汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)

（湖北黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車系，湖北 黃岡 438000）

汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)

何 琨

（湖北黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車系，湖北 黃岡 438000）

考慮到目前汽車使用的發(fā)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，消耗較大的發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率直接降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)汽車舒適、娛樂(lè)性的需求不斷加大，大量用電設(shè)備的加裝，使發(fā)電機(jī)的發(fā)電量不足以滿足所有用電設(shè)備的使用，縮短了蓄電池的正常使用壽命，基于此，筆者闡述了利用發(fā)動(dòng)機(jī)排除的高溫高壓廢氣再利用發(fā)電設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：環(huán)保；節(jié)能；尾氣；發(fā)電

一﹑成果簡(jiǎn)介

汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)，由設(shè)置在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上的渦輪室構(gòu)成，渦輪室內(nèi)設(shè)置有渦輪，渦輪設(shè)置在渦輪軸上，渦輪室的進(jìn)氣口與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣出口連通，渦輪軸與發(fā)電機(jī)的輸入軸連接，渦輪室的排氣口上連接有消聲器。渦輪室與發(fā)電機(jī)之間設(shè)置有隔熱板。發(fā)電機(jī)的電流輸出端連接有蓄電池。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫高壓廢氣首先進(jìn)入渦輪室，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)輸出電流。本發(fā)明在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣口和消聲器之間設(shè)置了渦輪室，利用渦輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，可將廢氣中的能量轉(zhuǎn)換為電能供應(yīng)或儲(chǔ)存，可充分利用能源。

汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)裝置能最大程度地利用汽車排氣中蘊(yùn)含的能量以實(shí)現(xiàn)廢氣再利用，其立足于現(xiàn)已達(dá)成產(chǎn)業(yè)化﹑生產(chǎn)條件﹑技術(shù)已日趨成熟的廢氣渦輪增壓技術(shù)，這使得本發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有較高的可行性和先進(jìn)性，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的高速永磁發(fā)電機(jī)，適合高轉(zhuǎn)速工作環(huán)境，尾氣的利用得到了大大提高。

二﹑組成

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)架1臺(tái) ﹑渦輪1個(gè)﹑渦輪支架1套﹑高速永磁發(fā)電機(jī)一個(gè)等。

三﹑功用

該設(shè)備通過(guò)汽車排出的高溫高壓尾氣做動(dòng)力來(lái)推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電彌補(bǔ)了用電設(shè)備增多導(dǎo)致發(fā)電機(jī)發(fā)電量供應(yīng)不足的缺陷。

汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

四﹑設(shè)計(jì)方案

我們?cè)趶U氣渦輪增壓的基礎(chǔ)上，結(jié)合汽車用電設(shè)備的增加﹑發(fā)電機(jī)發(fā)電量得不到滿足﹑燃油價(jià)格的不斷上調(diào)等許多問(wèn)題，結(jié)合學(xué)校和維修企業(yè)實(shí)際情況自主研制出來(lái)一套較簡(jiǎn)單﹑環(huán)保﹑廢氣再利用的尾氣渦輪發(fā)電機(jī)。確定出最后的設(shè)計(jì)方案。具體的設(shè)計(jì)方案如下：

1確定汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)的整體構(gòu)造：渦輪機(jī)﹑高速永磁發(fā)電機(jī)裝置和連接裝置等。

圖1 汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)的組成與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)艙結(jié)構(gòu)緊湊空間小等問(wèn)題，我們采用了結(jié)構(gòu)緊湊，占據(jù)空間小，無(wú)電勵(lì)磁繞組，無(wú)碳刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

3汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)安裝技術(shù)的設(shè)計(jì)：軸上安裝有渦輪和永磁轉(zhuǎn)子，渦輪安裝在渦殼中央，通過(guò)螺母固定在軸上，渦殼通過(guò)螺栓固定在發(fā)動(dòng)機(jī)上，永磁轉(zhuǎn)自為徑向結(jié)構(gòu)，由軸﹑轉(zhuǎn)子鐵芯﹑永磁體﹑極靴組成。

該渦輪發(fā)電機(jī)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其實(shí)物圖如圖2所示。

五﹑汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)

1 提出利用汽車廢氣能量作為此裝置的動(dòng)力源，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)使高速永磁發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能供蓄電池充電或供車用電器使用的新思路。

圖2 汽車尾氣渦輪發(fā)電機(jī)安裝實(shí)物圖

2 采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的高速永磁發(fā)電機(jī)，無(wú)勵(lì)磁電流﹑無(wú)勵(lì)磁銅耗﹑體積小﹑效率高。

3 將渦輪機(jī)﹑永磁發(fā)電機(jī)和整流穩(wěn)壓控制器一體化設(shè)計(jì)，占用空間小﹑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

[1]徐兆坤.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[2]王維俊.高速發(fā)電機(jī)系統(tǒng)理論與技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社， 2010.

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