CN210149151U - 用于燃料电池汽车的尾排系统及燃料电池汽车 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于燃料电池汽车的尾排系统，包括排气筒和主进气管道，排气筒包括筒体、设置于筒体一端的前端盖和设置于筒体另一端的后端盖，主进气管道设置于前端盖上，所述筒体具有第一排气孔，所述后端盖具有第二排气孔，第一排气孔和第二排气孔的面积之和为所述主进气管道的进气孔的面积的5倍以上。本实用新型用于燃料电池汽车的尾排系统，通过在排气筒上设置排气孔，可以提高消声效果。本实用新型还公开了一种燃料电池汽车。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车尾排系统技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种用于燃料电池汽车的尾排系统及燃料电池汽车。
背景技术
燃料电池是将化学能通过电化学反应直接转换为电能的发电装置，具有效率高、功率大、供电时间长、寿命长、可靠性高、噪声低及不产生有害排放物等特点。由于燃料电池单体的输出电压和输出功率不能满足电动汽车的使用要求，因此必须将不同数目的燃料电池单体串联形成燃料电池堆使用，以满足电压和功率的要求。另外，单独的燃料电池堆也是不能发电并应用于电动汽车的，它还必须和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统以及一个能使上述各系统协调工作的控制系统组成燃料电池发电系统(简称燃料电池系统)，才能对外输出功率。
现有的车载燃料电池系统主要以高纯氢气为还原剂、以空气为氧化剂，阳极通常采用脉冲方式排气，即通过控制与燃料电池阳极排气管路所连接的排氢电磁阀周期性开闭，当排氢电磁阀打开时排出阳极尾气，同时也将残留在阳极尾气中的水排出。而阴极连续排放反应不完全的大量剩余空气，其中含有大量因电化学反应而生成的水。大量残余气体流经排气筒时会产生振响，带来噪声污染。现有设计多采用在传统燃油车排气系统基础上添加阴、阳极进气管路及便于气体充分混合的扰流板等结构，此结构易在排气筒内部蓄积水，在冬季寒冷天气会出现结冰现象而影响气体排出，可能会造成燃料电池系统起动失败。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种用于燃料电池汽车的尾排系统，目的是提高消声效果。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：用于燃料电池汽车的尾排系统，包括排气筒和主进气管道，排气筒包括筒体、设置于筒体一端的前端盖和设置于筒体另一端的后端盖，主进气管道设置于前端盖上，所述筒体具有第一排气孔，所述后端盖具有第二排气孔，第一排气孔和第二排气孔的面积之和为所述主进气管道的进气孔的面积的5倍以上。
所述第一排气孔设置多个且第一排气孔在所述筒体上设置多圈，各圈均布多个第一排气孔。
所述第二排气孔设置多个。
所述第一排气孔和第二排气孔均为圆孔且第一排气孔和第二排气孔的直径大小相同，第一排气孔和第二排气孔的直径为8～15mm。
所述主进气管道上设有支进气管道，支进气管道内的气体流动方向与主进气管道内的气体流动方向之间具有夹角且该夹角为30°～90°。
所述主进气管道上设有圆环形的第一凸筋。
所述支进气管道上设有圆环形的第二凸筋。
所述的用于燃料电池汽车的尾排系统还包括用于与燃料电池汽车的车身连接的第一支架和与第一支架连接且将所述排气筒固定在第一支架上的第一卡箍。
所述的用于燃料电池汽车的尾排系统还包括用于与燃料电池汽车的车身连接的第二支架和与第二支架连接且将所述排气筒固定在第二支架上的第二卡箍，所述第一支架和第二支架为沿排气筒的轴向依次布置。
本实用新型还提供了一种燃料电池汽车，包括上述的尾排系统。
本实用新型用于燃料电池汽车的尾排系统，通过在排气筒上设置排气孔，可以提高消声效果。
附图说明
图1为本实用新型用于燃料电池汽车的尾排系统的结构示意图；
图2为本实用新型用于燃料电池汽车的尾排系统的后视图；
图3为进气口局部剖视图；
上述图中的标记均为：1、筒体；2、前端盖；3、主进气管道；301、主进气管道；302、第二凸筋；303、第一凸筋；4、第一卡箍；5、第一卡箍；6、第一支架；601、螺孔；602、螺孔；7、第二支架；701、螺孔；702、螺孔；8、第一排气孔；9、后端盖；10、第二排气孔。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1至图3所示，本实用新型提供了一种用于燃料电池汽车的尾排系统，包括排气筒和主进气管道3，排气筒包括筒体1、设置于筒体1一端的前端盖2和设置于筒体1另一端的后端盖9，主进气管道3设置于前端盖2上，筒体1具有第一排气孔8，后端盖9具有第二排气孔10，第一排气孔8和第二排气孔10的面积之和为主进气管道3的进气孔的面积的5倍以上。
具体地说，如图1和图2所示，筒体1为两端开口且内部中空的圆柱形结构，前端盖2和后端盖9均为圆盘状结构，前端盖2是在筒体1的一端开口处与筒体1固定连接，后端盖9是在筒体1的另一端开口处与筒体1固定连接，前端盖2、后端盖9和筒体1为同轴设置。第一排气孔8为在筒体1的侧壁上沿径向贯穿设置的通孔，第二排气孔10为在后端盖9上贯穿设置的通孔，第一排气孔8和第二排气孔10均为圆孔，第一排气孔8的直径与筒体1的轴线相垂直，第二排气孔10的轴线与筒体1的轴线相平行。
如图1和图2所示，第一排气孔8设置多个，第一排气孔8在筒体1上沿轴向均匀设置多圈，各圈均布多个第一排气孔8且处于同一圈的所有第一排气孔8在筒体1上为沿周向均匀分布。第二排气孔10设置多个，第二排气孔10密布在后端盖9上。
如图1和图2所示，第一排气孔8和第二排气孔10的直径大小相同，第一排气孔8和第二排气孔10的直径为8～15mm，主进气管道3的进气孔的直径为30～50mm，所有第一排气孔8和所有第二排气孔10的面积之和为主进气管道3的进气孔的面积的5倍以上。设第一排气孔8和第二排气孔10的数目之和为N，设第一排气孔8和第二排气孔10的面积为S’，设主进气管道3的进气孔的面积为S0，则N≥5S’/S0，第一排气孔8的孔边到排气筒两端端距10～30mm，第一排气孔8的孔间距10～20mm。
如图1和图3所示，主进气管道3是在前端盖2的中心处与前端盖2固定连接且主进气管道3与前端盖2为同轴设置，主进气管道3朝向前端盖2的外侧伸出，主进气管道3用于将燃料电池系统排出的大量废空气引导至排气筒的筒体1中，主进气管道3的进气孔与筒体1的内腔体相连通，该进气孔为圆孔。主进气管道3上设有支进气管道，支进气管道内的气体流动方向与主进气管道3内的气体流动方向之间具有夹角且该夹角为30°～90°，支进气管道朝向主进气管道3的外侧伸出，支进气管道位于排气筒的外侧。支进气管道是用于将燃料电池系统排出的残余燃料气体引导至排气筒的筒体1中，支进气管道中的残余燃料气体得到主进气管道3中的大量空气稀释而安全排放，同时，因排气筒和后端盖9上开设有排气孔，所有第一排气孔8和第二排气孔10的面积之和远大于主进气管道3的进气孔面积，因此具有良好的消声效果。此外，因燃料电池系统排放的废气所携带的水蒸气和液态水在排气筒中得到及时排放，不存在液态水集聚现象，即不会出现冬天低温天气冻结封堵排气管道问题。
如图1和图3所示，主进气管道3用于与排气软管连接，主进气管道3上设有圆环形的第一凸筋303，第一凸筋303沿主进气管道3的径向朝向主进气管道3的外侧凸出，主进气管道3插入排气软管中后，第一凸筋303位于排气软管的内部且与排气软管的内圆面接触。第一凸筋303设置2～4且所有第一凸筋303为沿主进气管道3的轴线依次布置，便于硅胶、PE、PP、氟橡胶、氟硅橡胶等材质的排气软管受到紧固卡箍紧固压紧后能够与其紧密配合。
如图1和图3所示，支进气管道的直径为6～15mm，支进气管道用于与排气软管连接，支进气管道上设有圆环形的第二凸筋302，第二凸筋302沿支进气管道的径向朝向主进气管道3的外侧凸出，支进气管道插入排气软管中后，第二凸筋302位于排气软管的内部且与排气软管的内圆面接触。第二凸筋302设置1～2且所有第二凸筋302为沿支进气管道的轴线依次布置，便于硅胶、PE、PP、氟橡胶、氟硅橡胶等材质的低压氢气排放软管与其紧密配合。
如图1和图2所示，本实用新型的用于燃料电池汽车的尾排系统还包括用于与燃料电池汽车的车身连接的第一支架6、与第一支架6连接且将排气筒固定在第一支架6上的第一卡箍4、用于与燃料电池汽车的车身连接的第二支架7和与第二支架7连接且将排气筒固定在第二支架7上的第二卡箍，第一支架6和第二支架7沿排气筒轴向依次布置。第一卡箍4和第二卡箍均为C形结构，第一卡箍4和第二卡箍套设于筒体1上，第一支架6和第二支架7位于筒体1的同一侧。第一卡箍4的两端通过螺栓与第一支架6固定连接，相应的，第一支架6上设有两个让螺栓穿过的螺孔601、602。第二卡箍的两端通过螺栓与第二支架7固定连接，相应的，第二支架7上设有两个让螺栓穿过的螺孔701、702。
所述第一支架6和第二支架7安装在燃料电池车车身后部下方，第一支架6和第二支架7的材质相同且第一支架6和第二支架7的材质为铝合金、CFRP、GFRP、高强钢或不锈钢等。第一卡箍4和第二卡箍的材质相同且第一卡箍4和第二卡箍的材质为铝合金、CFRP、GFRP、高强钢或不锈钢等。
本实用新型还提供了一种燃料电池汽车，包括上述结构的尾排系统。此尾排系统的具体结构可参照图1至图3，在此不再赘述。由于本实用新型的燃料电池汽车包括上述实施例中的尾排系统，所以其具有上述尾排系统的所有优点。
实施例一
本实施例提供的尾排系统的排气筒上设置的第一排气孔8和第二排气孔10的总数为72个，第一排气孔8和第二排气孔10的直径为8mm，第一排气孔8的孔边到排气筒两端端距10mm，第一排气孔8的孔间距10mm，主进气管道3的管径为30mm，支进气管道的管径为6mm，支进气管道内的气体流动方向与主进气管道3内的气体流动方向之间具有夹角且该夹角为90°。排气筒采用不锈钢材质制成，第一支架6(6)和第二支架7采用高强钢制成，第一卡箍4和第二卡箍采用不锈钢材质制成。
60kW燃料电池系统间歇式排出残余燃料气体，瞬态最大流量为1.8Nm3/h，相应的废空气流量为130Nm3/h，废空气通过与主进气管道3连接的直径为30mm的硅胶管道进入排气筒排放，残余燃料气体通过与支进气管道进入排气筒(1)排放，支进气管道中的残余燃料气体得到主进气管道3中的大量空气稀释后，浓度变为1.37％，低于氢气的下可燃限4％，得到安全排放。同时，因筒体1和后端盖9上开设有小孔，且小孔面积之和是主进气管道3的孔面积的5.12倍，因此具有良好的消声效果。此外，因燃料电池系统排放的废气所携带的水蒸气和液态水在排气筒中得到及时排放，不存在液态水集聚现象，即不会出现冬天低温天气冻结封堵排气管道问题。
实施例二
本实施例提供的尾排系统的排气筒上设置的第一排气孔8和第二排气孔10的总数为56个，第一排气孔8和第二排气孔10的直径为12mm，第一排气孔8的孔边到排气筒两端端距20mm，第一排气孔8的孔间距10mm，主进气管道3的管径为30mm，支进气管道的管径为15mm，支进气管道内的气体流动方向与主进气管道3内的气体流动方向之间具有夹角且该夹角为45°，排气筒采用铝合金材质制成。
因排气筒和后端盖9上开设排气孔，且所有第一排气孔8和第二排气孔10的面积之和是主进气管道3的进气孔的面积的5.04倍，因此具有良好的消声效果。此外，因燃料电池系统排放的废气所携带的水蒸气和液态水在排气筒中得到及时排放，不存在液态水集聚现象，即不会出现冬天低温天气冻结封堵排气管道问题。
实施例三
本实施例提供的尾排系统的排气筒上设置的第一排气孔8和第二排气孔10的总数为68个，第一排气孔8和第二排气孔10的直径为15mm，第一排气孔8的孔边到排气筒两端端距15mm，第一排气孔8的孔间距20mm，主进气管道3的管径为50mm，支进气管道的管径为10mm，支进气管道内的气体流动方向与主进气管道3内的气体流动方向之间具有夹角且该夹角为60°，排气筒采用不锈钢材质制成。
因排气筒和后端盖9上开设排气孔，且所有第一排气孔8和第二排气孔10的面积之和是主进气管道3的进气孔的面积的6.12倍，因此具有良好的消声效果。此外，因燃料电池系统排放的废气所携带的水蒸气和液态水在排气筒中得到及时排放，不存在液态水集聚现象，即不会出现冬天低温天气冻结封堵排气管道问题。
上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.用于燃料电池汽车的尾排系统，包括排气筒和主进气管道，排气筒包括筒体、设置于筒体一端的前端盖和设置于筒体另一端的后端盖，主进气管道设置于前端盖上，其特征在于：所述筒体具有第一排气孔，所述后端盖具有第二排气孔，第一排气孔和第二排气孔的面积之和为所述主进气管道的进气孔的面积的5倍以上。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池汽车的尾排系统，其特征在于：所述第一排气孔设置多个且第一排气孔在所述筒体上设置多圈，各圈均布多个第一排气孔。
3.根据权利要求1所述的用于燃料电池汽车的尾排系统，其特征在于：所述第二排气孔设置多个。
4.根据权利要求1至3任一所述的用于燃料电池汽车的尾排系统，其特征在于：所述第一排气孔和第二排气孔均为圆孔且第一排气孔和第二排气孔的直径大小相同，第一排气孔和第二排气孔的直径为8～15mm。
5.根据权利要求1至3任一所述的用于燃料电池汽车的尾排系统，其特征在于：所述主进气管道上设有支进气管道，支进气管道内的气体流动方向与主进气管道内的气体流动方向之间具有夹角且该夹角为30°～90°。
6.根据权利要求5所述的用于燃料电池汽车的尾排系统，其特征在于：所述主进气管道上设有圆环形的第一凸筋。
7.根据权利要求5所述的用于燃料电池汽车的尾排系统，其特征在于：所述支进气管道上设有圆环形的第二凸筋。
8.根据权利要求1至3任一所述的用于燃料电池汽车的尾排系统，其特征在于：还包括用于与燃料电池汽车的车身连接的第一支架和与第一支架连接且将所述排气筒固定在第一支架上的第一卡箍。
9.根据权利要求8所述的用于燃料电池汽车的尾排系统，其特征在于：还包括用于与燃料电池汽车的车身连接的第二支架和与第二支架连接且将所述排气筒固定在第二支架上的第二卡箍，所述第一支架和第二支架为沿排气筒的轴向依次布置。
10.燃料电池汽车，其特征在于：包括权利要求1至9任一所述的尾排系统。
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