CN108825341B - 一种汽车发动机动能回收装置及其方法 - Google Patents

一种汽车发动机动能回收装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车发动机动能回收装置，包括发动机排气管、能量转化器、转换器排烟管；所述发动机排气管的排气端连通连接所述能量转化器的进气端；所述能量转化器的排气端连通连接所述转换器排烟管；所述能量转化器的动能输出轴传动连接发电机的转子；动能输出轴可带动发电机的转子旋转；本方案的结构简单，充分利用尾气的冲击动能用来发电。

Description

一种汽车发动机动能回收装置及其方法
技术领域
本发明属于汽车发动机领域，尤其涉及一种汽车发动机动能回收装置及其方法。
背景技术
汽车发动机的尾气排出过程中蕴含大量冲击动能和热能，不仅会造成浪费，同时还带来了剧烈噪音。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种汽车发动机动能回收装置及其方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种汽车发动机动能回收装置，包括发动机排气管、能量转化器、转换器排烟管；
所述发动机排气管的排气端连通连接所述能量转化器的进气端；所述能量转化器的排气端连通连接所述转换器排烟管；所述能量转化器的动能输出轴传动连接发电机的转子；动能输出轴可带动发电机的转子旋转。
进一步的，所述能量转化器包括外壳体、尾气分流箱、尾气动能喷管和动能转换叶轮；
所述外壳体为圆柱形密闭空腔结构，所述外壳体内腔为能量转换腔；所述尾气分流箱为圆柱形密闭空腔结构，且所述尾气分流箱内腔为尾气分流腔；所述尾气分流箱同轴心于所述能量转换腔内，且所述尾气分流箱一体化固定于所述能量转换腔的一端；所述发动机排气管的排气口同轴心连通所述尾气分流箱的尾气分流腔；
所述尾气分流腔内还同轴心设置有引流锥，所述引流锥为硬质圆锥体结构，所述引流锥的尖端朝向所述排气口一侧，所述引流锥的粗端一体化固定连接排气口对侧的端壁；
所述尾气动能喷管为硬质弯管结构；至少六根尾气动能喷管的进气端连通所述尾气分流腔；且六根尾气动能喷管与尾气分流腔的六个连通处呈圆周阵列于端壁上；
所述能量转换腔远离所述尾气分流箱的一端内壁同轴心设置有输出轴穿过孔，所述动能输出轴的一端可转动穿过所述输出轴穿过孔并伸入所述能量转换腔内；
所述动能转换叶轮同轴心于所述能量转换腔内，且所述动能转换叶轮与所述动能输出轴的一端通过连接盘同步连接；所述动能转换叶轮可带动所述动能输出轴同步旋转；
各所述尾气动能喷管的尾气喷口与所述动能转换叶轮上的若干能量转换叶片相对应。
进一步的，所述动能转换叶轮为与所述能量转换腔同轴心的环体轮状结构；所述动能转换叶轮的环体内壁呈圆周阵列设置有若干能量转换叶片；所述能量转换叶片为矩形直叶片结构；能量转换叶片所在面与经过能量转换叶片根部的直径线所呈夹角为α，满足35°＜α＜55°，所述直径线所对应的圆环结构为动能转换叶轮；
若干所述尾气动能喷管的末端呈发散状向外延伸，且各所述尾气动能喷管末端的尾气喷口呈圆周阵列分布于所述动能转换叶轮的环体所围合的内侧；
任意一个能量转换叶片的所在面都能旋转至与尾气喷口的喷口延伸线重合；所述能量转换叶片的数量是尾气动能喷管数量的整数倍。
进一步的，所述动能转换叶轮远离所述动能输出轴的一端同轴心一体化连接有消声环圈，所述消声环圈与环体薄壁结构，所述消声环圈和动能转换叶轮的内侧形成旋流腔，所述消声环圈和动能转换叶轮的外壁与外壳体内壁之间形成环柱形的导烟过渡通道，所述消声环圈的圆柱壁面呈圆周阵列均布有若干烟气溢出消声孔，各所述烟气溢出消声孔将所述旋流腔和导烟过渡通道之间相互导通；所述消声环圈的环圈端部与外壳体的内端壁保持间隙；所述连接盘远离所述旋流腔的一侧形成排气腔；所述导烟过渡通道的一端连通所述排气腔；所述转换器排烟管的进气端连通所述排气腔。
进一步的，一种汽车发动机动能回收装置的方法，发动机连续运行时，排气门连续向发动机排气管排出呈节律周期变化的尾气冲击波，进而尾气冲击波从发动机排气管的排气口冲出至尾气分流腔中，在引流锥的作用下，尾气分流腔中的尾气冲击波呈喇叭状逐渐扩开的散开，进而，尾气分流腔中被引流锥扩开的冲击波被均匀分流到各个尾气动能喷管中，进入到尾气动能喷管中的烟气冲击波分别从各个尾气喷口处喷出，此时各个尾气喷口处喷出的烟气和冲击波呈发散状喷向动能转换叶轮内壁上的能量转换叶片上，进而驱动动能转换叶轮连续旋转，进而带动所述动能输出轴旋转，进而动能输出轴带动外部发电机的转子旋转，进而起到发电的效果；与此同时动能转换叶轮内壁的能量转换叶片的连续旋转配合各个尾气喷口处同时喷出的烟气和冲击波在旋流腔中形成旋流，进而将残余冲击动能分解在旋流腔中，进而起到消声的效果；然后旋流腔中的烟气通过各个烟气溢出消声孔溢出，并进一步消声；进而从烟气溢出消声孔溢出的烟气进入到排气腔中，最终排气腔中的烟气通过转换器排烟管排出。
有益效果：本发明结构简单，充分利用尾气的冲击动能用来发电，本发明的各个尾气喷口处喷出的烟气和冲击波呈发散状喷向动能转换叶轮内壁上的能量转换叶片上，进而驱动动能转换叶轮连续旋转，进而带动所述动能输出轴旋转，进而动能输出轴带动外部发电机的转子旋转，进而起到发电的效果；与此同时动能转换叶轮内壁的能量转换叶片的连续旋转配合各个尾气喷口处同时喷出的烟气和冲击波在旋流腔中形成旋流，进而将残余冲击动能分解在旋流腔中，进而起到消声的效果。
附图说明
附图1为本发明整体结构示意图；
附图2为本发明整体第一立体剖视图；
附图3为本发明整体第二立体剖视图；
附图4为本发明轴向剖视图；
附图5为本发明隐去动能转换叶轮后的立体剖视图；
附图6为动能转换叶轮结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至6所示的一种汽车发动机动能回收装置，包括发动机排气管14、能量转化器、转换器排烟管15；
所述发动机排气管14的排气端连通连接所述能量转化器的进气端；所述能量转化器的排气端连通连接所述转换器排烟管15；所述能量转化器的动能输出轴2传动连接发电机的转子；动能输出轴2可带动发电机的转子旋转。
所述能量转化器包括外壳体13、尾气分流箱5、尾气动能喷管11和动能转换叶轮3；
所述外壳体13为圆柱形密闭空腔结构，所述外壳体13内腔为能量转换腔6；所述尾气分流箱5为圆柱形密闭空腔结构，且所述尾气分流箱5内腔为尾气分流腔19；所述尾气分流箱5同轴心于所述能量转换腔6内，且所述尾气分流箱5一体化固定于所述能量转换腔6的一端；所述发动机排气管14的排气口18同轴心连通所述尾气分流箱5的尾气分流腔19；所述尾气分流腔19内还同轴心设置有引流锥17，所述引流锥17为硬质圆锥体结构，所述引流锥17的尖端朝向所述排气口18一侧，所述引流锥17的粗端一体化固定连接排气口18对侧的端壁19.1；所述尾气动能喷管11为硬质弯管结构；至少六根尾气动能喷管11的进气端连通所述尾气分流腔19；且六根尾气动能喷管11与尾气分流腔19的六个连通处呈圆周阵列于端壁19.1上；引流锥17使喷向尾气分流腔19中的尾气能均匀的分流至尾气动能喷管11中，使每个尾气动能喷管11喷出的尾气冲击波的冲击力趋于一致，进而提高动能转换叶轮3的输出的旋转动能的稳定性，具体过程后文中还有详细介绍；
所述能量转换腔6远离所述尾气分流箱5的一端内壁同轴心设置有输出轴穿过孔12，所述动能输出轴2的一端可转动穿过所述输出轴穿过孔12并伸入所述能量转换腔6内；
所述动能转换叶轮3同轴心于所述能量转换腔6内，且所述动能转换叶轮3与所述动能输出轴2的一端通过连接盘3.1同步连接；所述动能转换叶轮3可带动所述动能输出轴2同步旋转；
各所述尾气动能喷管11的尾气喷口10与所述动能转换叶轮3上的若干能量转换叶片8相对应。
所述动能转换叶轮3为与所述能量转换腔6同轴心的环体轮状结构；所述动能转换叶轮3的环体内壁呈圆周阵列设置有若干能量转换叶片8；所述能量转换叶片8为矩形直叶片结构；能量转换叶片8所在面与经过能量转换叶片8根部的直径线23所呈夹角为α，满足35°＜α＜55°，所述直径线23所对应的圆环结构为动能转换叶轮3；若干所述尾气动能喷管11的末端呈发散状向外延伸，且各所述尾气动能喷管11末端的尾气喷口10呈圆周阵列分布于所述动能转换叶轮3的环体所围合的内侧；任意一个能量转换叶片8的所在面都能旋转至与尾气喷口10的喷口延伸线22重合，这样的尾气喷口10的喷射方向和能量转换叶片8之间的角度关系使从尾气喷管11的尾气喷口10喷出的尾气能最大限度的将冲击动能转化成动能转换叶轮3的旋转动能；为了提高动能转换叶轮3的运行平稳性，本实施例的能量转换叶片8的数量是尾气动能喷管11数量的整数倍。
所述动能转换叶轮3远离所述动能输出轴2的一端同轴心一体化连接有消声环圈4，所述消声环圈4与环体薄壁结构，所述消声环圈4和动能转换叶轮3的内侧形成旋流腔20，所述消声环圈4和动能转换叶轮3的外壁与外壳体13内壁之间形成环柱形的导烟过渡通道26，所述消声环圈4的圆柱壁面呈圆周阵列均布有若干烟气溢出消声孔7，各所述烟气溢出消声孔7将所述旋流腔20和导烟过渡通道26之间相互导通；所述消声环圈4的环圈端部1与外壳体13的内端壁16保持间隙；所述连接盘3.1远离所述旋流腔20的一侧形成排气腔21；所述导烟过渡通道26的一端连通所述排气腔21；所述转换器排烟管15的进气端连通所述排气腔21。
本方案的方法、过程以及技术进步整理如下：
发动机连续运行时，排气门连续向发动机排气管14排出呈节律周期变化的尾气冲击波，进而尾气冲击波从发动机排气管14的排气口18冲出至尾气分流腔19中，在引流锥17的作用下，尾气分流腔19中的尾气冲击波呈喇叭状逐渐扩开的散开，进而，尾气分流腔19中被引流锥17扩开的冲击波被均匀分流到各个尾气动能喷管11中，进入到尾气动能喷管11中的烟气冲击波分别从各个尾气喷口10处喷出，此时各个尾气喷口10处喷出的烟气和冲击波呈发散状喷向动能转换叶轮3内壁上的能量转换叶片8上，进而驱动动能转换叶轮3连续旋转，进而带动所述动能输出轴2旋转，进而动能输出轴2带动外部发电机的转子旋转，进而起到发电的效果；与此同时动能转换叶轮3内壁的能量转换叶片8的连续旋转配合各个尾气喷口10处同时喷出的烟气和冲击波在旋流腔20中形成旋流，进而将残余冲击动能分解在旋流腔20中，进而起到消声的效果；然后旋流腔20中的烟气通过各个烟气溢出消声孔7溢出，并进一步消声；进而从烟气溢出消声孔7溢出的烟气进入到排气腔21中，最终排气腔21中的烟气通过转换器排烟管15排出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种汽车发动机动能回收装置，其特征在于：包括发动机排气管(14)、能量转化器、转换器排烟管(15)；
所述发动机排气管(14)的排气端连通连接所述能量转化器的进气端；所述能量转化器的排气端连通连接所述转换器排烟管(15)；所述能量转化器的动能输出轴(2)传动连接发电机的转子；动能输出轴(2)可带动发电机的转子旋转；
所述能量转化器包括外壳体(13)、尾气分流箱(5)、尾气动能喷管(11)和动能转换叶轮(3)；
所述外壳体(13)为圆柱形密闭空腔结构，所述外壳体(13)内腔为能量转换腔(6)；所述尾气分流箱(5)为圆柱形密闭空腔结构，且所述尾气分流箱(5)内腔为尾气分流腔(19)；所述尾气分流箱(5)同轴心于所述能量转换腔(6)内，且所述尾气分流箱(5)一体化固定于所述能量转换腔(6)的一端；所述发动机排气管(14)的排气口(18)同轴心连通所述尾气分流箱(5)的尾气分流腔(19)；
所述尾气分流腔(19)内还同轴心设置有引流锥(17)，所述引流锥(17)为硬质圆锥体结构，所述引流锥(17)的尖端朝向所述排气口(18)一侧，所述引流锥(17)的粗端一体化固定连接排气口(18)对侧的端壁(19.1)；
所述尾气动能喷管(11)为硬质弯管结构；至少六根尾气动能喷管(11)的进气端连通所述尾气分流腔(19)；且六根尾气动能喷管(11)与尾气分流腔(19)的六个连通处呈圆周阵列于端壁(19.1)上；
所述能量转换腔(6)远离所述尾气分流箱(5)的一端内壁同轴心设置有输出轴穿过孔(12)，所述动能输出轴(2)的一端可转动穿过所述输出轴穿过孔(12)并伸入所述能量转换腔(6)内；
所述动能转换叶轮(3)同轴心于所述能量转换腔(6)内，且所述动能转换叶轮(3)与所述动能输出轴(2)的一端通过连接盘(3.1)同步连接；所述动能转换叶轮(3)可带动所述动能输出轴(2)同步旋转；
各所述尾气动能喷管(11)的尾气喷口(10)与所述动能转换叶轮(3)上的若干能量转换叶片(8)相对应；
所述动能转换叶轮(3)为与所述能量转换腔(6)同轴心的环体轮状结构；所述动能转换叶轮(3)的环体内壁呈圆周阵列设置有若干能量转换叶片(8)；所述能量转换叶片(8)为矩形直叶片结构；能量转换叶片(8)所在面与经过能量转换叶片(8)根部的直径线(23)所呈夹角为α，满足35°＜α＜55°，所述直径线(23)所对应的圆环结构为动能转换叶轮(3)；
若干所述尾气动能喷管(11)的末端呈发散状向外延伸，且各所述尾气动能喷管(11)末端的尾气喷口(10)呈圆周阵列分布于所述动能转换叶轮(3)的环体所围合的内侧；
任意一个能量转换叶片(8)的所在面都能旋转至与尾气喷口(10)的喷口延伸线(22)重合；所述能量转换叶片(8)的数量是尾气动能喷管(11)数量的整数倍；
所述动能转换叶轮(3)远离所述动能输出轴(2)的一端同轴心一体化连接有消声环圈(4)，所述消声环圈(4)与环体薄壁结构，所述消声环圈(4)和动能转换叶轮(3)的内侧形成旋流腔(20)，所述消声环圈(4)和动能转换叶轮(3)的外壁与外壳体(13)内壁之间形成环柱形的导烟过渡通道(26)，所述消声环圈(4)的圆柱壁面呈圆周阵列均布有若干烟气溢出消声孔(7)，各所述烟气溢出消声孔(7)将所述旋流腔(20)和导烟过渡通道(26)之间相互导通；所述消声环圈(4)的环圈端部(1)与外壳体(13)的内端壁(16)保持间隙；所述连接盘(3.1)远离所述旋流腔(20)的一侧形成排气腔(21)；所述导烟过渡通道(26)的一端连通所述排气腔(21)；所述转换器排烟管(15)的进气端连通所述排气腔(21)。
2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机动能回收装置的工作方法，其特征在于：发动机连续运行时，排气门连续向发动机排气管(14)排出呈节律周期变化的尾气冲击波，进而尾气冲击波从发动机排气管(14)的排气口(18)冲出至尾气分流腔(19)中，在引流锥(17)的作用下，尾气分流腔(19)中的尾气冲击波呈喇叭状逐渐扩开的散开，进而，尾气分流腔(19)中被引流锥(17)扩开的冲击波被均匀分流到各个尾气动能喷管(11)中，进入到尾气动能喷管(11)中的烟气冲击波分别从各个尾气喷口(10)处喷出，此时各个尾气喷口(10)处喷出的烟气和冲击波呈发散状喷向动能转换叶轮(3)内壁上的能量转换叶片(8)上，进而驱动动能转换叶轮(3)连续旋转，进而带动所述动能输出轴(2)旋转，进而动能输出轴(2)带动外部发电机的转子旋转，进而起到发电的效果；与此同时动能转换叶轮(3)内壁的能量转换叶片(8)的连续旋转配合各个尾气喷口(10)处同时喷出的烟气和冲击波在旋流腔(20)中形成旋流，进而将残余冲击动能分解在旋流腔(20)中，进而起到消声的效果；然后旋流腔(20)中的烟气通过各个烟气溢出消声孔(7)溢出，并进一步消声；进而从烟气溢出消声孔(7)溢出的烟气进入到排气腔(21)中，最终排气腔(21)中的烟气通过转换器排烟管(15)排出。
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