發(fā)動機冷卻液能量回收裝置及應(yīng)用該裝置的汽車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，包括連接發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的發(fā)動機進水口以及發(fā)動機出水口的熱交換裝置以及風能回收裝置，熱交換裝置具有可使冷卻液流入流出的冷卻液進口與冷卻液出口，發(fā)動機出水口連接冷卻液進口，發(fā)動機進水口連接冷卻液出口；熱交換裝置還具有可使熱交換氣體流進流出的熱交換氣體進口與熱交換氣體出口，熱交換氣體與冷卻液在熱交換裝置中進行換熱后由熱交換氣體出口處排出，熱交換氣體出口處設(shè)置風能回收裝置，本實用新型還公開了應(yīng)用上述裝置的汽車；熱交換器設(shè)置成筒狀結(jié)構(gòu)并豎直設(shè)置使得在其內(nèi)部的熱交換氣體受熱后向上運動形成風能，熱交換氣體出口處設(shè)置風能回收裝置，將風能回收利用能夠提高能源利用率。
【專利說明】發(fā)動機冷卻液能量回收裝置及應(yīng)用該裝置的汽車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及能源回收利用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種發(fā)動機冷卻液能量回收裝置及應(yīng)用該裝置的汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機工作時，氣缸內(nèi)的氣體會產(chǎn)生很高的溫度，若不及時冷卻，將造成發(fā)動機零部件溫度過高，尤其是直接與高溫氣體接觸的零件，會因受熱膨脹影響正常的配合間隙，導致運動件受阻甚至卡死。此外，高溫還會造成發(fā)動機零部件的機械強度下降，使?jié)櫥褪プ饔玫取０l(fā)動機的冷卻系有風冷和水冷之分。以空氣為冷卻介質(zhì)的冷卻系稱為風冷系；以冷卻液為冷卻介質(zhì)的稱為水冷系。
[0003]車用發(fā)動機通常采用水冷的方式進行冷卻，即通過冷卻液流過機體、氣缸蓋及中冷器等部件帶走大量熱量，在傳統(tǒng)的車用發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中這些熱量都通過散熱器散發(fā)到大氣中排放掉。風扇的啟動由水溫感應(yīng)器控制。據(jù)統(tǒng)計，一般車用發(fā)動機冷卻液帶走的能量占燃料完全燃燒產(chǎn)生的總能量的20%以上。
[0004]散熱器中的能量被排到大氣中會造成熱污染，同時由于熱能沒有得到充分的利用而造成能源浪費，影響發(fā)動機的能源利用率。在散熱器位置處還通常設(shè)置有散熱風扇用于在慢速和原地運行時轉(zhuǎn)動來輔助散熱器散熱，通常散熱風扇的消耗的功率為發(fā)動機中功率的5%至8%，進一步影響了發(fā)動機的工作效率。
[0005]在散熱風扇運行的過程中還會產(chǎn)生一定的噪音并發(fā)生振動，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于:提供一種發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，實現(xiàn)對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中散熱裝置散發(fā)出的熱能加以回收利用，提高發(fā)動機工作效率、提高能源的利用率并減少環(huán)境污染。
[0007]本實用新型的另一個目的在于:提供一種具有發(fā)動機冷卻液能量回收裝置的汽車，取消散熱裝置中的散熱風扇，降低車內(nèi)、車外噪音以及振動，提高整車可靠性、穩(wěn)定性。
[0008]為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，包括連接發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的發(fā)動機進水口以及發(fā)動機出水口的熱交換裝置以及風能回收裝置，所述熱交換裝置具有可使冷卻液流入流出的冷卻液進口與冷卻液出口，所述發(fā)動機出水口連接所述冷卻液進口，所述發(fā)動機進水口連接所述冷卻液出口 ；所述熱交換裝置還具有可使熱交換氣體流進流出的熱交換氣體進口與熱交換氣體出口，所述熱交換裝置呈豎直設(shè)置的筒狀結(jié)構(gòu)，所述熱交換氣體進口設(shè)置在所述熱交換裝置的底部，所述熱交換氣體出口設(shè)置在所述熱交換裝置頂部，所述熱交換氣體與冷卻液在所述熱交換裝置中進行換熱后由所述熱交換氣體出口處排出，所述熱交換氣體出口處設(shè)置所述風能回收裝置。[0010]熱交換裝置設(shè)置成筒狀結(jié)構(gòu)并豎直設(shè)置使得在其內(nèi)部的熱交換氣體受熱后向上運動形成風能，在熱交換氣體出口處設(shè)置風能回收裝置，將風能加以回收利用能夠有效的提高能源利用率、節(jié)省能源、減少環(huán)境污染。
[0011]優(yōu)選的，所述冷卻液可以為水、五氟丙烷、氨水或水和乙二醇混合物等。
[0012]優(yōu)選的，所述熱交換氣體為空氣。
[0013]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱交換裝置包括可使冷卻液在其內(nèi)部流動的第一介質(zhì)層以及使熱交換氣體在其內(nèi)部流動的第二介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述第二介質(zhì)層為所述第一介質(zhì)層內(nèi)部形成的風道，所述風道底部為所述熱交換氣體進口、頂部為熱交換氣體出口，所述冷卻液與所述熱交換氣體在所述第一介質(zhì)層與所述第二介質(zhì)層相接觸的內(nèi)壁處進行熱交換。
[0014]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述冷卻液進口設(shè)置在所述熱交換裝置的上部，所述冷卻液出口設(shè)置在所述熱交換裝置的下部。
[0015]將冷卻液進口設(shè)置在熱交換裝置上靠上的位置，能夠保證第一介質(zhì)層上部的溫度，當?shù)诙橘|(zhì)層中熱交換氣體在底部開始受熱逐漸上升的過程中，越向上接觸的冷卻液溫度越高，熱交換氣體能夠更好的受熱，從而提高其上升速度，在風道內(nèi)形成強度更大的風。
[0016]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一介質(zhì)層為圓環(huán)、矩形環(huán)或異形環(huán)結(jié)構(gòu)，與之對應(yīng)的所述第二介質(zhì)層為圓形、矩形或異形結(jié)構(gòu)。
[0017]第一介質(zhì)層為環(huán)狀結(jié)構(gòu)能夠保證熱交換氣體的流動方向，而其形狀可根據(jù)實際安裝位置的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，可以根據(jù)安裝空間的形狀、大小設(shè)置為不同形狀。
[0018]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第二介質(zhì)層為熱交換氣體進口大、熱交換氣體出口小的錐形結(jié)構(gòu)。
[0019]將第二介質(zhì)層設(shè)置為錐形結(jié)構(gòu)，當熱交換氣體在底部時具有較大的空間，隨著其上升，空間逐漸減小能夠形成更大的風量。
[0020]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱交換裝置為側(cè)壁全部由熱交換器組成的筒狀結(jié)構(gòu)。
[0021]熱交換裝置側(cè)壁全部由熱交換器組成能夠最大限度的提高換熱效率以及節(jié)省空間。
[0022]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱交換裝置為側(cè)壁由相互間隔設(shè)置的熱交換器與擋風板組成的筒狀結(jié)構(gòu)。
[0023]根據(jù)實際換熱需要將熱交換裝置設(shè)置成側(cè)壁由熱交換器與擋風板相互間隔設(shè)置形成筒狀風道，可以節(jié)省熱交換裝置的材料降低生產(chǎn)成本。
[0024]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述相鄰的熱交換器之間通過冷卻液管道進行連接。
[0025]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱交換器由多個熱交換器模塊組裝而成。
[0026]優(yōu)選的，所述熱交換器模塊可以為平板結(jié)構(gòu)熱交換器、弧形結(jié)構(gòu)熱交換器或具有折角的熱交換器。
[0027]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱交換器模塊包括上水室、下水室以及連通所述上水室與下水室的毛細水管，所述毛細水管上安裝有散熱片。
[0028]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述風能回收裝置為風機。[0029]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述風機耦合于所述發(fā)動機的輸出端用于提高所述發(fā)動機的輸出功率。
[0030]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述風機連接風力發(fā)電機。
[0031]作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述風力發(fā)電機通過整流器連接蓄電池為所述蓄電池充電。
[0032]一種應(yīng)用如上所述的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置的汽車，所述汽車的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)上連接所述發(fā)動機冷卻液能量回收裝置。
[0033]本實用新型的有益效果為:熱交換器設(shè)置成筒狀結(jié)構(gòu)并豎直設(shè)置使得在其內(nèi)部的熱交換氣體受熱后向上運動形成風能，在熱交換氣體出口處設(shè)置風能回收裝置，將風能加以回收利用能夠有效的提高能源利用率、節(jié)省能源、減少環(huán)境污染；設(shè)置上述發(fā)動機冷卻液能量回收裝置的汽車由于在熱交換器中熱交換氣體具有較高的流速，使得整體散熱效果更好，因此避免了在散熱器中設(shè)置散熱風扇，因此能夠降低車內(nèi)、車外噪音以及振動，提高整車可靠性、穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]下面根據(jù)附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0035]圖1為本實用新型實施例一所述發(fā)動機冷卻液能量回收裝置原理示意圖。
[0036]圖2為實施例二所述的熱交換器模塊立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖3為實施例二所述的熱交換器模塊平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖4為圖3左視圖。
[0039]圖5為圖3俯視圖。
[0040]圖6為實施例二所述的組成熱交換裝置的一個面的熱交換器模塊組裝狀態(tài)立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖7為實施例二所述的組成熱交換裝置的一個面的熱交換器模塊組裝狀態(tài)平面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖1 中:
[0043]1、發(fā)動機冷卻系統(tǒng)；2、發(fā)動機進水口 ；3、發(fā)動機出水口 ；4、第一介質(zhì)層；5、第二介質(zhì)層；6、冷卻液進口 ；7、冷卻液出口 ；8、風機；9、發(fā)電機；10、蓄電池；11、冷卻液循環(huán)泵。
[0044]圖2至7中:
[0045]21、熱交換器模塊；22、安裝孔；23、排氣口 ；24、上水室；25、下水室；26、毛細水管；27、進水口 ；28、出水口 ；29、散熱片。
【具體實施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0047]實施例一:
[0048]如圖1所示，于本實施例中，本實用新型所述的一種發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，用于回收發(fā)動機冷卻系統(tǒng)I冷卻過程中冷卻液中的熱量，包括連接發(fā)動機進水口 2以及發(fā)動機出水口 3的熱交換裝置以及風能回收裝置,熱交換裝置包括可使冷卻液在其內(nèi)部流動的第一介質(zhì)層4以及使熱交換氣體在其內(nèi)部流動的第二介質(zhì)層5，第一介質(zhì)層4為環(huán)形結(jié)構(gòu)，第二介質(zhì)層5為第一介質(zhì)層4內(nèi)部形成的風道，冷卻液與熱交換氣體在第一介質(zhì)層4與第二介質(zhì)層5相接觸的內(nèi)壁處進行熱交換。
[0049]于本實施例中，熱交換裝置為一整體的熱交換器，熱交換器具有冷卻液進口 6與冷卻液出口 7，發(fā)動機出水口 3通過管路連接冷卻液進口 6，發(fā)動機進水口 2通過管路連接冷卻液出口 7 ;熱交換器還具有熱交換氣體進口與熱交換氣體出口，風道底部為熱交換氣體進口、頂部為熱交換氣體出口。熱交換器呈豎直設(shè)置的兩端開口大小相等的筒狀結(jié)構(gòu)，熱交換氣體進口設(shè)置在熱交換器的底部，熱交換氣體出口設(shè)置在熱交換氣體頂部，熱交換氣體與冷卻液在熱交換器中進行換熱后由熱交換氣體出口處排出，熱交換氣體出口處設(shè)置風能回收裝置。
[0050]其中冷卻液進口 6設(shè)置在熱交換器的上部，冷卻液出口 7設(shè)置在熱交換器的下部。
[0051]熱交換器的結(jié)構(gòu)并不局限于上下截面積相等的直筒狀結(jié)構(gòu)，還可以為熱交換氣體進口大、熱交換氣體出口小的錐形筒狀結(jié)構(gòu)。在連接冷卻液出口 7與發(fā)動機進水口 2的管路上設(shè)置有冷卻液循環(huán)泵11。
[0052]在熱交換氣體出口處設(shè)置有作為風能回收裝置的風機8，通過風機8將風能轉(zhuǎn)換為機械能加以利用。
[0053]在本實施例中風機8連接發(fā)電機9，發(fā)電機9通過整流器連接蓄電池10為蓄電池10充電，將電能儲存供電器元件使用；冷卻液采用比熱容較大的五氟丙烷；熱交換氣體采用空氣。
[0054]本實用新型中與風機8連接的裝置以及冷卻液、熱交換氣體并不局限于上述情況，其它一些能夠?qū)崿F(xiàn)本實用新型構(gòu)思的功能的裝置及介質(zhì)均可應(yīng)用到本實用新型中，例如風機8還可以直接耦合于發(fā)動機冷卻系統(tǒng)I的輸出端用于提高發(fā)動機的輸出功率；冷卻液還可以采用水、氨水或水和乙二醇混合物等介質(zhì)。
[0055]該發(fā)動機冷卻液能量回收裝置的工作過程如下:
[0056]經(jīng)過發(fā)動機冷卻系統(tǒng)I加熱的冷卻液進入熱交換器上端往下流；冷卻液釋放出熱量被熱交換器吸收；熱交換器內(nèi)壁的氣體吸收熱量體積膨脹，密度減小并往上運動；形成快速上升的氣流；熱交換器底部的氣體會迅速填補氣體上升后留下的真空，形成連續(xù)向上運動的氣流；上升運動的氣流推動風機旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)的風機8帶動發(fā)電機9發(fā)電；電能儲存在蓄電池10 ;冷卻液通過熱交換器降低溫度回到冷卻液循環(huán)泵11 ;冷卻液循環(huán)泵11將冷卻液加壓給發(fā)動機冷卻系統(tǒng)I冷卻發(fā)動機。
[0057]本實用新型中還公開一種應(yīng)用如上的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置的汽車，汽車的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)I上設(shè)置發(fā)動機冷卻液能量回收裝置?？筛鶕?jù)車內(nèi)熱交換器的安裝空間的結(jié)構(gòu)以及大小設(shè)計熱交換器的具體形狀。
[0058]設(shè)置上述發(fā)動機冷卻液能量回收裝置的汽車由于在熱交換器中熱交換氣體具有較高的流速，使得整體散熱效果更好，因此避免了在散熱器中設(shè)置散熱風扇，因此能夠降低車內(nèi)、車外噪音以及振動，提高整車可靠性、穩(wěn)定性。
[0059]實施例二:
[0060]本實施例與實施例一中基本結(jié)構(gòu)相同，其區(qū)別在于熱交換裝置結(jié)構(gòu)不同，于本實施例中，熱交換裝置采用多個平板狀熱交換器模塊21組裝而成，其具有四個面，形成四周封閉的筒狀結(jié)構(gòu)，每個換熱平面上設(shè)置有四個相互連通的熱交換器模塊21，相鄰的換熱平面之間相互連通。
[0061]下面詳細介紹本實施例中熱交換裝置的結(jié)構(gòu)，如圖2至5所示，熱交換器模塊21呈矩形結(jié)構(gòu)，包括位于上下兩端水平設(shè)置的上水室24和下水室25,上水室24與下水室25之間通過毛細水管26連通，在毛細水管26的一側(cè)面上設(shè)置有增加散熱面積的散熱片29，上水室24上設(shè)置有進水口 27與排氣口 23，下水室25上設(shè)置有出水口 28，位于熱交換器模塊21的四角處設(shè)置有用于安裝熱交換器模塊21的安裝孔22。
[0062]如圖6、7所示為組成本實施例中熱交換裝置的一個側(cè)面的四個熱交換器模塊21組裝狀態(tài)示意圖，其分為豎直設(shè)置的兩組，同一組中個位于上方的熱交換器模塊21的出水口 28與位于下方的熱交換器模塊21的進水口 27通過管路連接件相連通，兩組中位于上方的兩個熱交換器模塊21的進水口 27連接同一進水管，位于下方的兩個熱交換器模塊21的出水口 28連接同一出水管。
[0063]于本實施例中組成其它三個面的熱交換器模塊21的結(jié)構(gòu)與上述結(jié)構(gòu)相同，且所有位于上方的八個熱交換器模塊21的進水口 27均連接同一進水管，進水管連接冷卻液進口，位于所有下方的八個熱交換器模塊21的出水口 28均連接同一出水管，出水管連接冷卻液出口。
[0064]熱交換裝置的結(jié)構(gòu)并不局限于上述實施例所描述的結(jié)構(gòu)，在其它實施例中熱交換裝置還可以為熱交換器模塊與擋風板相互間隔設(shè)置形成封閉筒狀的結(jié)構(gòu)，具體的熱交換器模塊的數(shù)量以及布置形式以及形狀應(yīng)根據(jù)實際使用中的需要進行調(diào)節(jié)，需綜合考慮產(chǎn)品的性能、生產(chǎn)成本、安裝空間等因素進行設(shè)計。
[0065]需要聲明的是，上述【具體實施方式】僅僅為本實用新型的較佳實施例及所運用技術(shù)原理，在本實用新型所公開的技術(shù)范圍內(nèi)，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所容易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，其特征在于，包括連接發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的發(fā)動機進水口以及發(fā)動機出水口的熱交換裝置以及風能回收裝置，所述熱交換裝置具有可使冷卻液流入流出的冷卻液進口與冷卻液出口，所述發(fā)動機出水口連接所述冷卻液進口，所述發(fā)動機進水口連接所述冷卻液出口 ；所述熱交換裝置還具有可使熱交換氣體流進流出的熱交換氣體進口與熱交換氣體出口，所述熱交換裝置呈豎直設(shè)置的筒狀結(jié)構(gòu)，所述熱交換氣體進口設(shè)置在所述熱交換裝置的底部，所述熱交換氣體出口設(shè)置在所述熱交換裝置頂部，所述熱交換氣體與冷卻液在所述熱交換裝置中進行換熱后由所述熱交換氣體出口處排出，所述熱交換氣體出口處設(shè)置所述風能回收裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，其特征在于，所述熱交換裝置包括可使冷卻液在其內(nèi)部流動的第一介質(zhì)層以及使熱交換氣體在其內(nèi)部流動的第二介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述第二介質(zhì)層為所述第一介質(zhì)層內(nèi)部形成的風道，所述風道底部為所述熱交換氣體進口、頂部為熱交換氣體出口，所述冷卻液與所述熱交換氣體在所述第一介質(zhì)層與所述第二介質(zhì)層相接觸的內(nèi)壁處進行熱交換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，其特征在于，所述冷卻液進口設(shè)置在所述熱交換裝置的上部，所述冷卻液出口設(shè)置在所述熱交換裝置的下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，其特征在于，所述第一介質(zhì)層為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，與之對應(yīng)的所述第二介質(zhì)層為圓形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，其特征在于，所述第二介質(zhì)層為熱交換氣體進口大、熱交換氣體出口小的錐形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，其特征在于，所述熱交換裝置為側(cè)壁全部由熱交換器組成的筒狀結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，其特征在于，所述熱交換裝置為側(cè)壁由相互間隔設(shè)置的熱交換器與擋風板組成的筒狀結(jié)構(gòu)，所述相鄰的熱交換器之間通過冷卻液管道進行連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，其特征在于，所述熱交換器由多個熱交換器模塊組裝而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置，其特征在于，所述熱交換器模塊包括上水室、下水室以及連通所述上水室與下水室的毛細水管，所述毛細水管上安裝有散熱片。
10.一種應(yīng)用權(quán)利要求1至9所述的發(fā)動機冷卻液能量回收裝置的汽車，其特征在于，所述汽車的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)上連接所述發(fā)動機冷卻液能量回收裝置。
【文檔編號】F02G5/00GK203742830SQ201420041814
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】李華文, 朱錦其, 陸士云, 張海麗, 鄭仲元 申請人:廣東億緯賽恩斯新能源系統(tǒng)有限公司