一种汽车排气管废热回收系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种汽车排气管废热回收系统和该废热回收系统的控制方法，结合废热回收系统的自身特点，通过增加新的支管结构及其控制方法得到了一种废热回收效率更高的废热回收系统，提升了能量转化的可靠性和效率，同时还减少了挡板、冷源阀门的动作频率，另外通过增加对冷源冷量的控制，使催化转化器本身实际温度不致过高，防止了催化剂温度过高而导致的烧结成团失效等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及排气废热回收领域，特别涉及。
技术介绍
现有的汽车废热回收装置大多是用汽车尾气废热来发电，并将电能存入汽车车载蓄电池中，降低了污染，提高了能源利用率。在汽车排气系统中，常常用到催化转化器，催化转化器的作用是，分解碳氢燃料燃烧产生的废气中不完全燃烧的碳氢化合物，CO和各种氮氧化合物。通常在催化转化器内部的蜂窝状陶瓷基底上涂有少量的钼、铑和钯等贵金属微粒，废气流过时有害成分会被贵金属微粒催化剂氧化和还原分解为无害的气体。在US7051522B2的专利文件中，公开了一种汽车排气管废热回收系统，提供了一个内燃机汽车的废气旁通支管；一个安装在另一废气支管上的热电能量回收系统(ERS)，一个在废气支管与废气旁通支管之间分配废气流的三通结构；一个在排气总管上的催化转化器。当催化转化器的温度低于参考温度时，废气流经废气旁通支管而不流入ERS管段。当催化转化器的温度高于参考温度时，废气才流经ERS管段使废热能量转化为电能，致使废气温度下降，防止催化转化器过热。该专利的缺点是，根据温度适用范围的不同用于汽车排气管废热发电的热电材料可以分为高温材料和中温材料，不同热电材料的热电模块在某一温度范围内ZT值大且发电效率高，而超出这一温度范围时ZT值变小且发电效率很低，由于发动机排放的废气温度变化频繁，只有温度达到一定程度，热电回收系统才能工作，在范围很大的中温区域时无法充分利用能量，导致发电效率较低。另外，由于车用发动机不断变化的废气高温环境，挡板易受交变的热应力冲击，热应力冲击引起的伸缩变形以及频繁翻转带来的运动副磨损会严重影响挡板及其执行元件的可靠性，挡板的分流控制失灵会导致催化转化器的催化剂烧结成团而失效，挡板的频繁翻转也会产生撞击噪声。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种排气管废热回收效率高、废热回收系统寿命长、催化转化器不易因温度过高导致贵金属烧结成团而失效的汽车排气管废热回收系统及其控制方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下对于系统来说，—种汽车排气管废热回收系统，包括用于将发动机废气排出的第一排气总管，所述第一排气总管的输出口通过第一三通分别连接到第一排气支管的输入口和排气分导管的输入口，所述排气分导管的输出口通过第二三通分别连接到第二排气支管的输入口和第三排气支管的输入口，所述第一排气支管的输出口、所述第二排气支管的输出口和所述第三排气支管的输出口通过一个四通汇聚到第二排气总管的输入口，所述第二排气总管的输出口连接到催化转化器的输入口，所述催化转化器的输出口连接到第三排气总管的输入口，所述第三排气总管上还设有第三热电回收系统，所述第三排气总管的输出口与外界大气连通；所述第一排气总管的输出口处设有用于调节所述第一排气支管输入口开度和所述排气分导管输入口开度的第一档板；所述排气分导管的输出口处设有用于调节所述第二排气支管输入口开度和所述第三排气支管输入口开度的第二挡板；所述第一排气支管上设有第一热电回收系统，所述第一热电回收系统与第一冷源相接触，所述第一热电回收系统与车载蓄电池电连接，用于通过所述第一排气支管与所述第一冷源之间的温差发电并将产生的电能供给车载蓄电池；所述第二排气支管上设有第二热电回收系统，所述第二热电回收系统与第二冷源相接触，所述第二热电回收系统与车载蓄电池电连接，用于通过所述第二排气支管与所述第二冷源之间的温差发电并将产生的电能供给车载蓄电池。对于方法来说，包括如下步骤步骤Aa :当所述第一排气总管输出口的废气温度小于预设的第一参考开关温度下限时，所述第一挡板将所述第一排气支管的输入口完全封闭并将所述排气分导管的输入口打开，所述第二挡板将所述第二排气支管的输入口完全封闭并将所述第三排气支管的输入口打开；步骤Ab，当所述第一排气总管输出口的废气温度大于等于预设的第一参考开关温度下限且小于等于预设的第一参考开关温度上限时，所述第一挡板将所述第一排气支管的输入口完全封闭并将所述排气分导管的输入口打开，所述第二挡板仍保持前一状态；步骤Ac，当所述第一排气总管输出口的废气温度大于预设的第一参考开关温度上限且小于预设的第二参考开关温度下限时，所述第一挡板将所述第一排气支管的输入口完全封闭并将所述排气分导管的输入口打开，所述第二挡板将所述第三排气支管的输入口完全封闭并将所述第二排气支管的输入口打开；步骤Ad，当所述第一排气总管输出口的废气温度大于等于预设的第二参考开关温度下限且小于等于预设的第二参考开关温度上限时，所述第一挡板仍保持前一状态，所述第二挡板将所述第三排气支管的输入口完全封闭并将所述第二排气支管的输入口打开；步骤Ae，当所述第一排气总管输出口的废气温度大于预设的第二参考开关温度上限时，所述第一挡板将所述排气分导管的输入口完全封闭并将所述第一排气支管的输入口打开，所述第二挡板仍保持前一状态。本专利技术的有益效果是从结构上来说，该废热回收系统增加和细化了排气管路结构，增加了热电回收系统，提供了一个具备更充分实施废热回收控制方法的客体，提高了废热回收效率；从控制方法上来说，本专利的控制方法结合了废热回收控制方法的使用环境，充分利用了多条排气管路，使不同温度段的废气可以利用不同特性的热电回收系统充分发电，因此提升了废热能源回收的效率，另外在本控制方法中，第一挡板第二挡板的状态基本与前一状态一致，只有当第一排气总管的输出口的废气温度达到特定温度区间时，才会可能触发挡板向另一个状态动作，这样就避免了挡板频繁动作而降低其长期工作时的可靠性，挡板动作频率低，就减轻了废气温度波动时挡板频繁翻转而引起磨损和撞击噪声，挡板不易损坏，可以有效防止催化转化器本身温度过高而导致的催化剂烧结成团失效等问题。最后，本系统可在现有基础上进行改进得到，易于推广使用。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进对于一种汽车排气管废热回收系统来说，进一步，所述第一冷源和所述第二冷源均为冷却水，所述第一冷源的管路上设有调节第一冷源冷却水流量的第一调节阀，所述第二冷源的管路上设有调节第二冷源冷却水流量的第二调节阀。采用上述进一步方案的有益效果是作为一种冷源的优选实现方法，简单方便，易于实现，成本低。进一步，所述第一挡板和所述第二挡板均为金属板。采用上述进一步方案的有益效果是易于实现，结实耐用。进一步，所述第一挡板连接有第一挡板驱动电机，所述第二挡板连接有第二挡板驱动电机。采用上述进一步方案的有益效果是方便简单的驱动挡板动作，易于实现。对于一种汽车排气管废热回收系统的控制方法来说，进一步，所述第一参考开关温度下限为所述催化转化器的起燃温度与所述第一排气总管输出口到所述催化转化器之间的管路热损温度之和。采用上述进一步方案的有益效果是作为一种优选的得到第一参考开关温度下限值的方法。进一步，所述催化转化器的起燃温度为大于等于265摄氏度小于等于285摄氏度。采用上述进一步方案的有益效果是作为起燃温度的优选范围。进一步，所述第一参考开关温度上限为所述第一参考开关温度下限与预设的废气温度裕量之和。采用上述进一步方案的有益效果是作为一种优选的得到第一参考开关温度上限值的方法。进一步，若所述第一挡板将所述第一排气支管的输入口完全封闭并将所述排气分导管的输入口打开，且所述第二挡板将所述第三排气支管的输入口完全封闭并将所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车排气管废热回收系统，包括用于将发动机废气排出的第一排气总管，其特征在于：所述第一排气总管的输出口通过第一三通分别连接到第一排气支管的输入口和排气分导管的输入口，所述排气分导管的输出口通过第二三通分别连接到第二排气支管的输入口和第三排气支管的输入口，所述第一排气支管的输出口、所述第二排气支管的输出口和所述第三排气支管的输出口通过一个四通汇聚到第二排气总管的输入口，所述第二排气总管的输出口连接到催化转化器的输入口，所述催化转化器的输出口连接到第三排气总管的输入口，所述第三排气总管上还设有第三热电回收系统，所述第三排气总管的输出口与外界大气连通；所述第一排气总管的输出口处设有用于调节所述第一排气支管输入口开度和所述排气分导管输入口开度的第一档板；所述排气分导管的输出口处设有用于调节所述第二排气支管输入口开度和所述第三排气支管输入口开度的第二挡板；所述第一排气支管上设有第一热电回收系统，所述第一热电回收系统与第一冷源相接触，所述第一热电回收系统与车载蓄电池电连接，用于通过所述第一排气支管与所述第一冷源之间的温差发电并将产生的电能供给车载蓄电池；所述第二排气支管上设有第二热电回收系统，所述第二热电回收系统与第二冷源相接触，所述第二热电回收系统与车载蓄电池电连接，用于通过所述第二排气支管与所述第二冷源之间的温差发电并将产生的电能供给车载蓄电池。...

【技术特征摘要】
1.一种汽车排气管废热回收系统，包括用于将发动机废气排出的第一排气总管，其特征在于 所述第一排气总管的输出口通过第一三通分别连接到第一排气支管的输入口和排气分导管的输入口，所述排气分导管的输出口通过第二三通分别连接到第二排气支管的输入口和第三排气支管的输入口，所述第一排气支管的输出口、所述第二排气支管的输出口和所述第三排气支管的输出口通过一个四通汇聚到第二排气总管的输入口，所述第二排气总管的输出口连接到催化转化器的输入口，所述催化转化器的输出口连接到第三排气总管的输入口，所述第三排气总管上还设有第三热电回收系统，所述第三排气总管的输出口与外界大气连通； 所述第一排气总管的输出口处设有用于调节所述第一排气支管输入口开度和所述排气分导管输入口开度的第一档板；所述排气分导管的输出口处设有用于调节所述第二排气支管输入口开度和所述第三排气支管输入口开度的第二挡板； 所述第一排气支管上设有第一热电回收系统，所述第一热电回收系统与第一冷源相接触，所述第一热电回收系统与车载蓄电池电连接，用于通过所述第一排气支管与所述第一冷源之间的温差发电并将产生的电能供给车载蓄电池；所述第二排气支管上设有第二热电回收系统，所述第二热电回收系统与第二冷源相接触，所述第二热电回收系统与车载蓄电池电连接，用于通过所述第二排气支管与所述第二冷源之间的温差发电并将产生的电能供给车载蓄电池。2.根据权利要求1所述一种汽车排气管废热回收系统，其特征在于所述第一冷源和所述第二冷源均为冷却水，所述第一冷源的管路上设有调节第一冷源冷却水流量的第一调节阀，所述第二冷源的管路上设有调节第二冷源冷却水流量的第二调节阀。3.根据权利要求1所述一种汽车排气管废热回收系统，其特征在于所述第一挡板和所述第二挡板均为金属板。4.根据权利要求1所述一种汽车排气管废热回收系统，其特征在于所述第一挡板连接有第一挡板驱动电机，所述第二挡板连接有第二挡板驱动电机。5.一种根据权利要求1至4任一所述一种汽车排气管废热回收系统的控制方法，包括如下步骤 步骤Aa :当所述第一排气总管输出口的废气温度小于预设的第一参考开关温度下限时，所述第一挡板将所述第一排气支管的输入口完全封闭并将所述排气分导管的输入口打开，所述第二挡板将所述第二排气支管的输入口完全封闭并将所述第三排气支管的输入口打开； 步骤Ab，当所述第一排气总管输出口的废气温度大于等于预设的第一参考开关温度下限且小于等于预设的第一参考开关温度上限时，所述第一挡板将所述第一排气支管的输入口完全封闭并将所述排气分导管的输入口打开，所述第二挡板仍保持前一状态； 步骤Ac，当所述第一排气总管输出口的废气温度大于预设的第一参考开关温度上限且小于预设的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵付舟，胡如夫，黄永青，汪秀敏，
申请(专利权)人：宁波工程学院，
类型：发明
国别省市：