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技术领域

本实用新型涉及节能环保技术领域，具体涉及一种汽车尾气综合处理系统。

背景技术

节能与环保问题是21 世纪人类所面临的最严峻的挑战之一。随着我国汽车工业的发展以及家用轿车的普及，石油等能源资源的需求量逐年增大。而汽车发动机中的热损失与机械损耗占燃油化学能中的65%左右，在机械损耗一定的前提下，充分回收利用发动机尤其是汽车高温尾气的热能是提高汽车燃油能量利用率的关键。此外，汽车数量的激增还导致了严重的大气污染问题，全国多地PM2.5数值陡升，严重威胁人们的身体健康。

虽然目前温差发电和静电除尘的技术已经较为成熟，但在汽车尾气的处理方面的运用还不够完善，国内外在此领域的研究少之又少。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、既可有效利用汽车尾气热量又可有效去除尾气中的细微颗粒物、安全性好、可靠性高、成本低、绿色环保的汽车尾气综合处理系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种汽车尾气综合处理系统，包括连接于汽车尾气管和消声器之间的静电除尘装置及温差发电装置，所述静电除尘装置包括电控模块以及依次连接的进气烟箱、收尘极、放电极和出气烟箱，所述放电极集成于收尘极轴心线处的电极丝上，所述温差发电装置包括集热器、温差发电片和散热片，所述集热器集成于进气烟箱上并与温差发电片的热端连接，温差发电片的冷端连接有散热片，温差发电片与电控模块相连，放电极电极丝与电控模块的负极相连，收尘极与电控模块的正极相连。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选的，所述静电除尘装置还包括供水装置，其与所述收尘极内腔连通形成水循环回路，所述供水装置包括储水器、水泵、溢流板以及一端封闭的进水管和出水管，进水管通过一耐压水管和水泵与储水器连通，水泵与电控模块连接，出水管通过一橡胶水管和过滤器与储水器连通，进水管和出水管水平焊接在收尘极外的上下两侧并分别通过开设于相接处的进水孔和出水细缝与收尘极内腔连通，溢流板装设于收尘极内靠近进水管处，其边缘部分下折与收尘极内壁间隙配合。

优选的，所述电控模块包括升压稳压器、高压发生器、温控开关、蓄电池和延时继电器，所述升压稳压器的输入端与温差发电片连接，升压稳压器的输出端连接蓄电池和高压发生器，所述放电极电极丝与高压发生器的负极相连，所述收尘极与高压发生器的正极相连，所述水泵与蓄电池、延时继电器、温控开关串联连接。

优选的，所述集热器内部对角线位置设有纵向十字交叉型集热片。

优选的，所述进气烟箱和出气烟箱均为变径管，其大径端均与所述收尘极连接，变径管内各装设有两层气流均布板。

优选的，所述气流均布板为多孔板式结构。

优选的，所述集热器为150mm*100mm*100mm的长方体状薄壁不锈钢金属盒，所述收尘极为外径Φ89、内径Φ85的不锈钢圆管，所述放电极为Φ1、长750mm的钨电极丝。

优选的，所述进气烟箱通过法兰与汽车尾气管连接，所述出气烟箱也通过法兰与消声器连接。

优选的，所述散热片为铝型材散热器，其中底面散热器的翅片竖直向下，侧面散热器的翅片45°斜向下。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的汽车尾气综合处理系统，基于Seebeck（塞贝克）效应及PM2.5静电脱除技术，其不仅能够利用温差发电片将汽车尾气中的余热转化为电能并储存在汽车蓄电池中，提高汽车对能源的综合利用率，还可以脱除汽车尾气中的细微颗粒物，解决了“高温尾气热量回收利用”、“降低尾气污染物含量”这两大问题，克服了现有的汽车尾气温差发电装置现实意义不大的缺点，也解决了汽车尾气静电净化装置需要汽车额外提供电能的不足。本实用新型将湿式静电除尘用于卧式除尘装置，能很好的解决二次扬尘等问题，且采用定时冲水的方式，在保证除尘效果的前提下可尽量减小耗水量，从而消除了普通湿式静电除尘器耗水量大的缺点。此外，本汽车尾气综合处理系统的侧面散热器的翅片斜向下，避免了由于灰尘在翅片上积累而导致散热器散热性能降低的问题。本实用新型具有结构紧凑、技术手段简便易行，安全性好，可靠性高，成本低，经久耐用，绿色环保等优点，便于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为图1中A-A剖面放大结构示意图。

图3为图1中B-B剖面放大结构示意图。

图4为图1中C-C剖面放大结构示意图。

图5为本实用新型的局部立体结构示意图。

图6为本实用新型的工作原理框架示意图。

图7为本实用新型的电控模块中部分元器件的连接方式示意图。

图例说明：

1、法兰；2、集热器；3、电控模块；4、水泵；5、耐压水管；6、进水管；7、溢流板；8、气流均布板；9、放电极；10、出水管；11、收尘极；12、储水器；13、过滤器；14、橡胶水管；15、进气烟箱；16、集热片；17、散热片；18、温差发电片；19、出气烟箱。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1~图5所示，一种本实用新型的汽车尾气综合处理系统实施例，包括连接于汽车尾气管和消声器之间的静电除尘装置、温差发电装置和供水装置，静电除尘装置包括电控模块3以及依次连接的进气烟箱15、收尘极11、放电极9和出气烟箱19，进气烟箱15和出气烟箱19内部均焊接有两层气流均布板8。进气烟箱15通过法兰1与汽车尾气管连接，出气烟箱19也通过法兰1与消声器连接。放电极9集成于收尘极11轴心线处的电极丝上，温差发电装置包括集热器2、温差发电片18和散热片17，集热器2集成于进气烟箱15上并与温差发电片18的热端连接，温差发电片18的冷端连接有散热片17，温差发电片18与电控模块3相连，放电极9与电控模块3的负极相连，收尘极11与电控模块3的正极相连。供水装置与收尘极11连通并形成除尘水循环回路。供水装置包括储水器12、水泵4、溢流板7以及一端封闭的进水管6和出水管10，进水管6通过一耐压水管5和水泵4与储水器12连通，水泵4与电控模块3连接，出水管10通过一橡胶水管14和过滤器13与储水器12连通，进水管6和出水管10水平焊接在收尘极11外的上下两侧并与收尘极11内腔连通，收尘极11与进水管6连接处开有进水孔，收尘极11与出水管10连接处开有1mm宽的出水细缝。溢流板7装设于收尘极11内靠近进水管6处，其边缘部分下折与收尘极11内壁之间形成间隙配合，以保证水沿收尘极11内壁向下冲刷灰尘。水泵4的额定电压12V，额定功率16W，最大压力0.6MPa，最大流量2.4L/min。储水器12的设计容量为2L。

冲水清灰时，水由储水器12经耐压水管5流向水泵4，并由水泵4经耐压水5管流进进水管6，水由进水孔沿着收尘极11表面流动，使聚集在收尘极11表面的粉尘由出水细缝流到出水管10中，再经橡胶水管14流进过滤器13，过滤器13将PM2.5过滤掉，水被回收至储水器12供再次利用，实现水循环，以减少水耗，相应减少汽车的油耗且减少加水的次数。

如图7所示，电控模块3主要包括升压稳压器、高压发生器、温控开关、蓄电池、继电器。升压稳压器的输入端与温差发电片18连接，升压稳压器的输出端连接蓄电池和高压发生器，放电极电极丝与高压发生器的负极相连，是将汽车尾气电离并产生负电晕的器件。电极丝要耐高温且具有一定的机械强度，所以选用金属钨做成。放电极电极丝为Φ1，长750mm的钨电极丝。收尘极11与高压发生器的正极相连，其为外径89mm，内径85mm、厚2mm的镀锌处理的304不锈钢圆管，用于捕捉收集细微颗粒物。水泵4与蓄电池、延时继电器、温控开关串联连接。升压稳压器可以将温差发电片18发出的不稳定低电压转换成14V的稳定电压并给蓄电池充电。高压发生器可以输出20-30KV的可调高压，以供除尘使用。延时继电器具有计时和延时功能，可以控制水泵4定期喷水清灰。温差发电片产生的电动势非常低且随着两端温差的波动而波动，而本装置中的负载工作时需要稳定的电源电压，所以需要对电源进行升压稳压处理。稳压之后输出的电压值比较稳定，也比较低，需要再次升压之后才能用来除尘。静电除尘装置工作时，放电极9和收尘极11之间有20-30KV高压，收尘极11与大地之间的电势差为0，为了安全和工作效果，两极之间设有绝缘材料。

本实施例中，温差发电片18优值系数为45X10^-3V/K，单片内阻大约为5Ω。集热器2为150mm*100mm*100mm的长方体状薄壁不锈钢金属盒。集热器2内部对角线位置焊接有纵向十字交叉型集热片16，既可以提高集热器2的集热效果，为温差发电片18热端提供稳定的热源，又可以降低风阻，还可以起到加固集热器的作用。集热片16的制作材料与集热器2相同，均为厚2mm的镀锌处理的304不锈钢。散热片17共三片，为铝型材散热器，其中底面散热器的翅片竖直向下，侧面散热器的翅片45°斜向下。采取风冷的方式散热，汽车行进时，将会带动散热片周围气体强制对流而散热。

本实施例中，气流均布板8的结构形式为多孔板式结构。进气烟箱15和出气烟箱19均采用外径57—89的变径管。汽车尾气管中的小断面、高流速的烟气，通过进气烟箱15和气流均布板8后变成大断面、低流速、分布均匀的烟气，从而提高PM2.5的脱除效率。

本实施例中，法兰1、进水管6、出水管10、烟箱部分制作材料均为厚2mm的镀锌处理的304不锈钢。法兰1的规格为：D=150，B=57，K=103.5。溢流板7由1mm厚的不锈钢做成。

本实用新型的工作原理：

如图6所示，发动机排出高温的尾气经过集热器，集热片将汽车尾气中部分热量吸走，并给温差发电片热端提供高温。发动机正常工作时，可给温差发电片热端提供110℃左右的高温。集热器冷却装置（散热片）与温差发电片的冷端接触。汽车正常行进时，由汽车高速行进带来的强制对流为主要散热方式。冷却装置可以为温差发电片冷端提供30℃以下的低温。从而温差发电片两端可形成80℃的温差，温差发电装置将会产生3.6V的电动势，其发出的电能，经过电控模块中的升压稳压器升压至14V。升压至14V的电能一部分供给静电除尘装置的14V升30KV高压发生器，另一部分给蓄电池充电。

静电除尘装置中的放电极电极丝与高压发生器负极相接，收尘极接高压发生器正极，两极之间形成30KV的负高电压电场。在离电极丝中心轴线10mm以内的区域，由于场强过大，空气被电离而形成电晕。电离出的电子很快与空气中的气体分子相结合形成负离子，负离子很快被尾气中的细微粉尘捕捉，从而实现粉尘荷电。荷负电的粉尘在高压电场的作用下向收尘极移动，最终被吸附在收尘极上。被净化后的汽车尾气经消声器、排气管等排出。

随着工作时间的增长，收尘极上收集的细微颗粒物不断增加，导致收尘极捕捉收集细微颗粒物的能力下降。在连续工作0.5小时左右时，电控模块接通水泵，水泵开始工作，供水装置给收尘极供水，让水沿着收尘极表面流动，将聚集在收尘极表面的粉尘冲洗到出水管中去。清灰完成后，收尘极工作能力得到恢复。冲灰完的水经橡胶水管流进过滤器，过滤器将PM2.5过滤掉，水被回收供再次利用。如此，一个工作循环就完成了，并进入下一个工作循环。

当车辆停止运行后，集热器的温度开始下降。当集热器内部温度下降至60℃以下时，温控开关断开，延时继电器停止计时工作。

随着我国汽车工业的发展和人们生活水平的不断提高，越来越多的汽车开始进入寻常百姓人家。截止至2011年8月，我国民用汽车保有量约为7800万辆，仅次于拥有约2.4亿辆的美国，成为全球汽车保有量第二大国。随之而来的能源消耗和环境污染问题也已引起了国家和政府有关部门的高度重视。将来，国家相关政策法规必将加强对汽车尾气污染物排放量的限制。汽车生产厂商也将持续研发控制汽车排放的新技术，从而在市场竞争中取得优势地位，创造更多的经济效益。本产品具有结构紧凑，发电效果好，质量轻便，除尘效率高，经久耐用，便于和汽车连接等特点，成本低廉。因此，在汽车尾气污染严重和油价攀升的当下，本产品有非常广阔的市场需求空间。