（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)電機設(shè)計

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)電機由發(fā)動機直接驅(qū)動，消耗較大的發(fā)動機有效功率直接降低了發(fā)動機的經(jīng)濟性，隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，人們對汽車舒適、娛樂性的需求不斷加大，大量用電設(shè)備的加裝，使發(fā)電機的發(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)動機排除的高溫高壓廢氣再利用發(fā)電設(shè)計。關(guān)鍵字：環(huán)保；節(jié)能；尾氣；發(fā)電

一﹑成果簡介

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

汽車尾氣渦輪發(fā)電機裝置能最大程度地利用汽車排氣中蘊含的能量以實現(xiàn)廢氣再利用，其立足于現(xiàn)已達成產(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)計開發(fā)具有較高的可行性和先進性，采用結(jié)構(gòu)簡單的高速永磁發(fā)電機，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)動機運行臺架1臺 ﹑渦輪1個﹑渦輪支架1套﹑高速永磁發(fā)電機一個等。

三﹑功用

該設(shè)備通過汽車排出的高溫高壓尾氣做動力來推動渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電彌補了用電設(shè)備增多導(dǎo)致發(fā)電機發(fā)電量供應(yīng)不足的缺陷。

汽車尾氣渦輪發(fā)電機提高了發(fā)動機的經(jīng)濟性。

四﹑設(shè)計方案

我們在廢氣渦輪增壓的基礎(chǔ)上，結(jié)合汽車用電設(shè)備的增加﹑發(fā)電機發(fā)電量得不到滿足﹑燃油價格的不斷上調(diào)等許多問題，結(jié)合學(xué)校和維修企業(yè)實際情況自主研制出來一套較簡單﹑環(huán)保﹑廢氣再利用的尾氣渦輪發(fā)電機。確定出最后的設(shè)計方案。具體的設(shè)計方案如下：

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

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

2汽車尾氣渦輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)的設(shè)計：考慮到發(fā)動機艙結(jié)構(gòu)緊湊空間小等問題，我們采用了結(jié)構(gòu)緊湊，占據(jù)空間小，無電勵磁繞組，無碳刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

3汽車尾氣渦輪發(fā)電機安裝技術(shù)的設(shè)計：軸上安裝有渦輪和永磁轉(zhuǎn)子，渦輪安裝在渦殼中央，通過螺母固定在軸上，渦殼通過螺栓固定在發(fā)動機上，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)電機裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其實物圖如圖2所示。

五﹑汽車尾氣渦輪發(fā)電機設(shè)計的創(chuàng)新點

1 提出利用汽車廢氣能量作為此裝置的動力源，帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)使高速永磁發(fā)電機產(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)電機安裝實物圖

2 采用結(jié)構(gòu)簡單的高速永磁發(fā)電機，無勵磁電流﹑無勵磁銅耗﹑體積小﹑效率高。

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

[1]徐兆坤.汽車發(fā)動機原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

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

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