[發明專利]利用發動機廢氣余熱的相變蓄熱裝置及方法

無效

• 申請號: 201410688784.1
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104482790A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 馬俊達;王暉;董良;盧小銳;賴征海;李冬梅
• 申請（專利權）人: 華晨汽車集團控股有限公司
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02;F01N5/02
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 楊濱

技術領域

本發明涉及汽車廢氣余熱利用，特別涉及一種利用發動機廢氣余熱的相變蓄熱裝置及方法。

背景技術

?由于能源消耗的加劇，汽車節能問題受到越來越多的關注。目前，內燃機輸出的有效功僅占燃料燃燒釋放熱量的一小部分，而內燃機排氣作為一種廢熱卻飽含大量的熱量。如果通過余熱回收技術將內燃機的廢氣余熱進行回收，那么內燃機的效率將會大幅提升。

目前，汽車的冷啟動主要是通過單獨的冷啟動裝置實現，有的冷啟動裝置是通過電磁閥控制噴油量實現，在冷啟動和熱車過程難以做到低油耗和低排放，所以無法保證車輛的燃油經濟性和排放特性，同時也無法避免冷態過程車輛零部件的磨損。有的冷啟動裝置是采用電加熱方式，這種啟動裝置結構復雜，體積大，成本高，不便于布置。另外不論上述哪種冷啟動裝置，其運行都需要較長的時間和增加額外的能量損耗，才能將汽車啟動。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用發動機廢氣余熱的相變蓄熱裝置及方法，解決了現有技術中發動機余熱裝置體積過大、冷啟動或熱車時間過長的問題，其結構簡單、體積小、便于在車輛上布置。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種利用發動機廢氣余熱的相變蓄熱裝置，其技術要點是：該裝置包括熱流體管道、換熱肋片、冷流體管和套筒，所述的熱流體管道與發動機排氣管相連，在所述熱流體管道外固定連接換熱肋片，所述的換熱肋片邊緣設置有卡槽，冷流體管卡接在所述的卡槽內，在換熱肋片和冷流體管外設置有套筒，在所述熱流體管道和套筒之間設置有相變材料。

所述的換熱肋片為環狀肋片。

所述的套筒及套筒的封頭為不銹鋼材質，且套筒和套筒的兩端封頭焊接在一起。

所述的熱流體管道和冷流體管道均為紫銅管。

所述的冷流體管與卡槽間留有一定膨脹間隙。

一種利用發動機廢氣余熱的相變蓄熱方法，包括如下步驟：

步驟1：利用汽車行駛過程中產生的廢氣余熱使相變蓄熱裝置蓄能；

通過熱流體管道將熱量傳遞熱流體管壁及換熱肋片，相變材料吸收熱量，溫度升高，由固態轉換為液態，相變蓄熱裝置對能量進行儲存；

步驟2：在冷啟動或熱車時，流經相變蓄熱裝置的冷流體被加熱后使發動機預熱；

在冷啟動或熱車過程中，冷流體進入相變蓄熱裝置被加熱，被加熱的沿冷流體在發動機中放熱后，重新進入相變蓄熱裝置再次被加熱，繼續傳遞熱量給發動機，隨著相變蓄熱裝置溫度的下降，相變材料由液態轉換為固態，相變蓄熱裝置結束能量的釋放，實現對發動機的預熱處理。

步驟1所述的換熱肋片，為環形肋片。

本發明的有益效果：本發明提出的發動機廢氣余熱的相變蓄熱裝置，包括熱流體管道、換熱肋片、冷流體管和套筒，其結構簡單、體積小、便于在車輛上布置。本發明的相變蓄熱方法，在發動機運轉期間，利用相變材料回收發動機產生的廢熱。在停車時，回收的廢熱能夠有效的保存，啟動車輛時熱量可以由流經發動機的冷流體吸收，提高發動機本體的溫度，這樣即使在寒冷的天氣下，“溫暖的發動機”也易于啟動，且無需復雜的冷啟動裝置，相應地也能夠避免多次冷啟動對發動機的磨損。

在低溫環境下，機動車發動機會因燃料凝結、機油黏稠等原因而發生冷啟動困難。隨著技術的進步，如汽油機的電噴技術等，已使冷啟動性能極大改善，但冷啟動所產生的機件磨損等危害卻依然嚴重。與其它輔助啟動或預熱方式不同，使用相變蓄熱裝置進行的預熱啟動是在啟動前預熱整個機體，使整個機體溫度提高，不僅能解決低溫冷啟動困難問題，而且對減輕機件磨損、減少燃料浪費和降低尾氣污染都有積極效果。

附圖說明

圖1為本發明利用發動機廢氣余熱的相變蓄熱裝置的主視圖；

圖2為圖1的A-A剖視圖；

圖3為本發明發動機廢氣余熱的相變蓄熱方法流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖1~3對本發明的實施方式作進一步詳細的說明。

實施例1：

本實施例的利用發動機廢氣余熱的相變蓄熱裝置，如圖1所示。該裝置包括熱流體管道3、換熱肋片4、冷流體管和套筒6。該熱流體管道3與發動機排氣管相連，在熱流體管道3外固定連接換熱肋片4，該換熱肋片4邊緣設置有卡槽，冷流體管卡接在該卡槽內，在換熱肋片4和冷流體管外設置有套筒6，在熱流體管道3和套筒6之間設置有相變材料5。

冷流體由冷流體入口1流入相變蓄熱裝置，由冷流體出口2流出相變蓄熱裝置，如圖2所示。

實施例2：

本實施例的相變蓄熱裝置與實施例1的區別在于：換熱肋片4為環狀肋片。

實施例3：