[实用新型]一种微细尺度复合相变冷却汽车热管理系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及发动机技术领域，是一种高效的气体冷却系统，高温气体通过本系统冷却后温度可明显降低，适用于大功率发动机高温尾气的冷却。

技术背景：

从19世纪初至今两百年时间里，汽车产业迅猛发展，迄今为止，全球汽车数量已超过8亿辆。汽车作为一种最主要的交通工具，业已成为现代社会文明的标志。然而，汽车在大力促进生产力发展、为人们出行提供极大方便的同时，其排放的尾气也对人类自身健康产生危害，对大气环境造成了严重的污染。汽车尾气中的主要有害气体是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NO_X)。空气中这些有害气体过量会引起光化学烟雾，人类与之接触并大量吸入会引起中毒、导致疾病、甚至诱发癌症危及生命。同时，其还可导致大气能见度降低，影响动植物的生长，加重大气环境的温室效应。汽车尾气污染问题已引起了世界各国的重视，各国政府和企业纷纷投入大量的人力和财力来解决这一问题。目前在用车和新车中广泛采用的是尾气净化催化技术。它是采用一些先进的机外净化技术对汽车产生的废气进行净化以减少污染，此途径虽不能达到“零污染”，但是在找到新的更好的解决方法之前，却是切实可行的减少污染的办法。由于欧洲、美国和日本等发达国家对汽车尾气排放控制较早也较严格，因此，他们所用的汽车尾气净化催化剂较广泛，目前主要是使用三元催化剂。这种催化剂中即有使HC和CO氧化成H₂O和CO₂的氧化剂，也有使NOx还原成N₂的还原剂，这样就能起到很好的净化作用。三元催化剂最低要在350℃的时候起反应，温度过低时，转换效率急剧下降；而催化剂的活性温度(最佳工作温度)是400℃到800℃左右，过高也会使催化剂老化加剧。一旦工作温度过高就容易引起催化剂老化，缩短工作寿命和催化效率。现在一般的发动机排放尾气的温度是400-700℃左右，在这种工况下，三元催化剂能有效的发挥作用。但是随着现在增压技术等新技术在发动机上的运用，发动机的性能不断提升，尾气的温度也不断升高，最近某些汽车最高排气温度已高达900℃，高温化(达950℃)趋势非常明显。而同时，各国的尾气排放标准也变得更加严格，欧洲早在2005年已经实行了“欧4”排放标准。为了达到这一标准，在采取其它措施的同时，必须保证三元催化剂在活性温度范围内有效地工作。这就需要在部分发动机的排气口加装一种冷却装置，以此把尾气的温度降低到三元催化剂正常工作温度范围内。我们把这种冷却装置叫做汽车热管理系统。汽车的内部设计是十分紧凑的，特别是对于安装有涡轮增压发动机的汽车，要在发动机排气管后面接一个风冷或者水冷那样的体积较大的冷却装置是很不现实的，而且要求高温尾气通过该冷却装置之后压降不能太大，以免影响尾气的正常排放。从以上分析可以看出，发动机排气管上加装的这种热管理系统必须满足以下几个条件：(1)体积要小。汽车内部设计是十分紧凑的，所以不可能专门留有很大的空间来安装热管理系统；(2)冷却效率要高。发动机在高负荷时排气量很大，尾气的速度也相当高，要使尾气流经一个小体积的冷却装置后温度能降低100-200℃是相当难的，这就要求冷却装置效率非常高；(3)尾气压降要小。发动机尾气的压力仅仅比大气压稍大一点，如果热管理系统的压降过大的话，就会降低发动机的效率。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于：

解决现有技术存在的换热器换热效率低、体积庞大、气体通过压降过大的缺陷；从而提供一种换热效率高、结构设计紧凑、压降小的微细尺度复合相变冷却的汽车热管理系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

一种微细尺度复合相变冷却汽车热管理系统，它包括热量吸收转换装置、风冷式冷凝器、蒸气保温管、液体回流管和电磁阀；其热量吸收转换装置包括内外两根直径不同、长度相同的金属圆管，两管同轴嵌套，两端面对齐且外、内圆管形成的两环形端面密封并连有法兰面，内圆管的内腔与两法兰面上的通孔相适配，形成通道；内圆管外表面刻有轴向微槽群，微槽表面镀纳米薄膜，外表面由一层多孔复合材料包裹；外圆管内表面和内圆管外表面间的环形区域被同样截面形状的两片环形钢板分为空腔a、b、c三部分；

空腔b位于中间，为蒸气区，空腔b区域在外圆管表面开有蒸气出口；空腔a、c分别位于两端，是蓄液区，空腔a、c两区域在外圆管上面分别有一个液体回流管接口；