CN106194356B - 一种新型发动机尾气热电转换汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型发动机尾气热电转换汽车，包括设置在汽车底盘上的发动机、冷却系统、尾气消声器，还包括气路并联的热电转换装置，所述热电转换装置布置在汽车车身底盘下方，包括热交换器、热电模块、冷却水箱，所述热电模块热端连接在热交换器的上下两个热面上，所述热电模块冷端与冷却水箱底部连接，所述热交换器进气口并联后通过管道与发动机排气口连接，热交换器出气口并联后通过管道与尾气消声器连接，所述冷却水箱入口并联后与进水管连接，冷却水箱出口并联后与出水管连接，所述进水管与出水管均与冷却系统连接。本发明充分利用车身底盘可改造空间进行集成安装，同时又能充分吸收尾气的废热实现更大功率发电供给车载使用。

Description

一种新型发动机尾气热电转换汽车

技术领域

本发明涉及汽车尾气利用领域，具体地指一种新型发动机尾气热电转换汽车。

技术背景

传统燃油发动机的燃油能量约30%以尾气废热的方式排放，造成了巨大的能量浪费，采用热电转换技术回收尾气废热进行发电供给车载系统使用是提高其燃油经济性的一个重要途径。目前，现有的汽车尾气热电发电装置中，在排气管上大多安装单个热交换器回收发动机尾气废热。这种设计虽然对尾气热量有所吸收，但其热转换效率始终不理想，转换效率也不高，不能充分利用车身底盘空间进行集成安装实现大功率的发电与车载应用。

发明内容

本发明就是针对现有技术的不足，提供了一种热电转换率高的新型发动机尾气热电转换汽车。

为了实现上述目的，本发明所设计的新型发动机尾气热电转换汽车，包括设置在汽车底盘上的发动机、冷却系统、尾气消声器，其特殊之处在于：

还包括若干组气路并联的热电转换装置，所述热电转换装置设置在汽车车身底盘下，包括热交换器、热电模块、冷却水箱，所述热电模块连接在热交换器的上下两个热面上，所述热电模块按列布置，每列设有若干个，每列热电模块的热端与热交换器连接，冷端与冷却水箱底部连接，所述热交换器入口并联后通过管道与发动机排气口连接，热交换器出口并联后通过管道与尾气消声器连接，所述冷却水箱进气口并联后与进水管连接，冷却水箱的出气口并联后与出水管连接，所述进水管与出水管均与冷却系统连接。

进一步地，所述热交换器上下面对应的一列热电模块两端分别设置有上夹板、下夹板，所述上夹板、下夹板通过调整螺栓与螺母的配合实现锁紧，加强每列热电模块的冷热端接触和热传导。

更进一步地，所述上夹板和下夹板上还设置有用于微调夹板夹紧程度的紧定螺钉，进一步调整夹板夹紧程度。

再进一步地，所述热电模块与热交换器、冷却水箱之间均通过耐高温导热硅胶连接。不但具有粘性且导热能力和耐高温性能良好。

再进一步地，所述热交换器内部均匀布置有若干翅片。以增大尾气的热交换效率，更加充分利用尾气的热量。

再进一步地，所述进水管上设置有五路水管转换器，所述出水管上设置有三路水管转换器。在实现利用发动机冷却水进行循环冷却的同时使得各个水箱的温度更加均匀，从而增加了热电转换效率和发电功率。

再进一步地，所述热电转换装置设置有4组并排布置在汽车底盘下方。合理利用了汽车底盘的空间，充分吸收尾气的废热。

再进一步地，所述热电转换装置外设置有保护罩，所述热电转换装置通过保护罩连接在汽车底盘底部。防止灰尘等杂质进入热电转换装置，损毁或者腐蚀装置，提高装置的寿命。

再进一步地，所述保护罩一组对立侧面相互之间设置有加强筋，另一组对立侧面设置有若干个用于通风的间隙条。加强筋增加了整个保护罩结构的稳定，间隙条保持罩内环境通风，防止罩内热空气冷凝成水蒸气或水珠，从而造成热电模块短路或积水影响到热电转换装置的正常工作。

再进一步地，所述热交换器两端设置有固定板，所述热交换器通过固定板与保护罩连接。方便安装及拆卸。

本发明的优点在于：本发明在通过多热交换器并排布局进行气路并联充分利用车身底盘可改造空间的同时又能充分吸收尾气的废热。在本发明中，每个冷却水箱的水路均为独立并联的关系，相比冷却水箱的串联式水路，并联方式使得每个冷却水箱的温度更加均匀，从而增加了热电转换效率。

附图说明

图 1 是汽车底盘总体结构示意图 ；

图 2 是汽车侧面示意图 ；

图 3 是热电转换装置整体结构示意图 ；

图 4 是单个热电单元结构示意图 ；

图 5 是单个热电单元侧面示意图 ；

图 6 是图4的局部剖视示意图 ；

图 7 是热电模块布局示意图 ；

图 8 是热交换器内部结构示意图；

图9 是保护罩安装示意图；

图10是保护罩框架示意图。

图中：1.发动机，2.冷却系统，3.离合器，4.水路回水端，5.水路进水端，6.变速箱，7.进水管，8.五路水管转换器，9.汽车车身底盘，10.三路水管转换器，11.热电转换装置，12.出气管，13.出水管，14.车轮，15. 气路出气端，16.尾气消声器，17.排气管，18.减速箱，19.进气管，20.气路进气端，21.车身，22.进气口，23.热交换器固定挡板，24.热交换器，25.调整螺栓，26.紧定螺钉，27.并联公共出水管，28.冷却水箱，29.夹板，30.出气口，31.并联公共进水管，32.螺母，33.热电模块，34.翅片，35.保护罩，36.间隙条，37.固定板，38.加强筋,箭头方向为尾气排出方向。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示，本发明所设计的新型发动机尾气热电转换汽车，包括设置在汽车车身底盘9下的发动机1、冷却系统2、尾气消声器16、若干组气路并联的热电转换装置11，本发明中热电转换装置11优选为4组，并联设置在汽车车身底盘9底部，热电转换装置11包括热交换器24、热电模块33、冷却水箱28，热电模块33连接在热交换器24的上下两个热面上，热电模块33按列布置，每列设有若干个，每列热电模块33的热端与热交换器24连接，冷端与冷却水箱28底部连接，热交换器24的进气口22之间并联后通过管道与发动机1的排气口连接，热交换器24的出气口30之间并联后通过管道与尾气消声器16连接，冷却水箱28入口并联后与进水管7连接，冷却水箱28出口并联后与出水管13连接，进水管7与出水管13均与冷却系统2连接。

发动机1启动后，汽车尾气从发动机1排气口排出，发动机1排气口与气路进气端20相连，尾气沿着气路进气端20进入气路到达进气管19，尾气在进气管19一分为四，进入热电转换装置11。其中，如图3、图4、图5、图6、图7，热电转换装置11的热交换器24上下2个热面先涂有一定厚度的耐高温导热硅胶，每个热面上对应的多个热电模块33其热端通过耐高温导热硅胶贴附在热交换器24的热面上，同时各个热面上的多个热电模块33其冷端也涂有一定厚度的耐高温导热硅胶，各个热电模块33以一列为一组，称为热电模块组，每个热电模块组对应一个单列冷却水箱28，冷却水箱28的下表面通过耐高温导热硅胶与热电模块33的冷端紧贴相连。如图6示，热交换器24对应的上下每两个热电模块组和冷却水箱28被四块夹板29分别固定两端，每组对应的上下两个夹板29利用两根调整螺栓25来固定冷却水箱28和热电模块33的位置关系，同时在夹板中间还设有一个紧定螺钉26，用来微调夹板29的夹紧程度，达到进一步固定冷却水箱28、热电模块33和夹板29的作用。

如图1、图3、图7所示，热交换器24上下表面均匀布置多个热电模块33，汽车尾气沿着进气口进入四个独立的热交换器24箱体中，热交换器24内部均匀分布一些翅片，在翅片的导流作用下，汽车尾气的热量能被高效的传递至热交换器24的上下表面。尾气热量经吸收后，由出气口排出并在出气管12汇合，再在气路出气端15的引导下流入尾气消声器16，最后经排气管流入大气。

如图1、图3所示，冷却系统2中的冷却水由水路进水端5经进水管7在2个五路水管转换器8的作用下，冷却水一分为八流入四个热电单元中的多个冷却水箱28中，每个单列冷却水箱28均是独立，互不干扰的。冷却水在并联公共进水管7的引导下由冷却水箱28的进水口流入冷却水箱28，再由冷却水箱28出水口流出并进入并联公共出水管13中，先在并联公共出水管13对应的三路水管转换器10中汇合，最后在出水管13汇合，由水路回水端4引入冷却系统2之中，达到循环利用冷却水的作用。热电模块33在水路和气路的共同作用下，能够产生温差进行发电，产生的直流电能可通过进一步变换后给车载电器供电或实现混合动力系统的驱动，从而进一步实现汽车的节能与减排。

如图9、图10所示，热电转换装置11外设置有保护罩，热电转换装置11通过螺栓，螺钉等固定方式固定在保护罩35内，其中热交换器通过两端的热交换器24两端的固定挡板23、螺栓和螺母与热电转换装置保护罩35连接固定，保护罩35顶部两侧设置有固定板37，固定板37上打有多个孔洞，利用螺栓将保护罩35固定在汽车车身底盘9，汽车车身底盘9上通过焊接引出有用于固定保护罩35的固定接口，保护罩35一对立侧面打有多个间隙条36，保持罩内环境通风，防止罩内热空气冷凝成水蒸气或水珠，从而造成热电模块33的短路影响到热电转换装置11的正常工作，保护罩35另一对立侧面相互间设置有加强筋38，保持整个保护罩35的强度。保护罩35的上下表面和四周均用透明的隔热材料进行包裹，保持热电装换装置的良好工作环境，同时也方便车辆使用者平时自检或是专业人员检修。

本发明在热交换器箱体均匀布置一定数量的翅片，以增大尾气的热交换效率，更加充分利用尾气的热量，通过多热交换器并排布局进行气路并联充分利用车身底盘可改造空间的同时又能充分吸收尾气的废热。在本发明中，每个冷却水箱的水路均为独立并联的关系，相比冷却水箱的串联式水路，本发明中的每个冷却水箱的温度更加均匀，从而增加了热电转换效率。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种新型发动机尾气热电转换汽车，包括设置在汽车车身底盘(9)上的发动机(1)、冷却系统(2)、尾气消声器(16)，其特征在于：

还包括若干组并联的热电转换装置(11)，所述热电转换装置(11)安装在汽车车身底盘(9)下方，包括热交换器(24)、热电模块(33)、冷却水箱(28)，所述热电模块(33)连接在热交换器(24)的上下两个热面上，所述热电模块(33)按列布置，每列若干个热电模块(33)的热端与热交换器(24)连接，冷端与冷却水箱(28)底部连接，所述热交换器(24)的进气口(22)并联后通过管道与发动机(1)排气口连接，热交换器(24)出气口(30)并联后通过管道与尾气消声器(16)连接，所述冷却水箱(28)入口并联后与进水管(7)连接，冷却水箱(28)出口并联后与出水管(13)连接，所述进水管(7)与出水管(13)均与冷却系统(2)连接；所述热交换器(2)上下面对应的一列热电模块两端分别设置有上、下两块夹板(29)，所述上、下两块夹板(29)通过调整螺栓(25)与螺母(32)的配合实现锁紧；所述上、下两块夹板(29)上还设置有用于微调夹板夹紧程度的紧定螺钉(26)。

2.根据权利要求1所述的新型发动机尾气热电转换汽车，其特征在于：所述热电模块(33)与热交换器(24)、冷却水箱(28)之间均通过耐高温导热硅胶连接。

3.根据权利要求2所述的新型发动机尾气热电转换汽车，其特征在于：所述热交换器(24)内部均匀布置有若干翅片(34)。

4.根据权利要求3所述的新型发动机尾气热电转换汽车，其特征在于：所述进水管(7)上设置有五路水管转换器(8)，所述出水管(13)上设置有三路水管转换器(10)。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的新型发动机尾气热电转换汽车，其特征在于：所述热电转换装置(11)设置有4组。

6.根据权利要求5所述的新型发动机尾气热电转换汽车，其特征在于：所述热电转换装置(11)外设置有保护罩(35)，所述热电转换装置(11)通过保护罩(35)连接在汽车车身底盘(9)下方。

7.根据权利要求6所述的新型发动机尾气热电转换汽车，其特征在于：所述保护罩(35)一组对立侧面相互之间设置有加强筋(38)，另一组对立侧面设置有若干个用于通风的间隙条(36)。

8.根据权利要求7所述的新型发动机尾气热电转换汽车，其特征在于：所述热交换器(24)两端设置有固定板(23)，所述热交换器(24)通过固定板(23)与保护罩(35)连接。