一種圓筒式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置及安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車尾氣溫差發(fā)電裝置及方法領(lǐng)域，具體地涉及一種圓筒式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置及安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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，現(xiàn)有的汽車尾氣發(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(duì)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。
[0003]此外，還報(bào)道過(guò)圓筒式結(jié)構(gòu)的熱交換器，如中國(guó)實(shí)用新型專利(公開號(hào):2031198709U，公開日:2013-08-07)報(bào)道了題為汽車尾氣余熱發(fā)電裝置的專利文獻(xiàn)，文獻(xiàn)中公開了一種汽車尾氣余熱發(fā)電裝置，包括溫差發(fā)電器、散熱片和連接套，且連接套的內(nèi)徑為圓柱形，與汽車排氣筒外圓相匹配，連接套的外部呈現(xiàn)六邊形柱體，具有六邊形柱體結(jié)構(gòu)的連接套分為上套和下套兩部份組成；中國(guó)實(shí)用新型專利(公開號(hào):204652267U，公開日:2015-09-16)報(bào)道了題為一種尾氣溫差發(fā)電裝置的專利文獻(xiàn)，文獻(xiàn)中公開了一種包括雙層半八邊形排氣管的溫差發(fā)電裝置，這兩種設(shè)計(jì)均采用圓筒式的雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式，提高了尾氣余熱的換熱效率，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠緊湊，同時(shí)不利于穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)中尾氣流動(dòng)背壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種圓筒式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置及安裝方法，其目的是在保證發(fā)動(dòng)機(jī)中尾氣流動(dòng)背壓不增加的基礎(chǔ)上，提高尾氣余熱的熱轉(zhuǎn)換效率。
[0005]本發(fā)明的一種圓筒式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，包括熱電轉(zhuǎn)換單元和電壓巡檢單元，所述熱電轉(zhuǎn)換單元包含熱交換器，熱交換器包含第一熱面、第二熱面、第三熱面、第四熱面、第五熱面、第六熱面、第七熱面和第八熱面，且第一熱面?第八熱面圍合形成兩端開口設(shè)置的筒式腔體，在筒式腔體的內(nèi)側(cè)均勻設(shè)置若干個(gè)翅片，在筒式腔體外側(cè)的第一熱面?第八熱面的表面上分別對(duì)應(yīng)連接有第一熱電模塊組、第二熱電模塊組、第三熱電模塊組、第四熱電模塊組、第五熱電模塊組、第六熱電模塊組、第七熱電模塊組和第八熱電模塊組中的各個(gè)熱電模塊的熱端，第一熱電模塊組?第八熱電模塊組中的各個(gè)熱電模塊的冷端分別對(duì)應(yīng)連接著第一水箱、第二水箱、第三水箱、第四水箱、第五水箱、第六水箱、第七水箱和第八水箱;第一水箱?第八水箱的外側(cè)設(shè)置有固定熱交換器、熱電模塊組和水箱的第一緊箍環(huán)、第二緊箍環(huán)、第三緊箍環(huán)、第四緊箍環(huán)和第五緊箍環(huán)；
[0006]所述電壓巡檢單元包含第一檢測(cè)從板、第二檢測(cè)從板、第三檢測(cè)從板和第四檢測(cè)從板，第一檢測(cè)從板?第四檢測(cè)從板分別通過(guò)第一高溫導(dǎo)線組、第二高溫導(dǎo)線組、第三高溫導(dǎo)線組、第四高溫導(dǎo)線組、第五高溫導(dǎo)線組、第六高溫導(dǎo)線組、第七高溫導(dǎo)線組和第八高溫導(dǎo)線組與第一熱電模塊組?第八熱電模塊組相連并檢測(cè)各個(gè)熱電模塊組中的熱電模塊電壓，第一檢測(cè)從板?第四檢測(cè)從板還通過(guò)CAN總線與檢測(cè)主板進(jìn)行通信，通過(guò)RS485接口向上位機(jī)傳送各個(gè)熱電模塊的電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，通過(guò)LCD顯示器對(duì)電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示;通過(guò)GPRS模塊和Zigbee模塊將各個(gè)熱電模塊的電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。
[0007]具體的，所述第一熱電模塊組?第八熱電模塊組通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)的方式進(jìn)行組合作為熱電轉(zhuǎn)換單元的最終輸出端，且第一熱電模塊組?第八熱電模塊組中的各個(gè)熱電模塊組均包含五個(gè)以串聯(lián)方式組合的熱電模塊;所述第一水箱?第八水箱中的各個(gè)水箱均包含多列水箱，且第一水箱?第八水箱中的每列水箱的下表面分別與第一熱電模塊組?第八熱電模塊組中的各個(gè)熱電模塊的冷端對(duì)應(yīng)相連；
[0008]所述熱電轉(zhuǎn)換單元還包含汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫尾氣通過(guò)第一導(dǎo)氣管的進(jìn)氣口與熱交換器的入口相連，熱交換器的出口通過(guò)第二導(dǎo)氣管的出氣口與大氣相連;汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻裝置中的冷卻水出口經(jīng)過(guò)第一散熱片管道后分為八條支路分別與第一水箱中的第一進(jìn)水口、第二水箱中的第二進(jìn)水口、第三水箱中的第三進(jìn)水口、第四水箱中的第四進(jìn)水口、第五水箱中的第五進(jìn)水口、第六水箱中的第六進(jìn)水口、第七水箱中的第七進(jìn)水口和第八水箱中的第八進(jìn)水口相連，且第一水箱?第八水箱的冷卻水出口相連后經(jīng)過(guò)第二散熱片管道，與冷卻裝置的冷卻水入口相連，形成熱電轉(zhuǎn)換單元的一個(gè)冷卻水循環(huán)回路。
[0009]具體的，所述第一熱面?第八熱面圍合形成正八邊形筒式腔體，在正八邊形筒式腔體的內(nèi)側(cè)均勻設(shè)置有十六個(gè)翅片，所述翅片設(shè)置在相鄰兩個(gè)熱面的結(jié)合處，或者每個(gè)熱面在寬邊上的中位線處，且相鄰兩個(gè)翅片之間的夾角為22.5°。
[0010]具體的，所述第一熱電模塊組?第八熱電模塊組中的各個(gè)熱電模塊的電壓正負(fù)極輸出端分別對(duì)應(yīng)通過(guò)第一高溫導(dǎo)線組?第八高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端相連，且第一高溫導(dǎo)線組和第二高溫導(dǎo)線組對(duì)應(yīng)的第一接線板的輸出端與第一檢測(cè)從板的信號(hào)采集端相連，第三高溫導(dǎo)線組和第四高溫導(dǎo)線組對(duì)應(yīng)的第二接線板的輸出端與第二檢測(cè)從板的信號(hào)采集端相連，第五高溫導(dǎo)線組與第六高溫導(dǎo)線組對(duì)應(yīng)的第三接線板的輸出端與第三檢測(cè)從板的信號(hào)采集端相連，第七高溫導(dǎo)線組與第八高溫導(dǎo)線組對(duì)應(yīng)的第四接線板的輸出端與第四檢測(cè)從板的信號(hào)采集端相連。
[0011]具體的，所述第一高溫線組(71)?第八高溫線組(78)中的各個(gè)高溫線組均包含多根排線，電壓巡檢單元(8)的接線板(80)輸出端通過(guò)每組多根排線與檢測(cè)從板的信號(hào)采集端相連。
[0012]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供了圓筒式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置的安裝方法，其特征在于:包含如下步驟:
[0013]步驟一:在正八邊形筒式熱交換器的第一熱面?第八熱面的表面上均勻涂布耐高溫導(dǎo)熱娃膠，將第一熱電模塊組?第八熱電模塊組分別對(duì)應(yīng)貼附在第一熱面?第八熱面上；
[0014]步驟二:在第一熱電模塊組?第八熱電模塊組中的熱電模塊的冷端均勻涂布耐高溫導(dǎo)熱娃膠，再將第一水箱?第八水箱的下表面分別對(duì)應(yīng)貼附在第一熱電模塊組?第八熱電模塊組中的各個(gè)熱電模塊組中的熱電模塊的冷端上；
[0015]步驟三:在第一水箱?第八水箱的表面上，通過(guò)螺栓固定第一緊箍環(huán)?第五緊箍環(huán)，且第一緊箍環(huán)?第五緊箍環(huán)分別與每個(gè)熱電模塊組中的五個(gè)串聯(lián)的熱電模塊在位置上相對(duì)應(yīng)。
[0016]有益效果:
[0017]本發(fā)明與平板式熱交換器相比，采用的類似圓筒式熱交換器筒內(nèi)部氣流順暢，筒內(nèi)翅片受熱均勻，可在不改變汽車發(fā)動(dòng)機(jī)背壓的前提下實(shí)現(xiàn)尾氣廢熱的有效收集，同時(shí)，由于其結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，各個(gè)熱面上熱電模塊的溫差和輸出性能基本一致，這樣也便于它們之間的電氣串并聯(lián)組合連接。此外，采用發(fā)動(dòng)機(jī)自身冷卻裝置的冷卻水控制熱電模塊的冷端溫度，使裝置的操作變得方便可行同時(shí)能夠降低裝置的開發(fā)和回收成本。本發(fā)明經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)與改良，可較好解決汽車尾氣余熱利用不充分、輸出功率低等難題，提高了熱電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率和輸出功率，有助于實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能與減排。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明圓筒式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為圖1中導(dǎo)氣管的進(jìn)氣口的正視圖；
[0020]圖3為圖1中熱交換器熱交換器熱交換器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為圖3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5為圖1中熱電模塊組和水箱布局示意圖；
[0023]圖6為圖5中第一熱電模塊單元電壓檢測(cè)示意圖；
[0024]圖7為圖5中第二熱電模塊單元電壓檢測(cè)示意圖；
[0025]圖8為圖5中第三熱電模塊單元電壓檢測(cè)示意圖；
[0026]圖9為圖5中第四熱電模塊單元電壓檢測(cè)示意圖。
[0027]圖中各部件標(biāo)號(hào)如下:
[0028]I —進(jìn)水口: 11 一第一進(jìn)水口、12—第二進(jìn)水口、13—第三進(jìn)水口、14一第四進(jìn)水口、15—第五進(jìn)水口、16—第六進(jìn)水口、17—第七進(jìn)水口、18—第八進(jìn)水口 ；
[0029]2—水箱:21—第一水箱、22—第二水箱、23—第三水箱、24—第四水箱、25—第五水箱、26—第六水箱、27—第七水箱、28—第八水箱；
[0030]3一熱電模塊:31—第一熱電模塊、32—第二熱電模塊、33—第二熱電模塊、34—第四熱電模塊、35—第五熱電模塊、36—第六熱電模塊、37—第七熱電模塊、3