一种用于拖拉机上的尾气热电转换装置的制作方法

技术领域

本发明涉及机动车尾气温差发电装置及方法领域，具体地涉及一种用于拖拉机上的尾气热电转换装置。

背景技术：

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拖拉机车载系统使用是提高其燃油经济性的一个重要途径。目前，现有的汽车尾气发电装置大多水平方式安装在汽车底盘下方，考虑到拖拉机尾气排放竖立式结构的特殊性，本发明将消声器和热电转换装置进行一体化设计。由于拖拉机的出气管、消声器均置于拖拉机车身上方，空气流动性良好，本发明中的散热片裸露在空气中，采用风冷散热模式。相比于水冷散热模式，本发明安装简单、成本低、无须从拖拉机冷却系统中引流冷却水而影响其热平衡，降低了改造难度；同时，本发明中的消声器和热电转换装置的一体化设计，由于消声器被封闭在热电转换装置内部，在不明显改变消声效果的条件下，也可以进行尾气和热交换器的热量传导，达到不占用零件空间，外形美观的效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于拖拉机上的尾气热电转换装置，利用发动机尾气管的废热发电，提高尾气余热的热电转换效率。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于拖拉机上的尾气热电转换装置，包括热电转换装置、消声器和尾气管，所述尾气管包括出气管和进气管，竖立式消声器其进口通过进气管与发动机相连，消声器出口通过竖立式出气管排向大气，所述热电转换装置包括热交换器、热电模块组和散热装置，所述热交换器为导热材料制成的外周为多边形的桶状结构，桶状结构的热交换器竖立方式套在消声器外围并与消声器固定相连，热电模块组由多个热电转换器件组成，多个热电转换器件均匀分布在热交换器周围，热电转换器件的热端与热交换器的多边形外表面均匀贴合，多个热电转换器件所发电量通过导线相连经过电压变换后给负载使用或存储在储能电池内，所述散热装置与热电转换器件的冷端均匀贴合，用于给热电转换器件的冷端散热，在热电转换器件冷端和热端之间形成温差发电。

作为改进，所述热交换器内径比消声器大，消声器外周设有多个固定筋，热交换器通过与固定筋相连的方式固定在消声器外周。

作为改进，所述消声器的筒壁上开设有多个用于传热的导热孔。

作为改进，所述散热装置包括散热底板和固定于散热底板上的散热片，所述散热底板均匀贴合在热电转换器件的冷端。

作为改进，所述散热底板和散热片有多个，每个散热片对应一个散热底板并粘合成一个整体，每个散热底板对应一个热电转换器件，多个散热底板和散热片均匀分布在热交换器的外周，并通过固定装置固定。

作为改进，所述固定装置包括钢丝和设于散热底板上下两端横向设置的沟槽，通过用钢丝穿过散热底板上沟槽，将热交换器上同一个高度外表面上的多个散热底板捆扎固定。

作为改进，所述热交换器多边形表面不同高度处设有多个固定挡板，所述固定挡板用于将热交换器多边形表面不同高度处的散热底板和热电转换器件进行隔离固定。

作为改进，与热电转换器件接触的热交换器表面上设有耐高温导热材料涂层，不与热电转换器件接触的热交换器表面以及其他裸露区域分别设有隔热材料层。

作为改进，所述散热底板与热电转换器件接触面设有耐高温导热材料涂层。

作为改进，所述热交换器的外周面为三边形、四边形、五边形、六边形、七边形或八边形。

本发明与现有技术相比具有如下优点 ：本发明将消声器和热电转换装置进行一体化设计。由于拖拉机的出气管、消声器均以竖立式置于拖拉机车身上方，空气流动性良好，本发明中的散热片裸露在空气中，采用风冷散热模式。相比于水冷散热模式，本发明安装简单，无须从拖拉机冷却系统中引流冷却水，从而降低了安装和改造难度；同时，本发明中的消声器和热电转换装置的一体化设计，由于消声器被封闭在热电转换装置内部，在不影响消声和排气效果的条件下，也可以进行尾气和热交换器的热量传导，达到不占用零件空间，外形美观的效果。

附图说明

图1是采用尾气热电转换装置的拖拉机整体结构示意图。

图2是尾气热电转换装置整体结构示意图。

图3是热电转换装置结构示意图。

图4是图2的出气管方向正视图。

图5是图4的一部分热电模块组结构示意图。

图6是热电转换器件在热交换器表面布局示意图。

图7是固定挡板和散热片底板结构示意图。

图8是消声器和热交换器内部结构示意图。

图9是消声器结构示意图。

图10是图9出气管方向正视图。

图11是消声器结构图。

附图说明，1-出气管，2-热电转换装置，3-进气管，4-发动机，5-车身，6-车轮，7-热交换器底板，8-散热片，9-固定挡板，10-钢丝，11-热交换器，12-散热片底板，13-热电转换器件，14-固定沟槽，15-固定筋，16-导热孔，17-消声器，18-热交换器上盖板。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内下面结合实施例进一步阐明。

实施例1

如下图1、图2、图3、图4、图8所示，一种用于拖拉机上的尾气热电转换装置，本实施例机动车为拖拉机，其主要组成部件是：出气管1、热电转换装置2、进气管3、发动机4、车身5、车轮6、热交换器底板7、散热片8、固定挡板9、钢丝10、热交换器11、散热片底板12、热电模块13、固定沟槽14、固定筋15、导热孔16、消声器17、热交换器上盖板18。

如图1、图2所示，拖拉机发动机4启动后，发动机尾气从发动机4排气口排出，发动机排气口与进气管3相连，尾气沿着进气管3到达消声器17，发动机尾气通过消声器导热孔16进入热交换器11内部。

如图3、图4、图5、图6所示，热电转换装置2从内向外由热交换器11、多个热电转换器件13组成的热电模块组，散热片底板12、固定沟槽14、散热片8、固定挡板9、热交换器底板7等组成。热电转换装置2安装方法为：五边形的热交换器11表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转换器件13，热电转换器件13热端通过耐高温导热硅胶贴附在热交换器11的热面上，同时各个热面上的多个热电转换器件13其冷端也涂有一定厚度的耐高温导热硅胶。各个热电转换器件13以一个圆周为一组，称为热电模块组（如图5示）。每个热电模块组对应五个散热片底板12，散热片底板12上表面均匀焊接布置多个散热片8，散热片底板12的下表面通过耐高温导热硅胶与热电转换器件13的冷端紧贴相连。（如图3、图4、图5、图6、图7示）每个散热片底板12上均匀布置2个固定沟槽14及多个散热片8，热交换器11表面焊接有多个固定挡板9，其中每两个固定挡板9固定夹住一个散热片底板12和与其对应的热电转换器件13；固定沟槽11用来放置捆绑散热片底板12的钢丝10；每一圆周的多个热电转换器件13与热交换器11、散热片底板12粘连后，在四周用钢丝沿着固定沟槽11将其捆扎固定，加强多个热电转换器件13的冷热端接触和抗震性。

如图8、图9、图10、图11所示，消声器17内嵌于热交换器11内部，发动机4尾气沿着进气管3进入消声器17中，消声器17管壁上打有多个导热孔16，消声器17内的尾气通过导热孔16向外部扩散至热交换器11内。消声器17筒壁上每一圆周方向均匀布置5个固定筋15，消声器17利用固定筋15通过焊接的方式与热交换器11内壁固定，固定筋15的数量与热交换器11热面的数量对应，有利于整个热电装转装置2和消声器17受力均匀。热交换器上盖板18利用中心打有的孔洞穿过出气管1与热交换器11出口端表面紧贴，利用焊接将热交换器上盖板18与热交换器11和出气管1焊合固定；热交换器底板7中心开有一个孔洞，热交换器底板7利用孔洞穿过进气管3贴在热交换器11入口端表面，将热交换器底板7与进气管3和热交换器11的接触的地方焊接固定，从而将消声器17固定封闭在热交换器11内部，汽车尾气的热量能被高效的传递至热交换器11表面。尾气热量经吸收后，沿着出气管1流入大气。

如图2、图3、图4所示，热电转换装置2利用空气流动带走散热片8上的热量，给热电转换器件13冷端提供低温环境。其中，散热片8采用分叉结构，增加了散热面积，达到有效提高散热片8散热效率的效果；热电转换装置2中的热交换器11表面未与热电转换器件13接触的区域以及裸露的区域，均用隔热材料进行覆盖填充形成隔热材料层，防止空气流动对热交换器11温度的影响。热电转换器件13在热交换器11和散热片8的共同作用下，能够持续有效正常运转，多个热电转换器件13产生的电能用导线相连通过DC/DC进行电压变换后输送给车载电器或其给储能充电。

本发明的尾气热电转换装置不仅可以像上述实施例一样应用于拖拉机发动机的尾气管上，也可用于其他机动车的发动机的尾气管上，例如轿车、卡车、工程车等等一切具有发动机尾气管和消声器的机动车。

本发明中的消声器17和热电转换装置2为一体化设计，如图10所示，固定筋15形状为扁平状，a段弧长30.54rad，b端弧长30.54rad，宽20.83mm，厚10mm角度c=38.89°导热孔16为矩形孔，其长36mm宽4mm，轴向间距30mm。

需要指出的是，本发明热交换器11外周设置成多边形是为了有利于与热电转换器件13贴合传热，因此热交换器11外周每一个边的宽度大于单个热电转换器件13即可，热交换器11不仅可为实施例1的五边形，还可以为三边以上的任意多边形，考虑到复杂性和稳定性问题。所述热交换器11的外周面为最佳为三边形、四边形、五边形、六边形、七边形或八边形。

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。