技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車尾氣溫差發(fā)電裝置及方法領(lǐng)域，具體地涉及一種用于拖拉機(jī)上的尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油能量約30%以尾氣廢熱的方式排放，造成了巨大的能量浪費(fèi)，采用熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)回收尾氣廢熱進(jìn)行發(fā)電供給拖拉機(jī)車載系統(tǒng)使用是提高其燃油經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)重要途徑。目前，現(xiàn)有的汽車尾氣發(fā)電裝置大多水平方式安裝在汽車底盤下方，考慮到拖拉機(jī)尾氣排放豎立式結(jié)構(gòu)的特殊性，本發(fā)明將消聲器和熱電轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。由于拖拉機(jī)的出氣管、消聲器均置于拖拉機(jī)車身上方，空氣流動(dòng)性良好，本發(fā)明中的散熱片裸露在空氣中，采用風(fēng)冷散熱模式。相比于水冷散熱模式，本發(fā)明安裝簡(jiǎn)單、成本低、無須從拖拉機(jī)冷卻系統(tǒng)中引流冷卻水而影響其熱平衡，降低了改造難度；同時(shí)，本發(fā)明中的消聲器和熱電轉(zhuǎn)換裝置的一體化設(shè)計(jì)，由于消聲器被封閉在熱電轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)部，在不明顯改變消聲效果的條件下，也可以進(jìn)行尾氣和熱交換器的熱量傳導(dǎo)，達(dá)到不占用零件空間，外形美觀的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于拖拉機(jī)上的尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣管的廢熱發(fā)電，提高尾氣余熱的熱電轉(zhuǎn)換效率。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種用于拖拉機(jī)上的尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，包括熱電轉(zhuǎn)換裝置、消聲器和尾氣管，所述尾氣管包括出氣管和進(jìn)氣管，豎立式消聲器其進(jìn)口通過進(jìn)氣管與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，消聲器出口通過豎立式出氣管排向大氣，所述熱電轉(zhuǎn)換裝置包括熱交換器、熱電模塊組和散熱裝置，所述熱交換器為導(dǎo)熱材料制成的外周為多邊形的桶狀結(jié)構(gòu)，桶狀結(jié)構(gòu)的熱交換器豎立方式套在消聲器外圍并與消聲器固定相連，熱電模塊組由多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件組成，多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件均勻分布在熱交換器周圍，熱電轉(zhuǎn)換器件的熱端與熱交換器的多邊形外表面均勻貼合，多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件所發(fā)電量通過導(dǎo)線相連經(jīng)過電壓變換后給負(fù)載使用或存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電池內(nèi)，所述散熱裝置與熱電轉(zhuǎn)換器件的冷端均勻貼合，用于給熱電轉(zhuǎn)換器件的冷端散熱，在熱電轉(zhuǎn)換器件冷端和熱端之間形成溫差發(fā)電。

作為改進(jìn)，所述熱交換器內(nèi)徑比消聲器大，消聲器外周設(shè)有多個(gè)固定筋，熱交換器通過與固定筋相連的方式固定在消聲器外周。

作為改進(jìn)，所述消聲器的筒壁上開設(shè)有多個(gè)用于傳熱的導(dǎo)熱孔。

作為改進(jìn)，所述散熱裝置包括散熱底板和固定于散熱底板上的散熱片，所述散熱底板均勻貼合在熱電轉(zhuǎn)換器件的冷端。

作為改進(jìn)，所述散熱底板和散熱片有多個(gè)，每個(gè)散熱片對(duì)應(yīng)一個(gè)散熱底板并粘合成一個(gè)整體，每個(gè)散熱底板對(duì)應(yīng)一個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件，多個(gè)散熱底板和散熱片均勻分布在熱交換器的外周，并通過固定裝置固定。

作為改進(jìn)，所述固定裝置包括鋼絲和設(shè)于散熱底板上下兩端橫向設(shè)置的溝槽，通過用鋼絲穿過散熱底板上溝槽，將熱交換器上同一個(gè)高度外表面上的多個(gè)散熱底板捆扎固定。

作為改進(jìn)，所述熱交換器多邊形表面不同高度處設(shè)有多個(gè)固定擋板，所述固定擋板用于將熱交換器多邊形表面不同高度處的散熱底板和熱電轉(zhuǎn)換器件進(jìn)行隔離固定。

作為改進(jìn)，與熱電轉(zhuǎn)換器件接觸的熱交換器表面上設(shè)有耐高溫導(dǎo)熱材料涂層，不與熱電轉(zhuǎn)換器件接觸的熱交換器表面以及其他裸露區(qū)域分別設(shè)有隔熱材料層。

作為改進(jìn)，所述散熱底板與熱電轉(zhuǎn)換器件接觸面設(shè)有耐高溫導(dǎo)熱材料涂層。

作為改進(jìn)，所述熱交換器的外周面為三邊形、四邊形、五邊形、六邊形、七邊形或八邊形。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn) ：本發(fā)明將消聲器和熱電轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。由于拖拉機(jī)的出氣管、消聲器均以豎立式置于拖拉機(jī)車身上方，空氣流動(dòng)性良好，本發(fā)明中的散熱片裸露在空氣中，采用風(fēng)冷散熱模式。相比于水冷散熱模式，本發(fā)明安裝簡(jiǎn)單，無須從拖拉機(jī)冷卻系統(tǒng)中引流冷卻水，從而降低了安裝和改造難度；同時(shí)，本發(fā)明中的消聲器和熱電轉(zhuǎn)換裝置的一體化設(shè)計(jì)，由于消聲器被封閉在熱電轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)部，在不影響消聲和排氣效果的條件下，也可以進(jìn)行尾氣和熱交換器的熱量傳導(dǎo)，達(dá)到不占用零件空間，外形美觀的效果。

附圖說明

圖1是采用尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置的拖拉機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是熱電轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖2的出氣管方向正視圖。

圖5是圖4的一部分熱電模塊組結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是熱電轉(zhuǎn)換器件在熱交換器表面布局示意圖。

圖7是固定擋板和散熱片底板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是消聲器和熱交換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是消聲器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是圖9出氣管方向正視圖。

圖11是消聲器結(jié)構(gòu)圖。

附圖說明，1-出氣管，2-熱電轉(zhuǎn)換裝置，3-進(jìn)氣管，4-發(fā)動(dòng)機(jī)，5-車身，6-車輪，7-熱交換器底板，8-散熱片，9-固定擋板，10-鋼絲，11-熱交換器，12-散熱片底板，13-熱電轉(zhuǎn)換器件，14-固定溝槽，15-固定筋，16-導(dǎo)熱孔，17-消聲器，18-熱交換器上蓋板。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣在本申請(qǐng)所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明。

實(shí)施例1

如下圖1、圖2、圖3、圖4、圖8所示，一種用于拖拉機(jī)上的尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，本實(shí)施例機(jī)動(dòng)車為拖拉機(jī)，其主要組成部件是：出氣管1、熱電轉(zhuǎn)換裝置2、進(jìn)氣管3、發(fā)動(dòng)機(jī)4、車身5、車輪6、熱交換器底板7、散熱片8、固定擋板9、鋼絲10、熱交換器11、散熱片底板12、熱電模塊13、固定溝槽14、固定筋15、導(dǎo)熱孔16、消聲器17、熱交換器上蓋板18。

如圖1、圖2所示，拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)4啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣從發(fā)動(dòng)機(jī)4排氣口排出，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口與進(jìn)氣管3相連，尾氣沿著進(jìn)氣管3到達(dá)消聲器17，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣通過消聲器導(dǎo)熱孔16進(jìn)入熱交換器11內(nèi)部。

如圖3、圖4、圖5、圖6所示，熱電轉(zhuǎn)換裝置2從內(nèi)向外由熱交換器11、多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件13組成的熱電模塊組，散熱片底板12、固定溝槽14、散熱片8、固定擋板9、熱交換器底板7等組成。熱電轉(zhuǎn)換裝置2安裝方法為：五邊形的熱交換器11表面先涂有一定厚度的耐高溫導(dǎo)熱硅膠，每個(gè)熱面上對(duì)應(yīng)的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件13，熱電轉(zhuǎn)換器件13熱端通過耐高溫導(dǎo)熱硅膠貼附在熱交換器11的熱面上，同時(shí)各個(gè)熱面上的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件13其冷端也涂有一定厚度的耐高溫導(dǎo)熱硅膠。各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件13以一個(gè)圓周為一組，稱為熱電模塊組（如圖5示）。每個(gè)熱電模塊組對(duì)應(yīng)五個(gè)散熱片底板12，散熱片底板12上表面均勻焊接布置多個(gè)散熱片8，散熱片底板12的下表面通過耐高溫導(dǎo)熱硅膠與熱電轉(zhuǎn)換器件13的冷端緊貼相連。（如圖3、圖4、圖5、圖6、圖7示）每個(gè)散熱片底板12上均勻布置2個(gè)固定溝槽14及多個(gè)散熱片8，熱交換器11表面焊接有多個(gè)固定擋板9，其中每?jī)蓚€(gè)固定擋板9固定夾住一個(gè)散熱片底板12和與其對(duì)應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換器件13；固定溝槽11用來放置捆綁散熱片底板12的鋼絲10；每一圓周的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件13與熱交換器11、散熱片底板12粘連后，在四周用鋼絲沿著固定溝槽11將其捆扎固定，加強(qiáng)多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件13的冷熱端接觸和抗震性。

如圖8、圖9、圖10、圖11所示，消聲器17內(nèi)嵌于熱交換器11內(nèi)部，發(fā)動(dòng)機(jī)4尾氣沿著進(jìn)氣管3進(jìn)入消聲器17中，消聲器17管壁上打有多個(gè)導(dǎo)熱孔16，消聲器17內(nèi)的尾氣通過導(dǎo)熱孔16向外部擴(kuò)散至熱交換器11內(nèi)。消聲器17筒壁上每一圓周方向均勻布置5個(gè)固定筋15，消聲器17利用固定筋15通過焊接的方式與熱交換器11內(nèi)壁固定，固定筋15的數(shù)量與熱交換器11熱面的數(shù)量對(duì)應(yīng)，有利于整個(gè)熱電裝轉(zhuǎn)裝置2和消聲器17受力均勻。熱交換器上蓋板18利用中心打有的孔洞穿過出氣管1與熱交換器11出口端表面緊貼，利用焊接將熱交換器上蓋板18與熱交換器11和出氣管1焊合固定；熱交換器底板7中心開有一個(gè)孔洞，熱交換器底板7利用孔洞穿過進(jìn)氣管3貼在熱交換器11入口端表面，將熱交換器底板7與進(jìn)氣管3和熱交換器11的接觸的地方焊接固定，從而將消聲器17固定封閉在熱交換器11內(nèi)部，汽車尾氣的熱量能被高效的傳遞至熱交換器11表面。尾氣熱量經(jīng)吸收后，沿著出氣管1流入大氣。

如圖2、圖3、圖4所示，熱電轉(zhuǎn)換裝置2利用空氣流動(dòng)帶走散熱片8上的熱量，給熱電轉(zhuǎn)換器件13冷端提供低溫環(huán)境。其中，散熱片8采用分叉結(jié)構(gòu)，增加了散熱面積，達(dá)到有效提高散熱片8散熱效率的效果；熱電轉(zhuǎn)換裝置2中的熱交換器11表面未與熱電轉(zhuǎn)換器件13接觸的區(qū)域以及裸露的區(qū)域，均用隔熱材料進(jìn)行覆蓋填充形成隔熱材料層，防止空氣流動(dòng)對(duì)熱交換器11溫度的影響。熱電轉(zhuǎn)換器件13在熱交換器11和散熱片8的共同作用下，能夠持續(xù)有效正常運(yùn)轉(zhuǎn)，多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件13產(chǎn)生的電能用導(dǎo)線相連通過DC/DC進(jìn)行電壓變換后輸送給車載電器或其給儲(chǔ)能充電。

本發(fā)明的尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置不僅可以像上述實(shí)施例一樣應(yīng)用于拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣管上，也可用于其他機(jī)動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣管上，例如轎車、卡車、工程車等等一切具有發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣管和消聲器的機(jī)動(dòng)車。

本發(fā)明中的消聲器17和熱電轉(zhuǎn)換裝置2為一體化設(shè)計(jì)，如圖10所示，固定筋15形狀為扁平狀，a段弧長(zhǎng)30.54rad，b端弧長(zhǎng)30.54rad，寬20.83mm，厚10mm角度c=38.89°導(dǎo)熱孔16為矩形孔，其長(zhǎng)36mm寬4mm，軸向間距30mm。

需要指出的是，本發(fā)明熱交換器11外周設(shè)置成多邊形是為了有利于與熱電轉(zhuǎn)換器件13貼合傳熱，因此熱交換器11外周每一個(gè)邊的寬度大于單個(gè)熱電轉(zhuǎn)換器件13即可，熱交換器11不僅可為實(shí)施例1的五邊形，還可以為三邊以上的任意多邊形，考慮到復(fù)雜性和穩(wěn)定性問題。所述熱交換器11的外周面為最佳為三邊形、四邊形、五邊形、六邊形、七邊形或八邊形。

本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。