汽车实用技术
2016年第7期
设计研究
AUTOMOBILE APPLIED TECHNOLOGY
10.16638/j.cnki.1671-798.2016.07.028
汽车
余热利用技术研究
康芹,施绍宁
(陕西理工学院机械工程学院,陕西汉中723003)
摘要:汽车余热利用技术以其环保、节能等诸多优点在汽车上具有广阔的应用前景,是解决能源问题的一个有效
途径。文章全面介绍了废气涡轮増压、汽车余热制冷、汽车余热温差发电、汽车余热采暖、汽车余热制氢、汽车余
热储存等相关技术及其特点,有效指导并推进汽车余热利用从技术层面迈向产业化。
关键词:涡轮增压;温差发电;余热制氢
中图分类号:U472.2文献标识码:A文章编号:1671-7988(2016)07-89-03
Automobile waste heat utilization technology research
Kang Qin, Shi Shaoning
Shaanxi institute of mechanical engineering college, Shaanxi Hanzhong 723003
Abstract: With its cnvironmcntal protcction, cncrgy saving, and many other advantages, thc utilization tcchnology ol
automobile waste heat has a broad application prospect. Which is a potential way to solve the problem of energy. It is
in roducedrelated technologies and their characteristics of the waste gas turbine booster, waste heat cooling, thermoelectric
generator, waste heat hcating, waste hcat for hydrogen production and waste hcat storagc in thc papcr. It can cllcctivcly
de and promote to the industrialization of the
from the technical
Keywords: waste gas turbine booster; thermoelectric generator; waste heat for hydrogen production
CLC NO: 0472.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)07-89-03
所示。发动机排出的高温高速废气经排气管引入涡轮机,利
用废气的能量推动涡轮机旋转,涡轮再带动与它同轴的压缩
汽车行驶消耗了约30的能量,0P的能量转化成度机叶轮旋转。机将吸入的空气压缩,増压后的空气进入
热,且排气温度最高可达600-70℃:发动机冷却系统通过气缸。増压后空气爪力和密度増大,可以燃烧更多的燃料,
大小循环将米自发动机的部分热量排到大气中。这两方画旅提高发动机的输出功率。
造成了热能的极大浪费。通过余热能量分析,确定合适的余
热利用技术,有效减少能量损失,可达到最好的节能效果。
土络机?
1、废气涡轮增压
皮气阅
利用发动机排气能量驱动废气涡轮增压器实现进气増
压。废气渴轮増压器主要由轮机和压缩机等组成,如图1
图1废气涡轮增压器
作者简介:康芹,讲师,就职于陕西理工学院机械工程学院。主要2、汽车余热制冷
从事工作或研究方向:主要从事汽车电子技术及汽车余热利川方面
的工作。项目基金:汉中市科技计划项目。项目号:2013hmx-56
由于太阳的辐射热、车外热空气、乘员密度大、发动机
2016年第7期
康芹等:汽车余热利用技术研究
的散热等使得汽车空调负荷大,用于空调消费的汽车动力较时开启阀门D,则尾气余热供热系统关闭,吸热器败热系统
大。充分利用余热制冷,可有效提高汽车动力性能。目前,开启,由于B不再被加热,温度逐渐降回到坏境温度,此时
国内外对汽车余热制冷技术的研究主要包括三个方面。
A的氢压高于B的氢压,B开始吸收氢气,A则释放氢气的
拨尾气用热交器生
同时吸收外界的热量,实现制冷降温。
2.3汽车尾气余热驱动的喷射式制冷系统
载止
利用汽车尾气余热驱动的喷射式制冷系统的主要特点是
变器
以喷射器代替压缩机,以消耗热能作为补偿来实现制冷。如
?4,由汽车尾气作为加热器的热源,来自加热器的高温高
液中吸收器
压工作蒸汽,通过喷管进行绝热膨胀,形成低压、高速气流,
从而将蒸发器内的低压气体制冷剂吸入喷射器内与之混合,
图2汽车尾气余热驱动的吸收式制冷装置
在扩压器内增压后进入冷凝器,被冷凝成液体。然后一部分
2.1汽车尾气余热驱动的吸收式制冷技术
凝结液作为制冷剂通过节流降压降温,在蒸发器中吸热气
吸收式制冷是一种以热能为动力的制冷技术。利用汽车
化变成低温低压蒸汽,另一部分则通过循环泵提高压力后送
尾气作为热源,如图2所示,加热发生器中一定浓度的溶液
并使之蒸发,于是溶液中作为制冷剂的低沸点组分大部分毅回加热器,用作工作蒸汽,完成整个喷射式制冷循环。
蒸发出来,进入冷凝器,在冷凝器中凝结成液体,经节流网2、汽车余热温差发电
降至蒸发压力,然后进入蒸发器中进行蒸发制冷,把车厢内
的部分空气冷却后再送回车厢。在蒸发器内产生的低压制冷
将发动机的尾气通过特定装置将余热转换成电能给蓄电
剂蒸汽直接进入吸收器。另外,在发生器中,发生过程剩余池充电,可提供汽车行驶辅助动力,同时可提高汽车的燃料利
的吸收剂经溶液热交换器冷却后进入吸收器,与从蒸发器来用率,減少汽车尾气排放和空气污染,从而提升整车综合性能。
的低压制冷剂蒸汽混合并吸收这些蒸汽,而恢复了原来溶液
温差发电装置由两种不同类型的半导体构成回路,当半
的浓度。吸收器中的浓溶液再通过溶液泵升压后送入发生器,导体的一端处于高混状态,另一端置于低混状态时,两端便
这样完成了吸收式制冷的基木循环。
形成温差,从而产生直流电。将半导体材料制成的热电模块
接尾气
布置在汽车排气管上,位于三元催化装置之后利尾管消声器
之前如图5示。当发动机工作时,排气管变热,利用尾气的
高热量给发电片的一个端面加热,另一端面利用冷却液进行
D
散热,使发电片两端面形成温度差,产生电能。将汽车尾气
温差发电装置应用在混合动力电动汽车上,配合混合动力电
热器
动汽车已有的电力装置进行辅助充电,以延长混合动力电动
汽车的续驶里程,增强其实用性。
图3汽车尾气余热驱动的金属氢化物制冷装置
气体喷射器
加热器
蒸发器
冷器
三元化装置
节流
图5汽车尾气余热发电装置
冷却水
图4喷射式制冷系统工作原理图
2.2汽车尾气余热驱动的金属氢化物制冷技术
金属氢化物制冷系统属于固体吸附式制冷系统,是一种
效风机,
以热能为动力的制冷系统。利用储氢合金可大量、可逆地吸
氢和放氢的能力,在释放氢气时吸
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