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Verweis auf verwandte Anmeldung
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nummer 10-2013-0092922 , eingereicht am 6. August 2013 beim koreanischen Patentamt, deren gesamter Offenbarungsgehalt hierin durch diese Bezugnahme vollständig aufgenommen ist.
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Hintergrund
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur zur Nutzung der Abgaswärme eines Fahrzeugs (z. B. Kraftfahrzeugs), und betrifft insbesondere eine Struktur zur Nutzung der Abgaswärme eines Fahrzeugs, die eine Bypassleitung, eine erste Abgasleitung, die in einem Niedrigtemperaturteil installiert ist, und eine zweite Abgasleitung, die zwischen einem Abgasrohr und der Bypassleitung gebildet ist (z.B. in radialer Richtung zwischen diesen liegend), hat und die sowohl benutzt werden kann, wenn das Fahrzeug anfänglich startet bzw. angelassen wird, als auch wenn das Fahrzeug in einem Überlastzustand fährt bzw. betrieben wird.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Im Allgemeinen werden in einem Fahrzeug in Abhängigkeit von dem Betriebs- bzw. Fahrzustand des Fahrzeugs Aufwärm- und Erwärm- bzw. Aufheiz-Schritte für einen Verbrennungsmotor durchgeführt, wenn das Fahrzeug anfänglich startet bzw. angelassen wird, wird ein thermoelektrisch-Strom-Erzeugungs-Schritt (thermoelektisches-Erzeugen-von-Strom-Schritt) durchgeführt, wenn das Fahrzeug fährt (z.B. der Motor davon läuft), und wird ein Bypass-Schritt (z.B. Umleiten- bzw. Vorbeileiten-Schritt bzw. Abzweigen-Schritt) durchgeführt, wenn das Fahrzeug auf einer Neigung (z.B. Steigung) fährt oder mit einer übermäßigen Geschwindigkeit (z. B. einer Geschwindigkeit, die höher als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist) fährt. Eine Temperatur eines Kühlmittels wird auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht unter Benutzung eines Thermostats, das eine Temperatur des Kühlmittels erhöht, wenn das Fahrzeug anfänglich startet (z.B. losfährt) bzw. angelassen wird, und eine Aufwärmvorrichtung, die eine Wasserpumpe, die das Kühlmittel zirkuliert, aufweist, wärmt einen Verbrennungsmotor auf bzw. erwärmt diesen. Der Verbrennungsmotor sollte, während er betrieben wird, auf eine bestimmte Temperatur aufgewärmt bzw. erwärmt werden, bis das Fahrzeug sanft bzw. gleichmäßig fahren bzw. betrieben werden kann.
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Abgaswärme des Fahrzeugs, die erzeugt wird, wenn das Fahrzeug fährt bzw. betrieben wird, erzeugt Elektrizität während/indem das Abgas durch ein thermoelektrisches Element einer thermoelektrischen Stromerzeugungsvorrichtung strömt. „Thermoelektrisches Element“ bezieht sich insbesondere auf ein Element, das einen thermoelektrischen Effekt nutzt, bei dem thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird mittels des Umwandelns eines Temperaturunterschiedes zwischen beiden Enden des Elements in Elektrizität oder bei dem elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt wird mittels des Ermöglichens, dass Elektrizität durch das Element fließt, um einen Temperaturgradienten zwischen den beiden Enden des Elements zu erzeugen.
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Das thermoelektrische Element wird in einer kleinen Kühlvorrichtung, einer kleinen Wärmevorrichtung oder einer kleinen Stromerzeugungsvorrichtung benutzt. Das thermoelektrische Element, das in einer kleinen Stromerzeugungsvorrichtung benutzt wird, wird als eine thermoelektrische Stromerzeugungsvorrichtung bezeichnet oder als ein thermoelektrischer Stromgenerator. Der thermoelektrische Stromgenerator wird hauptsächlich als elektrische Stromversorgungsvorrichtung einer Radiokommunikationsvorrichtung, als eine elektrische Stromversorgungsrichtung eines Raumschiffs, als eine Stromversorgungsvorrichtung eines nuklearbetriebenen Unterseeboots und als ein thermoelektrischer Stromgenerator, der in einem Abgassystem eines Fahrzeugs installiert ist, benutzt. Wenn das Fahrzeug auf einer Neigung (z. B. einer ansteigenden Straße) fährt oder wenn das Fahrzeug wegen übermäßiger Geschwindigkeit des Fahrzeugs in einem Überlastzustand fährt, wird die Abgaswärme des Fahrzeugs über eine Bypassleitung schnell an die Umgebung des Fahrzeugs abgeführt, und die Aufwärmvorrichtung oder die thermoelektrische Stromerzeugungsvorrichtung wird nicht betrieben.
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Da es jedoch gemäß der Struktur zum Nutzen von Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß der bezogenen Technik für jeden (z.B. Betriebs-)Zustand des Fahrzeugs einen Bereich gibt, in dem die Aufwärmvorrichtung oder die thermoelektrische Stromerzeugungsvorrichtung nicht betrieben werden, kann sich die Benutzung bzw. der Nutzen eines Systems verschlechtern. In anderen Worten wird die Aufwärmvorrichtung betrieben, wenn das Fahrzeug anfänglich angelassen wird bzw. startet bzw. losfährt, wird die thermoelektrische Stromerzeugungsvorrichtung betrieben, wenn das Fahrzeug fährt, nachdem eine Temperatur des Abgases bis zu einer bestimmten Temperatur angestiegen ist, und werden sowohl die Aufwärmvorrichtung als auch die thermoelektrische Stromerzeugungsvorrichtung nicht betrieben, wenn das Fahrzeug in einem Überlastzustand fährt bzw. betrieben wird.
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Kurze Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Struktur zum Nutzen bzw. Benutzen von Abgaswärme eines Fahrzeugs bereit, die sowohl benutzt werden kann, wenn das Fahrzeug anfänglich angelassen wird bzw. gestartet wird bzw. fährt als auch wenn das Fahrzeug in einem Überlastzustand fährt bzw. betrieben wird mittels des Integrierens (z.B. mittels des Bereitstellens in Integralbauweise) einer Aufwärmvorrichtung und einer thermoelektrischen Stromerzeugungsvorrichtung.
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Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt bereit eine Struktur zur Nutzung bzw. Verwendung von Abgaswärme eines Fahrzeugs, die aufweisen kann: einen Hochtemperaturteil bzw. -abschnitt, der aufweist ein Abgasrohr, in dem bzw. durch das Abgas mit hoher Temperatur (z. B. Abgas mit einer vorbestimmten Temperatur) strömt und das mittels des Wärme(aus)tausches mit dem Abgas erwärmt werden kann, und eine Bypassleitung (z.B. Umleitungsleitung, Vorbeileitungsleitung, Umgehungsleitung, z.B. -passage, z.B. -kanal), die innerhalb des Abgasrohrs installiert ist und durch die (hindurch) das Abgas umgeleitet bzw. vorbeigeführt bzw. abgezweigt werden kann (z.B. an der zweiten Abgasleitung vorbeigeführt werden kann); ein thermoelektrisches Element, das an der Außenseite des Abgasrohrs angebracht ist, das gebildet ist mittels des Verbindens eines p-Typ Halbleiters und eines n-Typ Halbleiters und das eingerichtet ist, um Elektrizität unter Benutzung eines thermoelektrischen Effekts (z.B. Seebeck-Effekt) zu erzeugen; einen Niedertemperaturteil bzw. -abschnitt, der an der Außenseite des thermoelektrischen Elements angebracht (z.B. befestigt) ist und in dem ein Kühlmittel fließen kann, sowie eine erste Abgasleitung (z.B. Abgaskanal, z.B. Abgaspassage), die in dem Niedertemperaturteil in einer Längsrichtung installiert ist und in der das Abgas, das eine hohe Temperatur hat, strömen kann, um das Kühlmittel zu erwärmen (z.B. erhitzen), so dass mit der Struktur ein Betrieb des Erwärmens bzw. Aufwärmens eines Verbrennungsmotors und ein Betrieb des thermoelektrischen Erzeugens von Strom durchgeführt werden können (z.B. gleichzeitig durchgeführt werden können).
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Die Struktur zum Nutzen von Abgaswärme eines Fahrzeugs kann ferner aufweisen ein erstes Ventil, das zwischen dem Abgasrohr (bzw. der zweiten Abgasleitung) und der ersten Abgasleitung gebildet ist und das verschiebbar installiert ist, um die erste Abgasleitung zu öffnen bzw. zu schließen. Das erste Ventil kann als ein ringförmiges Band, das mit dem Abgasrohr gekuppelt ist, gebildet sein. Der Hochtemperaturteil (z.B. ein erster Teil bzw. Abschnitt) kann aufweisen: eine zweite Abgasleitung, die (z.B. in radialer Richtung) zwischen dem Abgasrohr und der Bypassleitung gebildet ist, um es dem Abgas zu ermöglich, durch sie hindurch zu strömen, sowie ein zweites Ventil, das drehbar an einem hinteren Ende (z. B. bezogen auf die Strömungsrichtung) der Bypassleitung installiert ist, um eine Menge von Abgas (z.B. Abgasmenge), die vorbeigeführt bzw. umgelenkt bzw. umgeleitet bzw. abgezweigt wird, einzustellen.
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Der Niedertemperatur- bzw. Niedrigtemperaturteil bzw. -abschnitt (z. B. ein zweiter Teil) kann aufweisen eine Kühlmittelleitung (z.B. -passage), die in Kontakt mit der Außenseite des thermoelektrischen Elements kommt/ist (z. B. mit dieser verbunden), die mit der Außenseite des thermoelektrischen Elements (z.B. hinsichtlich thermischer Leitung) gekuppelt sein kann und die eingerichtet sein kann, um eine Kontaktfläche mit dem thermoelektrischen Element (d.h. z.B. eine thermoelektrisches-Element-Kontaktfläche) zu kühlen unter Benutzung des Kühlmittels, das in der Kühlmittelleitung fließt bzw. strömt (im folgenden kurz „strömt“); einen Kühlmittelverteiler (z. B. Kühlmittelverteilungsvorrichtung), der an eine Seite der Kühlmittelleitung montiert ist, um mit der Kühlmittelleitung in Fluid-Verbindung zu sein, und der einen Kühlmitteleinlass aufweist, in welchen (z.B. durch welchen) das Kühlmittel einfließen kann; sowie einen Kühlmittelsammler (z. B. Kühlmittelsammlervorrichtung), der an der anderen (z.B. in Strömungsrichtung gegenüberliegenden) Seite der Kühlmittelleitung montiert ist, um mit der Kühlmittelleitung in Fluid-Verbindung zu stehen, und der einen Kühlmittelauslass hat, von dem bzw. aus dem das Kühlmittel ausgelassen wird bzw. werden kann, wobei (z.B. in dem Niedertemperaturteil) die Kühlmittelleitung, der Kühlmittelverteiler und der Kühlmittelsammler integral gebildet sein können, um in einer Längsrichtung (z.B. bezogen auf die erfindungsgemäße Struktur) angeordnet werden zu können bzw. zu sein.
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Gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Struktur zur Nutzung der Abgaswärme eines Fahrzeugs den Niedertemperaturteil, der an der Außenseite des thermoelektrischen Elements angebracht ist und in dem Kühlmittel fließen kann, und die erste Abgasleitung aufweisen, die in dem Niedertemperaturteil in einer Längsrichtung installiert ist und in der (z.B. durch die) das Abgas, das eine hohe Temperatur hat, strömen kann, um das Kühlmittel zu erwärmen, um zu verursachen, dass das Abgas durch die erste Abgasleitung strömt, wenn das Fahrzeug anfänglich startet bzw. angelassen wird, um den Verbrennungsmotor zu erwärmen bzw. aufzuwärmen.
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Das erste Ventil kann zwischen dem Abgasrohr und der ersten Abgasleitung gebildet sein, um die erste Abgasleitung zu öffnen bzw. zu schließen. Folglich, durch Integrieren einer Aufwärmvorrichtung und einer thermoelektrischen Stromerzeugungsvorrichtung, kann das erste Ventil geöffnet werden, um es dem Abgas zu ermöglichen, durch die erste Abgasleitung zu passieren, wenn das Fahrzeug anfänglich startet bzw. angelassen wird, und das erste Ventil kann geschlossen werden, um zu verhindern, dass das Abgas durch die erste Abgasleitung strömt (z. B. Blockieren bzw. Abriegeln des Abgases), wenn das Fahrzeug fährt (z.B. der Motor davon läuft) und wenn das Fahrzeug in einem Überlastzustand fährt bzw. betrieben wird.
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Das zweite Ventil kann bei dem bzw. in dem Hochtemperaturteil angeordnet sein, um die Menge an Abgas, die durch die Bypassleitung strömt, einzustellen, und die Kühlmittelleitung, der Kühlmittelverteiler und der Kühlmittelsammler können integral gebildet sein, um in einer Längsrichtung angeordnet zu sein, um die Effizienz der Struktur zur Nutzung von Abgaswärme zu verbessern.
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Somit kann die Struktur zur Nutzung bzw. Verwendung der Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl die Funktioneiner Aufwärmvorrichtung des Verbrennungsmotors als auch die Funktion der thermoelektrischen Stromerzeugungsvorrichtung ausführen (z.B. gleichzeitig), um die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs zu erhöhen, und Systeme, die in der bezogenen Technik in zwei bzw. auf zwei separate Vorrichtungen aufgeteilt sind, können in ein einziges/einzelnes System integriert sein, um das Gewicht des Fahrzeugs und die Produktionskosten der Komponenten zu verringern.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt eine exemplarische Ansicht einer Struktur zur Nutzung von Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine exemplarische Ansicht, die ein Inneres der Struktur zur Nutzung von Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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3 zeigt eine exemplarische Schnittansicht entlang der Linie A-A‘ der 1 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt eine exemplarische Schnittansicht, die die Struktur zur Nutzung von Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wenn das Fahrzeug anfänglich startet bzw. losfährt bzw. angelassen wird.
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5 zeigt eine exemplarische Schnittansicht, die die Struktur zur Nutzung von Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wenn das Fahrzeug fährt bzw. der (Verbrennungs-)Motor davon läuft.
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6 zeigt eine exemplarische Schnittansicht, die die Struktur zur Nutzung von Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, wenn das Fahrzeug in einem Überlastzustand fährt bzw. betrieben wird.
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Ausführliche Beschreibung
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Die Begriffe „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder andere ähnliche Begriffe, die hierin benutzt werden, schließen Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie z. B. Personenkraftfahrzeuge, inklusive SUV, Busse, Lastkraftwagen und verschiedene Nutzfahrzeuge, sowie Wasserfahrzeuge, inklusive verschiedener Boote und Schiffe, Luftfahrzeuge und ähnliche mit ein, und schließen auch Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor, Plug-In-Hybrid-Elektrische-Fahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge, Fahrzeuge mit Brennstoffzelle und Fahrzeuge, die mit anderen alternativen Kraftstoffen betrieben werden (z. B. Kraftstoffe, die von bzw. aus anderen Rohstoffen als Erdöl erzeugt werden), mit ein.
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Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur zum Beschreiben von bestimmten Ausführungsformen und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung einzuschränken. Hierin sind die Einzahlformen „ein“, „einer“ und „der/die/das“ sowie ähnliche Formulierungen dazu gedacht, die jeweiligen Mehrzahlformen mit einzuschließen, wenn es nicht durch den Kontext anders deutlich wird. Es wird ferner deutlich werden, dass die Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn sie hierin verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Integer/Zahlwerte, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren weiteren Merkmalen, Integern, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen (oder ähnlichem) davon nicht ausschließen. Der Begriff „und/oder“ schließt, wenn er hierin verwendet wird, jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der damit verbundenen, hier aufgeführten Operanden bzw. Begriffe auf.
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Die unten genannten Verfahren können mittels zumindest einer Steuervorrichtung durchgeführt bzw. ausgeführt werden. Der Begriff „Steuervorrichtung/Steuereinheit“ bezieht sich auf eine Hardwarevorrichtung bzw. strukturelle Vorrichtung, die einen Speicher (z. B. Datenspeicher) und einen Prozessor aufweist, der eingerichtet ist, um einen oder mehrere Schritte, die als ihre algorithmische Struktur interpretiert werden (sollen), auszuführen. Der Speicher ist spezifisch eingerichtet, um diese Algorithmus-Schritte zu speichern, und der Prozessor ist spezifisch eingerichtet, um diese Algorithmus-Schritte auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse, die unten beschrieben sind, durchzuführen bzw. auszuführen.
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Die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung kann als nicht flüchtiges, computerlesbares Medium auf einem computerlesbaren Medium, das ausführbare Programminstruktionen enthält, die mittels eines Prozessors, einer Steuervorrichtung/Steuereinheit oder ähnlichem ausgeführt werden, implementiert bzw. ausgebildet sein. Beispiele von computerlesbaren Medien sind z. B. ROM, RAM, Compact-Disk-ROMs (CD-ROMs), Magnetbänder, Disketten, Flashspeicher, Smartcards und optische Datenspeichervorrichtungen, aber die computerlesbaren Medien sind nicht auf die genannten beschränkt. Das computerlesbare Speichermedium kann auch in mit einem Netzwerk verbundenen Computersystemen verteilt sein, so dass die computerlesbaren Medien auf verteilte Art und Weise gespeichert und ausgeführt werden, z. B. mittels eines Telematikservers oder eines Controller-Area-Networks (CAN).
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
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Eine Struktur zur Nutzung von Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann aufweisen einen Hochtemperaturteil 10 (z. B. einen ersten Teil), der aufweisen kann ein Abgasrohr 12, durch das Abgas mit einer hohen Temperatur (z. B. Abgas, das eine vorbestimmte Temperatur hat) passieren kann und das mittels Wärmeaustausches mit dem Abgas erwärmt werden kann, und eine Bypassleitung 14, die innerhalb des Abgasrohrs 12 installiert ist und durch die das Abgas vorbeigeleitet bzw. umgeleitet bzw. abgezweigt werden kann, ein thermoelektrisches Element 20, das an dem Äußeren des Abgasrohrs 12 angebracht (z.B. befestigt) ist, das gebildet ist mittels des Verbindens eine p-Typ Halbleiters und eines n-Typ Halbleiters und das eingerichtet sein kann, um Elektrizität unter Benutzung eines thermoelektrischen Effekts (z.B. Seebeck-Effekt) zu erzeugen, einen Niedertemperaturteil 30 (z. B. einen zweiten Teil), der an dem Äußeren des thermoelektrischen Elements 20 angebracht (z.B. befestigt) ist und in dem ein Kühlmittel fließen kann, sowie eine erste Abgasleitung 40, die in einer longitudinalen Richtung/Längsrichtung in dem Niedrigtemperaturteil 30 installiert sein kann und in der das Abgas, das eine hohe Temperatur hat, strömen kann, um das Kühlmittel zu erwärmen, wobei in/mit der Struktur die Vorgänge des Aufwärmens/Erwärmens eines Verbrennungsmotors und des Erzeugens von thermoelektrischer Leistung (z.B. gleichzeitig) durchgeführt werden können.
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Wie es in der 1 veranschaulicht ist, kann das Abgas, das eine hohe Temperatur hat, durch das Abgasrohr 12 passieren, können in dem dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispiel ein Einlass und ein Auslass des Abgasrohrs 12 jeweils in einer im Wesentlichen runden Form gebildet sein und kann das Abgasrohr 12 (insbesondere ein zentraler Abschnitt davon) zwischen dem Einlass und dem Auslass eine viereckige (z. B. rechteckige, z.B. quadratische) Behälterform haben, deren Schnitt (z.B. Querschnitt und/oder Längsschnitt) im Wesentlichen viereckig sein kann. Jedoch kann das Abgasrohr gemäß der Struktur zum Nutzen der Abgaswärme in verschiedenen Formen gebildet sein.
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Wie es in der 2 veranschaulicht ist, kann die Bypassleitung bzw. Bypasspassage 14 innerhalb des Abgasrohrs 12 installiert sein, und ähnlich wie bei einer typischen Bypassleitung kann die Bypassleitung 14 in einer bzw. mit einer zylindrischen Form gebildet sein, um das Abgas umzuleiten bzw. vorbeizuleiten bzw. abzuzweigen, wenn das Fahrzeug in einem Überlastzustand fährt bzw. betrieben wird. Eine Mehrzahl bzw. Vielzahl von Abgasöffnungen 15, durch die das Abgas strömen kann, wenn ein zweites Ventil 18 geschlossen ist, können in stromaufwärtigen Abschnitt der Bypassleitung 14 gebildet sein. Ferner kann, wie es in der 2 gezeigt ist, das thermoelektrische Element 20 gebildet sein durch Verbinden eines p-Typ-Halbleiters und eines n-Typ-Halbleiter, die an der Außenseite des Abgasrohrs 12 angebracht (z.B. befestigt) sind, und die thermoelektrischen Elemente (z.B. das thermoelektrische Element) 20 können elektrisch mit einer Batterie (nicht gezeigt) des Fahrzeugs verbunden sein, wenn die thermoelektrischen Elemente 20 elektrisch miteinander verbunden sind.
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Ein Abschnitt, an dem das thermoelektrische Element 20 in Kontakt mit dem Abgasrohr 12 kommen kann bzw. in Kontakt ist bzw. verbunden ist, kann mittels des Abgases erwärmt werden, und ein Abschnitt, an dem das thermoelektrische Element 20 in Kontakt mit dem Niedertemperaturteil 30 kommen kann bzw. im (thermischen) Kontakt ist, kann mittels des Kühlmittels gekühlt werden, weswegen ein Temperaturunterschied bzw. Temperaturgradient zwischen beiden Seitenflächen des thermoelektrischen Elements 20 auftreten kann. Ferner kann wegen des Temperaturunterschiedes in dem thermoelektrischen Element 20 ein thermoelektrischer Effekt auftreten, um Elektrizität zu erzeugen. Die erzeugte Elektrizität kann die Batterie des Fahrzeugs, die elektrisch mit dem thermoelektrischen Element 20 verbunden ist, aufladen.
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Wie es in den 2 und 3 gezeigt ist, kann der Niedertemperaturteil 30, in dem das Kühlmittel fließt bzw. strömt, an dem Äußeren des thermoelektrischen Elements 20 angebracht sein (z.B. befestigt) sein, und die erste Abgasleitung 40 kann innerhalb des Niedrigtemperaturteils 30 in einer Längsrichtung angebracht sein bzw. angeordnet sein. In der gezeigten exemplarischen Ausführungsform kann eine Mehrzahl von ersten Abgasleitungen 40 hintereinander (z.B. in Umfangsrichtung im Wesentlichen parallel zueinander) in dem Niedrigtemperaturteil 30 angeordnet sein, und die Abgasleitungen 40 können in einer Rohrform, von der beide Enden (z.B. Längsenden) in einer Richtung zu dem Abgasrohr 12 hin gekrümmt bzw. gekurvt sind, gebildet sein.
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Wenn das Fahrzeug (z. B. der Verbrennungsmotor davon) anfänglich startet bzw. angelassen wird, kann das Kühlmittel mittels des Abgases, das durch die erste Abgasleitung 40 einströmt, erwärmt werden, und die erste Abgasleitung 40 kann als eine Aufwärmvorrichtung des Verbrennungsmotors arbeiten bzw. betrieben werden. Wie es in den 2 und 3 gezeigt ist, kann ein erstes Ventil 42 (z.B. in Längsrichtung) verschiebbar zwischen dem Abgasrohr 12 (bzw. der zweiten Abgasleitung 16) und der ersten Abgasleitung 40 installiert sein, um die erste Abgasleitung 40 zu öffnen und zu schließen. Das erste Ventil 42 kann als ein ringförmiges Band, das mit einer inneren Umfangsfläche des Abgasrohrs 12 gekuppelt ist, gebildet sein und kann mittels eines Motors (z. B. eines Elektromotors), der von einer Erstes-Ventil-Steuervorrichtung (nicht dargestellt) gesteuert wird, an dem Abgasrohr 12 vorwärts und rückwärts verschoben werden, um die erste Abgasleitung 40 zu öffnen und zu schließen. In anderen Worten kann, wie es in der 4 dargestellt ist, wenn das Fahrzeug bzw. der Verbrennungsmotor anfänglich startet bzw. angelassen wird, das erste Ventil 42 vorwärts bzw. nach vorne bewegt werden, um die erste Abgasleitung 40 zu öffnen, und das Abgas kann das Kühlmittel erwärmen, während es durch die erste Abgasleitung 40 hindurch strömt.
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Wie es in den 5 und 6 dargestellt ist, kann, wenn das Fahrzeug (z. B. der Verbrennungsmotor davon) läuft bzw. fährt oder wenn das Fahrzeug in einem Überlastzustand fährt bzw. betrieben wird, das erste Ventil 42 nach hinten bzw. rückwärts bewegt werden, um die erste Abgasleitung 40 zu schließen, und das Abgas kann mittels des thermoelektrischen Elements 20 thermoelektrisch Strom erzeugen, oder umgeleitet bzw. abgezweigt werden, während es durch eine zweite Abgasleitung 16 bzw. die Bypassleitung 14 strömt. Das erste Ventil 42 kann unter Berücksichtigung der Abwandlungen der Struktur zur Nutzung der Abgaswärme des Fahrzeugs, Abwandlungen der Form der ersten Abgasleitung 40 oder der Benutzung der Gesamtabgaswärme des Fahrzeugs in einer Form, wie ein Ring sie hat, geformt sein oder kann in zahlreichen anderen Formen geformt sein, wie z. B. in der Form einer geraden Platte, die in einem Einlass der ersten Abgasleitung 40 angeordnet ist und gedreht werden kann, oder einer Form, in der ein Deckel bzw. eine Kappe von dem Abgasrohr 12 vorsteht, um die erste Abgasleitung 40 zu öffnen und zu schließen.
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Wie es in den 2 und 3 dargestellt ist, kann der Hochtemperaturteil 10 aufweisen die zweite Abgasleitung 16, die zwischen dem Abgasrohr 12 und der Bypassleitung 14 gebildet ist, um es dem Abgas zu ermöglichen, durch diese hindurch zu strömen, sowie das zweite Ventil 18, das drehbar an dem hinteren Ende der Bypassleitung 14 installiert ist, um eine Menge an Abgas, die herumgeführt bzw. umgeleitet bzw. abgezweigt wird, einzustellen. Wenn die erste Abgasleitung 40 mittels des ersten Ventils 42 geschlossen ist und die Bypassleitung 14 mittels des zweiten Ventils 18 geschlossen ist, kann das Abgas eine Seitenfläche des thermoelektrischen Elements 20 erwärmen, während es durch die zweite Abgasleitung 16 strömt, und verursachen, dass die thermoelektrische Stromerzeugung bei dem thermoelektrischen Element 20 auftritt.
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Um zu verhindern, dass das Abgasrohr 12 erwärmt wird (z. B überhitzt wird), wenn das Fahrzeug auf einer Neigung (z. B. einer ansteigenden Straße) fährt oder wenn das Fahrzeug mit einer beträchtlich hohen Geschwindigkeit (z. B. einer vorbestimmten Geschwindigkeit) fährt, d.h., wenn eine Last des Verbrennungsmotors erhöht ist bzw. wird, wird das zweite Ventil 18 geöffnet, wenn das Fahrzeug in einem Überlastzustand fährt, um es dem meisten bzw. größten Teil bzw. einem großen Teil des Abgases, das eine hohe Temperatur hat, zu ermöglichen, durch die Bypassleitung 14 ausgestoßen zu werden, um eine Menge des Abgases, das zwischen der Bypassleitung 14 und dem Abgasrohr 12 strömt (z.B. das in der zweiten Abgasleitung 16), einzustellen. Das zweite Ventil 18 kann in einer kreisförmigen Plattenform geformt sein und kann an dem hinteren bzw. Rückende der Bypassleitung 14 installiert sein, so dass es mittels eines Motors (z.B. Elektormotors oder Aktuators), welcher mittels einer Zweites-Ventil-Steuervorrichtung (nicht dargestellt) gesteuert werden kann, drehbar ist, um die Bypassleitung 14 zu öffnen und zu schließen.
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Wie es in den 1 und 2 dargestellt ist, kann der Niedertemperaturteil 30 (z. B. der zweite Teil) aufweisen eine Kühlmittelleitung 32, die mit dem Äußeren des thermoelektrischen Elements 20 in Kontakt kommt/ist, die mit dem Äußeren des thermoelektrischen Elements 20 gekuppelt/verbunden sein kann und die eingerichtet sein kann, eine Kontaktfläche mit dem thermoelektrischen Element 20 zu kühlen unter Benutzung des Kühlmittels, das in der Kühlmittelleitung 32 fließt; einen Kühlmittelverteiler (z. B. Kühlmittelverteilungseinrichtung) 34, der an einer/an eine Seite (z. B. einer ersten Seite) der Kühlmittelleitung 32 montiert ist, um mit der Kühlmittelleitung 32 (fluid-)verbunden zu sein, und der einen Kühlmitteleinlass 35 aufweisen kann, in den/durch den das Kühlmittel hineinfließen kann; sowie einen Kühlmittelsammler (z. B. Kühlmittelsammeleinrichtung) 36, der an der anderen Seite (z. B. einer zweiten Seite) der Kühlmittelleitung 32 montiert ist, um mit der Kühlmittelleitung 32 (fluid-)verbunden zu sein, und der einen Kühlmittelauslass 37, aus dem das Kühlmittel ausgelassen werden kann, aufweisen kann.
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In der gezeigten exemplarischen Ausführungsform sind vier Kühlmittelleitungen 32 mit einer jeweiligen Außenfläche des Abgasrohrs 12, das in einer viereckigen Behälterform (z. B. rechteckigen Behälterformen) gebildet sein kann, verbunden (z. B. so, dass an jeder Umfangsteilfläche eine Leitung 32 bereitgestellt ist), und die jeweilige Kühlmittelleitung 32 kann in einer viereckigen (z. B. rechteckigen) Plattenform, die einen inneren Hohlraum, in dem das Kühlmittelfließen kann, aufweist, gebildet sein. Der Kühlmittelverteiler 34 kann an einer rechten Seite der Kühlmittelleitung 32 montiert sein, und der Kühlmitteleinlass 35 kann, in der dargestellten exemplarischen Ausführungsform, an einer unteren rechten Seite des Abgasrohrs 12 angeordnet sein, um zu verursachen, dass das Kühlmittel in den Kühlmittelverteiler 34 hinein strömt (z.B. fließt). Der Kühlmittelsammler 36 kann an einer linken Seite der Kühlmittelleitung 32 montiert sein, und der Kühlmittelauslass 37 kann, in der dargestellten exemplarischen Ausführungsform, an der oberen linken Seite des Abgasrohrs 12 angeordnet sein, um das Kühlmittel durch den Kühlmittelsammler 36 auszulassen. In anderen Worten können beispielsweise der Kühlmitteleinlass und der -Auslass im Bezug auf sowohl die Längsrichtung als auch auf die Querrichtung/Radialrichtung gegenüberliegend angeordnet sein.
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Wie es in der 2 dargestellt ist können das Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung 32 fließt, und das Abgas, das durch die erste Abgasleitung 40 strömt, in entgegengesetzten Richtungen strömen, und bei diesem Vorgang kann das Abgas, das eine hohe Temperatur hat, das Kühlmittel wärmen. Der Kühlmittelsammler 36, die Kühlmittelleitung 32 und der Kühlmittelverteiler 34 können integral gebildet sein, um nacheinander (z. B. sequentiell, z.B. in Serie) in einer Längsrichtung entlang des Abgasrohrs 12 angeordnet zu sein, die Kühlmittelsammler(Abschnitte) 36 können mittels gekrümmter bzw. gekurvter Rohre verbunden sein, und die Kühlmittelverteiler(Abschnitte) 34 können mittels gekurvter bzw. gekrümmter Rohre verbunden sein.
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Im Folgenden wird ein Betrieb der oben beschriebenen Struktur zur Nutzung von Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie es in der 4 dargestellt ist, kann, wenn der Verbrennungsmotor angetrieben wird, wenn das Fahrzeug anfänglich angelassen wird bzw. startet, das Abgas, das von dem Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, in das Abgasrohr 12 hineinströmen, und in diesem Fall kann das erste Ventil 42 eingerichtet sein (z.B. geschaltet sein), um die erste Abgasleitung 40 zu öffnen, und das zweite Ventil 18 kann eingerichtet (z.B. geschaltet) sein, um die Bypassleitung 14 zu schließen. Deswegen kann das Abgas durch die erste Abgasleitung 40 sowie die zweite Abgasleitung 16 strömen, und das Abgas, das eine hohe Temperatur hat, welches durch die erste Abgasleitung 40 strömt, kann das Kühlmittel, das durch die Kühlmittelleitung 32 fließt, direkt erwärmen. Demgemäß kann die Struktur zur Nutzung der Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Aufwärmvorrichtung des Verbrennungsmotors betrieben bzw. verwendet werden.
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Wie es in der 5 dargestellt ist, kann, wenn das Fahrzeug fährt, der Verbrennungsmotor ausreichend aufgewärmt sein, und das erste Ventil 42 kann eingerichtet (z.B. geschaltet) sein, um die erste Abgasleitung 40 zu schließen, und das zweite Ventil 18 kann eingerichtet (z.B. geschaltet) sein, um die Bypassleitung 14 zu schließen. Deswegen kann das Abgas durch die zweite Abgasleitung 16 strömen, und kann das Abgas, das eine hohe Temperatur hat, kann eine Seitenfläche (z. B. eine erste Seitenfläche) des thermoelektrischen Elements 20 erwärmen, und kann die andere Seitenfläche (z. B. eine zweite Seitenfläche) des thermoelektrischen Elements 20 mittels des Kühlmittels, das durch die Kühlmittelleitung 32 fließt, gekühlt werden.
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Dementsprechend kann ein Temperaturunterschied bzw. ein Temperaturgradient zwischen beiden Seitenflächen des thermoelektrischen Elements 20 auftreten, und es kann in dem thermoelektrischen Element 20 wegen des Temperaturunterschiedes Elektrizität erzeugt werden, und die Elektrizität, die mittels des thermoelektrischen Elements 20 erzeugt wird, kann die Batterie, die elektrisch mit dem thermoelektrischen Element 20 verbunden ist, aufladen. Somit kann die Struktur zur Nutzung der Abgaswärme eines Fahrzeugs gemäß der exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine thermoelektrische Stromerzeugungsvorrichtung betrieben werden.
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Wie es in der 6 dargestellt ist, kann, wenn das Fahrzeug in einem Überlastzustand fährt bzw. betrieben wird, eine Last des Verbrennungsmotors ansteigen, und das erste Ventil 42 kann eingerichtet (z.B. geschaltet) sein, um die erste Abgasleitung 40 zu schließen, und das zweite Ventil 18 kann eingerichtet (z.B. geschaltet) sein, um die Bypassleitung 14 zu öffnen. Dadurch kann (nur) eine sehr kleine Menge von Abgas durch die zweite Abgasleitung 16 strömen, und das Meiste (z.B. der größere Teil) des Abgases kann durch die Bypassleitung 14 strömen, um zu verhindern, dass das Fahrzeug überhitzt wird.
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Die oben beschriebene vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen und die begleitenden Zeichnungen beschränkt, und es wird für den Fachmann deutlich, dass zahlreiche Ersetzungen, Modifikationen und Änderungen gemacht werden können, ohne vom Sinn und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2013-0092922 [0001]
