内燃机作为汽车的传统动力源,热效率始终偏低,其中由尾气带走的热量高达40%左右,温差发电是一项新兴的尾气余热能量回收利用技术。本文围绕汽车发动机尾气余热温差发电装置开展相关研究工作,在温差发电装置热端仿真及温度场研究、热电性能仿真、热应力分析、模态分析及结构优化方面有以下创新点：(1)研发了一种汽车发动机尾气余热温差发电装置。对该温差发电装置热端气箱进行流固共轭换热数值仿真,并提出一种评价平板式温差发电装置表面温度均匀性的指标--温度均匀性系数。利用此评价指标,评价热端气箱温度场的均匀性,作为温差发电模块拓扑结构设计的理论依据。解决了由于温差发电装置结构设计与温差发电模块拓扑结构设计之间不匹配,带来的温差发电效率不高的问题。(2)以仿真软件GT-POWER和Matlab为平台,建立温差发电装置热端气箱一维等效模型及其与发动机的集成模型、冷端水箱一维等效模型及其与发动机冷却系统的集成模型、发电性能计算模型及其与整车的集成模型的基础,并通过仿真分析较好地解决了由于冷端气箱接入对发动机动力性、经济性带来的影响。(3)建立温差发电装置热端试验平台,设计并进行了热端试验,结合试验数据对热端气箱表面温度均匀性系数和平均温度进行验证,仿真与试验结果一致,表明了热端气箱数值仿真的正确性。(4)采用有限元软件系统分析了温差发电装置整体、热端气箱和冷端水箱的热应力及模态情况。针对在温差发电装置中出现的变形、振动、噪声过大等问题,利用计算仿真结果,进行结构改进。一定程度上解决了装置在工作过程中的变形、振动、噪声过大等问题。保证了模块与装置之间良好的接触,提高了温差发电转换效率。