一種換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種汽車尾氣熱回收裝置，尤其涉及一種換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，汽車的數(shù)量日益增多。絕大部分汽車使用燃油作為燃料，但是在燃油燃燒過(guò)程中，僅有不到30 %的能量被汽車做功利用，其余能量則以摩擦、散熱、尾氣排放等形式浪費(fèi)掉，在這些浪費(fèi)掉的能量中，尾氣排放帶走的熱量占有很大比例。隨著環(huán)保問(wèn)題的日益突出和國(guó)家能源戰(zhàn)略的逐步調(diào)整，汽車節(jié)能和環(huán)保技術(shù)成為汽車技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)，而汽車尾氣的廢熱回收技術(shù)也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]在目前的研宄中，一般使用換熱器對(duì)汽車尾氣的廢熱進(jìn)行回收，尾氣換熱器多采用管殼式結(jié)構(gòu)，以水或空氣作為換熱媒介，主要利用方向?yàn)檐噧?nèi)供暖。已有多個(gè)單位或個(gè)人提出了車用尾氣換熱器的一些結(jié)構(gòu)，但是這些設(shè)計(jì)普遍存在換熱效率低的問(wèn)題，且換熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)排氣背壓影響較大，在一定程度上會(huì)降低汽車的機(jī)動(dòng)性能；另一方面，這些設(shè)計(jì)在對(duì)尾氣余熱進(jìn)行利用時(shí)，并沒(méi)有涉及到對(duì)換熱量的控制，這可能會(huì)導(dǎo)致一些過(guò)熱情況的出現(xiàn)，因此有必要設(shè)計(jì)一種可對(duì)換熱量進(jìn)行控制的尾氣熱回收裝置以提高換熱結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。
[0004]熱管是最有效的傳熱元件之一，它能將大量熱量通過(guò)很小的截面進(jìn)行傳遞而無(wú)需外加動(dòng)力，其導(dǎo)熱性能比金屬高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可以用較小的體積獲得較大的換熱效率。從換熱效率、換熱器體積等方面綜合考慮，利用熱管設(shè)計(jì)汽車尾氣熱回收裝置較為合理。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提出了一種換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置，該與汽車的排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，在不影響消聲器性能的前提下充分利用了其內(nèi)部空間，把該處尾氣中的余熱通過(guò)熱管傳遞到熱媒介質(zhì)中，并用裝置進(jìn)氣口處的控制閥控制換熱量，解決了普通尾氣換熱設(shè)備存在的換熱效率低和換熱量不可控等問(wèn)題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置，包括進(jìn)氣管、換熱通道、排氣通道、排氣管、排氣通道消聲器、換熱通道消聲器以及換熱器；
[0008]所述進(jìn)氣管分成兩路通道，一路經(jīng)過(guò)排氣通道與排氣通道消聲器連通、另一路經(jīng)過(guò)換熱通道與換熱通道消聲器連通，兩路通道的輸出端匯合成為排氣管；所述換熱通道消聲器的擴(kuò)張室作為換熱器的氣室；所述進(jìn)氣管兩路通道的分離處設(shè)置控制閥，通過(guò)控制閥控制尾氣在兩通道內(nèi)的流量。
[0009]所述換熱器采用氣一液熱管換熱結(jié)構(gòu)，熱流體為高溫汽車尾氣，冷流體為熱媒介質(zhì)；熱量通過(guò)熱管從熱流體傳遞給冷流體。
[0010]所述熱流體和冷流體的流動(dòng)方向相反。
[0011]所述換熱器包括:進(jìn)液管、排液管、氣室、集液箱、熱管以及分隔板；所述氣室和集液箱之間通過(guò)分隔板分隔開(kāi)，所述分隔板上設(shè)置若干熱管，所述熱管被分隔板分成上下兩部分，下面部分為蒸發(fā)段，插入氣室內(nèi)，用于吸收尾氣熱量；上面部分為熱管冷凝段，插入集液箱內(nèi)，用于將從尾氣中吸收的熱量釋放到熱媒介質(zhì)中；在所述集液箱的左右兩側(cè)分別設(shè)置排液管和進(jìn)液管。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013]本實(shí)用新型涉及的汽車尾氣熱回收裝置采用熱管進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì)，具有很高的換熱效率。該換熱器在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮了汽車排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征，將換熱器氣室與消聲器結(jié)合，減少了對(duì)排氣背壓的影響，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能更加穩(wěn)定。進(jìn)氣管采用雙通道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)換熱量的有效控制，使其具有更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合；對(duì)汽車尾氣的余熱進(jìn)行回收具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保意義。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]其中，1.進(jìn)氣管、2.控制閥、3.換熱通道、4.排氣通道、5.排氣管、6.進(jìn)液管、7.排液管、8.排氣通道消聲器、9.換熱通道消聲器、10.集液箱、11.熱管、12.分隔板。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0017]一種換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置，包括進(jìn)氣管1、換熱通道3、排氣通道4、排氣管5、排氣通道消聲器8、換熱通道消聲器9、以及換熱器；
[0018]進(jìn)氣管I分成兩路通道，一路經(jīng)過(guò)排氣通道4與排氣通道消聲器8連通、另一路經(jīng)過(guò)換熱通道3與換熱通道消聲器9連通，兩路通道的輸出端匯合成為排氣管5 ;換熱通道消聲器9的擴(kuò)張室作為換熱器的氣室；進(jìn)氣管I兩路通道的分離處設(shè)置控制閥2，通過(guò)控制閥2控制尾氣在兩通道內(nèi)的流量。
[0019]本實(shí)用新型汽車尾氣熱回收裝置為雙通道結(jié)構(gòu)。進(jìn)氣管I和排氣管5之間分別為換熱通道3和排氣通道4，換熱通道3經(jīng)過(guò)熱管11換熱器，排氣通道4經(jīng)過(guò)消聲器。尾氣在兩通道內(nèi)的流量由通道分離處的控制閥2控制:當(dāng)用熱部位耗能較多時(shí)，系統(tǒng)給控制閥2發(fā)出控制信號(hào)，使從換熱通道3分流的尾氣比例增加；當(dāng)用熱部位耗能少時(shí)，系統(tǒng)給控制閥2發(fā)出控制信號(hào)，使從換熱器通道分流的尾氣比例減小。
[0020]為了減小換熱器對(duì)排氣背壓的影響，本實(shí)用新型將換熱器與消聲器融合，把消聲器的擴(kuò)張室作為換熱器的氣室。
[0021]換熱器的熱流側(cè)為氣室，熱管11的蒸發(fā)段插入該位置，用于吸收尾氣熱量。換熱器的冷流側(cè)為集液箱10，熱管11的冷凝段插入該位置，將從尾氣中吸收的熱量釋放到熱媒介質(zhì)中。為提高換熱器的換熱效率，設(shè)計(jì)熱流體和冷流體的流動(dòng)方向相反。
[0022]汽車尾氣到達(dá)消聲器時(shí)的溫度為100-400°C，含有大量熱能。如附圖1所示，換熱通道消聲器9中含有高溫尾氣，熱管11的蒸發(fā)段位于此處，蒸發(fā)段的工質(zhì)吸收尾氣的熱量而汽化，并在蒸汽壓力的作用下流向冷凝段。冷凝段位于集液箱10處，工質(zhì)蒸汽遇低溫?zé)崦蕉夯艧幔瑢崃總鬟f給熱媒，使熱媒溫度升高，溫度升高后的熱媒從排液管7排出，給噴射式制冷機(jī)發(fā)生器供熱后溫度降低，再由進(jìn)液管6處流向集液箱10，從而循環(huán)接收熱管11帶來(lái)的熱量。
[0023]冬天不需要制冷或制冷負(fù)荷小，噴射式制冷機(jī)的發(fā)生器不需要從熱媒中吸收太多的熱量就能保持正常工作狀態(tài)，因此尾氣熱回收裝置就不需要回收太多熱量。為保證系統(tǒng)的安全性，不至于使系統(tǒng)的內(nèi)能持續(xù)增加，換熱器的換熱量應(yīng)該下降。這種情況下系統(tǒng)會(huì)給控制閥22發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，使其向換熱通道3擺動(dòng)，控制閥2的動(dòng)作導(dǎo)致?lián)Q熱通道3入口截面積減小，進(jìn)入換熱通道3的高溫尾氣流量也隨之減少，這就使得換熱器的換熱量降低。
[0024]夏天噴射式制冷機(jī)工作負(fù)荷大，發(fā)生器需要的熱量多，這就需要增加尾氣熱回收裝置的換熱量。類似情況下系統(tǒng)會(huì)給控制閥22發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)，使其向排氣通道4擺動(dòng)，控制閥2的動(dòng)作導(dǎo)致?lián)Q熱通道3入口截面積增大，進(jìn)入換熱通道3的高溫尾氣流量也隨之增加，這就使得換熱器的換熱量提高。
[0025]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置，其特征是，包括進(jìn)氣管、換熱通道、排氣通道、排氣管、排氣通道消聲器、換熱通道消聲器以及換熱器； 所述進(jìn)氣管分成兩路通道，一路經(jīng)過(guò)排氣通道與排氣通道消聲器連通、另一路經(jīng)過(guò)換熱通道與換熱通道消聲器連通，兩路通道的輸出端匯合成為排氣管；所述換熱通道消聲器的擴(kuò)張室作為換熱器的氣室；所述進(jìn)氣管兩路通道的分離處設(shè)置控制閥，通過(guò)控制閥控制尾氣在兩通道內(nèi)的流量。
2.如權(quán)利要求1所述的一種換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置，其特征是，所述換熱器采用氣一液熱管換熱結(jié)構(gòu)，熱流體為高溫汽車尾氣，冷流體為熱媒介質(zhì)；熱量通過(guò)熱管從熱流體傳遞給冷流體。
3.如權(quán)利要求2所述的一種換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置，其特征是，所述熱流體和冷流體的流動(dòng)方向相反。
4.如權(quán)利要求1所述的一種換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置，其特征是，所述換熱器包括:進(jìn)液管、排液管、氣室、集液箱、熱管以及分隔板；所述氣室和集液箱之間通過(guò)分隔板分隔開(kāi)，所述分隔板上設(shè)置若干熱管，所述熱管被分隔板分成上下兩部分，下面部分為蒸發(fā)段，插入氣室內(nèi)，用于吸收尾氣熱量；上面部分為熱管冷凝段，插入集液箱內(nèi)，用于將從尾氣中吸收的熱量釋放到熱媒介質(zhì)中；在所述集液箱的左右兩側(cè)分別設(shè)置排液管和進(jìn)液管。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種換熱量可控的汽車尾氣熱回收裝置，包括：進(jìn)氣管分成兩路通道，一路經(jīng)過(guò)排氣通道與排氣通道消聲器連通、另一路經(jīng)過(guò)換熱通道與換熱通道消聲器連通，兩路通道的輸出端匯合成為排氣管；所述換熱通道消聲器的擴(kuò)張室作為換熱器的氣室；所述進(jìn)氣管兩路通道的分離處設(shè)置控制閥，通過(guò)控制閥控制尾氣在兩通道內(nèi)的流量。本實(shí)用新型有益效果：將換熱器氣室與消聲器結(jié)合，減少了對(duì)排氣背壓的影響，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能更加穩(wěn)定。進(jìn)氣管采用雙通道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)換熱量的有效控制，使其具有更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合；對(duì)汽車尾氣的余熱進(jìn)行回收具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保意義。
【IPC分類】F01N5-02
【公開(kāi)號(hào)】CN204457969
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520083654
【發(fā)明人】石亞?wèn)|, 王雷, 趙紅霞
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日