[实用新型]一种废气涡轮发电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于汽车发动机节能、减排领域，特别是一种废气涡轮发电装置。

背景技术

燃料在发动机气缸中燃烧所产生的热能，只有20%~45%转换为有效机械功。而其余热能则通过排气、冷却介质和零部件表面散热等途径损失掉，其中废气带走的能量占总能量的30%~40%。可见，回收废气中所蕴含的能量对实现汽车节能、提高能源利用率具有非常重要的意义。

目前利用发动机尾气能量最成熟的技术就是废气涡轮增压系统，废气涡轮发电系统其实就是将废气涡轮增压系统的压气机换成发电机，涡轮机的轴与发电机轴联接，但是它们的结合产生了新的问题：发动机尾气排出量决定了涡轮机的叶轮转动速度的快慢；当发动机高速运转时，排出尾气的量持续增加，涡轮机的轴长时间在高转速、高负荷范围内运转，同时发电机轴在涡轮机轴带动下也高速运转，通常发电机转轴的机械强度远低于涡轮机轴强度，发电机转轴的机械负荷持续升高，最终发电机的转轴因不能承受如此强的负荷而损坏，严重时还会损坏发电机。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中废气涡轮发电装置，涡轮机轴的转速过快，导致与其相连的发电机转轴超负荷运转，可能烧毁发电机的缺陷，提供一种改进后废气涡轮发电装置，能够对发电机进行过载保护。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案: 一种废气涡轮发电装置，包括执行机构和控制机构，执行机构包括依次连接的涡轮机、电磁离合器、齿轮减速器和发电机，其中，涡轮机的轴与电磁离合器的主动件连接，电磁离合器的从动件与齿轮减速器主动轴连接，齿轮减速器从动轴通过联轴器与发电机轴连接；控制机构包括依次电连接的转速传感器、单片机和电磁离合器的常闭开关，转速传感器设于涡轮机轴上。

本实用新型的工作原理如下：汽车发动后发动机逐渐排出尾气，尾气驱动涡轮机的叶轮转动，当叶轮转动时，涡轮机轴在叶轮带动下转动，进而带动电磁离合器的主动件转动，单片机输出低电平信号控制电磁离合器的常闭开关闭合，电磁离合器的主动件与从动件吸合，从而使得电磁离合器的主动件带动电磁离合器的从动件转动，电磁离合器的从动件带动齿轮减速器主动轴转动，齿轮减速器主动轴传动齿轮减速器从动轴转动， 齿轮减速器从动轴通过联轴器带动发电机轴转动，最终使得发电机发电；

当设于涡轮机轴上的转速传感器采集到涡轮机轴转速信号过高时，转速传感器将该信号传给单片机，单片机处理后输出高电平信号控制电磁离合器的常闭开关打开，使得电磁离合器的主动件与电磁离合器的从动件分离；发电机的轴逐渐停止转动；

当涡轮机轴上的转速传感器采集到涡轮机轴转速正常的信号时，转速传感器将信号传给单片机，单片机处理后控制电磁离合器的常闭开关闭合，电磁离合器的主动件与电磁离合器的从动件重新吸合；使得发电机轴又逐渐转动。

发电机产生的电能可以直接用于汽车上也可以单独用储能装置进行储能。

电磁离合器依靠线圈的通、断电来控制离合器的接合与分离，而决定线圈通、断电的常闭开关则由单片机控制。

本实用新型的有益效果如下：1、利用发动机排出的尾气进行发电，提高了发动机能量的利用率，节约了能源。

2、涡轮机轴与齿轮减速器之间设置有电磁离合器，而电磁离合器的吸合与分离由单片机控制，单片机根据设于涡轮机轴上的转速传感器采集的涡轮机轴转速信号，控制电磁离合器的吸合与分离，当转速传感器采集到涡轮机轴的转速过高时（可能超出发电机轴的负载能力），单片机发出高电平信号，分离电磁离合器，使得齿轮减速器与涡轮机轴传动力暂时消失，齿轮减速器没有动力源就逐渐停止，相应的，发电机轴也就停止，起到了对发电机轴的过载保护。

进一步的，发电机通过整流电路与蓄电池连接；将发电机的电能储存起来。

进一步的，所述齿轮减速器的箱体上设有润滑油道；润滑油道使得齿轮减速器内可以流通润滑油，对旋转齿轮和旋转轴承进行润滑和冷却，提高齿轮减速器的工作寿命。 

附图说明

图1是本实用新型一种废气涡轮发电装置的电磁离合器吸合时的结构示意图；

图2是本实用新型一种废气涡轮发电装置的电磁离合器分离时的结构示意图。

具体实施方式