽车余热发电装置，其特征在于，包括：
集热装置，所述集热装置内设有供导热介质流动的流道，所述流道两端分别设有第一开口和第二开口，所述集热装置采集汽车尾气中的热量并通过所述流道将热量传递给所述导热介质；
发电装置，所述发电装置的一端与所述第一开口连通，另一端与所述第二开口连通，所述发电装置利用所述导热介质中的热量产生电能；
储电装置，所述储电装置与所述发电装置连接，将所述发电装置产生的电能储存起来。
其中，所述集热装置为集热块。
其中，所述集热块内壁设有螺旋凹槽，供导热介质流动。
其中，所述集热块内壁两端设有密封槽。
其中，还包括泵，所述泵设于所述第一开口与所述发电装置之间，用于给所述导热介质提供动力，所述泵还与所述储电装置电连接，所述储电装置给所述泵提供所需电力。
其中，所述导热介质为液态金属。
其中，所述液态金属为镓，铟，锡及其合金。
其中，所述发电装置为热电转换装置，所述储电装置为锂电池。
其中，还包括冷却模块，所述冷却模块设于所述第二开口与所述发电装置之间。
本发明还公开一种汽车尾气系统，其特征在于，包括：排气歧管、前排气管、中排气管、三元催化转换器、后排气管、消声器、排气尾管及权利要求1-9中任意一项所述的汽车余热发电装置，所述排气歧管、前排气管、中排气管、三元催化转换器、后排气管、消声器及排气尾管顺次连接，所述汽车余热发电装置安装于所述前排气管，用于采集和输送汽车尾气余热，并转化为电能。
(三)有益效果
本发明提供的一种汽车余热发电装置及尾气系统，能够将汽车尾气余热回收发电并储存起来，减少了能源浪费，可减少整个发动机系统和排气系统的能耗，提高汽车系统的经济性，提高能源的利用率；既能实现对排气管进行有效的散热冷却，又可使发动机散发的余热得到回收利用，节约了能源消耗，可以给汽车内部车载电器提供所需电能；符合理论设计要求，保证系统的稳定运行；其次，本系统原理简单，效果显著，符合节能应用技术推广的前提条件，在保证装置稳定运行的前提下，发电效果良好；同时，独立的设计和合理的搭配，对原设备运行无影响，且适用于几乎全部工况。
附图说明
图1为本发明一种汽车余热发电装置及尾气系统的结构图；
图2为本发明集热块的纵截面剖视图；
图3为本发明集热块的横截面剖视图。
图中，1、集热装置；2、流道；3、热介质入口；4、泵；5、导线；6、储电装置；7、发电装置；8、热介质出口；9、冷却模块；10、排气歧管；11、前排气管；12、中排气管；13、三元催化转换器；14、后排气管；15、消声器；16、排气尾管；17、密封槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明公开一种汽车余热发电装置，包括：
集热装置1，集热装置1内设有供导热介质流动的流道2，流道2两端分别设有第一开口和第二开口，集热装置1采集汽车尾气中的热量并通过流道2将热量传递给导热介质；
发电装置7，发电装置7的一端与第一开口连通，另一端与第二开口连通，发电装置7利用导热介质中的热量产生电能；
储电装置6，储电装置6与发电装置7连接，将发电装置7产生的电能储存起来。
具体的，集热装置1与发电装置7通过管道连接起来，第一开口与管道的热介质入口3连接，第二开口与管道的热介质出口8连接。集热装置1由导热能力较强的材料制成，例如：不锈钢等材质。导热介质经集热装置1吸收汽车尾气中的热量后，导流到发电装置7中，将吸收到的热量转化为电能，并在储电装置6中储存起来，导热介质又循环通入至集热装置1吸收汽车尾气中的热量，形成循环。即导热介质依次通过：集热装置1-第一开口-热介质入口3-发电装置7-热介质出口8-第二开口-集热装置1，以此形成导热介质的循环。
本发明提供的一种汽车余热发电装置，能够将汽车尾气余热回收发电并储存起来，减少了能源浪费，可减少整个发动机系统和排气系统的能耗，提高汽车系统的经济性，提高能源的利用率；既能实现对排气管进行有效的散热冷却，又可使发动机散发的余热得到回收利用，节约了能源消耗，可以给汽车内部车载电器提供所需电能；符合理论设计要求，保证系统的稳定运行；其次，本系统原理简单，效果显著，符合节能应用技术推广的前提条件，在保证装置稳定运行的前提下，发电效果良好；同时，独立的设计和合理的搭配，对原设备运行无影响，且适用于几乎全部工况。
如图2和图3所示，集热装置1为集热块。优选地，集热块内壁设有螺旋凹槽，供导热介质流动。将集热块内的流道2设计成螺旋凹槽式，其能增加导热介质在集热块内的流动时间和接触面积，充分吸收汽车尾气预热，提高导热效率。优选地，集热块内壁两端设有密封槽17，防止导热介质泄露。优选地，集热块采用导热率高的材料制成，例如不锈钢等。
其中，还包括泵4，泵4设于第一开口与发电装置7之间，用于给导热介质提供动力，泵4还与储电装置6电连接，储电装置6给泵4提供所需电力。泵4用于使导热介质在本装置中循环流动，提高换热效率和发电效率，并且泵4通过导线5与储电装置6连接，利用储存的电能驱动，可不依靠外部电源驱动。
其中，导热介质为液态金属。液态金属常温为液态，具有低熔点高沸点，高导热率，流动性等特点，是汽车余热发电装置中热介质的最优选择，相较于其他导热介质，液态金属能大幅提高导热效率。优选地，液态金属为镓，铟，锡及其合金。则，集热块选择的材质也不能被液态金属腐蚀，保证其寿命，不锈钢材质即符合要求；泵4采用电磁泵对导热介质提供动能；电磁泵利用磁场和导电流体中电流的相互作用，使流体受电磁力作用而产生压力梯度，从而推动流体运动的一种装置。实用中大多用于泵4送液态金属，所以又称液态金属电磁泵。
其中，发电装置7为热电转换装置，储电装置6为锂电池。热点转换装置是一种不需要任何运动部件，直接把热能高效转变成电能的发电设备，此发电机的原理与磁流体发电机有较大的相似性，都是利用霍尔效应发电，所以又称新磁流体发电机。此发电机本质上是一种热电子发电装置7。热电子发电是一种利用爱迪生效应来发电的技术，是把热能直接转变成电能的发电技术！爱迪生效应是加热某种金属材料达到一定温度后，金属中的电子获得足够的动能，可以克服金属表面“势垒”的障碍，摆脱金属原子核的束缚，逸出金属表面而进入外部空间的现象。传统的热电子发电装置7由发射器和接收器两个基本部件组成，发射器经加热后逸出电子，电子通过中间空间到达收集器，并在发射器和收集器之间形成电势差。接通外部负载，就成为低压直流电源。锂电池具有能量比较高。具有高储存能量密度，目前已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；使用寿命长，使用寿命可达到6年以上，磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100％DOD)充放电，有可以使用10,000次的记录；额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V)，约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，目前一般可做到1％/月以下，不到镍氢电池的1/20；重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5；高低温适应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用；绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。生产基本不消耗水，对缺水的我国来说，十分有利。
其中，还包括冷却模块9，冷却模块9于第二开口与发电装置7之间。冷却模块9一方面对导热介质进行散热，带走排气管热量；另一方面增大热电转换装置两端的温差，提高发电效率。优选地，冷却模块9可以为普通翅片构成，利用空气对流对导热介质降温。
如图1所示，本发明还公开一种汽车尾气系统，包括：排气歧管10、前排气管11、中排气管12、三元催化转换器13、后排气管14、消声器15、排气尾管16及本发明的汽车余热发电装置，排气歧管10、前排气管11、中排气管12、三元催化转换器13、后排气管14、消声器15及排气尾管16顺次连接，汽车余热发电装置安装于前排气管11，用于采集和输送汽车尾气余热，并转化为电能。
具体的，将本汽车余热发电装置设置在前排气管11，汽车尾气刚经过排气歧管10就能被汽车余热发电装置采集热量，降低热损失，随后尾气经过后续排气管和处理再排放至大气。
本发明提供的一种汽车余热发电装置及尾气系统，能够将汽车尾气余热回收发电并储存起来，减少了能源浪费，可减少整个发动机系统和排气系统的能耗，提高汽车系统的经济性，提高能源的利用率；既能实现对排气管进行有效的散热冷却，又可使发动机散发的余热得到回收利用，节约了能源消耗，可以给汽车内部车载电器提供所需电能；符合理论设计要求，保证系统的稳定运行；其次，本系统原理简单，效果显著，符合节能应用技术推广的前提条件，在保证装置稳定运行的前提下，发电效果良好；同时，独立的设计和合理的搭配，对原设备运行无影响，且适用于几乎全部工况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽车余热发电装置，其特征在于，包括：
集热装置(1)，所述集热装置(1)内设有供导热介质流动的流道(2)，所述流道(2)两端分别设有第一开口和第二开口，所述集热装置(1)采集汽车尾气中的热量并通过所述流道(2)将热量传递给所述导热介质；
发电装置(7)，所述发电装置(7)的一端与所述第一开口连通，另一端与所述第二开口连通，所述发电装置(7)利用所述导热介质中的热量产生电能；
储电装置(6)，所述储电装置(6)与所述发电装置(7)连接，将所述发电装置(7)产生的电能储存起来。
2.如权利要求1所述的汽车余热发电装置，其特征在于，所述集热装置(1)为集热块。
3.如权利要求2所述的汽车余热发电装置，其特征在于，所述集热块内壁设有螺旋凹槽，供导热介质流动。
4.如权利要求2所述的汽车余热发电装置，其特征在于，所述集热块内壁两端设有密封槽(17)。
5.如权利要求1所述的汽车余热发电装置，其特征在于，还包括泵(4)，所述泵(4)设于所述第一开口与所述发电装置(7)之间，用于给所述导热介质提供动力，所述泵(4)还与所述储电装置(6)电连接，所述储电装置(6)给所述泵(4)提供所需电力。
6.如权利要求1所述的汽车余热发电装置，其特征在于，所述导热介质为液态金属。
7.如权利要求6所述的汽车余热发电装置，其特征在于，所述液态金属为镓，铟，锡及其合金。
8.如权利要求1所述的汽车余热发电装置，其特征在于，所述发电装置(7)为热电转换装置，所述储电装置(6)为锂电池。
9.如权利要求1所述的汽车余热发电装置，其特征在于，还包括冷却模块(9)，所述冷却模块(9)设于所述第二开口与所述发电装置(7)之间。
10.一种汽车尾气系统，其特征在于，包括：排气歧管(10)、前排气管(11)、中排气管(12)、三元催化转换器(13)、后排气管(14)、消声器(15)、排气尾管(16)及权利要求1-9中任意一项所述的汽车余热发电装置，所述排气歧管(10)、前排气管(11)、中排气管(12)、三元催化转换器(13)、后排气管(14)、消声器(15)及排气尾管(16)顺次连接，所述汽车余热发电装置安装于所述前排气管(11)，用于采集和输送汽车尾气余热，并转化为电能。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110124868A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-16 | 上海电力学院 | 利用尾气余热发电驱动的电除尘装置 |
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2017
- 2017-11-27 CN CN201711204434.3A patent/CN107939493A/zh active Pending
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