[發明專利]一種基于汽車尾氣余熱梯級利用的綜合熱管理系統

在審

• 申請號: 201710836401.4
• 申請日: 2017-09-16
• 公開（公告）號: CN107503832A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 張東偉;沈超;楊紹倫;鄭亮;蒲建飛;蔣偉豪;周俊杰
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: F01N5/02
• 分類號: F01N5/02;B60H1/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于汽車尾氣余熱梯級利用的綜合熱管理系統，其特征在于由尾氣余熱發電系統和尾氣余熱供暖系統組成，所述的尾氣余熱發電系統由發動機（1）、發動機總排氣管（2）、溫差發電裝置（3）、電能轉換裝置（4）、儲能器（5）、半導體發電片熱端（6）和半導體發電片冷端（7）組成，所述的尾氣余熱供暖系統由發動機總排氣管（2）、廢氣分流箱（8）、分流閥（9）、除塵器（10）、尾氣入口管（11）、熱風出口管（12）、脈動熱管（13）、翅片（14）、箱體（15）、風機進風管（16）、鼓風機（17）、隔板（18）、尾氣出口管（19）、排氣管（20）和消音器（21）組成，汽車在行駛過程中，高達500℃-900℃的尾氣從所述的發動機（1）中排出，進入所述的發動機總排氣管（2），經過所述的溫差發電裝置（3），加熱半導體發電片熱端（6），同時所述的半導體發電片冷端（7）與車外空氣接觸，所述的溫差發電裝置（3）介于恒定溫差的冷熱源之間，利用半導體發電裝置的賽貝克效應輸出電流和電壓，經過所述的電能轉換裝置（4），轉換成電能，儲存在所述的儲能器（5）中，隨后尾氣進入所述的廢氣分流箱（8）中，當車內溫度低于許可值時，調節所述的分流閥（9），使尾氣進入所述的尾氣入口管（11）中，所述的尾氣入口管（11）前端設置所述的除塵器（10），用以除去尾氣中的固體顆粒，高溫尾氣使所述的脈動熱管（13）的加熱段迅速受熱，通過相變傳熱，將熱量傳送至所述的箱體（15）上部空腔的冷凝段，通過所述的鼓風機（17）吹向所述的熱風出口管（12），由此源源不斷地為車廂供暖，之后尾氣經所述的尾氣出口管（19）、所述的排氣管（20）和所述的消音器（21）排出車外，當車內溫度升高到許可值時，調節所述的分流閥（9）使尾氣直接通過所述的排氣管（20）和所述的消音器（21）排出車外。

2.根據權利要求書1所述的基于汽車尾氣余熱梯級利用的綜合熱管理系統，其特征在于尾氣余熱發電系統和尾氣余熱供暖系統都利用汽車尾氣中的余熱，尾氣余熱發電系統利用汽車尾氣余熱中的高能段，尾氣供暖系統利用汽車尾氣余熱中的低能段，提高了發動機的熱效率和燃油經濟性，實現了節能減排。

3.根據權利要求書1所述的基于汽車尾氣余熱梯級利用的綜合熱管理系統，其特征在于使用所述的脈動熱管（14）作為換熱設備，所述的脈動熱管（14）依靠管內形成的氣塞與液柱在蒸發段與冷凝段之間的運動，實現熱量的傳遞，導熱性能高，結構簡單，適應環境能力強。

4.根據權利要求書1所述的基于汽車尾氣預熱梯級利用的綜合熱管理系統，其特征在于在所述的尾氣入口管（11）的入口處安裝有除塵器（10），防止固體顆粒吸附到熱管翅片上，降低熱管的工作效率。

5.根據權利要求書1所述的脈動熱管（14），其特征在于外壁面安裝有橫向翅片，用于增加換熱面積，強化換熱效果。

6.根據權利要求書1所述的溫差發電裝置（3），其特征在于以汽車尾氣余熱作為熱源，以車外流動的空氣作為冷源，包括兩種不同的半導體熱電材料發電片。

7.根據權利要求書1所述的分流閥，其特征在于是一種V型導流板，能根據車內環境溫度自動調節汽車尾氣的流動方向，當車內環境溫度低于許可值時，使尾氣從尾氣入口管（11）進入，經過所述的脈動熱管（14）從而給車內供暖；當車內環境高于許可值時，使尾氣直接通過排氣管（20）和消音器（21）排出車外。