三元催化热电转换器制造技术

一种三元催化热电转换器。包括一个中空的并有进气口和出气口的正六边形壳体，壳体的进气口处一段距离装有氧传感器和温度传感器，氧传感器与第1控制器相连，温度传感器与第2控制器相连，壳体内部填充有催化载体、三元催化剂、三元催化器衬垫，壳体外表面依次覆盖着热电模块、长条形水箱及薄壁圆筒，水箱的进水口和出水口与汽车冷却系统相通并形成循环闭路，薄壁圆筒通过螺母螺栓夹紧固定热电模块和长条形水箱。汽车废气出口与该转换器进气口相通;汽车后消声器进气口与壳体出气口相通；汽车蓄电池电极与热电模块电极相连；第2控制器控制开关，控制汽车蓄电池的电极和热电模块的电极。本转换器空间利用率高、能量利用率大、散热性好、性能稳定。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种三元催化热电转换器，特别是一种利用发动机尾气废热产生的高温发电并和三元催化装置设计为一体的三元催化热电转换器，属于汽车制造

技术介绍
据有关资料统计，汽车发动机约30%的总能量用于驱动汽车，约30%的总能量被冷却系统消耗，余下约40%的总能量都以高温废气的形式由汽车排气系统排出；普通家用轿车以常速行驶时的能量损失就达2(T30 kW。若对这部分废气余热加以回收和利用可有效降低汽车的能源消耗，减少对环境的污染。例如CN201020204766. 9所公开的“一种汽车余 热发电装置”中，就是采用热电转换装置将发动机尾气中的热能转换为电能提供给整车系统，这是发动机废气利用的一个具体表现。但这类热电转换装置体积过大、能量利用率低，而且布置方式和安装均达不到安装在车内的要求，而且仅仅解决了温差发电这一项问题。而本三元催化热电转换器将三元催化器和温差发电系统进行一体化设计，使新结构同时具有催化净化和温差发电的功能。这样一方面能最大限度地利用汽车尾气的热能、节约布置空间并有效降低汽车排气系统背压，减小温差发电系统对发动机动力性和经济性的影响，另一方面也解决了温差发电系统对三元催化器工作温度影响问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种空间利用率高、能量利用率大、散热性好、稳定性高、发电效率高的三元催化热电转换器。为实现上述目的，本技术的技术方案是一种三元催化热电转换器包括一个中空的并具有进气口和出气口的正六边形壳体，靠壳体的进气口处一段距离装有氧传感器和温度传感器，氧传感器与第I控制器相连，温度传感器与第2控制器相连，其壳体内部填充有三元催化器的催化载体(蜂窝陶瓷载体)、三元催化剂(Pt)、三元催化器衬垫，壳体外表面依次覆盖着热电模块、长条形水箱及薄壁圆筒，所述的长条形水箱的进水口和出水口与汽车冷却系统相通并形成循环闭路，所述的薄壁圆筒通过螺母螺栓夹紧固定热电模块和长条形水箱。本技术中，所述的热电模块的热端与壳体外表面接触，热电模块的冷端与长条形水箱接触，正六边形壳体每一边的热电模块按照矩阵的形式串联，然后再并联起来构成热电模块组。本技术中，所述的温度传感器输出端与第2控制器输入端相连，第2控制器输出端和控制开关输入端相连，其控制开关输出端与汽车蓄电池的电极相连，热电模块组电极连接汽车蓄电池的电极。本技术中，汽车发动机的废气出口与三元催化热电转换器壳体的进气口相通；汽车后消声器的进气口与三元催化热电转换器壳体的出气口相通。本技术中，所述的热电模块的额定最高温度380°C，最低工作温度也不能低于200。。。本技术将三元催化器和温差发电系统进行一体化设计，这种结构同时具有催化净化和温差发电的功能。本技术在热电模块冷端设有长条形水箱，并与发动机冷却系统相通且形成闭路循环，不需要单独建立新的冷却系统，而且冷却效果好。壳体外部的固定装置薄壁圆筒既能对热电模块和长条形水箱进行位置的固定和夹紧，又能保护三元催化热电转换器不暴露在外，耐久性极高。由于三元催化热电转换器表面温度的不均匀性，每块热电模块所发出的电量差距会有所区别，若单纯将热电模块串联或并联起来，会影响到热电模块组整体的发电功率和热电模块的使用寿命。所述的正六边形壳体每一边表面的热电模块按照矩阵的形式串联， 然后再并联起来组成热电模块组。由于三元催化器中的HC (碳氢化合物)和CO发生氧化反应能放出大量的热，三元催化热电转换器的正六边形壳体表面温度会有所上升，进而提高了热电模块热端温度，力口大了模块两端的温差，进而提升了每个热电模块的发电量，同时也降低了背压，提升了发动机的性能，降低了机动车的燃油消耗。氧传感器和温度传感器安装在排气管内，氧传感器反映发动机内空燃比的大小，ECU (行车电脑)会据此判断空燃比是否偏离理论数值，然后调节喷油量，使实际空燃比在理论空燃比上下浮动。温度传感器监控排气管内温度，是否超过热电模块的高温端上下限，当温度传感器显示温度低于200°C或者高于380°C时，第I控制器控制开关，断开汽车蓄电池的电极和热电模块的电极。本技术结构简单合理，布置容易汽车废气出口与三元催化热电转换器的进气口相通；汽车后消声器的进气口与三元催化热电转换器壳体的出气口相通；汽车冷却系统与三元催化热电转换器冷却水箱装置相通并形成闭路循环；汽车蓄电池的电极与热电模块元件的电极相连。固定装置薄壁圆筒不仅对模块和水箱进行了夹紧固定，使得热电模块两端分别与热冷端更好的接触，提升发电量，而且保护了本应暴露在外的热电模块和水箱，耐久性高、稳定性好、使用寿命长。本技术结构简练紧凑，容易安装。充分利用了发动机的尾气废热和三元催化过程中氧化还原反应的放热进行温差发电，降低了发动机的背压，提升了发动机的性能；降低了油耗，提升了汽车的燃油经济性；降低了三元催化热电转换器的占有空间和成本，提升了汽车废热的利用率。附图说明图I是本技术三元催化热电转换器的外部结构示意图图2是本技术三元催化热电转换器去掉固定装置薄壁圆筒的内部结构示意图图3是本技术三元催化热电转换器与机动车其他设备装置的结构框图。图中1_进气口，2-出气口，3-壳体，4-热电模块，5-长条形水箱，6-进水口，7-出水口，8-螺母螺栓，9-薄壁圆筒，10-氧传感器，11-温度传感器，12-第I控制器，13-第2控制器，14-开关，15-汽车蓄电池。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理、工作过程和具体实施方式作进一步的说明。如图I和图2所示，本技术三元催化热电转换器的实例包括一个内空的并具有进气口 I和出气口 2的正六边形壳体3，其壳体3的进口处小段距离装有氧传感器10和温度传感器11，氧传感器10连有第I控制器12，温度传感器11连有第2控制器13，壳体3内部填充有三元催化器的催化载体(蜂窝陶瓷载体)、三元催化剂(Pt)、三元催化器衬垫，壳体3外表面每一边上都装有热电模块4,正六边形壳体3表面每一边的热电模块4按照矩阵的形式串联，然后再并联起来组成热电模块组。热电模块4的热端与壳体3外表面接触，热电模块4的另一端(冷端)覆盖有长条形水箱5，长条形水箱5通过进水口 6和出水口 7与 汽车冷却系统相通并形成闭路循环。一个薄壁圆筒9包裹住壳体3、热电模块4和长条形水箱5，壳体3外表面每一边的长条形水箱用六个螺母螺栓8进行压紧固定，螺母螺栓8分别位于前段、中段和末段。温度传感器11显示温度低于20(TC或者高于380°C时，第2控制器13控制开关14,断开汽车蓄电池15的电极和热电模块4电极,提升催化效率。正六边形壳体3每一边的热电模块4按照矩阵的形式串联，然后再并联起来组成热电模块组，同时也可避免磁场的干扰。氧传感器10安装在排气管内，氧传感器10反映发动机内空燃比的大小，ECU会据此判断空燃比是否偏离理论数值，然后调节喷油量，使实际空燃比在理论空燃比上下浮动。如图1，2，3所示，应用本三元催化热电转换器的汽车的结构如下汽车废气出口与三元催化热电转换器壳体3的进气口I相通；汽车后消声器的进气口与三元催化热电转换器壳体3的出气口 2相通；氧传感器10和温度传感器11置于三兀催化热电转换器前端的排气管内；汽车冷却系统与三元催化热电转换器长条形水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三元催化热电转换器，其特征是，它包括一个中空的并具有进气口（1）和出气口（2）的正六边形壳体（3），靠壳体（3）的进气口处一段距离装有氧传感器（10）和温度传感器（11），氧传感器（10）与第1控制器（12）相连，温度传感器（11）与第2控制器（13）相连，壳体（3）内部填充有三元催化器的催化载体、三元催化剂、三元催化器衬垫，壳体（3）外表面依次覆盖着热电模块（4）、长条形水箱（5）及薄壁圆筒（9），长条形水箱（5）的进水口（6）和出水口（7）与汽车冷却系统相通并形成循环闭路，薄壁圆筒（9）通过螺母螺栓（8）夹紧固定热电模块（4）和长条形水箱（5）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓亚东，刘珣，谢蛟龙，佟乃强，陈珊，杨小庆，镇新，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：实用新型
国别省市：