(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910086024.6
(22)申请日 2019.01.29
地址 241009 安徽省芜湖市鸠江区鸠江经
济开发区鸠兹大道北侧飞跃东路18号
(72)发明人 杨健春 严清梅 范礼 李后良
姜倩 于芳 戴国民 苏将兵
后军亮
(74)专利代理机构 芜湖安汇知识产权代理有限
公司 34107
代理人 蒋兵魁
(51)Int.Cl.
F01N 5/02(2006.01)
F02N 19/10(2010.01)
F01N 13/08(2010.01)
(54)发明名称
(57)摘要
域的汽车余热回收再利用系统，所述的汽车余热
回收再利用系统的排气管(3)包括排气管支管管
路Ⅰ(4)和排气管支管管路Ⅱ(5)，排气管支管管
路Ⅱ(5)上设置热交换器(6)，排气管(3)上设置
旁通阀致动器(7)和旁通阀(8)，冷却液管路(9) 位于热交换器(6)内的部位设置螺旋换热管路部
(10)，经过热交换器(6)的冷却液管路(9)部位设
置热交换器出口冷却液温度传感器(11)，本发明
的汽车余热回收再利用系统，结构简单，在汽车
冷启动时能够从汽车尾气中回收部分热量，再利
用于加热汽车发动机冷却系统中的冷却液，快速
可靠对发动机进行暖机，提高发动机冷启动时的
热效率和缸内燃烧充分性。权利要求书2页 说明书7页 附图3页CN 109630246 A 2019.04.16
C N 109630246
A
1.一种汽车余热回收再利用系统，其特征在于：所述的汽车余热回收再利用系统包括发动机本体(1)、排气歧管(2)、排气管(3)，所述的排气管(3)包括排气管支管管路Ⅰ(4)和排气管支管管路Ⅱ(5)，排气管支管管路Ⅱ(5)上设置热交换器(6)，排气管(3)上设置旁通阀致动器(7)和旁通阀(8)，旁通阀致动器(7)设置为能够控制旁通阀(8)的阀片位置移动的结构，冷却液管路(9)一端与发动机本体(1)的冷却水路出水口连通，冷却液管路(9)经过热交换器(6)后再与发动机本体(1)的冷却水路回水口连通，所述的冷却液管路(9)位于热交换器(6)内的部位设置螺旋换热管路部(10)，经过热交换器(6)的冷却液管路(9)部位设置热交换器出口冷却液温度传感器(11)，所述的热交换器出口冷却液温度传感器(11)与控制部件(12)连接，旁通阀致动器(7)与控制部件(12)连接。
2.根据权利要求1所述的汽车余热回收再利用系统，其特征在于：所述的控制部件(12)内设置为存储有热回收终止设定温度数值的结构，所述的发动机本体(1)启动后，当热交换器出口冷却液温度传感器(11)
检测到的热交换器出口冷却液实际温度数值低于热回收终止设定温度数值时，控制部件(12)设置为能够控制旁通阀致动器(7)控制旁通阀(8)的阀片移动封堵排气管支管管路Ⅰ(4)的结构；发动机本体(1)启动后，当热交换器出口冷却液温度传感器(11)检测到的热交换器出口冷却液实际温度数值高于热回收终止设定温度数值时，控制部件(12)设置为能够控制旁通阀致动器(7)控制旁通阀(8)的阀片移动封堵排气管支管管路Ⅱ(5)的结构。
3.根据权利要求1或2所述的汽车余热回收再利用系统，其特征在于：汽车余热回收再利用系统还包括暖风芯体(13)，暖风芯体(13)一端通过暖风管路Ⅰ(14)与发动机本体(1)的冷却水路出水口连通，暖风芯体(13)另一端通过暖风管路Ⅱ(15)与发动机本体(1)的冷却水路回水口连通，暖风芯体(13)侧面设置鼓风机(16)。
4.根据权利要求1或2所述的汽车余热回收再利用系统，其特征在于：所述的汽车余热回收再利用系统还包括储液罐(17)、进液截止阀(18)、出液截止阀(19)，储液罐(17)设置在冷却液管路(9)上，储液罐(17)包括储液罐外层和储液罐内层，储液罐外层和储液罐内层之间设置空腔部，空腔部设置为真空状态，所述的进液截止阀(18)位于储液罐(17)一侧冷却液管路(9)上，出液截止阀(19)位于储液罐(17)另一侧冷却液管路(9)上，进液截止阀(18)和出液截止阀(19)分别与控制部件(12)连接。
5.根据权利要求4所述的汽车余热回收再利用系统，其特征在于：所述发动机本体(1)启动后，控制部件
(12)设置为能够控制进液截止阀(18)和出液截止阀(19)均处于打开状态的结构；发动机本体(1)的冷却液小循环完全关闭时，，控制部件(12)设置为能够控制进液截止阀(18)和出液截止阀(19)均处于关闭状态的结构。
6.根据权利要求4所述的汽车余热回收再利用系统，其特征在于：汽车余热回收再利用系统的储液罐(17)的储液罐外层内表面设置低黑度ε材料涂层，储液罐内层外表面设置低黑度ε材料涂层。
7.根据权利要求1或2所述的汽车余热回收再利用系统，其特征在于：汽车余热回收再利用系统还包括蓄热热换器(26)、进液截止阀(18)、出液截止阀(19)，蓄热热换器(26)设置在冷却液管路(9)上，蓄热热换器(26)包括蓄热热换器外层和蓄热热换器内层，冷却液管路(9)设置为能够经过蓄热热换器内层的结构，蓄热热换器外层和蓄热热换器内层之间的空腔部内填充相变蓄热材料块(20)，进液截止阀(18)位于蓄热热换器(26)一侧冷却液管路
(9)上，出液截止阀(19)位于蓄热热换器(26)另一侧冷却液管路(9)上，进液截止阀(18)和出液截止阀(19)分别与控制部件(12)连接。
8.根据权利要求4所述的汽车余热回收再利用系统，其特征在于：所述的冷却液管路
(9)包括冷却液管路A段(21)、冷却液管路B段(22)，冷却液管路C段(23)、螺旋换热管路部
(10)，冷却液管路(9)的冷却液管路A段(21)一端与发动机本体(1)的冷却水路出水口连通，冷却液管路A段(21)另一端与螺旋换热管路部(10)一端连通，螺旋换热管路部(10)另一端与冷却液管路B段(22)一端连通，冷却液管路B段(22)另一端与储液罐(17)入口连通，所述的储液罐(17)出口与冷却液管路C段(23)一端连通，冷却液管路C段(23)另一端与发动机本体(1)的冷却水路回水口连通。
9.根据权利要求4所述的汽车余热回收再利用系统，其特征在于：储液罐(17)的空腔部内的相变蓄热材料块(20)设置为选用相变温度低于热回收终止设定温度数值的相变蓄热材料制成的结构。
10.根据权利要求1或2所述的汽车余热回收再利用系统，其特征在于：排气管(3)包括排气管前段(24)、排气管支管管路Ⅰ(4)和排气管支管管路Ⅱ(5)、排气管后段(25)，排气管支管管路Ⅰ(4)一端与排气管前段(24)连通，排气管支管管路Ⅰ(4)另一端与排气管后段(25)连通，排气管支管管路Ⅱ(5)一端与排气管前段(24)连通，排气管支管管路Ⅱ(5)另一端与排气管后段(25)连通。
一种汽车余热回收再利用系统
技术领域
[0001]本发明属于汽车发动机技术领域，更具体地说，是涉及一种汽车余热回收再利用系统。
背景技术
[0002]在全球能源局势越来越紧张，环境保护越来越刻不容缓，而世界各国汽车保有量又持续高涨的行业大背景下，传统燃油汽车和混合动力汽车面临巨大的节能减排压力。对于传统汽车发动机而言，冷启动时发动机水套中的水温较低，此时发动机各零部件润滑效果较差，摩擦力大，热效率较低，此时缸体内燃烧也较为不充分，所以有害气体的产生和排放均较高，目前没有较好的方法提升发动机冷启动时的热效率，减排也是依靠排气系统三元催化转化器来完成，冷启动时的排气温度和流量均较低，所以三元催化的效果并不好。此外，冬季客舱加热也受冷启动的影响较大，直至发动机水套中的冷却液温度升高至80℃左右大循环开启时客舱加热能量供应需求才能得以保证。传统汽车动力总成系统的热效率一般只有30～40％，发动机冷却系统散热和排气系统带走的热能各占30％左右。提高发动机本体热效率是一条技术路线，但是存在较大的技术难度，且提升空间十分有限。
发明内容
[0003]本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，在汽车冷启动时能够从汽车尾气中回收部分热量，再利用于加热汽车发动机冷却系统中的冷却液，从而快速可靠对发动机进行暖机，提高发动机冷启动时的热效率和缸内燃烧充分性，从而减少冷启动时燃烧不充分产生的大量有害气体，保护环境，同时还能够使得冬季客舱加热能够快速升温，提高车内驾乘人员人体热舒适性的汽车余热回收再利用系统。
[0004]要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
[0005]本发明为一种汽车余热回收再利用系统，所述的汽车余热回收再利用系统包括发动机本体、排气歧管、排气管，所述的排气管包括排气管支管管路Ⅰ和排气管支管管路Ⅱ，排气管支管管路Ⅱ上设置热交换器，排气管上设置旁通阀致动器和旁通阀，旁通阀致动器设置为能够控制旁通阀的阀片位置移动的结构，冷却液管路一端与发动机本体的冷却水路出水口连通，冷却液管路经过热交换器后再与发动机本体的冷却水路回水口连通，所述的冷却液管路位于热交换器内的部位设置螺旋换热管路部，经过热交换器的冷却液管路部位设置热交换器出口冷却液温度传感器，所述的热交换器出口冷却液温度传感器与控制部件连接，旁通阀致动器与控制部件连接。
[0006]所述的控制部件内设置为存储有热回收终止设定温度数值的结构，所述的发动机本体启动后，当热交换器出口冷却液温度传感器检测到的热交换器出口冷却液实际温度数值低于热回收终止设定温度数值时，控制部件设置为能够控制旁通阀致动器控制旁通阀的阀片移动封堵排气管支管管路Ⅰ的结构；发动机本体启动后，当热交换器出口冷却液温度传感器检测到的热交换器出口冷却液实际温度数值高于热回收终止设定温度数值时，控制部
件设置为能够控制旁通阀致动器控制旁通阀的阀片移动封堵排气管支管管路Ⅱ的结构。[0007]所述的汽车余热回收再利用系统还包括暖风芯体，暖风芯体一端通过暖风管路Ⅰ与发动机本体的冷却水路出水口连通，暖风芯体另一端通过暖风管路Ⅱ与发动机本体的冷却水路回水口连通，暖风芯体侧面设置鼓风机。
[0008]所述的汽车余热回收再利用系统还包括储液罐、进液截止阀、出液截止阀，储液罐设置在冷却液管路上，储液罐包括储液罐外层和储液罐内层，储液罐外层和储液罐内层之间设置空腔部，空腔部设置为真空状态，所述的进液截止阀位于储液罐一侧冷却液管路上，出液截止阀位于储液罐另一侧冷却液管路上，进液截止阀和出液截止阀分别与控制部件连接。
[0009]所述的发动机本体启动后，控制部件设置为能够控制进液截止阀和出液截止阀均处于打开状态的结构；所述的发动机本体的冷却液小循环完全关闭时，控制部件设置为能够控制进液截止阀和出液截止阀均处于关闭状态的结构。
[0010]所述的汽车余热回收再利用系统的储液罐的储液罐外层内表面设置低黑度ε材料涂层，储液罐内层外表面设置低黑度ε材料涂层。
[0011]所述的汽车余热回收再利用系统还包括蓄热热换器、进液截止阀、出液截止阀，蓄热热换器设置在冷却液管路上，蓄热热换器包括蓄热热换器外层和蓄热热换器内层，冷却液管路设置为能够经过蓄热热换器内层的结构，蓄热热换器外层和蓄热热换器内层之间的空腔部内填充相变蓄热材料块，进液截止阀位于蓄热热换器一侧冷却液管路上，出液截止阀位于蓄热热换器另一侧冷却液管路上，进液截止阀和出液截止阀分别与控制部件连接。[0012]所述的冷却液管路包括冷却液管路A段、冷却液管路B段，冷却液管路C段、螺旋换热管路部，冷却液管路的冷却液管路A段一端与发动机本体的冷却水路
出水口连通，冷却液管路A段另一端与螺旋换热管路部一端连通，螺旋换热管路部另一端与冷却液管路B段一端连通，冷却液管路B段另一端与储液罐入口连通，所述的储液罐出口与冷却液管路C段一端连通，冷却液管路C段另一端与发动机本体的冷却水路回水口连通。
[0013]所述的储液罐的空腔部内的相变蓄热材料块设置为选用相变温度低于热回收终止设定温度数值的相变蓄热材料制成的结构。
[0014]所述的排气管包括排气管前段、排气管支管管路Ⅰ和排气管支管管路Ⅱ、排气管后段，排气管支管管路Ⅰ一端与排气管前段连通，排气管支管管路Ⅰ另一端与排气管后段连通，排气管支管管路Ⅱ一端与排气管前段连通，排气管支管管路Ⅱ另一端与排气管后段连通。[0015]采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
[0016]本发明所述的汽车余热回收再利用系统，为实现余热回收再利用，从发动机冷却系统和排气系统方面着手，从温度角度考虑，发动机冷却系统的余热品质比排气系统低很多，所以汽车尾气余热回收系统成为研究重点。通过上述结构设置，当发动机本体(发动机)冷启动时，控制部件通过热交换器出口冷却液温度传感器检测冷却液温度，当检测到的实际温度低于热回收终止设定温度T SET(一般在80℃左右)，此时，控制部件通过旁通阀致动器控制旁通阀的阀片位置发生移动，从而封堵排气管支管管路Ⅰ，时，排出的汽车尾气全部进入热交换器内，而发动机小循环中的冷却液通过冷却液管路进入热
交换器的螺旋换热管路部，汽车尾气的热量通过螺旋换热管路部吸收余热，螺旋换热管路部对冷却液管路中的冷却液进行加热，实现汽车尾气的热能的回收。而经过热交换器后的尾气再排出。这样，经过
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