CN105804860B

CN105804860B - 一种汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统

Info

Publication number: CN105804860B
Application number: CN201410833022.6A
Authority: CN
Inventors: 周卫平
Original assignee: Taian Dingxin Cooler Co Ltd
Current assignee: Taian Dingxin Cooler Co Ltd
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2018-02-27
Anticipated expiration: 2034-12-29
Also published as: CN105804860A

Abstract

本发明公开了一种汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统，包括汽车排气系统、涡轮增压系统、发电系统、汽车冷却系统，汽车冷却系统包括水空中冷器Ⅰ、水空中冷器Ⅱ、散热器Ⅰ、散热器Ⅱ、电子水泵、电子扇，电子水泵和电子扇与ECU连接，ECU与水空中冷器Ⅱ的温度传感器Ⅰ和散热器Ⅱ的温度传感器Ⅱ连接。本发明可以有效利用发动机排出的废气，节能效果好。

Description

一种汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统。

背景技术

内燃机作为主要的原动机，在人类社会中得到广泛应用。虽然，当前能源问题和环境问题不断凸显，涌现出了诸如电动汽车、太阳能汽车等新能源汽车技术，但是目前内燃机应用广泛，保有量大，国际汽车和内燃机界普遍认为，在可预计的未来，内燃机仍将是车辆等装置的主要动力来源。从当前的内燃机能量平衡来看，动力输出功率一般只占燃油燃烧总热量的20%-45%，除了少部分用于克服摩擦等损失外，很大一部分的热量通过冷却回路散热以及排气进入到大气中。并且在车辆行驶工况中，制动过程消耗了一部分的能量，制动工况所占比例越大，燃油经济性就越差。因此，对内燃机余能和车辆制动能量的回收再利用是提高总能效率和降低油耗的有效途径。

发明内容

本发明的目的是：提供一种有效利用发动机排出的废气，节能效果好的汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统。

本发明的技术方案是：一种汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统，包括汽车排气系统、涡轮增压系统、发电系统、汽车冷却系统，汽车排气系统包括汽车发动机的排气口，涡轮增压系统包括涡轮增压器，发电系统包括发电机、变速箱减速器和蓄电池，汽车冷却系统包括水空中冷器Ⅰ、水空中冷器Ⅱ、散热器Ⅰ、散热器Ⅱ、电子水泵、电子扇；发电机连接变速箱减速器，发电机输出与蓄电池连接，蓄电池连接电子水泵、电子扇，电子扇设置在散热器Ⅰ和散热器Ⅱ一侧，电子水泵与散热器Ⅰ连接，散热器Ⅰ与水空中冷器Ⅱ连接，水空中冷器Ⅰ与水空中冷器Ⅱ连接，散热器Ⅱ与水空中冷器Ⅰ连接；涡轮增压器与汽车发动机的排气口连接，变速箱减速器与涡轮增压器相连接，涡轮增压器连接水空中冷器Ⅰ；电子水泵和电子扇与ECU连接，ECU连接蓄电池，ECU与水空中冷器Ⅱ的温度传感器Ⅰ和散热器Ⅱ的温度传感器Ⅱ连接；变速箱减速器与储油箱连接，油冷器的进油口与储油箱连接，出油口与变速箱减速器连接。

进一步的，水空中冷器Ⅰ的进气口Ⅰ与涡轮增压器连接，水空中冷器Ⅰ的出气口Ⅰ与水空中冷器Ⅱ的进气口Ⅱ连接，水空中冷器Ⅰ的进水口Ⅰ与散热器Ⅱ的出水口Ⅳ连接，水空中冷器Ⅰ的出水口Ⅰ与汽车发动机连接，形成给水空中冷器Ⅰ散热的水循环回路。

进一步的，水空中冷器Ⅱ的进气口Ⅱ与水空中冷器Ⅰ的出气口Ⅰ连接，水空中冷器Ⅱ的出气口Ⅱ设有温度传感器Ⅰ，出气口Ⅱ与汽车发动机的进气口连接，温度传感器Ⅰ将信息反馈给ECU。

进一步的，散热器Ⅱ的进水口Ⅳ与汽车发动机连接，进水口Ⅳ设有温度传感器Ⅱ,散热器Ⅱ的出水口Ⅳ与水空中冷器Ⅰ的进水口Ⅰ连接，水空中冷器Ⅰ的出水口Ⅰ与汽车发动机连接，形成给汽车发动机散热的水循环回路，温度传感器Ⅱ将信息反馈给ECU。

进一步的，电子扇前端装配电机，后端装有离合器。

本发明的有益效果是：本发明设有电子控制单元（ECU），可以根据工况的不同、发动机出水温度传感器反馈的信息，合理的控制电子风扇的转速，当出水温度较高时，ECU控制提高电子风扇的转速，水温较低时，降低电子风扇的转速，过低时可以停止其运转；常规主轴风扇的运转需要发动机输出功率的5%～8%，当电子风扇由尾气发电系统提供动力时，可以节省发动机5%～8%的输出功率，同时，尾气发电系统还可给车辆的照明系统提供电力，因此提高了能源的使用效率； ECU可以精确的控制发动机进气口的空气温度，可以使燃料的燃烧更加充分，降低了油耗，同时减少了尾气的排放，起到了节能、减排、环保的效果；电子风扇的两端分别装有电机和离合器，ECU可以根据转速、扭矩的要求选择不同的动力来源，起到节能、提高效率的作用。本发明可以有效的利用发动机排出的废气用于发电系统，提高燃油总热量的利用率，并降低油耗，节能效果好。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图；

图2为本发明中散热器Ⅰ、散热器Ⅱ的结构示意图；

图3为本发明中水空中冷器Ⅰ的结构示意图；

图4为本发明中水空中冷器Ⅱ的结构示意图；

图5为本发明中电子扇示意图。

具体实施方式

从图1本发明的结构原理示意图可以看出，本发明包括汽车排气系统、涡轮增压系统、发电系统、汽车冷却系统，汽车排气系统包括汽车发动机的排气口2，涡轮增压系统包括涡轮增压器100，发电系统包括发电机300、变速箱减速器200和蓄电池400，汽车冷却系统包括水空中冷器Ⅰ700、水空中冷器Ⅱ710、散热器Ⅰ800、散热器Ⅱ900、电子水泵500、电子扇600，汽车排气系统、涡轮增压系统、发电系统、汽车冷却系统四个系统是相互依存的，四个系统构成了废气利用与冷却系统智能管理的循环系统。在汽车发动机1排气口2处接涡轮增压器100，涡轮增压器100与变速箱减速器200连接，作为发电的动力输入，经过涡轮增压器100的气流进入水空中冷器Ⅰ700。变速箱减速器200驱动发电机300，发电机300发出的电连接到一个蓄电池400，通过蓄电池400给电子水泵500、电子扇600供电，驱动电子水泵500给水空中冷器Ⅱ710散热。电子扇600设置在散热器Ⅰ800和散热器Ⅱ900一侧，蓄电池400驱动电子扇600给散热器Ⅰ800、散热器Ⅱ900提供热交换的来风，散热器Ⅰ800给水空中冷器Ⅱ710散热，散热器Ⅱ900、水空中冷器Ⅰ700给汽车发动机1散热。电子水泵500和电子扇600与电子控制单元（ECU）连接，ECU3连接蓄电池400，ECU3与水空中冷器Ⅱ710的温度传感器Ⅰ711和散热器Ⅱ900的温度传感器Ⅱ901连接。ECU3通过水空中冷器Ⅱ710的温度传感器Ⅰ711和散热器Ⅱ900的温度传感器Ⅱ901反馈的信息对电子水泵500和电子扇600进行转速的调控。变速箱减速器200与储油箱202连接，油冷器201的进油口203与储油箱202连接，出油口204与变速箱减速器200连接，给变速箱减速器200散热。

如图3水空中冷器Ⅰ的结构示意图所示，水空中冷器Ⅰ700的进气口Ⅰ702与涡轮增压器100连接，水空中冷器Ⅰ700的出气口Ⅰ703与水空中冷器Ⅱ710的进气口Ⅱ712连接，水空中冷器Ⅰ700的进水口Ⅰ704与散热器Ⅱ900的出水口Ⅳ903连接，水空中冷器Ⅰ700的出水口Ⅰ705与汽车发动机1连接，形成给水空中冷器Ⅰ700散热的水循环回路。

如图4水空中冷器Ⅱ的结构示意图所示，水空中冷器Ⅱ710的进气口Ⅱ712与水空中冷器Ⅰ700的出气口Ⅰ703连接，水空中冷器Ⅱ710的出气口Ⅱ713设有温度传感器Ⅰ711，出气口Ⅱ713与汽车发动机1的进气口连接，温度传感器Ⅰ711将信息反馈给ECU3。

如图2散热器Ⅰ、散热器Ⅱ的结构示意图所示，散热器Ⅱ900的进水口Ⅳ902与汽车发动机1连接，进水口Ⅳ902设有温度传感器Ⅱ901，散热器Ⅱ900的出水口Ⅳ903与水空中冷器Ⅰ700的进水口Ⅰ704连接，水空中冷器Ⅰ700的出水口Ⅰ705与汽车发动机1连接，形成给汽车发动机1散热的水循环回路，温度传感器Ⅱ901将信息反馈给ECU3。

图5为电子扇示意图，电子扇600可以是电机驱动和发动机驱动混合动力驱动的电子扇。电子扇600前端装配电机601与蓄电池400连接，后端的离合器602与汽车主轴连接。电子扇600的转速由ECU3调节控制，根据ECU3对转速的调节，电子扇将自动匹配使用电机601驱动或发动机主轴驱动。当电子扇600处于低转速、大扭矩状态时，后端的离合器602与主轴脱离，由电机601驱动；当电子扇600处于高转速、小扭矩状态时，后端的离合器602与主轴配合，由汽车主轴驱动。

本发明的工作原理是：燃油经过发动机燃烧后的气流通过汽车的排气口2进入涡轮增压器100，驱动涡轮增压器100的工作，涡轮增压器100压缩的空气进入水空中冷器Ⅰ700，涡轮增压器100自身运动产生的机械能，通过变速箱减速器200传递给发电机300，从而产生电能，达到了能量再利用的效果。由于变速箱减速器200在工作过程中会产生大量的热，会影响内部零部件的正常工作，在此处安装油冷器201已达到给变速箱减速器200散热的作用，安装储油箱202收集通过变速箱减速器200的油。发电机300产生的电能进入蓄电池400，蓄电池400分别给ECU3、电子水泵500和电子扇600供电，驱动电子水泵500给水空中冷器Ⅱ710散热，电子水泵500与散热器Ⅰ800的进水口Ⅲ801连接，散热器Ⅰ800的出水口Ⅲ802与水空中冷器Ⅱ710的进水口Ⅱ714连接，水空中冷器Ⅱ710的出水口Ⅱ715与储液箱5连接，因此电子水泵500能够给散热器Ⅰ800、水空中冷器Ⅱ710提供稳定的水流量，已达到散热器Ⅰ800给水空中冷器Ⅱ710散热的效果。通过涡轮增压器100压缩的空气温度很高，可达200～300℃，因此需要对其散热后方能进入发动机1，水空中冷器Ⅰ700的进气口Ⅰ702与涡轮增压器100连接，水空中冷器Ⅰ700的出气口Ⅰ703与水空中冷器Ⅱ710的进气口Ⅱ712连接，水空中冷器Ⅱ710的出气口Ⅱ713与发动机1连接，在水空中冷器Ⅱ710的出气口Ⅱ713设有温度传感器711，整个循环相当于从涡轮增压器100出来的气流，经过了2个中冷器以及2个散热器对其散热，温度传感器711将信息反馈给ECU3，ECU3控制电子水泵500调节流速，使空气达到适当的温度进入发动机1。

Claims

1.一种汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统，包括汽车排气系统、涡轮增压系统、发电系统、汽车冷却系统，汽车排气系统包括汽车发动机的排气口（2），涡轮增压系统包括涡轮增压器（100），发电系统包括发电机（300）、变速箱减速器（200）和蓄电池（400），其特征在于：所述汽车冷却系统包括水空中冷器Ⅰ（700）、水空中冷器Ⅱ（710）、散热器Ⅰ（800）、散热器Ⅱ（900）、电子水泵（500）、电子扇（600）；发电机（300）连接变速箱减速器（200），发电机（300）输出与蓄电池（400）连接，蓄电池（400）连接电子水泵（500）、电子扇（600），电子扇（600）设置在散热器Ⅰ（800）和散热器Ⅱ（900）一侧，电子水泵（500）与散热器Ⅰ（800）连接，散热器Ⅰ（800）与水空中冷器Ⅱ（710）连接，水空中冷器Ⅰ（700）与水空中冷器Ⅱ（710）连接，散热器Ⅱ（900）与水空中冷器Ⅰ（700）连接；所述涡轮增压器（100）与汽车发动机（1）的排气口（2）连接，变速箱减速器（200）与涡轮增压器（100）相连接，涡轮增压器（100）连接水空中冷器Ⅰ（700）；所述电子水泵（500）和电子扇（600）与ECU（3）连接，ECU(3)连接蓄电池（400），ECU（3）与水空中冷器Ⅱ（710）的温度传感器Ⅰ（711）和散热器Ⅱ（900）的温度传感器Ⅱ（901）连接；变速箱减速器（200）与储油箱（202）连接，油冷器（201）的进油口与储油箱（202）连接，出油口与变速箱减速器（200）连接。

2.根据权利要求1所述的汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统，其特征在于：所述水空中冷器Ⅰ（700）的进气口Ⅰ（702）与涡轮增压器（100）连接，水空中冷器Ⅰ（700）的出气口Ⅰ（703）与水空中冷器Ⅱ（710）的进气口Ⅱ（712）连接，水空中冷器Ⅰ（700）的进水口Ⅰ（704）与散热器Ⅱ（900）的出水口Ⅳ（903）连接，水空中冷器Ⅰ（700）的出水口Ⅰ（705）与汽车发动机（1）连接，形成给水空中冷器Ⅰ（700）散热的水循环回路。

3.根据权利要求1所述的汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统，其特征在于：所述水空中冷器Ⅱ（710）的进气口Ⅱ（712）与水空中冷器Ⅰ（700）的出气口Ⅰ（703）连接，水空中冷器Ⅱ（710）的出气口Ⅱ（713）设有温度传感器Ⅰ（711），出气口Ⅱ（713）与汽车发动机（1）的进气口连接，温度传感器Ⅰ（711）将信息反馈给ECU（3）。

4.根据权利要求1所述的汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统，其特征在于：所述散热器Ⅱ（900）的进水口Ⅳ（902）与汽车发动机（1）连接，进水口Ⅳ（902）设有温度传感器Ⅱ（901），散热器Ⅱ（900）的出水口Ⅳ（903）与水空中冷器Ⅰ（700）的进水口Ⅰ（704）连接，水空中冷器Ⅰ（700）的出水口Ⅰ（705）与汽车发动机（1）连接，形成给汽车发动机（1）散热的水循环回路，温度传感器Ⅱ（901）将信息反馈给ECU（3）。

5.根据权利要求1所述的汽车废气利用与冷却系统智能热管理系统，其特征在于：所述电子扇（600）前端装配电机（601），后端装有离合器（602）。