排气歧管的制作方法

本发明涉及具有用于利用内燃机的废热的热电元件的排气歧管，其包括：排气歧管，该排气歧管优选地包括铸造材料；以及至少一个热电元件，其中，热电元件优选地被设计为板，并且热电元件由于在一侧与相对侧之间出现的温度差而产生电压，其中，至少一个热电元件被布置在至少一个排气歧管侧上。

背景技术：

为增加车辆的功率或经济效率，已知的是使用利用内燃机的废热的热电元件以便产生附加的能量。根据现有技术，这样的元件主要在排气系统的领域中使用。这样的热电元件在经济上有意义，但是仅当在元件的一侧与元件的另一侧之间存在高的温度差时才在经济上有意义，因为由此产生了电压。被紧固在排气区域中的热电元件的缺点是所存在的以便实现在经济上有意义的这样的能量获取的温度差过小。

us2016/012592a1公开了用于内燃机的发电机，其中，多个热电模块被布置在覆盖排气歧管的隔热罩上。

在这种情况下不利的是，热电模块不直接暴露于排气歧管中盛行（prevail）的最大温度的作用下，而是由于热电模块被紧固在其上的隔热罩而与内燃机的废热隔离，且因此在热电元件中在面向发动机的侧与抵靠（buttingagainst）冷却元件的侧之间没有实现最大温度差。

技术实现要素：

本发明的目的是提出具有用于利用内燃机的废热的热电元件的排气歧管，其中能够借助于内燃机的废热产生大的能量获取且因此实现经济优势。

根据本发明，该目的通过在背向排气歧管的侧上被布置在热电元件上的冷却元件来实现，其中，所述冷却元件具有至少一个冷却通道，其中，所述冷却通道用于流体的通流。

本发明涉及具有用于利用内燃机的废热的至少一个热电元件的排气歧管。具有热电元件的根据本发明的排气歧管包括：排气歧管，其优选地包括铸造材料，特别优选地包括铸钢或铸铁，其中，也可设想包括金属片或其他材料的排气歧管；以及至少一个热电元件，其中，热电元件优选地被设计为板，并且热电元件由于在板的一侧与板的相对侧之间出现的温度差而产生电压，其中，热电元件也能够具有与板不同的结构形式。至少一个热电元件被布置在排气歧管侧上，其中，排气歧管侧将被理解成外侧，诸如，排气歧管的上侧和下侧、以及连接上侧和下侧并且优选地被设计为辐射状部分（radius）的前侧。冷却元件被布置在每个热电元件上在背向排气歧管的侧上，其中，所述冷却元件具有至少一个冷却通道，其中，所述冷却通道用于流体的通流。通过在热电元件的背向排气歧管的侧上将冷却元件附接在热电元件上，实现了非常大的温度差，该温度差用于产生高电压。

有利的情况是，排气歧管和冷却元件被设计为单独的零件。这也使得能够单独制造排气歧管和冷却元件，并且还使得能够有可能使用特别适合于要求的不同材料。由于这些零件没有相互连接或没有被设计为一个零件的事实，能够避免出现热桥效应，在热桥效应中排气歧管的热量传递到冷却元件。

冷却元件优选地延伸遍及排气歧管侧的整个宽度，也就是说优选地遍及排气歧管上侧和/或排气歧管下侧和/或排气歧管前侧的整个宽度，据此将理解的是，冷却元件延伸遍及所有排气入口。

冷却元件优选地还延伸遍及排气歧管侧的整个长度，优选地排气歧管上侧和/或排气歧管下侧的整个长度，也就是说沿排气入口直到排气短管，在所述排气短管中，排气入口汇集在一起。这带来了对排气歧管的可用表面的最佳利用。（一个或多个）冷却元件优选地被设计为遍及整个宽度和长度连续的单件式元件。因此，避免了不产生最佳表面利用的不必要的分离点，并且在排气歧管上的紧固变得更简单。

作为另外的优选实施例，热电元件还被布置在前侧上，该前侧连接排气歧管上侧和下侧并且优选地被设计为辐射状部分，其中，冷却元件也抵靠背向排气歧管的侧。因此，得以最佳地利用排气歧管的表面。

冷却元件优选地被设计为铸造零件，其中，冷却元件特别优选地被设计为铝或镁压铸零件。

作为可能的另外的实施例，冷却元件还能够被设计为铣削零件或金属片零件，其中，所述冷却元件于是由两个半壳形成以便引入冷却通道，所述半壳然后被组装以形成冷却元件，所述冷却元件优选地包括密封件以便使这些半壳相对于彼此密封。

有利的情况是，冷却元件在一侧上直接抵靠热电元件或者冷却元件的表面与热电元件的表面接触而其之间没有布置另外的元件或材料。因此，热电元件在冷却元件侧上被最佳地冷却，且因此经历在热电元件的两侧之间的大的温度差。

为了在热电元件的两侧之间实现尽可能大的温度差，如上文所提到的，至少一个热电元件或热电元件的一侧直接抵靠排气歧管侧。优选地，热电元件以其侧直接抵靠排气歧管下侧和/或排气歧管上侧和/或排气歧管前侧的外表面，或者优选地连续热电元件被排他地（exclusively）布置在相应侧上，这确保了对排气歧管的加热表面的最佳利用。

作为替代性实施例，填充元件被布置在排气歧管侧的外表面与热电元件之间。填充元件优选地被布置在排气歧管下侧的表面和/或排气歧管上侧的外表面与热电元件之间。填充元件由具有良好传导性的材料制造而成，使得排气歧管的热量尽可能远地无损地传递到热电元件。其主要用于将热电元件或冷却元件更简单地紧固在排气歧管上。

作为优选实施例，已经示出的是，热电元件优选地借助于紧固机构被紧固在冷却元件上。因此，能够形成预先组装的模块，该预先组装的模块能够以简单的方式被紧固在排气歧管上。

附图说明

参考附图描述了本发明的示例性实施例，其中，本发明并非仅限于这些示例性实施例。在附图中：

图1示出了具有热电元件的根据本发明的排气歧管的三维视图，

图2示出了具有热电元件的根据本发明的排气歧管的平面图，

图3示出了具有热电元件的根据本发明的排气歧管的侧视图，

图4示出了具有热电元件的根据本发明的排气歧管的剖视图，

图5示出了具有填充元件的具有热电元件的根据本发明的排气歧管的剖视图，

图6示出了具有在前侧上的热电元件的根据本发明的排气歧管的三维视图，以及

图7示出了具有在前侧上的热电元件的根据本发明的排气歧管的剖视图。

具体实施方式

图1中所描绘的附图示出了具有热电元件的根据本发明的排气歧管1的三维视图。

所图示的实施例示出了变型，在这些变型中，热电元件和冷却元件被附接在两侧上，也就是说被附接在排气歧管的底部和顶部处，但是自然地也可设想根据本发明的排气歧管的这样的可能实施例，该实施例仅在底部处或仅在顶部处、以及仅在前侧上或在所有侧上（也就是说，在顶部、底部处以及在前侧上）具有这些元件。

在图1中的所描绘的实施例中，冷却元件4借助于紧固机构12被紧固在排气歧管2上，其中，在所描绘的实施例中，分别被布置成一个在排气歧管上侧5上并且一个在排气歧管下侧6上的冷却元件4被夹持在一起。自然地，也可设想用于将冷却元件4紧固在排气歧管2上的其他布置和紧固元件。热电元件3被布置在冷却元件4与排气歧管上侧5之间以及另一冷却元件4与排气歧管下侧6之间，并且在图3至图5中是明显的。冷却元件4在其内部中具有至少一个冷却通道9（图4和图5中示出），流体流动穿过所述冷却通道且因此冷却元件4被冷却。入口开口13和出口开口14优选地位于冷却元件4的端面上。冷却元件4被设计为单独的零件，这在图4和图5中容易看到。因此，排气歧管2以及冷却元件4在每种情况下均能够由最佳地对应于要求的另一种材料制造而成。

图2以平面图示出了具有热电元件的根据本发明的排气歧管1，因此此处主要可见的是被布置在排气歧管上侧5上的冷却元件4。还容易看到的是，冷却元件4延伸遍及排气歧管2的整个宽度、也就是说延伸遍及所有排气入口，以及遍及排气歧管的长度、其大致对应于排气入口直到排气短管15的长度，以便因此最佳地利用可用表面，且因此不存在各个冷却元件4的不必要的分离点。

图3以侧视图示出了具有热电元件的根据本发明的排气歧管1。将清楚地看到被布置在排气歧管上侧5与冷却元件4之间以及排气歧管下侧6与另外的冷却元件4之间的热电元件3。在图3中所描绘的实施例中，冷却元件4借助于紧固机构12被按压到排气歧管2上，但是就此而言存在用于将冷却元件4紧固到排气歧管2上的无数变型，其中，热电元件3仍被布置或夹持在其之间。

图4以剖视图示出了具有热电元件的根据本发明的排气歧管1。此处容易看到的是，两个热电元件3抵靠排气歧管上侧5和排气歧管下侧6。冷却元件4抵靠热电元件3的背向排气歧管的侧8。由于热电元件3在侧7上抵靠热的排气歧管2并且另一侧8抵靠冷的冷却元件4的事实，因此产生了能够被用作能量的高电压。在图4和图5中可见冷却元件4的冷却通道9，其中，冷却元件4优选地被设计为铸造零件，但是也可设想作为铣削（milled）零件的产品，其由两个半壳形成，这两个半壳借助于密封件组装在一起，从而形成冷却元件4（未示出）。

图5示出了具有热电元件的排气歧管1的另外的实施例，其中，热电元件3借助于紧固机构11被紧固在冷却元件4上，使得形成了安装模块，该安装模块能够以简单的方式被预先组装和紧固在排气歧管2上。

此外，图5还示出了填充元件10的可能性，该填充元件优化热电元件3抵靠排气歧管2的邻接或形成座。填充元件10优选地以传导性非常好的材料为特征，使得排气歧管2的热量能够被容易地引导到热电元件3的侧7上，并且使得在面向排气歧管的侧7与面向冷却元件的侧8之间存在大的温度差。自然地，如果不存在用于预先组装安装模块的紧固机构11，则也能够使用填充元件10，并且这样的预先组装的安装模块也能够在没有填充元件10的情况下被布置在排气歧管2上。

图6和图7中图示了根据本发明的排气歧管1的另外的示例性实施例。在其中能够容易地看到，热电元件3抵靠排气歧管侧16或抵靠排气歧管的前侧16，并且冷却元件4抵靠热电元件3的背向排气歧管的侧8。自然地，也可设想不同实施例的热电元件3和冷却元件4的组合。

附图标记列表

1具有热电元件的排气歧管

2排气歧管

3热电元件

4冷却元件

5排气歧管侧（上）

6排气歧管侧（下）

7热电元件的面向/抵靠排气歧管的侧

8热电元件的背向排气歧管/抵靠冷却元件的侧

9冷却通道

10填充元件

11紧固机构

12紧固元件

13冷却通道入口

14冷却通道出口

15排气短管

16排气歧管侧（前侧）