CN105471091B - 一种热能转换汽车尾气处理*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热能转换汽车尾气处理***及其控制***，汽车尾气处理***由换能器，热能转化机构，发电机，发电机升压整流电路，尾气处理装置组成，所述换能器吸收汽车尾气中的热能后将热能传递给热能转化机构，热能转化机构将热能转化成机械能后带动发电机转动发电；发电机产生的电能经发电机升压整流电路后为尾气处理装置供电。该尾气处理***的控制***由第二电源电压检测模块，MCU，第一电源控制模块组成。该尾气处理***，能够将汽车尾气中的热能加以利用，且能够解决汽车刚启动时尾气净化不充分的问题。

Description

一种热能转换汽车尾气处理***
技术领域
本发明涉及一种热能转换汽车尾气处理***。
背景技术
随着人们生活水平的提高，汽车越来越多的出现在生活中，但是在带给人们方便的同时，它排放的大量尾气给环境造成了污染。汽车尾气污染主要是以下两个方面，一是汽车尾气中的化学污染物和颗粒污染物影响空气质量，二是汽车尾气中存在大量余热没有利用，导致城市热岛效应。
现有的汽车尾气处理装置是通过催化剂来完成尾气的净化，但是这种方式效率低，且汽车在刚启动时，催化剂温度不够高，尾气净化系列低，常常会在汽车启动时产生大量净化不合格的尾气排放到空气中。同时，汽车尾气中大量的热能没有被利用起来，据统计，汽车30~60km/h的速度下能产生3.5~6kw的热能没被利用而随尾气排入到了空气中。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种热能转换汽车尾气处理***及其控制***，该尾气处理***，能够将汽车尾气中的热能加以利用，且能够解决汽车刚启动时尾气净化不充分的问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明公开了一种热能转换汽车尾气处理***，汽车尾气处理***由换能器，热能转化机构，发电机，发电机升压整流电路，尾气处理装置组成；所述换能器吸收汽车尾气中的热能后将热能传递给热能转化机构，热能转化机构将热能转化成机械能后带动发电机转动发电；发电机产生的电能经发电机升压整流电路后为尾气处理装置供电。
进一步的，所述热能转化机构由热缸，冷缸，热缸活塞，冷缸活塞，热缸连杆，冷缸连杆，曲轴，低速齿轮和机架组成；热缸和冷缸通过一气体交换管连通，冷缸外壁外有一冷却层，冷却层中充满冷却水；两缸活塞分别置于各自的缸体内，通过各自的连杆与曲轴连接，其中，连杆一端与活塞铰接，另一端与曲轴铰接；曲轴右端安装有低速齿轮；曲轴左右两端通过轴承固定在机架上；所述曲轴第二轴段和第四轴段成90度关系；所述冷缸和热缸内密封有氢气或氮气或空气中的一种气体。
进一步的，所述发电机通过一高速齿轮与热能转化机构的低速齿轮啮合，低速齿轮直径d1是高速齿轮直径d2的5到10倍。
进一步的，所述尾气处理装置由进气管，低温等离子反应器，滤网，催化剂腔和出气管组成；所述低温等离子反应器的左端接进气管，右端接滤网，催化剂腔左端跟滤网连接，右端接出气管；
所述低温等离子反应器由第一电源或第二电源供电，所述第一电源为汽车电池经汽车电池升压电路后的电压，所述第二电源为发电机产生的电能经发电机升压整流电路后的电压；所述滤网分为前后两层，滤网孔有500~1000目，滤网层中夹有活性炭。
进一步的，所述第一电源的电压为40KV,所述第二电源的电压为40KV~80KV。
热能转换汽车尾气处理***，它还包括控制***，所述控制***由第二电源电压检测模块，MCU，第一电源控制模块组成；第二电源电压检测模块安装在发电机升压整流电路后，用于检测第二电源的电压，然后将检测到的电压以模拟量的形式发送给MCU；第一电源控制模块安装在汽车电池升压电路后，接收MCU的控制信号，控制汽车第一电源是否为低温等离子反应器供电。
进一步的，所述控制***控制方法的步骤如下：
步骤1：汽车启动后，第一电源为低温等离子反应器供电；
步骤2：第二电源电压检测模块检测第二电源的电压U,然后将检测到的第二电源电压U与MCU中设置好的电压值进行比较，当检测到第二电源的电压U的范围为：40KV≤U≤80KV时，MCU发送控制信号给第一电源控制模块，让第一电源停止对低温等离子反应器供电，采用第二电源为低温等离子反应器供电；
步骤3：第二电源供电后，若第二电源电压检测模块检测到第二电源的电压U<40KV，则MCU发送控制信号给第一电源控制模块，让第一电源为低温等离子反应器供电。进一步的，所述控制方法步骤2中，第一电源要在第二电源的电压U满足：40KV≤U≤80KV后，1min之后再停止对低温等离子反应器供电。
进一步的，所述控制方法步骤3中，第二电源电压U<40KV要持续1min后，MCU才发出控制信号给第一电源控制模块，让第一电源为低温等离子反应器供电。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、提高了尾气净化效果，改善了汽车启动时，尾气处理不充分的问题。
低温等离子处理尾气效果好，能够除去尾气中的有害气体，与尾气中的CO,HC,NOX,SOX发生反应，同时还能除去常用催化剂不能除去的颗粒物质。汽车启动时，不需要预热，就能对尾气进行充分净化。同时，由于低温等离子反应器后接了滤网和催化剂腔，能够进一步的将低温等离子反应器中未净化完全的尾气进行净化。
2、有效的利用了汽车尾气中的热能，减少了尾气中的余热对环境的污染。
通过尾气转化机构和发电机能够很好的将热能转化成电能，为低温等离子反应器供电，减少了汽车电池为低温等离子反应器供电所消耗的电能。
3、该控制***和控制方法能够自动的切换电源为低温等离子反应器供电，合理有效的节约了汽车电池的电能，有效的利用了汽车尾气的热能。
4、本发明机构简单，成本低。
附图说明
图1是本发明的尾气处理***图；
图2是本发明的热能转化机构结构图；
图3是本发明的曲轴结构图；
图4是本发明的尾气处理装置结构图；
图中标记：1-机架，2-曲轴，3-曲轴第二轴段，4-曲轴第四轴段，5-高速齿轮，6-低速齿轮，7-热缸连杆，8-热缸活塞，9-热缸，10-冷却层，11-冷缸，12-冷却水，13-冷缸活塞，14-冷缸连杆，15-进气管，16-低温等离子反应器，17-滤网，18-催化剂腔，19-出气管。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种热能转换汽车尾气处理***，汽车尾气处理***由换能器，热能转化机构，发电机，发电机升压整流电路，尾气处理装置组成； 所述换能器吸收汽车尾气中的热能后将热能传递给热能转化机构，热能转化机构将热能转化成机械能后带动发电机转动发电；发电机产生的电能经发电机升压整流电路后为尾气处理装置供电。如图2-3所示，热能转化机构由热缸9，冷缸11，热缸活塞8，冷缸活塞13，热缸连杆7，冷缸连杆14，曲轴2，低速齿轮6和机架1组成；热缸9和冷缸11通过一气体交换管连通，冷缸11外壁外有一冷却层10，冷却层中充满冷却水12；两缸活塞分别置于各自的缸体内，通过各自的连杆与曲轴连接，其中，连杆一端与活塞铰接，另一端与曲轴2铰接；曲轴2右端安装有低速齿轮6；曲轴左右两端通过轴承固定在机架1上;所述曲轴2第二轴段3和第四轴段4成90度关系；所述冷缸11和热缸9内密封有氢气或氮气或空气中的一种气体。
进一步的，所述发电机通过一高速齿轮5与热能转化机构的低速齿轮6啮合，低速齿轮直径d1是高速齿轮直径d2的5倍，8倍，10倍。
由于上述结构，换能器将尾气的热能用于对热缸进行加热，气体在热缸内吸收热能，膨胀做功，向冷缸放热并压缩，再次从热缸中吸收热能，循环上述过程，将热能转换为机械能，通过活塞往复运动，带动发电机转换为电能。
如图4所示，所述尾气处理装置由进气管15，低温等离子反应器16，滤网17，催化剂腔18和出气管19组成；所述低温等离子反应器16的左端接进气管15，右端接滤网17，催化剂腔18左端跟滤网17连接，右端接出气管19；
所述低温等离子反应器16由第一电源或第二电源供电，所述第一电源为汽车电池经汽车电池升压电路后的电压，所述第二电源为发电机产生的电能经发电机升压整流电路后的电压；所述滤网分为前后两层，滤网孔有500~1000目，滤网层中夹有活性炭。
由于在催化剂净化尾气前，先采用了低温等离子体进行处理，能够有效的改善汽车刚启动时，催化剂温度不够而带来尾气净化不充分的问题。
进一步的，所述第一电源的电压为40KV,所述第二电源的电压为40KV或60或80KV。
进一步的，所述尾气处理***的控制***由第二电源电压检测模块，MCU，第一电源控制模块组成；第二电源电压检测模块安装在发电机升压整流电路后，用于检测第二电源的电压，然后将检测到的电压以模拟量的形式发送给MCU；第一电源控制模块安装在汽车电池升压电路后，接收MCU的控制信号，控制汽车第一电源是否为低温等离子反应器16供电。
所述控制***控制方法的步骤如下：
步骤1：汽车启动后，第一电源为低温等离子反应器16供电；
步骤2：第二电源电压检测模块检测第二电源的电压U,然后将检测到的第二电源电压U与MCU中设置好的电压值进行比较，当检测到第二电源的电压U的范围为：40KV≤U≤80KV时，MCU发送控制信号给第一电源控制模块，让第一电源停止对低温等离子反应器16供电，采用第二电源为低温等离子反应器16供电；
步骤3：第二电源供电后，若第二电源电压检测模块检测到第二电源的电压U<40KV，则MCU发送控制信号给第一电源控制模块，让第一电源为低温等离子反应器16供电。所述控制方法步骤2中，第一电源要在第二电源的电压U满足：40KV≤U≤80KV后，1min之后再停止对低温等离子反应器16供电。
所述控制方法步骤3中，第二电源电压U<40KV要持续1min后，MCU才发出控制信号给第一电源控制模块，让第一电源为低温等离子反应器16供电。
该控制***和控制方法能够自动的切换电源为低温等离子反应器供电，合理有效的节约了汽车电池的电能，有效的利用了汽车尾气的热能。步骤2中的第一电源延时1min后再断开是为了避免第二电源不稳定而对尾气净化产生影响。步骤3中的第二电源延时1min断开也是为了避免第二电源出现不稳定现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种热能转换汽车尾气处理***，其特征是，汽车尾气处理***由换能器，热能转化机构，发电机，发电机升压整流电路，尾气处理装置组成；所述换能器吸收汽车尾气中的热能后将热能传递给热能转化机构，热能转化机构将热能转化成机械能后带动发电机转动发电；发电机产生的电能经发电机升压整流电路后为尾气处理装置供电；所述热能转化机构由热缸，冷缸，热缸活塞，冷缸活塞，热缸连杆，冷缸连杆，曲轴，低速齿轮和机架组成；热缸和冷缸通过一气体交换管连通，冷缸外壁外有一冷却层，冷却层中充满冷却水；两缸活塞分别置于各自的缸体内，通过各自的连杆与曲轴连接，其中，连杆一端与活塞铰接，另一端与曲轴铰接；曲轴右端安装有低速齿轮；曲轴左右两端通过轴承固定在机架上；所述曲轴第二轴段和第四轴段成90度关系；所述冷缸和热缸内密封有氢气或氮气或空气中的一种气体；所述尾气处理装置由进气管，低温等离子反应器，滤网，催化剂腔和出气管组成；所述低温等离子反应器的左端接进气管，右端接滤网，催化剂腔左端跟滤网连接，右端接出气管；
所述低温等离子反应器由第一电源或第二电源供电，所述第一电源为汽车电池经汽车电池升压电路后的电压，所述第二电源为发电机产生的电能经发电机升压整流电路后的电压；所述滤网分为前后两层，滤网孔有500~1000目，滤网层中夹有活性炭。
2.根据权利要求1所述的热能转换汽车尾气处理***，其特征是，所述发电机通过一高速齿轮与热能转化机构的低速齿轮啮合，低速齿轮直径d1是高速齿轮直径d2的5到10倍。
3.根据权利要求1所述的热能转换汽车尾气处理***，其特征是，所述第一电源的电压为40KV,所述第二电源的电压为40KV~80KV。
4.根据权利要求3所述的热能转换汽车尾气处理***，其特征是，它还包括控制***，所述控制***由第二电源电压检测模块，MCU，第一电源控制模块组成；第二电源电压检测模块安装在发电机升压整流电路后，用于检测第二电源的电压，然后将检测到的电压以模拟量的形式发送给MCU；第一电源控制模块安装在汽车电池升压电路后，接收MCU的控制信号，控制第一电源是否为低温等离子反应器供电。
5.根据权利要求4所述的热能转换汽车尾气处理***，所述控制***还包括如下控制方法：
步骤1：汽车启动后，第一电源为低温等离子反应器供电；
步骤2：第二电源电压检测模块检测第二电源的电压U,然后将检测到的第二电源电压U与MCU中设置好的电压值进行比较，当检测到第二电源的电压U的范围为：40KV≤U≤80KV时，MCU发送控制信号给第一电源控制模块，让第一电源停止对低温等离子反应器供电，采用第二电源为低温等离子反应器供电；
步骤3：第二电源供电后，若第二电源电压检测模块检测到第二电源的电压U<40KV，则MCU发送控制信号给第一电源控制模块，让第一电源为低温等离子反应器供电。
6.根据权利要求5所述的热能转换汽车尾气处理***，其特征是，所述控制方法步骤2中，第一电源要在第二电源的电压U满足：40KV≤U≤80KV后，1min之后再停止对低温等离子反应器供电。
7.根据权利要求6所述的热能转换汽车尾气处理***，其特征是，所述控制方法步骤3中，第二电源电压U<40KV要持续1min后，MCU才发出控制信号给第一电源控制模块，让第一电源为低温等离子反应器供电。
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