CN203640811U - 内燃机排气余热回收利用系统 - Google Patents

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王世学
李彦哲
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Abstract

本实用新型公开了一种内燃机排气余热回收利用系统，包括包裹在排气通道之外的热电转换模块、包裹在所述热电转换模块之外的冷却流体通道和蓄电池，所述热电转换模块为蓄电池充电，在所述内燃机的排气口处设有排气分流通道，所述排气分流通道通过加气通道与所述排气通道连接；在所述排气通道的入口处设有第一节流阀，在所述加气通道上设有第二节流阀。本实用新型通过采用排气分流通道和加气通道将出内燃机的高温尾气分段引入排气通道，以提高排气通道内尾气温度的均匀程度，进而提高热电转换模块的热电转换效率。并且，本实用新型结构简单，方便布置。

Description

内燃机排气余热回收利用系统
技术领域
本实用新型涉及一种余热回收利用系统，特别是一种利用热电转换技术回收内燃机排气余热的余热回收利用系统。
背景技术
随着汽车数量的增加，车辆消耗的能源与日俱增,车辆的节能也越来越受关注。然而,以现有的内燃机运行指标评估,燃油中60%左右的能量没有得到有效利用,绝大部分以余热的形式排放到大气中,造成了巨大的经济损失和严重的环境污染。因此,利用发动机排气进行热电转换是一个很好的节能减排途径。20世纪70年代以来,一些工业发达国家的学者提出了采用温差发电器(thermoelectric generator,TEG)将发动机的排气余热进行热电转换加以利用的方式。温差发电器是利用塞贝克效应，将热能直接转换成电能的一种发电器件。所谓塞贝克效应即是将不同材质的导体（或半导体）A和B的两端相互紧密接触组成环路，若在两联接处保持不同温度T1与T2，则在环路中将由于温度差而产生温差电动势。一般来说温差发电器的效率主要由组成材料和高低温端的温差所决定，为达到较好的工作状况,所用的材料必须具有相对较高的塞贝克系数和电导率、较低的热导率,这三个指标在通常的材料中是无法同时达到的,因此需要研究材料的物性参数随温度的变化关系,从而进一步研究最佳发电性能与冷热端温度之间的关系,选择合适的工作温度使发电器件最大效率地发挥其功效。实际上，各种热电材料都有各自的最佳工作温度区间，要使温差发电器能发挥最佳性能，将其工作温度控制在其最佳工作温度区间十分必要。
请参阅图1～图3，现有利用热电转换技术回收内燃机排气余热的余热回收利用系统，热电转换模块1包裹在排气通道2之外，热电转换模块1之外用冷却水冷却，热电转换模块1内外的温差使之产生电动势，为蓄电池充电。排气通道2的尾气进入后处理器5。上述系统依据内燃机排气口的尾气温度选取用于热电转换模块的热电转换材料。由于热电转换模块1上的温差沿着尾气流出的方向逐渐减小，因此远离内燃机排气口的热电转换模块部分所利用的温差较小，这样导致附着在排气通道上的热电转换材料的转换效率沿尾气流出方向逐渐降低，最终导致系统的热电转换效率较低。
发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够提高余热回收利用效率的内燃机排气余热回收利用系统。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种内燃机排气余热回收利用系统，包括包裹在排气通道之外的热电转换模块、包裹在所述热电转换模块之外的冷却流体通道和蓄电池，所述热电转换模块为蓄电池充电，在所述内燃机的排气口处设有排气分流通道，所述排气分流通道通过加气通道与所述排气通道连接；在所述排气通道的入口处设有第一节流阀，在所述加气通道上设有第二节流阀。
所述加气通道有一个，并且该加气通道的出气口连接在所述排气通道的长度方向的中间位置处。
所述加气通道有并联的多个，所有所述加气通道的出气口沿所述排气通道的长度方向均布在所述排气通道上。
在所述排气分流通道和所述加气通道外包裹有保温层。
本实用新型具有的优点和积极效果是：通过采用排气分流通道和加气通道将出内燃机的高温尾气分段引入排气通道，以提高排气通道内尾气温度的均匀程度，进而提高热电转换模块的热电转换效率。并且，本实用新型结构简单，方便布置。
附图说明
图1为本实用新型背景技术的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为采用图1所示结构的余热回收利用系统热电转换模块高低温端温差随尾气流动方向变化图；
图4为本实用新型的实施例1的结构示意图；
图5为图4的俯视图；
图6为本实用新型的实施例1热电转换模块高低温端温差随尾气流动方向变化图；
图7为本实用新型的实施例2的结构示意图；
图8为图7的俯视图；
图9为本实用新型的实施例2热电转换模块高低温端温差随尾气流动方向变化图。
图中：1、热电转换模块；2、排气通道；3、冷却流体通道、4、内燃机；5、后处理器；6、蓄电池；7、第一节流阀；8第二节流阀；9、排气分流通道；10、加气通道。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图9，一种内燃机排气余热回收利用系统，包括包裹在排气通道2之外的热电转换模块1、包裹在所述热电转换模块1之外的冷却流体通道3和蓄电池6，所述热电转换模块1为蓄电池6充电，在所述内燃机4的排气口处设有排气分流通道9，所述排气分流通道9通过加气通道10与所述排气通道2连接；在所述排气通道2的入口处设有第一节流阀7，在所述加气通道10上设有第二节流阀8。
本实用新型通过将部分高温尾气引入排气通道入口的靠后区域，以提高排气通道内的温度均匀性，进而达到了提高余热回收和内燃机燃料利用效率的目的。
实施例1：
请参阅图4～图6，上述加气通道10有一个，并且该加气通道10的出气口连接在所述排气通道2的长度方向的中间位置处。
加气通道10的出气口被设置在排气通道2的长度方向的中部，排气通道2被热电转换模块1包裹，热电转换模块1外侧用冷却流体冷却，热电转换模块1内外两侧的温差使之产生电动势，为蓄电池6充电。内燃机排出的尾气经过分流，一部分进入加气通道10，通过第二节流阀8调节加气通道10内的尾气流量，使排气通道2内部温度变化减小，进出口温差也相应降低，可以有效地提高位于出口段附近热电转化模块的发电效率。
实施例2：
请参阅图7～图9，上述加气通道10有并联的多个，所有所述加气通道10的出气口沿所述排气通道2的长度方向均布在所述排气通道2上。
由于排气通道内沿排气方向温度是逐渐降低的，本实用新型的实施例2采用逐段将部分高温尾气引入排气通道内，同时配合各通道上的节流阀对各部分加气比例进行调节，使得排气通道内尾气温度更加均匀，趋于一致。
如实施例1所示的余热回收利用系统，在排气通道上加一个加气口，排气通道内的尾气温度均匀性通常不是太好，为此，在实施例2中，在排气通道上加了3个加气口，内燃机排出的尾气分流部分进入各个加气通道，采用第二节流阀调节进入3个加气口的尾气比例，能够使排气通道内尾气温度趋于更加均匀，从而，进一步提高热电转换模块的发电效率。
加气口的数量也就是加气通道的数量可以根据排气通道的长度以及冷却流体的有关参数确定，并不限定为3个，可以更多，例如4个或5个等，理论上，加气口的数量越多，排气通道内的尾气温度均匀性越好。
在实施例1和实施例2中，在所述排气分流通道和所述加气通道外均包裹有保温层。
本实用新型采用排气通道分段进气的结构，通过热电转换材料将内燃机排气中的热能高效地转换为电能，内燃机排出的高温气体部分分流，分流部分通过加气通道及其上的节流阀可调整地流入排气通道，以提高排气通道内的温度均匀性，进而提高热电转换模块高温端的温度均匀性，提高热电转换模块的热电转换效率。
尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种内燃机排气余热回收利用系统，包括包裹在排气通道之外的热电转换模块、包裹在所述热电转换模块之外的冷却流体通道和蓄电池，所述热电转换模块为蓄电池充电，其特征在于，在所述内燃机的排气口处设有排气分流通道，所述排气分流通道通过加气通道与所述排气通道连接；在所述排气通道的入口处设有第一节流阀，在所述加气通道上设有第二节流阀。
2.根据权利要求1所述的内燃机排气余热回收利用系统，其特征在于，所述加气通道有一个，并且该加气通道的出气口连接在所述排气通道的长度方向的中间位置处。
3.根据权利要求1所述的内燃机排气余热回收利用系统，其特征在于，所述加气通道有并联的多个，所有所述加气通道的出气口沿所述排气通道的长度方向均布在所述排气通道上。
4.根据权利要求1所述的内燃机排气余热回收利用系统，其特征在于，在所述排气分流通道和所述加气通道外包裹有保温层。
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CN103696837A (zh) * 2013-12-23 2014-04-02 天津大学 内燃机排气余热回收利用系统
CN105822386A (zh) * 2016-05-23 2016-08-03 吉林大学 一种分段式压力温度调节的内燃机排气温度控制装置

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