CN203742830U - 发动机冷却液能量回收装置及应用该装置的汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种发动机冷却液能量回收装置，包括连接发动机冷却系统的发动机进水口以及发动机出水口的热交换装置以及风能回收装置，热交换装置具有可使冷却液流入流出的冷却液进口与冷却液出口，发动机出水口连接冷却液进口，发动机进水口连接冷却液出口；热交换装置还具有可使热交换气体流进流出的热交换气体进口与热交换气体出口，热交换气体与冷却液在热交换装置中进行换热后由热交换气体出口处排出，热交换气体出口处设置风能回收装置，本实用新型还公开了应用上述装置的汽车；热交换器设置成筒状结构并竖直设置使得在其内部的热交换气体受热后向上运动形成风能，热交换气体出口处设置风能回收装置，将风能回收利用能够提高能源利用率。

Description

发动机冷却液能量回收装置及应用该装置的汽车

技术领域

本实用新型涉及能源回收利用技术领域，尤其涉及一种发动机冷却液能量回收装置及应用该装置的汽车。

背景技术

发动机工作时，气缸内的气体会产生很高的温度，若不及时冷却，将造成发动机零部件温度过高，尤其是直接与高温气体接触的零件，会因受热膨胀影响正常的配合间隙，导致运动件受阻甚至卡死。此外，高温还会造成发动机零部件的机械强度下降，使润滑油失去作用等。发动机的冷却系有风冷和水冷之分。以空气为冷却介质的冷却系称为风冷系；以冷却液为冷却介质的称为水冷系。

车用发动机通常采用水冷的方式进行冷却，即通过冷却液流过机体、气缸盖及中冷器等部件带走大量热量，在传统的车用发动机冷却系统中这些热量都通过散热器散发到大气中排放掉。风扇的启动由水温感应器控制。据统计，一般车用发动机冷却液带走的能量占燃料完全燃烧产生的总能量的20％以上。

散热器中的能量被排到大气中会造成热污染，同时由于热能没有得到充分的利用而造成能源浪费，影响发动机的能源利用率。在散热器位置处还通常设置有散热风扇用于在慢速和原地运行时转动来辅助散热器散热，通常散热风扇的消耗的功率为发动机中功率的5%至8%，进一步影响了发动机的工作效率。

在散热风扇运行的过程中还会产生一定的噪音并发生振动，影响系统的稳定性以及可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种发动机冷却液能量回收装置，实现对发动机冷却系统中散热装置散发出的热能加以回收利用，提高发动机工作效率、提高能源的利用率并减少环境污染。

本实用新型的另一个目的在于：提供一种具有发动机冷却液能量回收装置的汽车，取消散热装置中的散热风扇，降低车内、车外噪音以及振动，提高整车可靠性、稳定性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种发动机冷却液能量回收装置，包括连接发动机冷却系统的发动机进水口以及发动机出水口的热交换装置以及风能回收装置，所述热交换装置具有可使冷却液流入流出的冷却液进口与冷却液出口，所述发动机出水口连接所述冷却液进口，所述发动机进水口连接所述冷却液出口；所述热交换装置还具有可使热交换气体流进流出的热交换气体进口与热交换气体出口，所述热交换装置呈竖直设置的筒状结构，所述热交换气体进口设置在所述热交换装置的底部，所述热交换气体出口设置在所述热交换装置顶部，所述热交换气体与冷却液在所述热交换装置中进行换热后由所述热交换气体出口处排出，所述热交换气体出口处设置所述风能回收装置。

热交换装置设置成筒状结构并竖直设置使得在其内部的热交换气体受热后向上运动形成风能，在热交换气体出口处设置风能回收装置，将风能加以回收利用能够有效的提高能源利用率、节省能源、减少环境污染。

优选的，所述冷却液可以为水、五氟丙烷、氨水或水和乙二醇混合物等。

优选的，所述热交换气体为空气。

作为一种优选的技术方案，所述热交换装置包括可使冷却液在其内部流动的第一介质层以及使热交换气体在其内部流动的第二介质层，所述第一介质层为环形结构，所述第二介质层为所述第一介质层内部形成的风道，所述风道底部为所述热交换气体进口、顶部为热交换气体出口，所述冷却液与所述热交换气体在所述第一介质层与所述第二介质层相接触的内壁处进行热交换。

作为一种优选的技术方案，所述冷却液进口设置在所述热交换装置的上部，所述冷却液出口设置在所述热交换装置的下部。

将冷却液进口设置在热交换装置上靠上的位置，能够保证第一介质层上部的温度，当第二介质层中热交换气体在底部开始受热逐渐上升的过程中，越向上接触的冷却液温度越高，热交换气体能够更好的受热，从而提高其上升速度，在风道内形成强度更大的风。

作为一种优选的技术方案，所述第一介质层为圆环、矩形环或异形环结构，与之对应的所述第二介质层为圆形、矩形或异形结构。

第一介质层为环状结构能够保证热交换气体的流动方向，而其形状可根据实际安装位置的结构进行调整，可以根据安装空间的形状、大小设置为不同形状。

作为一种优选的技术方案，所述第二介质层为热交换气体进口大、热交换气体出口小的锥形结构。

将第二介质层设置为锥形结构，当热交换气体在底部时具有较大的空间，随着其上升，空间逐渐减小能够形成更大的风量。

作为一种优选的技术方案，所述热交换装置为侧壁全部由热交换器组成的筒状结构。

热交换装置侧壁全部由热交换器组成能够最大限度的提高换热效率以及节省空间。

作为一种优选的技术方案，所述热交换装置为侧壁由相互间隔设置的热交换器与挡风板组成的筒状结构。

根据实际换热需要将热交换装置设置成侧壁由热交换器与挡风板相互间隔设置形成筒状风道，可以节省热交换装置的材料降低生产成本。

作为一种优选的技术方案，所述相邻的热交换器之间通过冷却液管道进行连接。

作为一种优选的技术方案，所述热交换器由多个热交换器模块组装而成。

优选的，所述热交换器模块可以为平板结构热交换器、弧形结构热交换器或具有折角的热交换器。

作为一种优选的技术方案，所述热交换器模块包括上水室、下水室以及连通所述上水室与下水室的毛细水管，所述毛细水管上安装有散热片。

作为一种优选的技术方案，所述风能回收装置为风机。

作为一种优选的技术方案，所述风机耦合于所述发动机的输出端用于提高所述发动机的输出功率。

作为一种优选的技术方案，所述风机连接风力发电机。

作为一种优选的技术方案，所述风力发电机通过整流器连接蓄电池为所述蓄电池充电。

一种应用如上所述的发动机冷却液能量回收装置的汽车，所述汽车的发动机冷却系统上连接所述发动机冷却液能量回收装置。

本实用新型的有益效果为：热交换器设置成筒状结构并竖直设置使得在其内部的热交换气体受热后向上运动形成风能，在热交换气体出口处设置风能回收装置，将风能加以回收利用能够有效的提高能源利用率、节省能源、减少环境污染；设置上述发动机冷却液能量回收装置的汽车由于在热交换器中热交换气体具有较高的流速，使得整体散热效果更好，因此避免了在散热器中设置散热风扇，因此能够降低车内、车外噪音以及振动，提高整车可靠性、稳定性。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例一所述发动机冷却液能量回收装置原理示意图。

图2为实施例二所述的热交换器模块立体结构示意图。

图3为实施例二所述的热交换器模块平面结构示意图。

图4为图3左视图。

图5为图3俯视图。

图6为实施例二所述的组成热交换装置的一个面的热交换器模块组装状态立体结构示意图。

图7为实施例二所述的组成热交换装置的一个面的热交换器模块组装状态平面结构示意图。

图1中：

1、发动机冷却系统；2、发动机进水口；3、发动机出水口；4、第一介质层；5、第二介质层；6、冷却液进口；7、冷却液出口；8、风机；9、发电机；10、蓄电池；11、冷却液循环泵。

图2至7中：

21、热交换器模块；22、安装孔；23、排气口；24、上水室；25、下水室；26、毛细水管；27、进水口；28、出水口；29、散热片。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一：

如图1所示，于本实施例中，本实用新型所述的一种发动机冷却液能量回收装置，用于回收发动机冷却系统1冷却过程中冷却液中的热量，包括连接发动机进水口2以及发动机出水口3的热交换装置以及风能回收装置，热交换装置包括可使冷却液在其内部流动的第一介质层4以及使热交换气体在其内部流动的第二介质层5，第一介质层4为环形结构，第二介质层5为第一介质层4内部形成的风道，冷却液与热交换气体在第一介质层4与第二介质层5相接触的内壁处进行热交换。

于本实施例中，热交换装置为一整体的热交换器，热交换器具有冷却液进口6与冷却液出口7，发动机出水口3通过管路连接冷却液进口6，发动机进水口2通过管路连接冷却液出口7；热交换器还具有热交换气体进口与热交换气体出口，风道底部为热交换气体进口、顶部为热交换气体出口。热交换器呈竖直设置的两端开口大小相等的筒状结构，热交换气体进口设置在热交换器的底部，热交换气体出口设置在热交换气体顶部，热交换气体与冷却液在热交换器中进行换热后由热交换气体出口处排出，热交换气体出口处设置风能回收装置。

其中冷却液进口6设置在热交换器的上部，冷却液出口7设置在热交换器的下部。

热交换器的结构并不局限于上下截面积相等的直筒状结构，还可以为热交换气体进口大、热交换气体出口小的锥形筒状结构。在连接冷却液出口7与发动机进水口2的管路上设置有冷却液循环泵11。

在热交换气体出口处设置有作为风能回收装置的风机8，通过风机8将风能转换为机械能加以利用。

在本实施例中风机8连接发电机9，发电机9通过整流器连接蓄电池10为蓄电池10充电，将电能储存供电器元件使用；冷却液采用比热容较大的五氟丙烷；热交换气体采用空气。

本实用新型中与风机8连接的装置以及冷却液、热交换气体并不局限于上述情况，其它一些能够实现本实用新型构思的功能的装置及介质均可应用到本实用新型中，例如风机8还可以直接耦合于发动机冷却系统1的输出端用于提高发动机的输出功率；冷却液还可以采用水、氨水或水和乙二醇混合物等介质。

该发动机冷却液能量回收装置的工作过程如下：

经过发动机冷却系统1加热的冷却液进入热交换器上端往下流；冷却液释放出热量被热交换器吸收；热交换器内壁的气体吸收热量体积膨胀，密度减小并往上运动；形成快速上升的气流；热交换器底部的气体会迅速填补气体上升后留下的真空，形成连续向上运动的气流；上升运动的气流推动风机旋转；旋转的风机8带动发电机9发电；电能储存在蓄电池10；冷却液通过热交换器降低温度回到冷却液循环泵11；冷却液循环泵11将冷却液加压给发动机冷却系统1冷却发动机。

本实用新型中还公开一种应用如上的发动机冷却液能量回收装置的汽车，汽车的发动机冷却系统1上设置发动机冷却液能量回收装置。可根据车内热交换器的安装空间的结构以及大小设计热交换器的具体形状。

设置上述发动机冷却液能量回收装置的汽车由于在热交换器中热交换气体具有较高的流速，使得整体散热效果更好，因此避免了在散热器中设置散热风扇，因此能够降低车内、车外噪音以及振动，提高整车可靠性、稳定性。

实施例二：

本实施例与实施例一中基本结构相同，其区别在于热交换装置结构不同，于本实施例中，热交换装置采用多个平板状热交换器模块21组装而成，其具有四个面，形成四周封闭的筒状结构，每个换热平面上设置有四个相互连通的热交换器模块21，相邻的换热平面之间相互连通。

下面详细介绍本实施例中热交换装置的结构，如图2至5所示，热交换器模块21呈矩形结构，包括位于上下两端水平设置的上水室24和下水室25，上水室24与下水室25之间通过毛细水管26连通，在毛细水管26的一侧面上设置有增加散热面积的散热片29，上水室24上设置有进水口27与排气口23，下水室25上设置有出水口28，位于热交换器模块21的四角处设置有用于安装热交换器模块21的安装孔22。

如图6、7所示为组成本实施例中热交换装置的一个侧面的四个热交换器模块21组装状态示意图，其分为竖直设置的两组，同一组中个位于上方的热交换器模块21的出水口28与位于下方的热交换器模块21的进水口27通过管路连接件相连通，两组中位于上方的两个热交换器模块21的进水口27连接同一进水管，位于下方的两个热交换器模块21的出水口28连接同一出水管。

于本实施例中组成其它三个面的热交换器模块21的结构与上述结构相同，且所有位于上方的八个热交换器模块21的进水口27均连接同一进水管，进水管连接冷却液进口，位于所有下方的八个热交换器模块21的出水口28均连接同一出水管，出水管连接冷却液出口。

热交换装置的结构并不局限于上述实施例所描述的结构，在其它实施例中热交换装置还可以为热交换器模块与挡风板相互间隔设置形成封闭筒状的结构，具体的热交换器模块的数量以及布置形式以及形状应根据实际使用中的需要进行调节，需综合考虑产品的性能、生产成本、安装空间等因素进行设计。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种发动机冷却液能量回收装置，其特征在于,包括连接发动机冷却系统的发动机进水口以及发动机出水口的热交换装置以及风能回收装置，所述热交换装置具有可使冷却液流入流出的冷却液进口与冷却液出口，所述发动机出水口连接所述冷却液进口，所述发动机进水口连接所述冷却液出口；所述热交换装置还具有可使热交换气体流进流出的热交换气体进口与热交换气体出口，所述热交换装置呈竖直设置的筒状结构，所述热交换气体进口设置在所述热交换装置的底部，所述热交换气体出口设置在所述热交换装置顶部，所述热交换气体与冷却液在所述热交换装置中进行换热后由所述热交换气体出口处排出，所述热交换气体出口处设置所述风能回收装置。 

2.根据权利要求1所述的发动机冷却液能量回收装置，其特征在于，所述热交换装置包括可使冷却液在其内部流动的第一介质层以及使热交换气体在其内部流动的第二介质层，所述第一介质层为环形结构，所述第二介质层为所述第一介质层内部形成的风道，所述风道底部为所述热交换气体进口、顶部为热交换气体出口，所述冷却液与所述热交换气体在所述第一介质层与所述第二介质层相接触的内壁处进行热交换。 

3.根据权利要求1所述的发动机冷却液能量回收装置，其特征在于，所述冷却液进口设置在所述热交换装置的上部，所述冷却液出口设置在所述热交换装置的下部。 

4.根据权利要求2所述的发动机冷却液能量回收装置，其特征在于，所述第一介质层为圆环结构，与之对应的所述第二介质层为圆形结构。 

5.根据权利要求4所述的发动机冷却液能量回收装置，其特征在于，所述第二介质层为热交换气体进口大、热交换气体出口小的锥形结构。 

6.根据权利要求4或5所述的发动机冷却液能量回收装置，其特征在于， 所述热交换装置为侧壁全部由热交换器组成的筒状结构。 

7.根据权利要求4或5所述的发动机冷却液能量回收装置，其特征在于，所述热交换装置为侧壁由相互间隔设置的热交换器与挡风板组成的筒状结构，所述相邻的热交换器之间通过冷却液管道进行连接。 

8.根据权利要求7所述的发动机冷却液能量回收装置，其特征在于，所述热交换器由多个热交换器模块组装而成。 

9.根据权利要求8所述的发动机冷却液能量回收装置，其特征在于，所述热交换器模块包括上水室、下水室以及连通所述上水室与下水室的毛细水管，所述毛细水管上安装有散热片。 

10.一种应用权利要求1至9所述的发动机冷却液能量回收装置的汽车，其特征在于，所述汽车的发动机冷却系统上连接所述发动机冷却液能量回收装置。