汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)仿真與研究.pdf

1、近年來，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的大背景下，我國能源消耗量大幅增加，石油進(jìn)口量不斷刷新紀(jì)錄、對(duì)外依存度不斷上升，節(jié)能減排已成為擺在全國人民面前一項(xiàng)重大而艱巨的任務(wù)。作為主要石油消耗產(chǎn)業(yè)之一的汽車產(chǎn)業(yè)，承擔(dān)著越來越多的社會(huì)責(zé)任。內(nèi)燃機(jī)作為汽車的傳統(tǒng)動(dòng)力源自發(fā)明以來已有近百年歷史，人們不斷追求的技術(shù)進(jìn)步使其性能不斷提高，但由于其燃燒循環(huán)固有特性的限制，內(nèi)燃機(jī)熱效率始終偏低，其中尾氣排放帶走了相當(dāng)一部分能量。對(duì)于這部分能量，本文展開使用熱電材料進(jìn)行

2、回收利用的研究工作。
　　 本文首先開展了TEG(Thermoelectric Generator)熱端氣箱與冷端水箱的實(shí)驗(yàn)與仿真研究。在熱端研究中，通過實(shí)驗(yàn)獲取了熱端氣箱表面溫度與氣箱出入口處排氣溫度MAP；利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的排氣背壓結(jié)果標(biāo)定氣箱壓降等效模型，建立了氣箱與發(fā)動(dòng)機(jī)的集成仿真模型；使用該模型獲取了排氣流量MAP，得到了后續(xù)TEG發(fā)電性能計(jì)算所需的部分輸入條件；使用仿真模型進(jìn)行了氣箱對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性與進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲影

3、響的分析。在冷端研究中，通過對(duì)水箱內(nèi)部效應(yīng)的模擬，建立了TEG冷卻系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的集成模型；針對(duì)水箱與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的不同接入方式進(jìn)行了仿真分析，發(fā)現(xiàn)采用小循環(huán)階段接入方式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)時(shí)間明顯延長，不宜采用；采用大循環(huán)階段接入方式時(shí)，存在各水箱間水溫升高不同步、水溫達(dá)穩(wěn)態(tài)后大小不同的問題。為消除以上問題，將現(xiàn)有的冷端水箱連接方式由串聯(lián)改為并聯(lián)，同時(shí)在水箱容量、冷卻液進(jìn)出口口徑大小兩方面進(jìn)行了水箱的差異化設(shè)計(jì)。另外，為減輕TEG對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷

4、卻性能的影響，從減薄水箱厚度著手，兼顧水箱的加工工藝性，對(duì)水箱容量進(jìn)行了一定優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)后水箱間水溫變化具有良好的同步性與一致性，水溫達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間歷程也有明顯縮短，改進(jìn)后的冷端結(jié)構(gòu)具有較好的性能。
　　 最后，綜合對(duì)TEG冷、熱端的研究，建立了模塊發(fā)電模型，結(jié)合對(duì)氣箱表面溫度分布的研究，重新設(shè)計(jì)了模塊間電氣連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立了TEG系統(tǒng)級(jí)的發(fā)電性能計(jì)算模型，并進(jìn)行了與整車模型的集成。使用集成模型進(jìn)行了車輛工況下TE