[发明专利]利用发动机废气余热的相变蓄热装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车废气余热利用，特别涉及一种利用发动机废气余热的相变蓄热装置及方法。

背景技术

 由于能源消耗的加剧，汽车节能问题受到越来越多的关注。目前，内燃机输出的有效功仅占燃料燃烧释放热量的一小部分，而内燃机排气作为一种废热却饱含大量的热量。如果通过余热回收技术将内燃机的废气余热进行回收，那么内燃机的效率将会大幅提升。

目前，汽车的冷启动主要是通过单独的冷启动装置实现，有的冷启动装置是通过电磁阀控制喷油量实现，在冷启动和热车过程难以做到低油耗和低排放，所以无法保证车辆的燃油经济性和排放特性，同时也无法避免冷态过程车辆零部件的磨损。有的冷启动装置是采用电加热方式，这种启动装置结构复杂，体积大，成本高，不便于布置。另外不论上述哪种冷启动装置，其运行都需要较长的时间和增加额外的能量损耗，才能将汽车启动。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用发动机废气余热的相变蓄热装置及方法，解决了现有技术中发动机余热装置体积过大、冷启动或热车时间过长的问题，其结构简单、体积小、便于在车辆上布置。

本发明的技术方案是这样实现的：一种利用发动机废气余热的相变蓄热装置，其技术要点是：该装置包括热流体管道、换热肋片、冷流体管和套筒，所述的热流体管道与发动机排气管相连，在所述热流体管道外固定连接换热肋片，所述的换热肋片边缘设置有卡槽，冷流体管卡接在所述的卡槽内，在换热肋片和冷流体管外设置有套筒，在所述热流体管道和套筒之间设置有相变材料。

所述的换热肋片为环状肋片。

所述的套筒及套筒的封头为不锈钢材质，且套筒和套筒的两端封头焊接在一起。

所述的热流体管道和冷流体管道均为紫铜管。

所述的冷流体管与卡槽间留有一定膨胀间隙。

一种利用发动机废气余热的相变蓄热方法，包括如下步骤：

步骤1：利用汽车行驶过程中产生的废气余热使相变蓄热装置蓄能；

通过热流体管道将热量传递热流体管壁及换热肋片，相变材料吸收热量，温度升高，由固态转换为液态，相变蓄热装置对能量进行储存；

步骤2：在冷启动或热车时，流经相变蓄热装置的冷流体被加热后使发动机预热；

在冷启动或热车过程中，冷流体进入相变蓄热装置被加热，被加热的沿冷流体在发动机中放热后，重新进入相变蓄热装置再次被加热，继续传递热量给发动机，随着相变蓄热装置温度的下降，相变材料由液态转换为固态，相变蓄热装置结束能量的释放，实现对发动机的预热处理。

步骤1所述的换热肋片，为环形肋片。

本发明的有益效果：本发明提出的发动机废气余热的相变蓄热装置，包括热流体管道、换热肋片、冷流体管和套筒，其结构简单、体积小、便于在车辆上布置。本发明的相变蓄热方法，在发动机运转期间，利用相变材料回收发动机产生的废热。在停车时，回收的废热能够有效的保存，启动车辆时热量可以由流经发动机的冷流体吸收，提高发动机本体的温度，这样即使在寒冷的天气下，“温暖的发动机”也易于启动，且无需复杂的冷启动装置，相应地也能够避免多次冷启动对发动机的磨损。

在低温环境下，机动车发动机会因燃料凝结、机油黏稠等原因而发生冷启动困难。随着技术的进步，如汽油机的电喷技术等，已使冷启动性能极大改善，但冷启动所产生的机件磨损等危害却依然严重。与其它辅助启动或预热方式不同，使用相变蓄热装置进行的预热启动是在启动前预热整个机体，使整个机体温度提高，不仅能解决低温冷启动困难问题，而且对减轻机件磨损、减少燃料浪费和降低尾气污染都有积极效果。

附图说明

图1为本发明利用发动机废气余热的相变蓄热装置的主视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明发动机废气余热的相变蓄热方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图1~3对本发明的实施方式作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例的利用发动机废气余热的相变蓄热装置，如图1所示。该装置包括热流体管道3、换热肋片4、冷流体管和套筒6。该热流体管道3与发动机排气管相连，在热流体管道3外固定连接换热肋片4，该换热肋片4边缘设置有卡槽，冷流体管卡接在该卡槽内，在换热肋片4和冷流体管外设置有套筒6，在热流体管道3和套筒6之间设置有相变材料5。

冷流体由冷流体入口1流入相变蓄热装置，由冷流体出口2流出相变蓄热装置，如图2所示。

实施例2：

本实施例的相变蓄热装置与实施例1的区别在于：换热肋片4为环状肋片。

实施例3：