汽车尾气涡轮发电机设计

（湖北黄冈职业技术学院汽车系，湖北 黄冈 438000）

汽车尾气涡轮发电机设计

何 琨

（湖北黄冈职业技术学院汽车系，湖北 黄冈 438000）

考虑到目前汽车使用的发电机由发动机直接驱动，消耗较大的发动机有效功率直接降低了发动机的经济性，随着汽车行业的发展，人们对汽车舒适、娱乐性的需求不断加大，大量用电设备的加装，使发电机的发电量不足以满足所有用电设备的使用，缩短了蓄电池的正常使用寿命，基于此，笔者阐述了利用发动机排除的高温高压废气再利用发电设计。关键字：环保；节能；尾气；发电

一﹑成果简介

汽车尾气涡轮发电机，由设置在汽车发动机壳体上的涡轮室构成，涡轮室内设置有涡轮，涡轮设置在涡轮轴上，涡轮室的进气口与汽车发动机的排气出口连通，涡轮轴与发电机的输入轴连接，涡轮室的排气口上连接有消声器。涡轮室与发电机之间设置有隔热板。发电机的电流输出端连接有蓄电池。汽车发动机排出的高温高压废气首先进入涡轮室，推动涡轮旋转，涡轮轴带动发电机的输入轴转动，发电机输出电流。本发明在汽车发动机的排气口和消声器之间设置了涡轮室，利用涡轮带动发电机发电，可将废气中的能量转换为电能供应或储存，可充分利用能源。

汽车尾气涡轮发电机装置能最大程度地利用汽车排气中蕴含的能量以实现废气再利用，其立足于现已达成产业化﹑生产条件﹑技术已日趋成熟的废气涡轮增压技术，这使得本发电装置的设计开发具有较高的可行性和先进性，采用结构简单的高速永磁发电机，适合高转速工作环境，尾气的利用得到了大大提高。

二﹑组成

汽车发动机运行台架1台 ﹑涡轮1个﹑涡轮支架1套﹑高速永磁发电机一个等。

三﹑功用

该设备通过汽车排出的高温高压尾气做动力来推动涡轮旋转，带动发电机发电弥补了用电设备增多导致发电机发电量供应不足的缺陷。

汽车尾气涡轮发电机提高了发动机的经济性。

四﹑设计方案

我们在废气涡轮增压的基础上，结合汽车用电设备的增加﹑发电机发电量得不到满足﹑燃油价格的不断上调等许多问题，结合学校和维修企业实际情况自主研制出来一套较简单﹑环保﹑废气再利用的尾气涡轮发电机。确定出最后的设计方案。具体的设计方案如下：

1确定汽车尾气涡轮发电机的整体构造：涡轮机﹑高速永磁发电机装置和连接装置等。

图1 汽车尾气涡轮发电机的组成与内部结构

2汽车尾气涡轮发电机结构的设计：考虑到发动机舱结构紧凑空间小等问题，我们采用了结构紧凑，占据空间小，无电励磁绕组，无碳刷滑环结构的设计。

3汽车尾气涡轮发电机安装技术的设计：轴上安装有涡轮和永磁转子，涡轮安装在涡壳中央，通过螺母固定在轴上，涡壳通过螺栓固定在发动机上，永磁转自为径向结构，由轴﹑转子铁芯﹑永磁体﹑极靴组成。

该涡轮发电机装置的内部结构图如图1所示，其实物图如图2所示。

五﹑汽车尾气涡轮发电机设计的创新点

1 提出利用汽车废气能量作为此装置的动力源，带动发电机转子高速旋转使高速永磁发电机产生电能供蓄电池充电或供车用电器使用的新思路。

图2 汽车尾气涡轮发电机安装实物图

2 采用结构简单的高速永磁发电机，无励磁电流﹑无励磁铜耗﹑体积小﹑效率高。

3 将涡轮机﹑永磁发电机和整流稳压控制器一体化设计，占用空间小﹑结构简单，易于实现产业化。

[1]徐兆坤.汽车发动机原理[M].北京：清华大学出版社，2010.

[2]王维俊.高速发电机系统理论与技术[M].北京：科学出版社， 2010.

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