基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车的制作方法

本实用新型涉及汽车领域，具体涉及一种能够有效利用发动机尾气进行热电转换的汽车。

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车载系统使用是提高其燃油经济性的一个重要途径。

目前，汽车尾气发电装置大多采取平板式结构，即热交换器为平板式，热电模块平铺在平板式热交换器的表面，但这种方式对发动机的尾气背压影响较大，会造成尾气气流不通畅，导致热交换器受热不均匀，最终热影响热电转换效率，尽管发出了一定电量但还可能会降低发动机的动力性和燃油经济性，得不偿失。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种高热电转换效率的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车。

本实用新型为了实现上述目的，采用了以下方案：

本实用新型提供一种基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车，包括安装在车身底盘下方的发动机和冷却装置，其特征在于，还包括：热电转换装置，进气端与发动机的尾气出口相连，进水端与冷却装置的出口相连，回水端与冷却装置的入口相连；和安装装置，将热电转换装置安装在车身底盘下方，其中，热电转换装置具有：内部中空、外部为多面体形状的热交换筒，设置在热交换筒的内表面上的翅片单元，贴合设置在热交换筒的外表面上的热电转换单元，以及与热电转换单元相接触设置的冷却水箱单元，翅片单元包括围绕热交换筒的轴向设置的多个翅片，每个翅片的一端固定在热交换筒的内表面上，另一端向热交换筒的中心轴延伸，沿着从内表面向热交换筒的中心轴的方向看，翅片的横截面的形状为上部分叉并且底部弯曲一定弧度的Y字形，并且相邻两个翅片的上部的对向分支部分连成为一体，所有翅片的上部围成一个圆形。

在本实用新型所涉及的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车中，还可以具有这样的特征：弧度为19.15rad，翅片的Y字形分叉的夹角为11.11°。

在本实用新型所涉及的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车中，还具有这样的特征：相邻两个翅片的底部之间的间距为 51.32mm，顶部之间的间距为14.36mm。

在本实用新型所涉及的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车中，还可以具有这样的特征：热交换筒的外部为正六面体形，热电转换单元包括六个热电模块组，六个热电模块组的下表面分别与热交换筒外部的六个面相贴合，冷却水箱单元包括六个冷却水箱，六个冷却水箱分别与六个热电模块组的上表面相接触。

在本实用新型所涉及的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车中，还可以具有这样的特征：安装装置包括：安装罩、安装构件、两个固定连接板，安装罩为中空长方体形，通过安装构件将热电转换装置固定安装在安装罩内，两个固定连接板固定在安装罩的一个侧面的两侧，每个固定连接板都通过紧固件与车身底盘相固定。

在本实用新型所涉及的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车中，还可以具有这样的特征：安装罩的左右两个端面通过安装构件与热电转换装置相固定，安装罩的另外三个侧面都设有多根用于通风的间隙条。

在本实用新型所涉及的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车中，还可以具有这样的特征：安装装置还包括沿着轴向方向均匀设置在热电转换装置上的多组紧箍构件，每组紧箍构件包括：上半紧箍、下半紧箍、紧固件、减震弹簧，上半紧箍和下半紧箍围绕热电转换装置设置，通过紧固件和减震弹簧将上半紧箍和下半紧箍相固定。

在本实用新型所涉及的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车中，还可以具有：进水管、第一多路水管转换器、水箱进水管、水箱出水管、第二多路水管转换器以及出水管，其中，进水端、进水管、第一多路水管转换器、水箱进水管以及冷却水箱单元的进水口依次相连，冷却水箱单元的出水口、水箱出水管、第二多路水管转换器、出水管以及回水端依次相连，进水端、进水管、第一多路水管转换器、水箱进水管、水箱出水管、第二多路水管转换器、出水管以及回水端上都包覆有耐高温隔热布。

实用新型的作用与效果

根据本实用新型的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车，因为安装装置能够将热电转换装置安装在车身底盘下方，并且热电转换装置为多面体筒状结构，内部有多个围绕热交换筒的轴向设置的翅片，而且每个翅片的一端固定在热交换筒的内表面上，另一端向热交换筒的轴向方向延伸，沿着从内表面向热交换筒的中心轴的方向看，翅片的横截面的形状为上部分叉并且底部弯曲一定弧度的Y字形，并且相邻两个翅片的上部的对向分支部分连成为一体，所有翅片的上部围成一个圆形，因此能够在不影响发动机背压的前提下，增大翅片的受热面积，延长翅片与汽车尾气的接触时间，增大尾气的扰动，从而提高尾气的热交换效率，达到提高热交换器的热传递、更加充分利用尾气热量的效果。

附图说明

图1是本实用新型涉及的尾气热电转换汽车的整体结构示意图；

图2是本实用新型涉及的尾气热电转换汽车的部分结构示意图；

图3是本实用新型涉及的热电转换装置的外部结构示意图；

图4是本实用新型涉及的热电转换装置的内部结构剖视图；

图5是图4中区域I的放大图；

图6是本实用新型涉及的热电转换装置的分解图；

图7是本实用新型涉及的热电转换装置和安装装置的结构示意图；

图8是热电转换装置和安装装置被拆除安装罩后的结构示意图；

图9是本实用新型涉及的热电转换装置和安装装置的侧视图。

上述图1至9中，各部件标号如下：

10.尾气热电转换汽车：11.车身、12.驱动装置、13.热电转换装置、14.尾气消声器、15.排气管、16.冷却装置、17.安装装置；

121.发动机、122.离合器、123.变速箱、124.传动轴、125.减速箱、 126.车轮；

131.气路进气端、132.热交换筒、133.翅片单元、134.热电转换单元、135.气路出气端、136.冷却水箱单元、137.水路进水端、138.进水管、139.第一多路水管转换器、1310.水箱进水管、1311.水箱出水管、 1312.第二多路水管转换器、1313.出水管、1314.水路回水端、1315. 隔热布；

132a.进气管、132b.出气管；

133a.翅片：133a-1.左分支、133a-2.右分支；

134a.热电模块组：134a-1.热电模块；

136a.冷却水箱；

171.多组紧箍构件、172.安装罩、173.安装构件、174.固定连接板；

171a.上半紧箍、171b.下半紧箍、171c.紧固件、171d.减震弹簧；

172a.间隙条；

173a.固定板。

具体实施方式

以下参照附图对本实用新型所涉及的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车作详细阐述。

<实施例>

如图1和2所示，尾气热电转换汽车10包括车身11和安装在车身11的底盘111上的驱动装置12、热电转换装置13、尾气消声器14、排气管15、冷却装置16以及安装装置17(图2中仅显示了安装装置 17的一部分)。

驱动装置12包括发动机121、离合器122、变速箱123、传动轴124、减速箱125以及车轮126。发动机121用于将燃料燃烧产生的热能转变为动能，并进行输出。离合器122安装在发动机121与变速箱123之间，用于将发动机121与变速箱123进行暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机121向变速箱123输入的动力。变速箱123 能够对输入的动力进行变扭和变速。传动轴124与变速箱123和减速箱125相连，将经变速箱123变扭和变速后的动力传递到减速箱125 上。减速箱125用于对动力进行减速。发动机121输出的动力经过离合器122、变速箱123、传动轴124以及减速箱125后，最终传递到车轮126上。

如图2所示，热电转换装置13与发动机121的排气口相连通，对发动机121燃烧产生的高温尾气进行热能回收，并将回收的热能转换成为电能供给车载系统使用。

如图2至6所示，热电转换装置13包括气路进气端131、热交换筒132、翅片单元133、热电转换单元134、气路出气端135、冷却水箱单元136、水路进水端137、进水管138、第一多路水管转换器139、水箱进水管1310、水箱出水管1311、第二多路水管转换器1312、出水管1313、水路回水端1314以及多个耐高温的隔热布1315。

气路进气端131与发动机121的排气口和热交换筒132相连通，将从排气口排出的高温尾气输送入热交换筒132中。

热交换筒132的外部为正六面体形状，内部为中空结构，热交换筒132的两端部分别设有进气管132a和出气管132b，进气管132a 与气路进气端131相连通；出气管132b与尾气消声器14相连通。

如图4和5所示，翅片单元133用于在不影响高温尾气顺畅流通的前提下，延长翅片与高温尾气的接触时间，并增大高温尾气的扰动，使得热量能够充分有效地传递至热交换筒132的外表面，从而提高热交换效率。翅片单元133被固定在热交换筒132的内表面上，它包括围绕热交换筒132的轴向设置的多个翅片133a，每个翅片133a的一端固定在热交换筒132的内表面上，另一端向热交换筒132的中心轴 CA延伸。

沿着从热交换筒的内表面向中心轴CA的方向看(例如，从图中 F方向看)，如放大部分I中虚线区域所示，一个翅片133a的横截面的形状为上部分叉并且底部弯曲一定弧度的Y字形，将翅片133a的左分支记为133a-1，右分支记为133a-2，相邻两个翅片133a的对向分支(即、相邻两个翅片133a中，位于左侧的翅片133a的右分支 133a-2和位于右侧的翅片133a的左分支133a-1)的上部连成为一体，并且，所有翅片133a的上部围成一个圆形。在本实施例中，上述弧度为19.15rad，翅片的Y字形分叉的夹角α为11.11°，相邻两个翅片的底部之间的间距为51.32mm，顶部之间的间距为14.36mm。

如图4和6所示，热电转换单元134的下表面贴合设置在热交换筒132的外表面上，它包括六个热电模块组134a，这六个热电模块组134a的下表面作为热面，分别与热交换筒132外部的六个面相贴合，接受热交换筒132传递来的热能。本实施例中，每个热电模块组 134a包括八个热电模块134a-1，这些热电模块134a-1是通过均匀涂覆在热交换筒132的外表面的导热硅胶贴合粘附在热交换筒132上。

尾气热量经热电模块组134a吸收后，从出气管132b排出并在气路出气端135的引导下流入尾气消声器14，最后经排气管15排入大气。

冷却水箱单元136与热电转换单元134相接触设置，本实施例中，冷却水箱单元136包括六个冷却水箱136a，这六个冷却水箱136a分别与六个热电模块组134a的上表面相贴合接触，并将热电模块组 134a的上表面作为冷面其进行冷却降温。本实施例中，六个冷却水箱136a是通过均匀涂覆在热电模块组134a的上表面的导热硅胶贴合粘附在热电模块组134a上。

这样，被设置在作为热源的热交换筒132和作为冷源的冷却水箱单元136之间的热电模块组134a就能够通过热面和冷面的温度差产生电能。

冷却装置16中的冷却水由水路进水端137流入进水管138，并在第一多路水管转换器139的作用下，分为六路从水箱进水管1310流入六个冷却水箱136a中，每个冷却水箱136a均是独立，互不干扰的。冷却后的水再由冷却水箱136a的出水口流出并经水箱出水管1311汇总进入第二多路水管转换器1312中，最后在出水管1313汇合，并由水路回水端1314引回至冷却装置16之中，从而对冷却水进行循环利用。

多个隔热布1315分别包裹在水路进水端137、进水管138、第一多路水管转换器139、水箱出水管1311、第二多路水管转换器1312、出水管1313以及水路回水端1314的外表面上，从而在发动机尾气和冷却水的传输过程中，有效保证冷却水的温度不受外界环境影响。

如图7和8所示，安装装置17用于将热电转换装置13安装在图2所示的底盘111的下方。安装装置17包括多组紧箍构件171、安装罩172、安装构件173以及两个固定连接板174。

如图7至9所示，多组紧箍构件171沿着轴向方向均匀设置在热电转换装置13外围。每组紧箍构件171包括上半紧箍171a、下半紧箍171b、紧固件171c以及减震弹簧171d。上半紧箍171a和下半紧箍171b围绕热电转换装置13设置，紧固件171c和减震弹簧171d将上半紧箍171a和下半紧箍171b进行固定，使上半紧箍171a和下半紧箍171b加紧热交换筒132、热电转换单元134和冷却水箱单元136，从而增强热电转换单元134冷热面的接触性和抗震性。本实施例中，紧固件171c为螺栓和螺母。

安装罩172为中空长方体形，内部安装有热电转换装置13。安装罩172的左右两个端面通过安装构件173与热电转换装置13相固定，本实施例中安装构件173包括两个固定板173a、多个螺栓和螺母。安装罩172的另外三个侧面都设有多根间隙条172a，用于保持罩内环境通风，防止罩内热空气冷凝成水蒸气或水珠，从而影响到热电转换装置13的正常工作。

两个固定连接板174固定在安装罩172的一个侧面的两侧，每个固定连接板174上都开有多个螺孔，通过螺栓和螺母与底盘111相固定。

实施例的作用与效果

根据本实施例的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车，因为安装装置能够将热电转换装置安装在车身底盘下方，并且热电转换装置为多面体筒状结构，内部有多个围绕热交换筒的轴向设置的翅片，而且每个翅片的一端固定在热交换筒的内表面上，另一端向热交换筒的轴向方向延伸，沿着从内表面向热交换筒的中心轴的方向看，翅片的横截面的形状为上部分叉并且底部弯曲一定弧度的Y字形，并且相邻两个翅片的上部的对向分支部分连成为一体，所有翅片的上部围成一个圆形，因此能够在不影响发动机背压的前提下，增大翅片的受热面积，延长翅片与汽车尾气的接触时间，增大尾气的扰动，从而提高尾气的热交换效率，达到提高热交换器的热传递、更加充分利用尾气热量的效果。

另外，因为在固定上半紧箍和下半紧箍时设置了减震弹簧，通过减震弹簧能够吸收汽车运动过程中的由于震动产生的冲击能量，从而达到有效保护和固定热电转换装置的效果。

以上实施例仅仅是对本实用新型技术方案所做的举例说明。本实用新型所涉及的基于圆筒热交换器结构的尾气热电转换汽车并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的结构，而是以权利要求所限定的范围为准。本实用新型所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本实用新型所要求保护的范围内。