本实用新型专利技术涉及交通技术领域，尤其涉及驱动汽车和卡车的风力发电装置，提供了一种安装在汽车上的双向整流风力发电装置，包括汽车本体，发动机，叶轮机，发电机，进气罩，空气管道，尾气管道，所述叶轮机由叶轮机壳，包含若干叶片的叶轮和叶轮机轴组成，所述叶轮机与发电机通过叶轮机轴相连接，所述叶轮机上设置有空气入口、尾气入口和混合气排气口，所述空气管道一端与所述叶轮机在空气入口处连接，所述尾气管道一端与所述叶轮机在尾气入口处连接，汽车尾气与空气气流协同作用于叶轮机连接的发电机发电，合理利用了尾气中的动能和热能，具有发电效率高和叶轮机运转平稳的优点。
【技术实现步骤摘要】
—种安装在汽车上的双向整流风力发电装置
本技术涉及交通
，尤其涉及驱动汽车和卡车的风力发电装置，该装置可以安装在使用燃油或燃气的机动车辆上。技术背景根据世界卫生组织(WHO)的数据，汽车是对环境污染的主要来源之一。汽车所消耗的石油产品占其生产总量的90%以上，并且其能耗的40%?60%用于克服汽车的气动阻力。目前，人们已尝试利用不同的方法来减少燃油的消耗量，其中一种方法是在汽车上安装风力发电装置，它通过空气的流动动能来产生电能。通过这种方式获得电能，可以用于储存在附加的充电器内(蓄电池，蓄电池组等)和/或用于汽车的运行。安装在汽车上的风力发电装置的核心问题是其工作效率，对于安装在汽车上的风力发电装置，进行叶轮叶片形状优化选择和/或叶轮环流绕流角度优化选择均可提高其发电效率。所知道的汽车发电装置有美国专利7147069B2 (2006年12月12日申请)和中国专利200880128963.2 (2008年4月25日申请)，它们均利用汽车在行驶时所产生的空气气流能量来驱动叶轮发电，然后将电能用于驱动车辆的车轮和/或储存在附加的充电器内。美国专利7147069B2所给出的发电装置的空气动力学部分，被安装在汽车前端和沿其两侧，迎面而来的空气进入叶轮机通风管时具有一定量的动能，该发电装置将空气气流动能转化为电能。它是通过里面放置有叶轮的，相对于汽车纵轴方向即垂直于它的运动的横向和纵向两个方向的轴旋转的发电机的形式来实现。每个叶轮是叶片转子的形式存在，这些叶片不是平坦的，它们是凸面和凹面的。当汽车运动时，迎面来的空气驱动叶片并使它们旋转，即生成所说的电能。叶片的形状是通过这样一种方式选择的，通过有利于迎面而来的空气流动驱动叶片运行的空气阻力所产生的电能尽可能最大化(凹面)，以及反向驱动叶片运行的空气阻力尽可能最小化，也就是说，它比平面的空气阻力更小(凸面)。中国专利200880128963.2所给出的车辆发电机组，包括一个与车辆推进装置相连的发动机和一个空气动力学结构，其特征在于发电装置的叶轮附近安装了若干个利用进气气流为叶轮形成一个最佳角度环流绕流的引导片和若干个在叶桨后面的导直叶片，于是一个叶轮的导直叶片使其它叶轮的引导片紧随其后。安装在汽车上的风力发电装置具有良好的应用前景，但现有技术存在以下问题:第一，汽车短暂驻停(发动机不熄火)将使叶轮机丧失迎面而来的空气气流动力直至叶轮机停止转动，风力发电装置叶轮机经常性的停转-起动将直接影响其发电效率和工作稳定性；第二，当迎面而来的空气气流作用于风力发电装置叶轮机时，叶轮机在一定时段内将受到反向驱动力的作用，现有技术主要是依靠叶轮机惯性和减小反向驱动力来保证叶轮机连续工作的，其工作稳定性有待进一步提高。换言之，现有技术的发电效率和工作稳定性还有待进一步提闻。另一方面，汽车尾气所携带的能量十分可观，汽车尾气能量回收装置的研究备受人们的关注和重视。目前，汽车尾气能量主要是以余热能和/或气压能的方式加以利用，如汽车尾气气压能蓄能装置、汽车尾气余热能回收装置、利用汽车尾气空气温差的发电装置、挂车尾气驱动的空调和汽车尾气涡轮增压等。据报道，挂车尾气驱动的空调有望让挂车司机的年耗油量减少9%，碳排放至少减少20吨。目前只有汽车尾气涡轮增压实现了产业化，其他方法由于技术和其他方面原因，仍处于研制或试验阶段。因此，汽车尾气的利用具有很大的空间，但汽车尾气能量回收装置还有待进一步研发。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可充分利用汽车周围空气气流能量和汽车尾气能量来发电的装置，并具有较高的发电效率和工作平稳性。本技术提供了一种安装在汽车上的双向整流风力发电装置，包括汽车本体1，发动机5，叶轮机11，发电机2，进气罩3，空气管道12，尾气管道13，所述叶轮机11由叶轮机壳14，包含若干叶片16的叶轮和叶轮机轴17组成，所述叶轮机11与发电机2通过叶轮机轴17相连接，所述叶轮机11上设置有空气入口 20、尾气入口 19和混合气排气口 15，所述空气管道12 —端与所述叶轮机11在空气入口 20处连接，所述尾气管道13 —端与所述叶轮机11在尾气入口 19处连接。进一步地，所述叶轮机11上空气入口 20与尾气入口 19之间错开角度取值范围为40度?60度。进一步地，所述叶轮的叶片16数量是8个。进一步地，所述叶轮机安装在汽车车头引擎盖下方位置。进一步地，所述叶片结构上安装可更换的粉尘吸附设备和有害气体分解催化剂，其催化剂可以是稀土金属氧化物为主的催化剂，可以是所属
内的普通催化剂和粉尘吸附设备，对汽车尾气实现净化处理。进一步地，所述发电机产生的电能给汽车本体上的蓄电池充电或者向汽车本体上的电动机供电。进一步地，所述汽车本体中设置有减震装置。本技术的技术效果如下，其双向整流原理为:汽车发动机排放出的尾气经排气管进入叶轮机，迎面而来的空气气流由空气管道引导至叶轮机，汽车尾气与空气气流协同作用于叶轮机发电，将空气气流和汽车尾气通向叶轮机的管道入口位置错开适当的角度θ，Θ为空气管道与尾气管道轴中心延长线的夹角，使空气气流或汽车尾气所产生的反向驱动力交替错时出现，从而实现叶轮机平稳运行。与现有技术相比，本本技术的优点在于:第一，本装置合理利用了尾气中的动能和热能，加强了对汽车尾气能量的回收利用。汽车尾气除了具有充足的动能，还具有较高的热能，如挂车尾气温度大约在500°C?700°C。当汽车尾气与常温的空气混合后，汽车尾气所携带的热能将使混合气膨胀做功，从而转化为推动叶轮机转动的动能。第二，在汽车行驶过程中，汽车尾气与迎面而来的空气气流协同作用于叶轮机，汽车尾气和空气气流按照双向整流模式驱动叶轮机发电，本技术具有发电效率高和叶轮机运转平稳的优点。第三，本装置中的叶轮机起动性能优良，同时可避免因汽车短暂驻停(发动机未熄灭)导致叶轮机丧失空气气流动力而停止工作，从而有效利用迎面而来的空气气流和汽车尾气所携带的能量。通常，叶轮机起动时需要消耗相对较大的能量，现有技术仅仅依靠迎面而来的空气气流，汽车短暂驻停将直接导致叶轮机丧失迎面而来的空气气流动力直至停止工作。本技术将迎面而来的空气气流和汽车尾气作为叶轮机的动力，汽车尾气不仅可大幅提高叶轮机的起动性能，而且还可保证汽车短暂驻停时叶轮机处于运转状态，以避免叶轮机经常性的停止-起动，从而实现叶轮机高效发电和增加叶轮机的使用寿命；第四，本装置可以使发电机在任何运行速度下都能保持稳定高效运行，产生多余电能将会储存在电池中，在需要时再提供给推进设备带来驱动。第五，经本装置叶轮机排出的混合气气流速度低于汽车直接排出的尾气，同时其污染物浓度亦低于汽车直接排出的尾气，这将有助于汽车尾气污染物的处理。【附图说明】为了更充分地描述本技术的一些实施方式，将参照附图。这些附图不应认为是对本技术范围的限制，而仅仅用于说明。图1是发电装置的主要轮廓和主要元件的结构示意图；图2是是发电装置叶轮机的主要结构示意图；图3是设有该装置汽车的俯视图；图4是设有该装置汽车的主视图。具体实施方案如图1，汽车本体I中使用的装置包括一个空气动力学部分，该部分在本实例中为发电机2，它固定于汽车本体I前端的前车盖中，发电机2与叶本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种安装在汽车上的双向整流风力发电装置，包括汽车本体（1），发动机（5），其特征在于：还包括叶轮机（11），发电机（2），进气罩（3），空气管道（12），尾气管道（13），所述叶轮机（11）由叶轮机壳（14），包含若干叶片（16）的叶轮和叶轮机轴（17）组成，所述叶轮机（11）与发电机（2）通过叶轮机轴（17）相连接，所述叶轮机（11）上设置有空气入口（20）、尾气入口（19）和混合气排气口（15），所述空气管道（12）一端与所述叶轮机（11）在空气入口（20）处连接，所述尾气管道（13）一端与所述叶轮机（11）在尾气入口（19）处连接。
【技术特征摘要】
1.一种安装在汽车上的双向整流风力发电装置，包括汽车本体(1)，发动机(5)，其特征在于:还包括叶轮机(11)，发电机(2)，进气罩(3)，空气管道(12)，尾气管道(13)，所述叶轮机(11)由叶轮机壳(14)，包含若干叶片(16)的叶轮和叶轮机轴(17)组成，所述叶轮机(11)与发电机(2 )通过叶轮机轴(17 )相连接，所述叶轮机(11)上设置有空气入口( 20 )、尾气入口( 19)和混合气排气口( 15)，所述空气管道(12) —端与所述叶轮机(11)在空气入口(20)处连接，所述尾气管道(13) —端与所述叶轮机(11)在尾气入口(19)处连接。2.根据权利要求1所述的安装在汽车上的双向整流风力发电装置，其特征在于:所述叶轮机(11)上空气入口(20)与尾气...
【专利技术属性】
技术研发人员：王兴豪，汪郑宗，董学勇，曾得霏，李霖森，蒋志刚，詹豪，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43
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