排气系统说明书-赵明华.doc

应用斯特林发动机的汽车节能降噪排气系统设计说明书设计者:赵明华,王盛东,康喜生,黄红宁,靳绍华作品内容简介通过理论设计了一套汽车排气系统。本系统的主要目的是利用汽车高温尾气发电和降低汽车排气的噪声。基本思路是利用汽车的高温尾气驱动斯特林发动机,进而带动由配置在斯特林发动机上的发电机发电为汽车用电器供电或为蓄电池充电,同时利用消音和热量聚集器和斯特林发动机配合系统有效降低尾气噪声和热污染,减小发动机排气背压,提高发动机效率。关键词:余热发电斯特林发动机降噪减少热污染1研制背景及意义随着世界经济的不断增长,人类社会对能源的需求也将稳步地增加。根据国际能源署(IEA)的预测,全球2005年到2030年间一次能源需求将增加一半以上,%。2005年的能源需求为114亿吨标准油,而到2030年将达到177亿吨标准油,增长了55%。汽车工业是我国国民经济的支柱产业之一。随着我国汽车工业的发展,车辆消耗的能源与日俱增,车辆的节能也越来越受关注。发动机工作时,一般转化为有效功的热当量占燃料燃烧产生热量的35%~40%,冷却水带走的热量占20%~30%,尾气带走的热量为30%~40%。如何将燃料的热量充分的利用,是人们普遍关注的问题。利用汽车尾气余热发电就是有效利用这些热量的一个合理途径。充分利用尾气中的热量,不仅可以节约能量,而且可以减少热污染,有利于环境保护。2设计方案图1本排气系统由五部分组成:触媒转化器,消音和热量聚集器,斯特林发动机,消音器,排气管道。从发动机排出的高温尾气首先通过催化转化器进行催化分解,将大部分有毒气体转化为无毒气体。经过转化后的气体进入消音和热量聚集器和斯特林发动机配合系统,高温气体使斯特林发动机运转,进而带动发电机发电,用以辅助蓄电池供能或为蓄电池充电。经过利用的气体经过消音器后通过排出端排出。,需要经过试验进行特殊电路设计。初步设想通过单片机系统进行控制和转换,根据发电机产生的电流大小决定其是供电还是为电池充电。。斯特林发动机的热端内的气体通过消音和热量聚集器内的高温环境与外端冷端通过热胀冷缩原理做功,推动发动机活塞做往复运动,进而通过曲轴将动力转化为飞轮的转动,通过与飞轮配合的电动机发电。3理论设计计算发动机的理论效率:η=(1–T0/T)X100%,其中T0为低温热源温度,T为高温热源温度。假定低温热源温度为25℃(冷却水温度),高温热源为500℃(发动机正常工作时平均尾气温度),带入数据得η=(1–T0/T)X100%=95%发动机工作时,一般转化为有效功的热当量占燃料燃烧产生热量的35%~40%,冷却水带走的热量占20%~30%,尾气带走的热量为30%~40%。实际斯特林机的效率为33%~40%。[1]因此,本排气系统中,%~16%。4工作原理及性能分析工作原理:图2在汽车尾气余热发电系统中使用的斯特林发动机机是一种高温高压外燃机,使用氢或氦作为循环工质。斯特林机的工质气体被交?地加热和冷却,交?加热的气体达到?同的温度和体?。斯特林发动机配置有一个高效换热器,用于??气体做功后的余热?预热?加热气体。图2??为斯特林循环的?个基本过?。1~2定温压缩过?:配气活塞??在上??