CN209041008U - 一种基于半导体热电转换的发动机冷启动预热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于半导体热电转换的发动机冷启动预热装置，包括依次相连的温度传感器、ECU控制模块、热电转换模块以及预热电源；其中，所述热电转换模块包括冷却液延长管道和热电单元，所述冷却液延长管道与发动机的冷却液管道相连，所述热电单元均匀设置于冷却液延长管道外壁，热电单元之间并联，且热电单元的热端导流体均与预热电源相连；所述温度传感器设置于发动机的冷却液管道上。此外，通过对热电转换模块中增加隔热层，进一步提升能量转换效率；本实用新型所述的装置可以减少发动机冷启动的燃油消耗以及HC和CO的排放；同时，也可以避免发动机冷启动时由于雾化效果差导致进气门、喷油嘴和进气道积炭过多的事情发生。
Description
技术领域
本实用新型属于发动机冷启动预热技术领域，涉及一种基于半导体热电转换的发动机冷启动预热装置。
背景技术
目前，环境污染和能源紧张问题日益严重，冷启动燃油消耗和排放控制也成为发动机中主要研究的问题之一。冷启动阶段发动机机体温度较低，整体运行工况恶劣都会导致燃油消耗和排放的增加。
发动机冷启动时，经常出现各种各样的问题。例如，发动机怠速转数高，车身抖动，油耗增加，排气异常等。尤其是当环境温度较低时这些问题将显得更加突出。当外界环境温度较低时，发动机机身温度也较低，缸内空气温度同时也较低，这些原因都将导致喷入气缸的燃油不能充分雾化形成高质量的混合气，使得形成的混合气燃烧不良，进而导致HC排放量增加。由于进入缸内混合气不能正常燃烧使得发动机排气温度低于正常值，这时的三效催化器就不能达到起燃温度，发动机排放中的有害气体就不能有效降低。
在现有的发动机冷启动技术上，尽管已经有了通过加热进气、燃料、机油和冷却液的方法来解决发动机冷启动困难等一系列问题，但同时也衍生出一些其他问题。例如，储热换热的方法加热冷却液，效率方面有待提升；电加热的方法加热冷却液，对电瓶寿命有所损耗，耗电量高。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种体积尺寸小、结构简单的发动机冷启动预热装置，为解决上述不足，该装置利用热电转换技术的原理，采用热电转换模块对冷却液进行加热，耗电量低(在100W以下)；该装置中多个热电单元采用并联的方法连接，增加装置产热效率；该装置中采用一个独立的电源，避免冷启动预热使用电瓶中的电量，损耗电瓶寿命。
一种基于半导体热电转换的发动机冷启动预热装置，包括依次相连的温度传感器、ECU控制模块、热电转换模块以及预热电源；
其中，所述热电转换模块包括冷却液延长管道和热电单元，所述冷却液延长管道与发动机的冷却液管道相连，所述热电单元均匀设置于冷却液延长管道外壁，热电单元之间并联，且热电单元的热端导流体均与预热电源相连；
所述温度传感器设置于发动机的冷却液管道上。
通过外设独立的预热电源和热电转换模块对冷却液进行加热，避免冷启动预热时，使用电瓶中的电量，损耗电瓶寿命；
进一步地，所述热电单元包括P型热端导流体、N型热端导流体、冷端导流体、P型半导体以及N型半导体，所述P型半导体呈L形，所述N型半导体呈矩形，N型半导体的宽度比P型半导体“|”处的宽度宽，N型半导体的宽度比P型半导体“—”处的宽度窄；
所述冷端导流体设置在冷却液延长管道外壁，所述P型热端导流体和N型热端导流体均呈环状，所述P型半导体以及N型半导体的一端均插装在所述冷端导流体上，且P型半导体的另一端与P型热端导流体相连，N型半导体的另一端与N型热端导流体相连，P型热端导流体和N型热端导流体分别与预热电源的正极和负极相连。
进一步地，在P型半导体以及N型半导体之间，冷端导流体层上，设置有隔热层。
通过增设隔热层，使得热电单元中冷端导流体和热端导流体之间的温差得到保证，避免热量的散失，提升能量转换的效率；
进一步地，所述隔热层为硅化物隔热棉。
有益效果
本实用新型提供了一种基于半导体热电转换的发动机冷启动预热装置，包括依次相连的温度传感器、ECU控制模块、热电转换模块以及预热电源；其中，所述热电转换模块包括冷却液延长管道和热电单元，所述冷却液延长管道与发动机的冷却液管道相连，所述热电单元均匀设置于冷却液延长管道外壁，热电单元之间并联，且热电单元的热端导流体均与预热电源相连；所述温度传感器设置于发动机的冷却液管道上。通过热电转换在冷却液流通的周围对冷却液进行加热，进而借助冷却液循环系统对发动机部件加热；此外，通过对热电转换模块中增加隔热层，进一步提升能量转换效率；本实用新型所述的装置可以减少发动机冷启动的燃油消耗以及HC和CO的排放；同时，也可以避免发动机冷启动时由于雾化效果差导致进气门、喷油嘴和进气道积炭过多的事情发生。
附图说明
图1为发动机冷启动预热装置的结构图；
图2为热电转换模块结构示意图；
图3为热电转换模块在导流体2处的C-C向剖视图；
图4为热电单元结构示意图；
图5为热电单元中半导体结构示意图；
其中，1-N型热端导流体，2-P型热端导流体，3-冷端导流体，4-P型半导体，5-N型半导体，6-为隔热层，7-冷却液延长管道。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
在冷却液循环系统中，水泵与气缸体水套之间连接一个如图1-图3所示的发动机冷启动预热装置，该装置包括依次相连的温度传感器、ECU控制模块、热电转换模块以及预热电源；
其中，所述热电转换模块包括冷却液延长管道和热电单元，所述冷却液延长管道与发动机的冷却液管道相连，所述热电单元均匀设置于冷却液延长管道外壁，热电单元之间并联，且热电单元的热端导流体均与预热电源相连；
所述温度传感器设置于发动机的冷却液管道上。
通过外设独立的预热电源和热电转换模块对冷却液进行加热，避免冷启动预热时，使用电瓶中的电量，损耗电瓶寿命；
如图4和图5所示，热电单元包括P型热端导流体、N型热端导流体、冷端导流体、P型半导体以及N型半导体，所述P型半导体呈L形，所述N型半导体呈矩形，N型半导体的宽度比P型半导体“|”处的宽度宽，N型半导体的宽度比P型半导体“—”处的宽度窄；
所述冷端导流体设置在冷却液延长管道外壁，所述P型热端导流体和N型热端导流体均呈环状，所述P型半导体以及N型半导体的一端均插装在所述冷端导流体上，且P型半导体的另一端与P型热端导流体相连，N型半导体的另一端与N型热端导流体相连，P型热端导流体和N型热端导流体分别与预热电源的正极和负极相连。
在P型半导体以及N型半导体之间，冷端导流体层上，设置有隔热层。
通过增设隔热层，使得热电单元中冷端导流体和热端导流体之间的温差得到保证，避免热量的散失，提升能量转换的效率；
在本实例中，优选地，隔热层为硅化物隔热棉。
汽车行驶前，当温度传感器检测到冷却液温度未达到某一预设值A时，本实用新型所述的发动机冷启动预热装置开始工作，ECU控制单元控制预热电源为热电单元供电，热电单元将电能转换为热能，传递到冷却液延长管道上，通过冷却循环系统，对冷却液加热，直至冷却液温度达到某一预设值B，ECU控制单元控制装置停止工作，提醒驾驶员可启动发动机。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于半导体热电转换的发动机冷启动预热装置，其特征在于，包括依次相连的温度传感器、ECU控制模块、热电转换模块以及预热电源；
其中，所述热电转换模块包括冷却液延长管道和热电单元，所述冷却液延长管道与发动机的冷却液管道相连，所述热电单元均匀设置于冷却液延长管道外壁，热电单元之间并联，且热电单元的热端导流体均与预热电源相连；
所述温度传感器设置于发动机的冷却液管道上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热电单元包括P型热端导流体、N型热端导流体、冷端导流体、P型半导体以及N型半导体，所述P型半导体呈L形，所述N型半导体呈矩形，N型半导体的宽度比P型半导体“|”处的宽度宽，N型半导体的宽度比P型半导体“—”处的宽度窄；
所述冷端导流体设置在冷却液延长管道外壁，所述P型热端导流体和N型热端导流体均呈环状，所述P型半导体以及N型半导体的一端均插装在所述冷端导流体上，且P型半导体的另一端与P型热端导流体相连，N型半导体的另一端与N型热端导流体相连，P型热端导流体和N型热端导流体分别与预热电源的正极和负极相连。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在P型半导体以及N型半导体之间，冷端导流体层上，设置有隔热层。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述隔热层为硅化物隔热棉。
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