随着汽车工业的快速发展,2017年全球汽车保有量已经达到10亿辆,尽管汽车行业的快速发展方便了人们的生活,但由此引发的环境、能源消耗问题也正受到社会的广泛关注,因此,如何在节约汽车油耗的同时又能减少对环境的污染已经成为当今世界研究的热点。温差发电技术是一种利用温差发电材料直接将热能转换为电能的绿色技术,由于汽车排气系统中含有大量的尾气热量,因此,利用温差发电技术来产生电能,这不仅能提高汽车燃油利用率,还可以达到节能减排的效果。本文针对装有温差发电装置的汽车尾气热量回收系统进行研究,首先对发动机系统内部热量以及排气系统内的尾气温度、压力分布进行分析;在对利用高温尾气热量进行温差发电的影响因素分析基础上,考虑温差发电材料热端持续工作温度限值、发动机工况适应性以及对排气系统的影响,提出了基于尾气热量分流控制的温差发电装置结构,设计了尾气热量分流控制策略。本文通过CATIA、ANSYS建立尾气与温差发电装置之间的流固耦合系统三维稳态计算模型,考虑温差发电模块热端持续工作温度限值、温度分布均匀性以及对排气系统背压的影响,对集热箱体的结构进行仿真优化。仿真结果表明:集热箱体的最优结构尺寸为400mm(长度)、100mm(宽度)、110mm(高度),当发动机分别运行在正常行驶、高速稳定工况时,其温差发电模块热端最高温度分别达到169℃、201℃,且温度分布均匀,相比选取的温差发电材料(其热端持续工作温度限值为200℃),具有一定的发动机工况适应性;温差发电装置内的背压分别达到16.81KPa、13.89KPa,相比改装前的排气背压变化较低,对排气系统的影响较小;且单个温差发电片的平均输出功率分别达到3.3W、4.65W。本文基于改装后的江淮瑞风A60排气管道,搭建了模拟试验台,试验模拟分析了发动机在怠速、启停、正常行驶、环城、高速工况下,阀门开度变化对温差发电模块冷、热端温度及输出功率的影响,讨论了提高温差发电装置输出功率的有效途径。试验结果表明:温差发电模块热端温度会在特殊工况下达到材料热端持续工作温度限值,采用设计的分流控制策略可以避免特殊工况带来的不利影响;随着模拟尾气入口热量的逐渐增加,其最优阀门开度呈现逐渐上升的趋势;同时,通过对阀门开度的控制,改变流经温差发电装置的尾气热流量分布,可以提高6%~22%的温差发电装置总输出功率,但随着模拟尾气入口热量的逐渐增加,其额外增加的输出功率呈现先升高后降低的趋势。