[發明專利]一種汽車排氣管廢熱回收系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201210536247.6
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103046988A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 趙付舟;胡如夫;黃永青;汪秀敏
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: F01N5/02
• 分類號: F01N5/02;F01N13/08
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及排氣廢熱回收領域，特別涉及一種汽車排氣管廢熱回收系統及其控制方法。

背景技術

現有的汽車廢熱回收裝置大多是用汽車尾氣廢熱來發電，并將電能存入汽車車載蓄電池中，降低了污染，提高了能源利用率。在汽車排氣系統中，常常用到催化轉化器，催化轉化器的作用是，分解碳氫燃料燃燒產生的廢氣中不完全燃燒的碳氫化合物，CO和各種氮氧化合物。通常在催化轉化器內部的蜂窩狀陶瓷基底上涂有少量的鉑、銠和鈀等貴金屬微粒，廢氣流過時有害成分會被貴金屬微粒催化劑氧化和還原分解為無害的氣體。

在US7051522B2的專利文件中，公開了一種汽車排氣管廢熱回收系統，提供了一個內燃機汽車的廢氣旁通支管；一個安裝在另一廢氣支管上的熱電能量回收系統(ERS)，一個在廢氣支管與廢氣旁通支管之間分配廢氣流的三通結構；一個在排氣總管上的催化轉化器。當催化轉化器的溫度低于參考溫度時，廢氣流經廢氣旁通支管而不流入ERS管段。當催化轉化器的溫度高于參考溫度時，廢氣才流經ERS管段使廢熱能量轉化為電能，致使廢氣溫度下降，防止催化轉化器過熱。該專利的缺點是，根據溫度適用范圍的不同用于汽車排氣管廢熱發電的熱電材料可以分為高溫材料和中溫材料，不同熱電材料的熱電模塊在某一溫度范圍內ZT值大且發電效率高，而超出這一溫度范圍時ZT值變小且發電效率很低，由于發動機排放的廢氣溫度變化頻繁，只有溫度達到一定程度，熱電回收系統才能工作，在范圍很大的中溫區域時無法充分利用能量，導致發電效率較低。另外，由于車用發動機不斷變化的廢氣高溫環境，擋板易受交變的熱應力沖擊，熱應力沖擊引起的伸縮變形以及頻繁翻轉帶來的運動副磨損會嚴重影響擋板及其執行元件的可靠性，擋板的分流控制失靈會導致催化轉化器的催化劑燒結成團而失效，擋板的頻繁翻轉也會產生撞擊噪聲。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種排氣管廢熱回收效率高、廢熱回收系統壽命長、催化轉化器不易因溫度過高導致貴金屬燒結成團而失效的汽車排氣管廢熱回收系統及其控制方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

對于系統來說，

一種汽車排氣管廢熱回收系統，包括用于將發動機廢氣排出的第一排氣總管，所述第一排氣總管的輸出口通過第一三通分別連接到第一排氣支管的輸入口和排氣分導管的輸入口，所述排氣分導管的輸出口通過第二三通分別連接到第二排氣支管的輸入口和第三排氣支管的輸入口，所述第一排氣支管的輸出口、所述第二排氣支管的輸出口和所述第三排氣支管的輸出口通過一個四通匯聚到第二排氣總管的輸入口，所述第二排氣總管的輸出口連接到催化轉化器的輸入口，所述催化轉化器的輸出口連接到第三排氣總管的輸入口，所述第三排氣總管上還設有第三熱電回收系統，所述第三排氣總管的輸出口與外界大氣連通；

所述第一排氣總管的輸出口處設有用于調節所述第一排氣支管輸入口開度和所述排氣分導管輸入口開度的第一檔板；所述排氣分導管的輸出口處設有用于調節所述第二排氣支管輸入口開度和所述第三排氣支管輸入口開度的第二擋板；

所述第一排氣支管上設有第一熱電回收系統，所述第一熱電回收系統與第一冷源相接觸，所述第一熱電回收系統與車載蓄電池電連接，用于通過所述第一排氣支管與所述第一冷源之間的溫差發電并將產生的電能供給車載蓄電池；所述第二排氣支管上設有第二熱電回收系統，所述第二熱電回收系統與第二冷源相接觸，所述第二熱電回收系統與車載蓄電池電連接，用于通過所述第二排氣支管與所述第二冷源之間的溫差發電并將產生的電能供給車載蓄電池。

對于方法來說，

包括如下步驟：

步驟Aa：當所述第一排氣總管輸出口的廢氣溫度小于預設的第一參考開關溫度下限時，所述第一擋板將所述第一排氣支管的輸入口完全封閉并將所述排氣分導管的輸入口打開，所述第二擋板將所述第二排氣支管的輸入口完全封閉并將所述第三排氣支管的輸入口打開；

步驟Ab，當所述第一排氣總管輸出口的廢氣溫度大于等于預設的第一參考開關溫度下限且小于等于預設的第一參考開關溫度上限時，所述第一擋板將所述第一排氣支管的輸入口完全封閉并將所述排氣分導管的輸入口打開，所述第二擋板仍保持前一狀態；

步驟Ac，當所述第一排氣總管輸出口的廢氣溫度大于預設的第一參考開關溫度上限且小于預設的第二參考開關溫度下限時，所述第一擋板將所述第一排氣支管的輸入口完全封閉并將所述排氣分導管的輸入口打開，所述第二擋板將所述第三排氣支管的輸入口完全封閉并將所述第二排氣支管的輸入口打開；