一种基于汽车尾气发电的汽车尾气处理装置及其控制系统技术领域
本发明涉及一种基于汽车尾气发电的汽车尾气处理装置及其控制系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高，汽车越来越多的出现在生活中，但是在带给人们方便
的同时，它排放的大量尾气给环境造成了污染。汽车尾气污染主要是以下两个方面，一是汽
车尾气中的化学污染物和颗粒污染物影响空气质量，二是汽车尾气中存在大量余热没有利
用，导致城市热岛效应。
现有的汽车尾气处理装置是通过催化剂来完成尾气的净化，但是这种方式效率
低，且汽车在刚启动时，催化剂温度不够高，尾气净化效率低，常常会在汽车启动时产生大
量净化不合格的尾气排放到空气中。同时，汽车尾气中大量的热能没有被利用起来，据统
计，汽车30~60km/h的速度下能产生3.5~6kw的热能没被利用而随尾气排入到了空气中。同
时，汽车尾气中的压力和动能也浪费了。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于汽车尾气发电的汽车尾
气处理装置及其控制系统，该尾气处理装置能够将汽车尾气中的能量加以利用，且能够解
决汽车刚启动时尾气净化不充分的问题，能够节省电能。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种基于汽车尾气发电的汽车尾气处理装置，包括汽车尾气发电装置和
汽车尾气处理装置，所述汽车尾气发电装置由发电装置外壳、涡轮、热电模块和发电机组
成；所述发电装置外壳分为涡轮壳和冷却层，涡轮壳左端为汽车尾气发电装置进气口，直接
与汽车尾气排气管相连，涡轮壳右端为汽车尾气发电装置出气口，直接与汽车尾气处理装
置进气口相连；涡轮壳包裹在冷却层内部，冷却层内充满冷却水；涡轮通过涡轮轴安装在涡
轮壳中部；热电模块均布于涡轮壳内，热电模块的热端与通入涡轮壳内的汽车尾气接触，冷
端贴在涡轮壳的内壁上；涡轮轴上安装有低速齿轮，低速齿轮置于发电装置外壳外；发电机
输入轴上的高速齿轮与低速齿轮形成啮合关系；
所述汽车尾气处理装置由汽车尾气处理装置进气口，低温等离子反应器，滤网，催化剂
腔和汽车尾气处理装置出气口组成；所述低温等离子反应器的左端为汽车尾气装置进气
口，右端接滤网，催化剂腔左端跟滤网连接，右端为汽车尾气处理装置出气口；
所述热电模块和发电机都通过导线与电源控制器相连，所述电源控制器用于收集热电
模块和发电机所产生的电能；所述电源控制器通过升压整流电路与低温等离子反应器相
连；所述低温等离子反应器通过升压电路与汽车电池相连。
由于上述结构，汽车尾气进入涡轮壳后，带动涡轮转动，从而低速齿轮带动发电机
主轴转动，进而产生电能。汽车尾气中含有大量的热能，通过热电模块，将汽车尾气的热能
转化成电能。电源控制器将收集到的电能提供给低温等离子反应器。实现了汽车尾气的再
次利用。涡轮壳外设置冷却层的目的是为了增大热端和冷端的温差，防止冷端温度升高导
致电能转化率降低。低温等离子能够有效的处理汽车尾气中的有害气体和固体颗粒，效果
显著节约成本，能够有效的解决汽车启动前，催化剂温度低，净化尾气不充分的缺陷。本发
明在低温等离子反应器后加装滤网和催化剂腔，能够对汽车尾气进行二次净化，尾气处理
效果显著提高。
进一步的，所述汽车尾气处理装置中，所述低温等离子反应器由第一电源或第二
电源供电，所述第一电源为汽车电池经升压电路后输送给低温等离子反应器的电压，所述
第二电源为发电装置产生的电能经电源控制器收集后通过升压整流电路输送给低温等离
子反应器的电压；所述滤网分为前后两层，滤网孔有500~1000目，滤网层中夹有活性炭。
由于上述结构，采用第一、第二电源为等离子反应器供电，能够有效解决汽车刚启动
时，第二电源在汽车启动时，电压不足的问题。滤网和活性炭能够对汽车尾气中的有害气体
和固体颗粒进行一定的处理。
进一步的，所述发电装置中，所述低速齿轮直径d1是高速齿轮直径d2的5到10倍；
所述发电机采用永磁式发电机。
由于上述结构，两齿轮的直径相差越大，齿轮间的传动比越大，高速齿轮就转的越
快，利于发电机发电。避免了涡轮低速转动时，没法发电的问题。永磁式发电机具有无励磁
电流，无励磁铜耗，体积小，电能转化效率高的优点。
进一步的，所述第一电源的电压为40KV,所述第二电源的电压为40KV~80KV。
一种基于汽车尾气发电的汽车尾气处理装置的控制系统，所述控制系统由第二电
源电压检测模块，MCU，第一电源控制模块组成；第二电源电压检测模块安装在升压整流电
路后，用于检测第二电源的电压，然后将检测到的电压以模拟量的形式发送给MCU；第一电
源控制模块安装在升压电路后，接收MCU的控制信号，控制第一电源是否为低温等离子反应
器供电。
所述控制系统的控制方法包括以下步骤：
（1）汽车启动后，第一电源为低温等离子反应器供电；
（2）第二电源电压检测模块检测第二电源的电压U,然后将检测到的第二电源电压U与
MCU中设置好的电压值进行比较，当检测到第二电源的电压U的范围为：40KV≤U≤80KV时，
MCU发送控制信号给第一电源控制模块，让第一电源停止对低温等离子反应器供电，采用第
二电源为低温等离子反应器供电；
（3）第二电源供电后，若第二电源电压检测模块检测到第二电源的电压U<40KV，则MCU
发送控制信号给第一电源控制模块，让第一电源为低温等离子反应器供电。进一步的，所述
控制方法步骤（2）中，第一电源要在第二电源的电压U满足：40KV≤U≤80KV后，1min之后再
停止对低温等离子反应器供电。
进一步的，所述控制方法步骤（3）中，第二电源电压U<40KV要持续1min后，MCU才发
出控制信号给第一电源控制模块，让第一电源为低温等离子反应器供电。
由于上述的控制系统和控制方法能够自动的切换电源为低温等离子反应器供电，
合理有效的节约了汽车电池的电能，有效的利用了汽车尾气的热能。步骤（2）中的第一电源
延时1min后再断开是为了避免第二电源不稳定而对尾气净化产生影响。步骤（3）中的第二
电源延时1min断开也是为了避免第二电源出现不稳定现象。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.提高了尾气净化效果，改善了汽车启动时，尾气处理不充分的问题。
2.有效的利用了汽车尾气中的热能和动能，减少了尾气中的余热对环境的污染。
3.本发明的控制系统和控制方法能够自动的切换电源为低温等离子反应器供电，
合理有效的节约了汽车电池的电能，有效的利用了汽车尾气的能量。
附图说明
图1是本发明的汽车尾气处理装置主视图；
图2是本发明的汽车尾气处理装置俯视图；
图中标记：1-汽车尾气发电装置进气口，2-低速齿轮，3-冷却层，4-冷却水，5-汽车尾气
发电装置出气口，6-高速齿轮，7-汽车尾气处理装置进气口，8-低温等离子反应器，9-滤网，
10-催化剂腔，11-汽车尾气处理装置出气口，12-涡轮，13-热电模块，14-涡轮壳。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。
如图1-2所示，本发明公开了一种基于汽车尾气发电的汽车尾气处理装置，包括汽
车尾气发电装置和汽车尾气处理装置，所述汽车尾气发电装置由发电装置外壳、涡轮12、热
电模块13和发电机组成；所述发电装置外壳分为涡轮壳14和冷却层3，涡轮壳左端为汽车尾
气发电装置进气口1，直接与汽车尾气排气管相连，涡轮壳右端为汽车尾气发电装置出气口
5，直接与汽车尾气处理装置进气口7相连；涡轮壳14包裹在冷却层3内部，冷却层3内充满冷
却水4；涡轮12通过涡轮轴安装在涡轮壳14中部；热电模块13均布于涡轮壳14内，热电模块
13的热端与通入涡轮壳14内的汽车尾气接触，冷端贴在涡轮壳14的内壁上；涡轮轴上安装
有低速齿轮2，低速齿轮2置于发电装置外壳外；发电机输入轴上的高速齿轮6与低速齿轮2
形成啮合关系；
所述汽车尾气处理装置由汽车尾气处理装置进气口7，低温等离子反应器8，滤网9，催
化剂腔10和汽车尾气处理装置出气口11组成；所述低温等离子反应器8的左端为汽车尾气
装置进气口7，右端接滤网9，催化剂腔10左端跟滤网9连接，右端为汽车尾气处理装置出气
口11；
所述热电模块13和发电机都通过导线与电源控制器相连，所述电源控制器用于收集热
电模块和发电机所产生的电能；所述电源控制器通过升压整流电路与低温等离子反应器相
连；所述低温等离子反应器通过升压电路与汽车电池相连。
所述汽车尾气处理装置中，所述低温等离子反应器8由第一电源或第二电源供电，
所述第一电源为汽车电池经升压电路后输送给低温等离子反应器8的电压，所述第二电源
为汽车尾气发电装置产生的电能经电源控制器收集后通过升压整流电路输送给低温等离
子反应器8的电压；所述滤网9分为前后两层，滤网孔有500~1000目，滤网层中夹有活性炭。
所述发电装置中，所述低速齿轮直径d1是高速齿轮直径d2的5到10倍；所述发电机采用
永磁式发电机。
所述第一电源的电压为40KV,所述第二电源的电压为40KV~80KV。
一种基于汽车尾气发电的汽车尾气处理装置的控制系统，其特征是，所述控制系
统由第二电源电压检测模块，MCU，第一电源控制模块组成；第二电源电压检测模块安装在
升压整流电路后，用于检测第二电源的电压，然后将检测到的电压以模拟量的形式发送给
MCU；第一电源控制模块安装在升压电路后，接收MCU的控制信号，控制第一电源是否为低温
等离子反应器8供电。
一种基于汽车尾气发电的汽车尾气处理装置的控制系统的控制方法，其特征是，
所述控制系统的控制方法包括以下步骤：
（1）汽车启动后，第一电源为低温等离子反应器供电；
（2）第二电源电压检测模块检测第二电源的电压U,然后将检测到的第二电源电压U与
MCU中设置好的电压值进行比较，当检测到第二电源的电压U的范围为：40KV≤U≤80KV时，
MCU发送控制信号给第一电源控制模块，让第一电源停止对低温等离子反应器供电，采用第
二电源为低温等离子反应器供电；
（3）第二电源供电后，若第二电源电压检测模块检测到第二电源的电压U<40KV，则MCU
发送控制信号给第一电源控制模块，让第一电源为低温等离子反应器供电。
进一步的，所述控制方法步骤（2）中，第一电源要在第二电源的电压U满足：40KV≤U≤
80KV后，1min之后再停止对低温等离子反应器供电。
进一步的，所述控制方法步骤（3）中，第二电源电压U<40KV要持续1min后，MCU才发
出控制信号给第一电源控制模块，让第一电源为低温等离子反应器供电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。