基于熱管技術的發動機冷卻系統能量回收裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于汽車發動機能量回收技術領域，具體涉及一種基于熱管技術的發動機冷卻系統能量回收裝置及方法。
【背景技術】
[0002]內燃機的發展已經超過120年的歷史，雖然熱效率與最初的發動機相比有了顯著提高，但是大部分的能量還是以廢氣和冷卻的方式浪費掉，所占燃油能量的70%左右。其中發動機排氣所帶走的熱量占燃料燃燒熱量的30%~45%左右，用于冷卻的熱量占到30%左右，這些能量大部分都以余熱的方式散失到空氣中，造成了巨大的能量浪費。如果能夠對這部分能量進行回收利用，則會明顯提高內燃機的燃油經濟性，有研究表明，如果能夠將這些能量進行回收利用，內燃機的燃油經濟性能夠輕而易舉的提高20%。
[0003]溫差發電技術是利用熱電材料的塞貝克效應(Seebeck effect)直接將熱能轉化為電能，是一種全固態能量轉換方式，具有無需增加發動機負載、無噪聲、體積小等特點，是一種較為理想的能量回收技術。為此，以溫差發電技術為基礎開發了發動機冷卻系統能量回收裝置。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對上述存在的問題和不足，提供一種結構設計合理，能夠充分利用發動機艙內部空間，并由發動機冷卻系統的風扇實現溫差發電器的冷端降溫冷卻的基于熱管技術的發動機冷卻系統能量回收裝置及方法。
[0005]為達到上述目的，所采取的技術方案是:
一種基于熱管技術的發動機冷卻系統能量回收裝置，包括溫差發電器，所述的溫差發電器包括匹配對應設置的冷端和熱端、以及設置在冷端與熱端之間的溫差發電片，所述的溫差發電器的冷端通過熱管連接有散熱片，所述的溫差發電器的熱端連通設置在發動機冷卻系統的冷卻液循環管道上。
[0006]所述熱管端部的散熱片與發動機的散熱器并排設置，且熱管端部的散熱片和發動機的散熱器由冷卻風扇同時進行冷卻。
[0007]所述的溫差發電器的冷端為實心板，所述的實心板上通過并排設置的多根熱管與散熱片連接，所述的溫差發電器的熱端為能量回收管道，所述的能量回收管道包括呈箱體結構的殼體，所述殼體的上下兩端面均匹配對應設置有實心板，所述的殼體左右兩端部分別開設有熱端進口和熱端出口，在所述的殼體內設置有多道迂回導流板并形成流通冷卻液的迂回通道，所述的能量回收管道通過熱端進口和熱端出口與冷卻液循環管道相連通。
[0008]一種上述發動機冷卻系統能量回收裝置的能量回收方法，其通過溫差發電器進行發動機冷卻系統的能量回收，所述的溫差發電器的熱端連通設置在發動機冷卻系統的冷卻液循環管道上，采用對發動機冷卻后的冷卻液作為熱端能量；所述溫差發電器的冷端通過熱管連接散熱片，所述的散熱片與發動機散熱器并排設置，通過冷卻風扇對散熱片和發動機散熱器同時進行降溫冷卻，使得冷端溫度趨于周邊環境空氣溫度；最后通過設置在溫差發電器的熱端和冷端之間的溫差發電片實現發動機冷卻系統的能量回收。
[0009]所述的溫差發電器的冷端為實心板，溫差發電器的熱端包括與實心板對應設置且呈箱體結構的殼體，所述殼體的上下兩端面均匹配對應設置有實心板，所述的殼體內部設置迂回通道，所述的實心板通過熱管和散熱片進行降溫冷卻形成冷端，所述的殼體通過迂回通道內流通的冷卻液提供熱量形成熱端。
[0010]采用上述技術方案，所取得的有益效果是:
①本發明將能量回收裝置可以設置在發動機艙內部布置于上部或者下部，將溫差發電器冷端連接的散熱片設置在發動機散熱器前部，這樣可以充分利用發動機艙內部的空間，同時還可以利用發動機冷卻系統的冷卻風扇實現散熱。
[0011]②本發明的采用熱管技術，其不僅熱管自身可以任意彎曲，根據發動機艙內部空間將熱管做成彎管，合理充分利用發動機艙中的內部空間，同時其熱管的熱傳遞效率高，能夠將溫差發電器冷端的熱量充分有效的傳遞到散熱片上去，充分考慮到溫差發電片之間的熱輻射效應，從而確保溫差發電器的冷端和熱端之間的溫度差保持在有效的穩定范圍內。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的安裝位置結構示意圖。
[0013]圖2為本發明的結構示意圖。
[0014]圖3為圖2的右視結構示意圖。
[0015]圖4為能量回收管道的結構示意圖之一。
[0016]圖5為能量回收管道的結構示意圖之二。
[0017]圖6為能量回收管道的結構示意圖之三。
[0018]圖7為能量回收管道的結構示意圖之四。
[0019]圖中序號:1為實心板、2為能量回收管道、3為散熱片、4為溫差發電片、5為熱管、6為散熱器、7為殼體、8為熱端進口、9為熱端出口、10為迂回導流板、11為冷卻液循環管道。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細說明。
[0021]實施例一:參見圖1-圖7，本發明一種基于熱管技術的發動機冷卻系統能量回收裝置，包括溫差發電器，所述的溫差發電器包括匹配對應設置的冷端和熱端、以及設置在冷端與熱端之間的溫差發電片4，所述的溫差發電器的冷端為實心板1，所述的實心板1上通過并排設置的多根熱管5與散熱片3連接，所述的溫差發電器的熱端為能量回收管道2，所述的能量回收管道2包括呈箱體結構的殼體7，所述殼體7的上下兩端面均匹配對應設置有實心板1，所述的殼體7左右兩端部分別開設有熱端進口 8和熱端出口 9，在所述的殼體7內設置有多道迂回導流板10并形成流通冷卻液的迂回通道，如圖4-圖7所示；所述的能量回收管道2通過熱端進口 8和熱端出口 9與冷卻液循環管道11相連通，所述熱管5端部的散熱片3與發動機的散熱器6并排設置，且熱管5端部的散熱片3和發動機的散熱器6由冷卻風扇同時進行冷卻。
[0022]在發動機工作時，冷卻液通過能量回收管道，使得能量回收管道的表明溫度升高，大約在95° C左右，而此時實心板通過熱管和散熱片降溫冷卻后溫度與環境溫度基本一致，這樣在溫差發電片兩端就產生了溫差，從而可以產生電壓；溫差發電片采用串聯方式連接，并利用升壓模塊將壓力升高到5V或者12V，從而可以作為整車的能源或者對電瓶進行充電，從而實現廢棄能量的回收利用，達到能量回收的目的，并且能夠提高發動機的燃油經濟性。
[0023]實施例二:參見圖1-圖7，一種，發動機冷卻系統能量回收裝置的能量回收方法，其通過溫差發電器進行發動機冷卻系統的能量回收，其中，所述的溫差發電器的冷端為實心板1，實心板1上通過并排設置的多根熱管5與散熱片3連接，溫差發電器的熱端包括與實心板對應設置且呈箱體結構的殼體7，所述殼體7的上下兩端面均匹配對應設置有實心板1，所述的殼體7內部設置迂回通道10，所述的實心板1通過熱管5和散熱片3進行降溫冷卻形成冷端，所述的殼體7通過迂回通道10內流通的冷卻液提供熱量形成熱端。
[0024]所述的溫差發電器的熱端連通設置在發動機冷卻系統的冷卻液循環管道11上，采用對發動機冷卻后的冷卻液作為熱端能量；所述溫差發電器的冷端的實心板1通過熱管5連接散熱片3，所述的散熱片3與發動機的散熱器6并排設置，通過冷卻風扇對散熱片3和發動機散熱器6同時進行降溫冷卻，使得冷端溫度趨于周邊環境空氣溫度；最后通過設置在溫差發電器的實心板1和能量回收管道2之間的溫差發電片4實現發動機冷卻系統的能量回收。
[0025]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內。本發明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【主權項】
1.一種基于熱管技術的發動機冷卻系統能量回收裝置，包括溫差發電器，其特征在于:所述的溫差發電器包括匹配對應設置的冷端和熱端、以及設置在冷端與熱端之間的溫差發電片，所述的溫差發電器的冷端通過熱管連接有散熱片，所述的溫差發電器的熱端連通設置在發動機冷卻系統的冷卻液循環管道上。2.根據權利要求1所述的基于熱管技術的發動機冷卻系統能量回收裝置，其特征在于:所述熱管端部的散熱片與發動機的散熱器并排設置，且熱管端部的散熱片和發動機的散熱器由冷卻風扇同時進行冷卻。3.根據權利要求1所述的基于熱管技術的發動機冷卻系統能量回收裝置，其特征在于:所述的溫差發電器的冷端為實心板，所述的實心板上通過并排設置的多根熱管與散熱片連接，所述的溫差發電器的熱端為能量回收管道，所述的能量回收管道包括呈箱體結構的殼體，所述殼體的上下兩端面均匹配對應設置有實心板，所述的殼體左右兩端部分別開設有熱端進口和熱端出口，在所述的殼體內設置有多道迂回導流板并形成流通冷卻液的迂回通道，所述的能量回收管道通過熱端進口和熱端出口與冷卻液循環管道相連通。4.一種利用權利要求1所述的發動機冷卻系統能量回收裝置的能量回收方法，其特征在于:通過溫差發電器進行發動機冷卻系統的能量回收，所述的溫差發電器的熱端連通設置在發動機冷卻系統的冷卻液循環管道上，米用對發動機冷卻后的冷卻液作為熱端能量；所述溫差發電器的冷端通過熱管連接散熱片，所述的散熱片與發動機散熱器并排設置，通過冷卻風扇對散熱片和發動機散熱器同時進行降溫冷卻，使得冷端溫度趨于周邊環境空氣溫度；最后通過設置在溫差發電器的熱端和冷端之間的溫差發電片實現發動機冷卻系統的能量回收。5.根據權利要求4所述的能量回收方法，其特征在于:所述的溫差發電器的冷端為實心板，溫差發電器的熱端包括與實心板對應設置且呈箱體結構的殼體，所述殼體的上下兩端面均匹配對應設置有實心板，所述的殼體內部設置迂回通道，所述的實心板通過熱管和散熱片進行降溫冷卻形成冷端，所述的殼體通過迂回通道內流通的冷卻液提供熱量形成熱端。
【專利摘要】本發明屬于汽車發動機能量回收技術領域。一種基于熱管技術的發動機冷卻系統能量回收裝置及方法，其通過溫差發電器進行發動機冷卻系統的能量回收，所述的溫差發電器的熱端連通設置在發動機冷卻系統的冷卻液循環管道上，采用對發動機冷卻后的冷卻液作為熱端能量；所述溫差發電器的冷端通過熱管連接散熱片，所述的散熱片與發動機散熱器并排設置；最后通過設置在溫差發電器的熱端和冷端之間的溫差發電片實現發動機冷卻系統的能量回收。本發明將能量回收裝置設置在發動機散熱器的上部，將溫差發電器冷端連接的散熱片設置在發動機散熱器前部，這樣可以充分利用發動機艙內部的空間，同時還可以利用發動機冷卻系統的冷卻風扇實現散熱。
【IPC分類】H02N11/00
【公開號】CN105429510
【申請號】CN201510853743
【發明人】馬宗正, 徐平, 馬濤, 趙科, 楊安杰, 王新莉, 王獻偉
【申請人】河南工程學院
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月30日