本實用新型涉及一種車用發(fā)動機熱管理系統(tǒng)，特別涉及一種基于改進型溫差發(fā)電模塊的余熱回收及發(fā)動機熱狀態(tài)調節(jié)的車用發(fā)動機熱管理系統(tǒng)，屬于能源再生技術領域。

背景技術：

目前在用的車用發(fā)動機熱管理系統(tǒng)主要采用電子水泵、電子風扇、電子節(jié)溫器等設備，但是這些設備主要關注發(fā)動機在正常運行時的冷卻，而經(jīng)常忽略發(fā)動機在冷啟動、高速工況以及后冷卻工況時發(fā)動機的熱狀態(tài)，除了冷卻，此時發(fā)動機可能需要保溫甚至升溫。

另外，上述電子設備的控制與使用都依賴于車輛蓄電池，而蓄電池的充電主要來源于車用發(fā)電機，消耗的是發(fā)動機有效功的一部分，但是大量的發(fā)動機排氣能量仍然未被回收利用。最后，目前在研的溫差發(fā)電系統(tǒng)主要利用排氣高溫端與空氣低溫端之間的溫差進行發(fā)電，但發(fā)動機艙氣溫較高且氣流流動紊亂，且汽車排氣存在流速高，周期性波動大、排氣背壓不宜過大等特點，導致溫差發(fā)電效率較低且發(fā)電電壓極不穩(wěn)定。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種采用基于溫差發(fā)電技術的車用發(fā)動機熱管理系統(tǒng)。結合溫差發(fā)電技術與發(fā)動機熱管理技術，對發(fā)動機排氣溫差發(fā)電模塊進行重新設計，在盡可能不增加排氣阻力的同時獲得更高的發(fā)電效率與更為穩(wěn)定溫差發(fā)電效率。

為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案如下：

一種基于溫差發(fā)電技術的車用發(fā)動機熱管理系統(tǒng)，其特征在于：

發(fā)動機排氣管上安裝有排氣溫度傳感器，排氣管聯(lián)接到第一三向電動比例閥上，第一三向電動比例閥的另外兩端分別聯(lián)接排氣消音器和溫差發(fā)電模塊進氣口；

發(fā)動機冷卻液出口聯(lián)接到電子節(jié)溫器，電子節(jié)溫器分別聯(lián)接到水散熱器和發(fā)動機冷卻液入口，發(fā)動機冷卻液入口處安裝有冷卻液流量傳感器和冷卻液溫度傳感器；

水散熱器之后聯(lián)接第二三向電動比例閥，第二三向電動比例閥另兩端分別聯(lián)接到溫差發(fā)電模塊冷卻液入口與發(fā)動機冷卻液入口；溫差發(fā)電模塊冷卻液出口再與發(fā)動機冷卻液入口相聯(lián)接；

冷卻液溫度傳感器、冷卻液流量傳感器和排氣溫度傳感器通過信號線聯(lián)接到控制器，蓄電池通過動力線聯(lián)接到控制器，控制器通過控制線與動力線控制連接并驅動電子水泵、電子風扇、電子節(jié)溫器、第一三向電動比例閥和第二三向電動比例閥。

所述溫差發(fā)電模塊為氣液雙通道溫差發(fā)電模塊，包括溫差發(fā)電板、冷卻管、殼體，殼體內部具有內翅片，殼體外部上下兩側均布有溫差發(fā)電板，溫差發(fā)電板中間通有冷卻管進行溫差發(fā)電板冷卻，且各個溫差發(fā)電板之間的冷卻管并聯(lián)，并與發(fā)動機冷卻管路串聯(lián)。

優(yōu)選的，所述的溫差發(fā)電板為單層雙面陶瓷封裝結構，封裝物為硅膠，內部為半導體材料，其成分為碲化鉍（Bi2Te3）。

所述溫差發(fā)電模塊通過變壓模塊、供電模塊與蓄電池相連，通過溫差發(fā)電產(chǎn)生的電能通過變壓模塊、供電模塊儲存到蓄電池。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是對現(xiàn)有排氣溫差發(fā)電模塊進行了改良，克服了常用車載溫差發(fā)電模塊溫差過小及冷熱側換熱不夠充分等問題，且可以起到消音器的作用。另外，上述模塊可以簡潔地耦合到原機熱管理系統(tǒng)中并參與發(fā)動機熱狀態(tài)調節(jié)。本實用新型對發(fā)動機排氣溫差發(fā)電模塊進行重新設計，在盡可能不增加排氣阻力的同時獲得更高的發(fā)電效率與更為穩(wěn)定溫差發(fā)電效率，同時利用余熱回收能量進行發(fā)動機熱管理，進一步提升發(fā)動機有效效率。本實用新型可以有效解決發(fā)動機余熱回收再利用效率偏低和發(fā)動機熱狀態(tài)調節(jié)不夠精確兩大難題。

附圖說明

圖1為系統(tǒng)硬件布置示意圖；

圖2為溫差發(fā)電模塊結構示意圖。

圖中，1.水散熱器、2.第二三向電動比例閥、3.發(fā)動機、4.冷卻管路、5.排氣管、6.排氣溫度傳感器、7.第一三向電動比例閥、8.消音器、9.溫差發(fā)電模塊、10.變壓模塊、11.供電模塊、12.冷卻液流量傳感器、13.蓄電池、14. 冷卻液溫度傳感器、15.電子水泵、16.控制器、17.電子節(jié)溫器、18.電子風扇、19. 溫差發(fā)電模塊進氣口、20.殼體、21.溫差發(fā)電板、22.冷卻管、23. 溫差發(fā)電模塊排氣口、24.內翅片。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進一步說明。

如圖1所示，本實用新型基于溫差發(fā)電技術的車用發(fā)動機熱管理系統(tǒng)包括：溫差發(fā)電模塊9、發(fā)動機3、排氣管5、排氣溫度傳感器6、第一三向電動比例閥7、變壓模塊10、供電模塊11、蓄電池13、冷卻管路4、電子節(jié)溫器17、水散熱器1、第二三向電動比例閥2、電子風扇18、電子水泵15、控制器16、冷卻液溫度傳感器14、冷卻液流量傳感器12；本實用新型采用發(fā)動機排氣與發(fā)動機冷卻液為換熱介質的溫差發(fā)電模塊進行溫差發(fā)電，并存儲在蓄電池中，再通過控制器監(jiān)測發(fā)動機排溫和發(fā)動機冷卻液入口溫度、流量，并通過蓄電池驅動電子風扇、電子水泵、電子節(jié)溫器進行發(fā)動機熱狀態(tài)調節(jié)。

排氣管5上安裝有排氣溫度傳感器6、排氣管5聯(lián)接到第一三向電動比例閥7上，第一三向電動比例閥7的另外兩端分別聯(lián)接排氣消音器8和溫差發(fā)電模塊進氣口9；

發(fā)動機冷卻液出口聯(lián)接到電子節(jié)溫器17，電子節(jié)溫器17分別聯(lián)接到水散熱器1和發(fā)動機冷卻液入口，發(fā)動機冷卻液入口處安裝有冷卻液流量傳感器12和冷卻液溫度傳感器14。

水散熱器1之后聯(lián)接第二三向電動比例閥2，第二三向電動比例閥2另兩端分別聯(lián)接到溫差發(fā)電模塊冷卻液入口與發(fā)動機冷卻液入口；溫差發(fā)電模塊冷卻液出口再與發(fā)動機冷卻液入口相聯(lián)接。

冷卻液溫度傳感器14、冷卻液流量傳感器12和排氣溫度傳感器6通過信號線聯(lián)接到控制器16，蓄電池13通過動力線聯(lián)接到控制器16?？刂破?6通過控制線與動力線控制連接并驅動電子水泵15、電子風扇18、電子節(jié)溫器17、第一三向電動比例閥7和第二三向電動比例閥2?？刂破?6采用ARM處理器。

本實用新型中采用的一種改進型的溫差發(fā)電模塊9是氣液雙通道溫差發(fā)電模塊，其結構參見圖2，包括溫差發(fā)電板21、冷卻管22、殼體20、內翅片24，所述殼體20為導熱性能較好的金屬材料，內部具有鋸齒狀或其它形狀內翅片24，但不影響發(fā)動機排氣背壓，且具有消聲器的作用，為發(fā)動機排氣通道；殼體20外部上下兩側均布有溫差發(fā)電板，溫差發(fā)電板中間通有冷卻管進行發(fā)電板冷卻，且各個溫差發(fā)電板之間的冷卻管并聯(lián)，并與發(fā)動機冷卻管路4串聯(lián)。

優(yōu)選的，所述的溫差發(fā)電板為單層雙面陶瓷封裝結構，封裝物為硅膠，內部為半導體材料，其成分為碲化鉍（Bi2Te3）。

溫差發(fā)電模塊通過變壓模塊、供電模塊與蓄電池相連，通過溫差發(fā)電產(chǎn)生的電能通過變壓模塊、供電模塊儲存到蓄電池。

具體基于溫差發(fā)電技術的車用發(fā)動機熱管理控制方法如下：

本實用新型采用發(fā)動機排氣與發(fā)動機冷卻液為換熱介質的溫差發(fā)電模塊進行溫差發(fā)電，并存儲在蓄電池中，再通過控制器監(jiān)測發(fā)動機排溫和冷卻水溫度、流量，并通過蓄電池驅動電子風扇、電子水泵、電子節(jié)溫器進行發(fā)動機熱狀態(tài)調節(jié)，具體步驟如下：

當發(fā)動機3啟動暖機時，電子節(jié)溫器17關閉，冷卻液溫度傳感器14測量發(fā)動機冷卻液入口溫度，直到冷卻液溫度達到85℃。

當冷卻液溫度超過85℃時，控制器16打開電子節(jié)溫器17，小循環(huán)關閉，大循環(huán)開啟，控制器16控制電子水泵15、電子風扇18開啟。

當車速進一步上升，車輛迎風冷卻效應增加，水溫出現(xiàn)下降趨勢，但在電子節(jié)溫器17關閉溫度附近波動時，節(jié)溫器對于水溫調節(jié)的效果滯后，此時， 控制器16控制第一電動三向比例閥7開啟，發(fā)動機排氣進入溫差發(fā)電模塊9，此時，模塊在進行溫差發(fā)電的同時對冷卻液進行加熱，使得冷卻液溫度得到調節(jié)；與此同時，控制器16根據(jù)發(fā)動機排氣溫度調節(jié)電子風扇18與電子水泵15轉速，保持發(fā)動機冷卻液進口溫度保持在90℃。

當車輛停止運行，發(fā)動機3熄火時，第二電動三向比例閥2關閉，控制器16控制電子風扇18與電子水泵15繼續(xù)運行，直到發(fā)動機冷卻液溫度達到80℃以下，停止電子風扇18、電子水泵15、關閉電子節(jié)溫器17。

通過上述控制策略可以將溫差發(fā)電模塊簡潔地耦合到原機熱管理系統(tǒng)中，且可以起到消音器的作用。本實用新型不僅可以進行高效地發(fā)動機余熱回收再利用，而且可以對發(fā)動機熱狀態(tài)進行精確調節(jié)，進一步提升發(fā)動機的熱效率。一舉解決發(fā)動機余熱回收再利用和發(fā)動機熱狀態(tài)調節(jié)不夠精確兩大難題。