CN109973189A - 基于排气发电的发动机冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于排气发电的发动机冷却系统，包括发动机、排气管、直流电压变换器和散热装置，所述排气管上设有利用排气管和空气温度之间的温差进行发电的半导体发电模块，半导体发电模块的输出端与直流电压变换器的输入端相连，通过直流电压变换器将输出电压调整为设定值；直流电压变换器的输出端与散热装置相连，用于驱动散热装置工作。本发明的发动机冷却系统的工作原理是利用汽车尾气发电来驱动风扇以提高车辆发动机冷却系统散热能力，半导体发电模块利用发动机排气管与环境空气间的温差进行发电，以驱动补充散热风扇转动，增大了流经发动机散热器的空气量，提高发动机冷却系统的散热能力，并提高了燃料利用率。
Description
技术领域
本发明涉及汽车发动机冷却领域，具体涉及利用汽车尾气发电辅助冷却的系统。
背景技术
传统的商用汽车，发动机完全由发动机风扇带动流经发动机散热器的空气冷却。受制于车辆布置的特点，发动机风扇尺寸难以增加；如果提高发动机风扇的转速，又会增加车辆的燃油消耗。
由于发动机散热器未被发动机风扇覆盖的面积仍然较大，这个区域可以用来布置小型的风扇；并且排气管与环境空气之间的温差可以发电，所发电量驱动补充散热风扇转动，可以增大流经发动机散热器的空气量，提高发动机冷却系统的散热能力，并实现了部分排气能量的回收。
发明专利内容
基于此，本发明旨在提供一种基于排气发电的发动机冷却系统，在利用排气废热的同时，提高发动机冷却系统的散热能力，该目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于排气发电的发动机冷却系统，包括发动机、排气管、直流电压变换器和散热装置，所述排气管上设有利用排气管和空气温度之间的温差进行发电的半导体发电模块，所述半导体发电模块一侧贴于排气管表面，另一侧裸露于空气中，该半导体发电模块的输出端与直流电压变换器的输入端相连，通过直流电压变换器将输出电压调整为设定值；所述直流电压变换器的输出端与散热装置相连，用于驱动散热装置工作。
具体地，所述散热装置包括发动机散热器、补充散热风扇、水温传感器和风扇控制器，所述补充散热风扇设于发动机散热器上未被发动机风扇覆盖的区域，所述水温传感器布设于发动机散热器上，并与风扇控制器相连，将监测到的水温信息数据传输给风扇控制器，风扇控制器根据水温传感器反馈的水温信息调控补充散热风扇的工作状态；所述直流电压变换器的输出端与风扇控制器相连，为补充散热风扇的调控提供能量来源。
为提高能量利用率，该系统还可以另外设置电能储能模块，所述电能储能模块分别与半导体发电模块和直流电压变换器相连，用于储存半导体发电模块产生电能，并在散热装置工作时将储存的电能通过直流电压变换器释放，用于驱动散热装置工作。设置有电能储能模块的系统中，储能模块中的电能主要是将半导体发电模块产生而未被消耗的电能储存起来，以备当半导体供电不足以带动补充散热风扇工作时提供能量。
进一步，所述风扇控制器上至少设有两个与温度关联的阈值控制模块，其用于启动和关闭风扇控制器的温度阈值分别为Tm和Tn，Tm≥Tn，当水温传感器监测反馈温度高于Tm时，风扇控制器控制和驱动补充散热风扇转动；当水温传感器监测反馈温度低于Tn时，风扇控制器控制切断流经补充散热风扇的电流，使补充散热风扇停止转动。
具体地，当设定Tm>Tn时，当水温传感器监测反馈温度T值为Tn≦T≦Tm时，风扇控制器不进行动作，使补充散热风扇保持先前工作状态不发生改变。
进一步，当设定Tm>Tn时，所述阈值控制模块中还设有若干档位调节阈值，风扇控制器根据水温传感器监测反馈的水温信息数据的变化，控制补充散热风扇的转速快慢。
为更好地提高发动机冷却系统的散热能力，所述补充散热风扇的数量不少于两个，且每个补充散热风扇的扇体面积小于发动机风扇的扇体面积，同时，用于驱动补充散热风扇的电能全部由半导体发电模块提供。
进一步，所述风扇控制器内设有若干独立控制模块，所述独立控制模块数量与补充散热风扇数量相一致，每一独立控制模块分别独立地控制一个补充散热风扇的动作。
进一步，所述独立控制模块与阈值控制模块相连，当水温高于Tm时，全部独立控制模块动作，驱动其所控制的补充散热风扇启动；当水温低于Tn时，全部独立控制模块动作，驱动其所控制的补充散热风扇停止工作；当水温越过档位调节阈值时，根据设定，部分独立控制模块动作，驱动其所控制的散热风扇调节其工作状态。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明利用半导体发电模块实现排气能量的回收，提高能量利用效率；本发明充分利用了发动机散热器散热面积，用来布置补充散热风扇；本发明提高了发动机冷却系的散热能力。
附图说明
图1为本发明所述一种基于排气发电的冷却系统的原理图；
图2为本发明所述一种基于排气发电的冷却系统的半导体发电模块的布置图；
图3为本发明所述一种基于排气发电的冷却系统的补充散热风扇布置的主视图；图4为本发明所述一种基于排气发电的冷却系统的补充散热风扇布置的右视图。图中：1-直流电压变换器，2-排气管，3-发动机，4-发动机散热器，5-水温传感器，6-补充散热风扇，7-风扇控制器，8-半导体发电模块，9-发动机风扇
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供一种基于排气发电的发动机冷却系统，包括发动机、排气管、直流电压变换器和散热装置，所述排气管上设有利用排气管和空气温度之间的温差进行发电的半导体发电模块，所述半导体发电模块一侧贴于排气管表面，另一侧裸露于空气中，该半导体发电模块的输出端与直流电压变换器的输入端相连，通过直流电压变换器将输出电压调整为设定值；所述直流电压变换器的输出端与散热装置相连，用于驱动散热装置工作。
具体地，所述散热装置包括发动机散热器、补充散热风扇、水温传感器和风扇控制器，所述补充散热风扇设于发动机散热器上未被发动机风扇覆盖的区域，所述水温传感器布设于发动机散热器上，并与风扇控制器相连，将监测到的水温信息数据传输给风扇控制器，风扇控制器根据水温传感器反馈的水温信息调控补充散热风扇的工作状态；所述直流电压变换器的输出端与风扇控制器相连，为补充散热风扇的调控提供能量来源。
在某一具体实施例中，为提高能量利用率，该系统还包括电能储能模块，所述电能储能模块分别与半导体发电模块和直流电压变换器相连，用于储存半导体发电模块产生电能，并在散热装置工作时将储存的电能通过直流电压变换器释放，用于驱动散热装置工作。设置有电能储能模块的系统中，储能模块中的电能主要是将半导体发电模块产生而未被消耗的电能储存起来，以备当半导体供电不足以带动补充散热风扇工作时提供能量。
实施例2：
本实施例的基本原理与实施例1相同，其不同之处在于，本实施例中所述风扇控制器上至少设有两个与温度关联的阈值控制模块，其用于启动和关闭风扇控制器的阈值分别为Tm和Tn，Tm≥Tn，当水温传感器监测反馈温度高于Tm时，风扇控制器控制和驱动补充散热风扇转动；当水温传感器监测反馈温度低于Tn时，风扇控制器控制切断流经补充散热风扇的电流，使补充散热风扇停止转动。
具体地，当设定Tm>Tn时，当水温传感器监测反馈温度T值为Tn≦T≦Tm时，风扇控制器不进行动作，使补充散热风扇保持先前工作状态不发生改变。
在某一具体实施例中，当设定Tm>Tn时，所述阈值控制模块中还设有若干档位调节阈值，风扇控制器根据水温传感器监测反馈的水温信息数据的变化，控制补充散热风扇的转速快慢。
实施例3：
本实施例的基本原理与实施例2相同，其不同之处在于，本实施例为更好地提高发动机冷却系统的散热能力，所述补充散热风扇的数量不少于两个，且每个补充散热风扇的扇体面积小于发动机风扇的扇体面积，同时，用于驱动补充散热风扇的电能全部由半导体发电模块提供。
同时，所述风扇控制器内设有若干独立控制模块，所述独立控制模块数量与补充散热风扇数量相一致，每一独立控制模块分别独立地控制一个补充散热风扇的动作。具体地，所述独立控制模块与阈值控制模块相连，当水温高于Tm时，全部独立控制模块动作，驱动其所控制的补充散热风扇启动；当水温低于Tn时，全部独立控制模块动作，驱动其所控制的补充散热风扇停止工作；当水温越过档位调节阈值时，根据设定，部分独立控制模块动作，驱动其所控制的散热风扇调节其工作状态。
实施例4：
下面结合附图对本发明的原理作进一步详细说明。
本发明，如图1所示，其中包括，直流电压变换器1、排气管2、发动机3、发动机散热器4、水温传感器5、补充散热风扇6、风扇控制器7、半导体发电模块8；半导体发电模块8充分利用高温排气管2与低温空气产生的温差进行发电，其产生的电能将通过直流电压变换器1调整为设定值提供给风扇控制器；风扇控制器7驱动补充散热风扇转动，增大流经发动机散热器4的空气量，提高发动机冷却系统的散热能力；发动机散热器4上布置有水温传感器5，水温传感器5信号直接传输给风扇控制器7，当水温传感器5测量数据高于某一设定值时，风扇控制器7控制补充散热风扇5转动；当水温传感器5测量数据低于另一设定值时，风扇控制器7切断流经补充散热风扇的电流，使补充散热风扇停止转动。
半导体发电模块8布置如图2所示，半导体发电模块8一侧贴于排气管2表面，另一侧裸露于空气中，充分利用排气管2的高温与空气的低温产生的温差进行发电。
如图3和图4所示，补充散热风扇6布置在发动机散热器4未被发动机风扇9覆盖的区域。当补充散热风扇转动时，由于流经发动机散热器4的风量增大，发动机散热器的散热能力得到提高。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种基于排气发电的发动机冷却系统，包括发动机、排气管、直流电压变换器和散热装置，其特征在于：
所述排气管上设有利用排气管和空气温度之间的温差进行发电的半导体发电模块，所述半导体发电模块一侧贴于排气管表面，另一侧裸露于空气中，该半导体发电模块的输出端与直流电压变换器的输入端相连，通过直流电压变换器将输出电压调整为设定值；
所述直流电压变换器的输出端与散热装置相连，用于驱动散热装置工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于排气发电的发动机冷却系统，其特征在于，所述散热装置包括发动机散热器、补充散热风扇、水温传感器和风扇控制器，
所述补充散热风扇设于发动机散热器上未被发动机风扇覆盖的区域，所述水温传感器布设于发动机散热器上，并与风扇控制器相连，将监测到的水温信息数据传输给风扇控制器，风扇控制器根据水温传感器反馈的水温信息调控补充散热风扇的工作状态；
所述直流电压变换器的输出端与风扇控制器相连，为补充散热风扇的调控提供能量来源。
3.根据权利要求1所述的一种基于排气发电的发动机冷却系统，其特征在于，该系统还包括电能储能模块，所述电能储能模块分别与半导体发电模块和直流电压变换器相连，用于储存半导体发电模块产生的电能，并在散热装置工作时将储存的电能通过直流电压变换器释放，用于驱动散热装置工作。
4.根据权利要求2所述的一种基于排气发电的发动机冷却系统，其特征在于，所述风扇控制器上至少设有两个与温度关联的阈值控制模块，其用于启动和关闭风扇控制器的阈值分别为Tm和Tn，Tm≥Tn，当水温传感器监测反馈温度高于Tm时，风扇控制器控制和驱动补充散热风扇转动；当水温传感器监测反馈温度低于Tn时，风扇控制器控制切断流经补充散热风扇的电流，使补充散热风扇停止转动。
5.根据权利要求4所述的一种基于排气发电的发动机冷却系统，其特征在于，设定Tm>Tn，当水温传感器监测反馈温度T值为Tn≦T≦Tm时，风扇控制器不进行动作，使补充散热风扇保持先前工作状态不发生改变。
6.根据权利要求4所述的一种基于排气发电的发动机冷却系统，其特征在于，设定Tm>Tn，所述阈值控制模块中还设有若干档位调节阈值，风扇控制器根据水温传感器监测反馈的水温信息数据的变化，控制补充散热风扇的转速。
7.据权利要求6所述的一种基于排气发电的发动机冷却系统，其特征在于，所述补充散热风扇的数量不少于两个，且每个补充散热风扇的扇体面积小于发动机风扇的扇体面积。
8.根据权利要求2所述的一种基于排气发电的发动机冷却系统，其特征在于，用于驱动补充散热风扇的电能全部由半导体发电模块提供。
9.根据权利要求7所述的一种基于排气发电的发动机冷却系统，其特征在于，所述风扇控制器内设有若干独立控制模块，所述独立控制模块数量与补充散热风扇数量相一致，每一独立控制模块分别独立地控制一个补充散热风扇的动作。
10.根据权利要求9所述的一种基于排气发电的发动机冷却系统，其特征在于，所述独立控制模块与阈值控制模块相连，当水温高于Tm时，全部独立控制模块动作，驱动其所控制的补充散热风扇启动；当水温低于Tn时，全部独立控制模块动作，驱动其所控制的补充散热风扇停止工作；当水温越过档位调节阈值时，根据设定，部分独立控制模块动作，驱动其所控制的散热风扇调节其工作状态。
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