本實(shí)用新型涉及汽車領(lǐng)域，具體涉及一種能夠有效利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換的汽車。

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，汽車尾氣發(fā)電裝置大多采取平板式結(jié)構(gòu)，即熱交換器為平板式，熱電模塊平鋪在平板式熱交換器的表面，但這種方式對發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣背壓影響較大，會(huì)造成尾氣氣流不通暢，導(dǎo)致熱交換器受熱不均勻，最終熱影響熱電轉(zhuǎn)換效率，盡管發(fā)出了一定電量但還可能會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，得不償失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為了解決上述課題而進(jìn)行的，目的在于提供一種高熱電轉(zhuǎn)換效率的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車。

本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下方案：

本實(shí)用新型提供一種基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車，包括安裝在車身底盤下方的發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻裝置，其特征在于，還包括：熱電轉(zhuǎn)換裝置，進(jìn)氣端與發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣出口相連，進(jìn)水端與冷卻裝置的出口相連，回水端與冷卻裝置的入口相連；和安裝裝置，將熱電轉(zhuǎn)換裝置安裝在車身底盤下方，其中，熱電轉(zhuǎn)換裝置具有：內(nèi)部中空、外部為多面體形狀的熱交換筒，設(shè)置在熱交換筒的內(nèi)表面上的翅片單元，貼合設(shè)置在熱交換筒的外表面上的熱電轉(zhuǎn)換單元，以及與熱電轉(zhuǎn)換單元相接觸設(shè)置的冷卻水箱單元，翅片單元包括圍繞熱交換筒的軸向設(shè)置的多個(gè)翅片，每個(gè)翅片的一端固定在熱交換筒的內(nèi)表面上，另一端向熱交換筒的中心軸延伸，沿著從內(nèi)表面向熱交換筒的中心軸的方向看，翅片的橫截面的形狀為上部分叉并且底部彎曲一定弧度的Y字形，并且相鄰兩個(gè)翅片的上部的對向分支部分連成為一體，所有翅片的上部圍成一個(gè)圓形。

在本實(shí)用新型所涉及的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車中，還可以具有這樣的特征：弧度為19.15rad，翅片的Y字形分叉的夾角為11.11°。

在本實(shí)用新型所涉及的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車中，還具有這樣的特征：相鄰兩個(gè)翅片的底部之間的間距為 51.32mm，頂部之間的間距為14.36mm。

在本實(shí)用新型所涉及的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車中，還可以具有這樣的特征：熱交換筒的外部為正六面體形，熱電轉(zhuǎn)換單元包括六個(gè)熱電模塊組，六個(gè)熱電模塊組的下表面分別與熱交換筒外部的六個(gè)面相貼合，冷卻水箱單元包括六個(gè)冷卻水箱，六個(gè)冷卻水箱分別與六個(gè)熱電模塊組的上表面相接觸。

在本實(shí)用新型所涉及的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車中，還可以具有這樣的特征：安裝裝置包括：安裝罩、安裝構(gòu)件、兩個(gè)固定連接板，安裝罩為中空長方體形，通過安裝構(gòu)件將熱電轉(zhuǎn)換裝置固定安裝在安裝罩內(nèi)，兩個(gè)固定連接板固定在安裝罩的一個(gè)側(cè)面的兩側(cè)，每個(gè)固定連接板都通過緊固件與車身底盤相固定。

在本實(shí)用新型所涉及的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車中，還可以具有這樣的特征：安裝罩的左右兩個(gè)端面通過安裝構(gòu)件與熱電轉(zhuǎn)換裝置相固定，安裝罩的另外三個(gè)側(cè)面都設(shè)有多根用于通風(fēng)的間隙條。

在本實(shí)用新型所涉及的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車中，還可以具有這樣的特征：安裝裝置還包括沿著軸向方向均勻設(shè)置在熱電轉(zhuǎn)換裝置上的多組緊箍構(gòu)件，每組緊箍構(gòu)件包括：上半緊箍、下半緊箍、緊固件、減震彈簧，上半緊箍和下半緊箍圍繞熱電轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置，通過緊固件和減震彈簧將上半緊箍和下半緊箍相固定。

在本實(shí)用新型所涉及的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車中，還可以具有：進(jìn)水管、第一多路水管轉(zhuǎn)換器、水箱進(jìn)水管、水箱出水管、第二多路水管轉(zhuǎn)換器以及出水管，其中，進(jìn)水端、進(jìn)水管、第一多路水管轉(zhuǎn)換器、水箱進(jìn)水管以及冷卻水箱單元的進(jìn)水口依次相連，冷卻水箱單元的出水口、水箱出水管、第二多路水管轉(zhuǎn)換器、出水管以及回水端依次相連，進(jìn)水端、進(jìn)水管、第一多路水管轉(zhuǎn)換器、水箱進(jìn)水管、水箱出水管、第二多路水管轉(zhuǎn)換器、出水管以及回水端上都包覆有耐高溫隔熱布。

實(shí)用新型的作用與效果

根據(jù)本實(shí)用新型的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車，因?yàn)榘惭b裝置能夠?qū)犭娹D(zhuǎn)換裝置安裝在車身底盤下方，并且熱電轉(zhuǎn)換裝置為多面體筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有多個(gè)圍繞熱交換筒的軸向設(shè)置的翅片，而且每個(gè)翅片的一端固定在熱交換筒的內(nèi)表面上，另一端向熱交換筒的軸向方向延伸，沿著從內(nèi)表面向熱交換筒的中心軸的方向看，翅片的橫截面的形狀為上部分叉并且底部彎曲一定弧度的Y字形，并且相鄰兩個(gè)翅片的上部的對向分支部分連成為一體，所有翅片的上部圍成一個(gè)圓形，因此能夠在不影響發(fā)動(dòng)機(jī)背壓的前提下，增大翅片的受熱面積，延長翅片與汽車尾氣的接觸時(shí)間，增大尾氣的擾動(dòng)，從而提高尾氣的熱交換效率，達(dá)到提高熱交換器的熱傳遞、更加充分利用尾氣熱量的效果。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型涉及的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型涉及的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型涉及的熱電轉(zhuǎn)換裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型涉及的熱電轉(zhuǎn)換裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖5是圖4中區(qū)域I的放大圖；

圖6是本實(shí)用新型涉及的熱電轉(zhuǎn)換裝置的分解圖；

圖7是本實(shí)用新型涉及的熱電轉(zhuǎn)換裝置和安裝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是熱電轉(zhuǎn)換裝置和安裝裝置被拆除安裝罩后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本實(shí)用新型涉及的熱電轉(zhuǎn)換裝置和安裝裝置的側(cè)視圖。

上述圖1至9中，各部件標(biāo)號(hào)如下：

10.尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車：11.車身、12.驅(qū)動(dòng)裝置、13.熱電轉(zhuǎn)換裝置、14.尾氣消聲器、15.排氣管、16.冷卻裝置、17.安裝裝置；

121.發(fā)動(dòng)機(jī)、122.離合器、123.變速箱、124.傳動(dòng)軸、125.減速箱、 126.車輪；

131.氣路進(jìn)氣端、132.熱交換筒、133.翅片單元、134.熱電轉(zhuǎn)換單元、135.氣路出氣端、136.冷卻水箱單元、137.水路進(jìn)水端、138.進(jìn)水管、139.第一多路水管轉(zhuǎn)換器、1310.水箱進(jìn)水管、1311.水箱出水管、 1312.第二多路水管轉(zhuǎn)換器、1313.出水管、1314.水路回水端、1315. 隔熱布；

132a.進(jìn)氣管、132b.出氣管；

133a.翅片：133a-1.左分支、133a-2.右分支；

134a.熱電模塊組：134a-1.熱電模塊；

136a.冷卻水箱；

171.多組緊箍構(gòu)件、172.安裝罩、173.安裝構(gòu)件、174.固定連接板；

171a.上半緊箍、171b.下半緊箍、171c.緊固件、171d.減震彈簧；

172a.間隙條；

173a.固定板。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖對本實(shí)用新型所涉及的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車作詳細(xì)闡述。

<實(shí)施例>

如圖1和2所示，尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車10包括車身11和安裝在車身11的底盤111上的驅(qū)動(dòng)裝置12、熱電轉(zhuǎn)換裝置13、尾氣消聲器14、排氣管15、冷卻裝置16以及安裝裝置17(圖2中僅顯示了安裝裝置 17的一部分)。

驅(qū)動(dòng)裝置12包括發(fā)動(dòng)機(jī)121、離合器122、變速箱123、傳動(dòng)軸124、減速箱125以及車輪126。發(fā)動(dòng)機(jī)121用于將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，并進(jìn)行輸出。離合器122安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)121與變速箱123之間，用于將發(fā)動(dòng)機(jī)121與變速箱123進(jìn)行暫時(shí)分離或逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)121向變速箱123輸入的動(dòng)力。變速箱123 能夠?qū)斎氲膭?dòng)力進(jìn)行變扭和變速。傳動(dòng)軸124與變速箱123和減速箱125相連，將經(jīng)變速箱123變扭和變速后的動(dòng)力傳遞到減速箱125 上。減速箱125用于對動(dòng)力進(jìn)行減速。發(fā)動(dòng)機(jī)121輸出的動(dòng)力經(jīng)過離合器122、變速箱123、傳動(dòng)軸124以及減速箱125后，最終傳遞到車輪126上。

如圖2所示，熱電轉(zhuǎn)換裝置13與發(fā)動(dòng)機(jī)121的排氣口相連通，對發(fā)動(dòng)機(jī)121燃燒產(chǎn)生的高溫尾氣進(jìn)行熱能回收，并將回收的熱能轉(zhuǎn)換成為電能供給車載系統(tǒng)使用。

如圖2至6所示，熱電轉(zhuǎn)換裝置13包括氣路進(jìn)氣端131、熱交換筒132、翅片單元133、熱電轉(zhuǎn)換單元134、氣路出氣端135、冷卻水箱單元136、水路進(jìn)水端137、進(jìn)水管138、第一多路水管轉(zhuǎn)換器139、水箱進(jìn)水管1310、水箱出水管1311、第二多路水管轉(zhuǎn)換器1312、出水管1313、水路回水端1314以及多個(gè)耐高溫的隔熱布1315。

氣路進(jìn)氣端131與發(fā)動(dòng)機(jī)121的排氣口和熱交換筒132相連通，將從排氣口排出的高溫尾氣輸送入熱交換筒132中。

熱交換筒132的外部為正六面體形狀，內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，熱交換筒132的兩端部分別設(shè)有進(jìn)氣管132a和出氣管132b，進(jìn)氣管132a 與氣路進(jìn)氣端131相連通；出氣管132b與尾氣消聲器14相連通。

如圖4和5所示，翅片單元133用于在不影響高溫尾氣順暢流通的前提下，延長翅片與高溫尾氣的接觸時(shí)間，并增大高溫尾氣的擾動(dòng)，使得熱量能夠充分有效地傳遞至熱交換筒132的外表面，從而提高熱交換效率。翅片單元133被固定在熱交換筒132的內(nèi)表面上，它包括圍繞熱交換筒132的軸向設(shè)置的多個(gè)翅片133a，每個(gè)翅片133a的一端固定在熱交換筒132的內(nèi)表面上，另一端向熱交換筒132的中心軸 CA延伸。

沿著從熱交換筒的內(nèi)表面向中心軸CA的方向看(例如，從圖中 F方向看)，如放大部分I中虛線區(qū)域所示，一個(gè)翅片133a的橫截面的形狀為上部分叉并且底部彎曲一定弧度的Y字形，將翅片133a的左分支記為133a-1，右分支記為133a-2，相鄰兩個(gè)翅片133a的對向分支(即、相鄰兩個(gè)翅片133a中，位于左側(cè)的翅片133a的右分支 133a-2和位于右側(cè)的翅片133a的左分支133a-1)的上部連成為一體，并且，所有翅片133a的上部圍成一個(gè)圓形。在本實(shí)施例中，上述弧度為19.15rad，翅片的Y字形分叉的夾角α為11.11°，相鄰兩個(gè)翅片的底部之間的間距為51.32mm，頂部之間的間距為14.36mm。

如圖4和6所示，熱電轉(zhuǎn)換單元134的下表面貼合設(shè)置在熱交換筒132的外表面上，它包括六個(gè)熱電模塊組134a，這六個(gè)熱電模塊組134a的下表面作為熱面，分別與熱交換筒132外部的六個(gè)面相貼合，接受熱交換筒132傳遞來的熱能。本實(shí)施例中，每個(gè)熱電模塊組 134a包括八個(gè)熱電模塊134a-1，這些熱電模塊134a-1是通過均勻涂覆在熱交換筒132的外表面的導(dǎo)熱硅膠貼合粘附在熱交換筒132上。

尾氣熱量經(jīng)熱電模塊組134a吸收后，從出氣管132b排出并在氣路出氣端135的引導(dǎo)下流入尾氣消聲器14，最后經(jīng)排氣管15排入大氣。

冷卻水箱單元136與熱電轉(zhuǎn)換單元134相接觸設(shè)置，本實(shí)施例中，冷卻水箱單元136包括六個(gè)冷卻水箱136a，這六個(gè)冷卻水箱136a分別與六個(gè)熱電模塊組134a的上表面相貼合接觸，并將熱電模塊組 134a的上表面作為冷面其進(jìn)行冷卻降溫。本實(shí)施例中，六個(gè)冷卻水箱136a是通過均勻涂覆在熱電模塊組134a的上表面的導(dǎo)熱硅膠貼合粘附在熱電模塊組134a上。

這樣，被設(shè)置在作為熱源的熱交換筒132和作為冷源的冷卻水箱單元136之間的熱電模塊組134a就能夠通過熱面和冷面的溫度差產(chǎn)生電能。

冷卻裝置16中的冷卻水由水路進(jìn)水端137流入進(jìn)水管138，并在第一多路水管轉(zhuǎn)換器139的作用下，分為六路從水箱進(jìn)水管1310流入六個(gè)冷卻水箱136a中，每個(gè)冷卻水箱136a均是獨(dú)立，互不干擾的。冷卻后的水再由冷卻水箱136a的出水口流出并經(jīng)水箱出水管1311匯總進(jìn)入第二多路水管轉(zhuǎn)換器1312中，最后在出水管1313匯合，并由水路回水端1314引回至冷卻裝置16之中，從而對冷卻水進(jìn)行循環(huán)利用。

多個(gè)隔熱布1315分別包裹在水路進(jìn)水端137、進(jìn)水管138、第一多路水管轉(zhuǎn)換器139、水箱出水管1311、第二多路水管轉(zhuǎn)換器1312、出水管1313以及水路回水端1314的外表面上，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣和冷卻水的傳輸過程中，有效保證冷卻水的溫度不受外界環(huán)境影響。

如圖7和8所示，安裝裝置17用于將熱電轉(zhuǎn)換裝置13安裝在圖2所示的底盤111的下方。安裝裝置17包括多組緊箍構(gòu)件171、安裝罩172、安裝構(gòu)件173以及兩個(gè)固定連接板174。

如圖7至9所示，多組緊箍構(gòu)件171沿著軸向方向均勻設(shè)置在熱電轉(zhuǎn)換裝置13外圍。每組緊箍構(gòu)件171包括上半緊箍171a、下半緊箍171b、緊固件171c以及減震彈簧171d。上半緊箍171a和下半緊箍171b圍繞熱電轉(zhuǎn)換裝置13設(shè)置，緊固件171c和減震彈簧171d將上半緊箍171a和下半緊箍171b進(jìn)行固定，使上半緊箍171a和下半緊箍171b加緊熱交換筒132、熱電轉(zhuǎn)換單元134和冷卻水箱單元136，從而增強(qiáng)熱電轉(zhuǎn)換單元134冷熱面的接觸性和抗震性。本實(shí)施例中，緊固件171c為螺栓和螺母。

安裝罩172為中空長方體形，內(nèi)部安裝有熱電轉(zhuǎn)換裝置13。安裝罩172的左右兩個(gè)端面通過安裝構(gòu)件173與熱電轉(zhuǎn)換裝置13相固定，本實(shí)施例中安裝構(gòu)件173包括兩個(gè)固定板173a、多個(gè)螺栓和螺母。安裝罩172的另外三個(gè)側(cè)面都設(shè)有多根間隙條172a，用于保持罩內(nèi)環(huán)境通風(fēng)，防止罩內(nèi)熱空氣冷凝成水蒸氣或水珠，從而影響到熱電轉(zhuǎn)換裝置13的正常工作。

兩個(gè)固定連接板174固定在安裝罩172的一個(gè)側(cè)面的兩側(cè)，每個(gè)固定連接板174上都開有多個(gè)螺孔，通過螺栓和螺母與底盤111相固定。

實(shí)施例的作用與效果

根據(jù)本實(shí)施例的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車，因?yàn)榘惭b裝置能夠?qū)犭娹D(zhuǎn)換裝置安裝在車身底盤下方，并且熱電轉(zhuǎn)換裝置為多面體筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有多個(gè)圍繞熱交換筒的軸向設(shè)置的翅片，而且每個(gè)翅片的一端固定在熱交換筒的內(nèi)表面上，另一端向熱交換筒的軸向方向延伸，沿著從內(nèi)表面向熱交換筒的中心軸的方向看，翅片的橫截面的形狀為上部分叉并且底部彎曲一定弧度的Y字形，并且相鄰兩個(gè)翅片的上部的對向分支部分連成為一體，所有翅片的上部圍成一個(gè)圓形，因此能夠在不影響發(fā)動(dòng)機(jī)背壓的前提下，增大翅片的受熱面積，延長翅片與汽車尾氣的接觸時(shí)間，增大尾氣的擾動(dòng)，從而提高尾氣的熱交換效率，達(dá)到提高熱交換器的熱傳遞、更加充分利用尾氣熱量的效果。

另外，因?yàn)樵诠潭ㄉ习刖o箍和下半緊箍時(shí)設(shè)置了減震彈簧，通過減震彈簧能夠吸收汽車運(yùn)動(dòng)過程中的由于震動(dòng)產(chǎn)生的沖擊能量，從而達(dá)到有效保護(hù)和固定熱電轉(zhuǎn)換裝置的效果。

以上實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型技術(shù)方案所做的舉例說明。本實(shí)用新型所涉及的基于圓筒熱交換器結(jié)構(gòu)的尾氣熱電轉(zhuǎn)換汽車并不僅僅限定于在以上實(shí)施例中所描述的結(jié)構(gòu)，而是以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域技術(shù)人員在該實(shí)施例的基礎(chǔ)上所做的任何修改或補(bǔ)充或等效替換，都在本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。