基于熱管技術(shù)的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車發(fā)動機(jī)能量回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于熱管技術(shù)的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展已經(jīng)超過120年的歷史，雖然熱效率與最初的發(fā)動機(jī)相比有了顯著提高，但是大部分的能量還是以廢氣和冷卻的方式浪費掉，所占燃油能量的70%左右。其中發(fā)動機(jī)排氣所帶走的熱量占燃料燃燒熱量的30%~45%左右，用于冷卻的熱量占到30%左右，這些能量大部分都以余熱的方式散失到空氣中，造成了巨大的能量浪費。如果能夠?qū)@部分能量進(jìn)行回收利用，則會明顯提高內(nèi)燃機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，有研究表明，如果能夠?qū)⑦@些能量進(jìn)行回收利用，內(nèi)燃機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性能夠輕而易舉的提高20%。
[0003]溫差發(fā)電技術(shù)是利用熱電材料的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能，是一種全固態(tài)能量轉(zhuǎn)換方式，具有無需增加發(fā)動機(jī)負(fù)載、無噪聲、體積小等特點，是一種較為理想的能量回收技術(shù)。為此，以溫差發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)了發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題和不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，能夠充分利用發(fā)動機(jī)艙內(nèi)部空間，并由發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的風(fēng)扇實現(xiàn)溫差發(fā)電器的冷端降溫冷卻的基于熱管技術(shù)的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置及方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，所采取的技術(shù)方案是:
一種基于熱管技術(shù)的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置，包括溫差發(fā)電器，所述的溫差發(fā)電器包括匹配對應(yīng)設(shè)置的冷端和熱端、以及設(shè)置在冷端與熱端之間的溫差發(fā)電片，所述的溫差發(fā)電器的冷端通過熱管連接有散熱片，所述的溫差發(fā)電器的熱端連通設(shè)置在發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻液循環(huán)管道上。
[0006]所述熱管端部的散熱片與發(fā)動機(jī)的散熱器并排設(shè)置，且熱管端部的散熱片和發(fā)動機(jī)的散熱器由冷卻風(fēng)扇同時進(jìn)行冷卻。
[0007]所述的溫差發(fā)電器的冷端為實心板，所述的實心板上通過并排設(shè)置的多根熱管與散熱片連接，所述的溫差發(fā)電器的熱端為能量回收管道，所述的能量回收管道包括呈箱體結(jié)構(gòu)的殼體，所述殼體的上下兩端面均匹配對應(yīng)設(shè)置有實心板，所述的殼體左右兩端部分別開設(shè)有熱端進(jìn)口和熱端出口，在所述的殼體內(nèi)設(shè)置有多道迂回導(dǎo)流板并形成流通冷卻液的迂回通道，所述的能量回收管道通過熱端進(jìn)口和熱端出口與冷卻液循環(huán)管道相連通。
[0008]一種上述發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置的能量回收方法，其通過溫差發(fā)電器進(jìn)行發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的能量回收，所述的溫差發(fā)電器的熱端連通設(shè)置在發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻液循環(huán)管道上，采用對發(fā)動機(jī)冷卻后的冷卻液作為熱端能量；所述溫差發(fā)電器的冷端通過熱管連接散熱片，所述的散熱片與發(fā)動機(jī)散熱器并排設(shè)置，通過冷卻風(fēng)扇對散熱片和發(fā)動機(jī)散熱器同時進(jìn)行降溫冷卻，使得冷端溫度趨于周邊環(huán)境空氣溫度；最后通過設(shè)置在溫差發(fā)電器的熱端和冷端之間的溫差發(fā)電片實現(xiàn)發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的能量回收。
[0009]所述的溫差發(fā)電器的冷端為實心板，溫差發(fā)電器的熱端包括與實心板對應(yīng)設(shè)置且呈箱體結(jié)構(gòu)的殼體，所述殼體的上下兩端面均匹配對應(yīng)設(shè)置有實心板，所述的殼體內(nèi)部設(shè)置迂回通道，所述的實心板通過熱管和散熱片進(jìn)行降溫冷卻形成冷端，所述的殼體通過迂回通道內(nèi)流通的冷卻液提供熱量形成熱端。
[0010]采用上述技術(shù)方案，所取得的有益效果是:
①本發(fā)明將能量回收裝置可以設(shè)置在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)部布置于上部或者下部，將溫差發(fā)電器冷端連接的散熱片設(shè)置在發(fā)動機(jī)散熱器前部，這樣可以充分利用發(fā)動機(jī)艙內(nèi)部的空間，同時還可以利用發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻風(fēng)扇實現(xiàn)散熱。
[0011]②本發(fā)明的采用熱管技術(shù)，其不僅熱管自身可以任意彎曲，根據(jù)發(fā)動機(jī)艙內(nèi)部空間將熱管做成彎管，合理充分利用發(fā)動機(jī)艙中的內(nèi)部空間，同時其熱管的熱傳遞效率高，能夠?qū)夭畎l(fā)電器冷端的熱量充分有效的傳遞到散熱片上去，充分考慮到溫差發(fā)電片之間的熱輻射效應(yīng)，從而確保溫差發(fā)電器的冷端和熱端之間的溫度差保持在有效的穩(wěn)定范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的安裝位置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為圖2的右視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為能量回收管道的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0016]圖5為能量回收管道的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0017]圖6為能量回收管道的結(jié)構(gòu)示意圖之三。
[0018]圖7為能量回收管道的結(jié)構(gòu)示意圖之四。
[0019]圖中序號:1為實心板、2為能量回收管道、3為散熱片、4為溫差發(fā)電片、5為熱管、6為散熱器、7為殼體、8為熱端進(jìn)口、9為熱端出口、10為迂回導(dǎo)流板、11為冷卻液循環(huán)管道。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)說明。
[0021]實施例一:參見圖1-圖7，本發(fā)明一種基于熱管技術(shù)的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置，包括溫差發(fā)電器，所述的溫差發(fā)電器包括匹配對應(yīng)設(shè)置的冷端和熱端、以及設(shè)置在冷端與熱端之間的溫差發(fā)電片4，所述的溫差發(fā)電器的冷端為實心板1，所述的實心板1上通過并排設(shè)置的多根熱管5與散熱片3連接，所述的溫差發(fā)電器的熱端為能量回收管道2，所述的能量回收管道2包括呈箱體結(jié)構(gòu)的殼體7，所述殼體7的上下兩端面均匹配對應(yīng)設(shè)置有實心板1，所述的殼體7左右兩端部分別開設(shè)有熱端進(jìn)口 8和熱端出口 9，在所述的殼體7內(nèi)設(shè)置有多道迂回導(dǎo)流板10并形成流通冷卻液的迂回通道，如圖4-圖7所示；所述的能量回收管道2通過熱端進(jìn)口 8和熱端出口 9與冷卻液循環(huán)管道11相連通，所述熱管5端部的散熱片3與發(fā)動機(jī)的散熱器6并排設(shè)置，且熱管5端部的散熱片3和發(fā)動機(jī)的散熱器6由冷卻風(fēng)扇同時進(jìn)行冷卻。
[0022]在發(fā)動機(jī)工作時，冷卻液通過能量回收管道，使得能量回收管道的表明溫度升高，大約在95° C左右，而此時實心板通過熱管和散熱片降溫冷卻后溫度與環(huán)境溫度基本一致，這樣在溫差發(fā)電片兩端就產(chǎn)生了溫差，從而可以產(chǎn)生電壓；溫差發(fā)電片采用串聯(lián)方式連接，并利用升壓模塊將壓力升高到5V或者12V，從而可以作為整車的能源或者對電瓶進(jìn)行充電，從而實現(xiàn)廢棄能量的回收利用，達(dá)到能量回收的目的，并且能夠提高發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0023]實施例二:參見圖1-圖7，一種，發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置的能量回收方法，其通過溫差發(fā)電器進(jìn)行發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的能量回收，其中，所述的溫差發(fā)電器的冷端為實心板1，實心板1上通過并排設(shè)置的多根熱管5與散熱片3連接，溫差發(fā)電器的熱端包括與實心板對應(yīng)設(shè)置且呈箱體結(jié)構(gòu)的殼體7，所述殼體7的上下兩端面均匹配對應(yīng)設(shè)置有實心板1，所述的殼體7內(nèi)部設(shè)置迂回通道10，所述的實心板1通過熱管5和散熱片3進(jìn)行降溫冷卻形成冷端，所述的殼體7通過迂回通道10內(nèi)流通的冷卻液提供熱量形成熱端。
[0024]所述的溫差發(fā)電器的熱端連通設(shè)置在發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻液循環(huán)管道11上，采用對發(fā)動機(jī)冷卻后的冷卻液作為熱端能量；所述溫差發(fā)電器的冷端的實心板1通過熱管5連接散熱片3，所述的散熱片3與發(fā)動機(jī)的散熱器6并排設(shè)置，通過冷卻風(fēng)扇對散熱片3和發(fā)動機(jī)散熱器6同時進(jìn)行降溫冷卻，使得冷端溫度趨于周邊環(huán)境空氣溫度；最后通過設(shè)置在溫差發(fā)電器的實心板1和能量回收管道2之間的溫差發(fā)電片4實現(xiàn)發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的能量回收。
[0025]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
【主權(quán)項】
1.一種基于熱管技術(shù)的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置，包括溫差發(fā)電器，其特征在于:所述的溫差發(fā)電器包括匹配對應(yīng)設(shè)置的冷端和熱端、以及設(shè)置在冷端與熱端之間的溫差發(fā)電片，所述的溫差發(fā)電器的冷端通過熱管連接有散熱片，所述的溫差發(fā)電器的熱端連通設(shè)置在發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻液循環(huán)管道上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱管技術(shù)的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置，其特征在于:所述熱管端部的散熱片與發(fā)動機(jī)的散熱器并排設(shè)置，且熱管端部的散熱片和發(fā)動機(jī)的散熱器由冷卻風(fēng)扇同時進(jìn)行冷卻。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱管技術(shù)的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置，其特征在于:所述的溫差發(fā)電器的冷端為實心板，所述的實心板上通過并排設(shè)置的多根熱管與散熱片連接，所述的溫差發(fā)電器的熱端為能量回收管道，所述的能量回收管道包括呈箱體結(jié)構(gòu)的殼體，所述殼體的上下兩端面均匹配對應(yīng)設(shè)置有實心板，所述的殼體左右兩端部分別開設(shè)有熱端進(jìn)口和熱端出口，在所述的殼體內(nèi)設(shè)置有多道迂回導(dǎo)流板并形成流通冷卻液的迂回通道，所述的能量回收管道通過熱端進(jìn)口和熱端出口與冷卻液循環(huán)管道相連通。4.一種利用權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置的能量回收方法，其特征在于:通過溫差發(fā)電器進(jìn)行發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的能量回收，所述的溫差發(fā)電器的熱端連通設(shè)置在發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻液循環(huán)管道上，米用對發(fā)動機(jī)冷卻后的冷卻液作為熱端能量；所述溫差發(fā)電器的冷端通過熱管連接散熱片，所述的散熱片與發(fā)動機(jī)散熱器并排設(shè)置，通過冷卻風(fēng)扇對散熱片和發(fā)動機(jī)散熱器同時進(jìn)行降溫冷卻，使得冷端溫度趨于周邊環(huán)境空氣溫度；最后通過設(shè)置在溫差發(fā)電器的熱端和冷端之間的溫差發(fā)電片實現(xiàn)發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的能量回收。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量回收方法，其特征在于:所述的溫差發(fā)電器的冷端為實心板，溫差發(fā)電器的熱端包括與實心板對應(yīng)設(shè)置且呈箱體結(jié)構(gòu)的殼體，所述殼體的上下兩端面均匹配對應(yīng)設(shè)置有實心板，所述的殼體內(nèi)部設(shè)置迂回通道，所述的實心板通過熱管和散熱片進(jìn)行降溫冷卻形成冷端，所述的殼體通過迂回通道內(nèi)流通的冷卻液提供熱量形成熱端。
【專利摘要】本發(fā)明屬于汽車發(fā)動機(jī)能量回收技術(shù)領(lǐng)域。一種基于熱管技術(shù)的發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)能量回收裝置及方法，其通過溫差發(fā)電器進(jìn)行發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的能量回收，所述的溫差發(fā)電器的熱端連通設(shè)置在發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻液循環(huán)管道上，采用對發(fā)動機(jī)冷卻后的冷卻液作為熱端能量；所述溫差發(fā)電器的冷端通過熱管連接散熱片，所述的散熱片與發(fā)動機(jī)散熱器并排設(shè)置；最后通過設(shè)置在溫差發(fā)電器的熱端和冷端之間的溫差發(fā)電片實現(xiàn)發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的能量回收。本發(fā)明將能量回收裝置設(shè)置在發(fā)動機(jī)散熱器的上部，將溫差發(fā)電器冷端連接的散熱片設(shè)置在發(fā)動機(jī)散熱器前部，這樣可以充分利用發(fā)動機(jī)艙內(nèi)部的空間，同時還可以利用發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻風(fēng)扇實現(xiàn)散熱。
【IPC分類】H02N11/00
【公開號】CN105429510
【申請?zhí)枴緾N201510853743
【發(fā)明人】馬宗正, 徐平, 馬濤, 趙科, 楊安杰, 王新莉, 王獻(xiàn)偉
【申請人】河南工程學(xué)院
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月30日