DE102015118508A1

DE102015118508A1 - Abgaswärmerückgewinnungssystem und Verfahren zum Betreiben desselben

Info

Publication number: DE102015118508A1
Application number: DE102015118508.3A
Authority: DE
Inventors: You Sang SON
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2016-05-19
Also published as: CN105604657B; US10151276B2; KR101610542B1; CN105604657A; US9926889B2; US20160138532A1; US20180128214A1

Abstract

Abgaswärmerückgewinnungssystem und Verfahren zum Betreiben desselben, aufweisend ein Abgasrohr (404), durch welches hindurch sich Abgas bewegt, das von einem Verbrennungsmotor (1) ausgelassen wird, eine Hauptleitung (100), durch welche hindurch sich ein Arbeitsfluid bewegt, eine Turbine (340), die mittels des von der Hauptleitung (100) ausgelassenen Arbeitsfluids gedreht wird, um Energie zu erzeugen, eine EGR(Abgasrückführung)-Leitung (200), die einen Teil des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor (1) ausgelassen wird, zu einem Einlasskrümmer (2) zirkuliert, und Leitungssteuerventile (S1, S2), die in der Hauptleitung (100) angeordnet sind und derart konfiguriert sind, dass sie die Bewegung des Arbeitsfluids derart steuern, dass das sich entlang der EGR-Leitung (200) bewegende Abgas und das sich entlang der Hauptleitung (100) bewegende Arbeitsfluid Wärme miteinander austauschen.

Description

Für die Anmeldung wird die Priorität der am 18. November 2014 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2014-0161140 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
Die Erfindung betrifft ein Abgaswärmerückgewinnungssystem und ein Verfahren zum Betreiben des Abgaswärmerückgewinnungssystems, die geeignet sind, einen Schaden an einer Turbine zu verhindern, der infolge eines in der Turbine verbleibenden Flüssigphasenarbeitsfluids auftreten kann.
Ein Verbrennungsmotor ist in einem Fahrzeug, einem Schiff, einem kleinen Generator und dergleichen weitverbreitet, und Bestrebungen zur Verbesserung der Effizienz des Verbrennungsmotors werden kontinuierlich durchgeführt. Bei dem Verbrennungsmotor wird eine große Menge an Wärme im Allgemeinen als Abgaswärme ausgelassen, und verschiedene Systeme zur Erhöhung der gesamten Effizienz des Verbrennungsmotors durch Rückgewinnung des Abgases wurden entwickelt.
In Anbetracht der Vorrichtungen und Bauteile, die zum Konfigurieren eines Abgaswärmerückgewinnungssystems erforderlich sind und die Belastung und dergleichen erhöhen, ist es effizienter, ein Abgaswärmerückgewinnungssystem an einem großen Fahrzeug, das einen großen Motorhubraum hat und viel Personen oder Fracht transportieren kann, als an einem kleinen Fahrzeug, das einen kleinen Hubraum hat und leicht ist, zu montieren.
Im Falle eines Fahrzeuges umfasst ein typisches Beispiel eines System zur Rückgewinnung der Abgaswärme ein System mit einem Turboverbund und ein System mit einem Thermoelement.
Das System mit einem Turboverbund verwendet ein Schema zum Erzielen einer Leistung durch Anbringen einer Abgasturbine an einer Abgasleitung und Drehen der Abgasturbine mittels eines Abgasdruckes. Bei diesem Schema kann der thermische Wirkungsgrad des gesamten Systems, in dem der Verbrennungsmotor installiert ist, verbessert werden, jedoch wird die Abgasturbine als ein Abgaswiderstand betrieben, so dass die Leistung des Verbrennungsmotors selbst verringert werden.
Das System mit einem Thermoelement verwendet ein Schema zum Laden von elektrischem Strom mittels des Thermoelements, das den elektrischen Strom durch eine Temperaturdifferenz erzeugt, oder zum Antreiben eines Hilfsmotors durch den elektrischen Strom, um den Verbrennungsmotor zu unterstützen. Jedoch können die Kosten des Thermoelements selbst nicht ignoriert werden, und ein Raum, in dem das Thermoelement montiert werden kann, ist eng, so dass, selbst wenn das Thermoelement derzeit in Serienfahrzeugen montiert ist, es nicht leicht ist, den thermischen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors bedeutend zu verbessern.
Mit der Erfindung werden ein Abgaswärmerückgewinnungssystem und ein Verfahren zum Betreiben des Abgaswärmerückgewinnungssystems geschaffen, die geeignet sind, die Abgaswärme eines Verbrennungsmotors effizient zurückzugewinnen.
Nach einem Aspekt der Erfindung kann ein Abgaswärmerückgewinnungssystem ein Abgasrohr, durch welches hindurch sich Abgas bewegt, das von einem Verbrennungsmotor ausgelassen wird, eine Hauptleitung, durch welche hindurch sich ein Arbeitsfluid bewegt, eine Turbine, die mittels des von der Hauptleitung ausgelassenen Arbeitsfluids gedreht wird, um Energie zu erzeugen, eine EGR(Abgasrückführung)-Leitung, die einen Teil des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor ausgelassen wird, zu einem Einlasskrümmer zirkuliert, und Leitungssteuerventile aufweisen, die in der Hauptleitung angeordnet sind und derart konfiguriert sind, dass sie die Bewegung des Arbeitsfluids derart steuern, dass das sich entlang der EGR-Leitung bewegende Abgas und das sich entlang der Hauptleitung bewegende Arbeitsfluid Wärme miteinander austauschen.
Das Abgaswärmerückgewinnungssystem kann ferner einen Speicher, der ein Flüssigphasenarbeitsfluid darin speichert, einen Wärmetauscher, der in dem Abgasrohr derart vorgesehen ist, dass er das Flüssigphasenarbeitsfluid aus dem Speicher aufnimmt und das Flüssigphasenarbeitsfluid verdampft, und einen Überhitzer aufweisen, der mit einem EGR-Kühler derart verbunden ist, dass er das verdampfte Arbeitsfluid aus dem Wärmetauscher in Abhängigkeit von dem Betrieb der Leitungssteuerventile aufnimmt und die Wärme des Abgases, das zu dem Einlasskrümmer zirkuliert, an das verdampfte Arbeitsfluid überträgt, um das verdampfte Arbeitsfluid zu erwärmen.
Das Arbeitsfluid, das von dem Speicher zu dem Wärmetauscher geführt wird, kann durch eine Pumpe mit Druck beaufschlagt werden.
Die Turbine kann das Arbeitsfluid wahlweise von dem Wärmetauscher oder dem Überhitzer in Abhängigkeit von dem Betrieb der Leitungssteuerventile aufnehmen.
Die Hauptleitung kann in eine erste Zweigleitung, die mit einem an dem Überhitzer ausgebildeten Überhitzereinlass verbunden ist, und eine zweite Zweigleitung verzweigt sein, die sich in Richtung zu der Turbine erstreckt, und die zweite Zweigleitung kann in eine dritte Zweigleitung, die mit einem an dem Überhitzer ausgebildeten Überhitzerauslass verbunden ist, und eine vierte Zweigleitung verzweigt sein, die mit einem an der Turbine ausgebildeten Turbineneinlass verbunden ist.
Die Leitungssteuerventile können an einer ersten Verzweigungsstelle, an welcher die Hauptleitung in die erste Zweigleitung und die zweite Zweigleitung verzweigt ist, und einer zweiten Verzweigungsstelle vorgesehen sein, an welcher die zweite Zweigleitung in die dritte Zweigleitung und die vierte Zweigleitung verzweigt ist.
Die Leitungssteuerventile können ein erstes Leitungssteuerventil, das an einer ersten Verzweigungsstelle vorgesehen ist, an welcher die Hauptleitung in die erste Zweigleitung und die zweite Zweigleitung verzweigt ist, und ein zweites Leitungssteuerventil aufweisen, das an einer zweiten Verzweigungsstelle vorgesehen ist, an welcher die zweite Zweigleitung in die dritte Zweigleitung und die vierte Zweigleitung verzweigt ist.
Das Abgaswärmerückgewinnungssystem kann ferner eine Nachbehandlungsvorrichtung aufweisen, die in dem Abgasrohr angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass sie von dem Verbrennungsmotor ausgelassene Partikel (PM) regeneriert.
Das Abgaswärmerückgewinnungssystem kann ferner einen TEG(Thermogenerator)-Kondensator, welcher derart konfiguriert ist, dass er das von der Turbine ausgelassene Arbeitsfluid kondensiert, und einen Vorwärmer aufweisen, welcher derart konfiguriert ist, dass er Wärmeenergie von dem Arbeitsfluid absorbiert, das sich von der Turbine zu dem TEG-Kondensator bewegt, und die Wärmeenergie an das Arbeitsfluid überträgt, das von dem Speicher in den Wärmetauscher eingespritzt wird.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann ein Abgaswärmerückgewinnungssystem eine Hauptleitung, in welche ein verdampftes Arbeitsfluid eingeführt wird, eine Mehrzahl von Zweigleitungen, die von der Hauptleitung verzweigt sind, einen Überhitzer, der in wenigstens einer von der Mehrzahl von Zweigleitungen angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass er einem sich bewegenden Arbeitsfluid Wärmeenergie zuführt, und eine Turbine aufweisen, die mittels des von der Mehrzahl von Zweigleitungen zugeführten Arbeitsfluids gedreht wird, um Energie zu erzeugen.
Das Abgaswärmerückgewinnungssystem kann ferner ein Leitungs-steuerventil aufweisen, das derart konfiguriert ist, dass es wenigstens eine von der Mehrzahl von Zweigleitungen öffnet, um eine Strömung des Arbeitsfluids einzustellen.
Die Hauptleitung kann mit einem Wärmetauscher verbunden sein, der in einem Abgasrohr vorgesehen ist und Wärme aus Abgas zurückgewinnt, um ein Flüssigphasenarbeitsfluid zu verdampfen.
Die Turbine kann mit einem Speicher verbunden sein, der das Arbeitsfluid mit Druck beaufschlagt und das mit Druck beaufschlagte Arbeitsfluid dem Wärmetauscher zuführt.
Ein Vorwärmer, welcher derart konfiguriert ist, dass er einen Wärmeaustausch zwischen dem in den Speicher eingeführten Arbeitsfluid und einem von dem Speicher ausgelassenen Arbeitsfluid erzeugt, und ein Kondensator, welcher derart konfiguriert ist, dass er das in den Speicher eingeführte Arbeitsfluid kondensiert, können zwischen der Turbine und dem Speicher vorgesehen sein.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein Verfahren zum Betreiben eines Abgaswärmerückgewinnungssystems mit einer Hauptleitung, in welche ein Arbeitsfluid eingeführt wird, das mittels eines Wärmetauschers verdampft wird, der in einem Abgasrohr vorgesehen ist, und einem Überhitzer und einer Turbine, die über Leitungssteuerventile, die in der Hauptleitung vorgesehen sind, mit der Hauptleitung wahlweise in Verbindung stehen, wobei der Überhitzer das Arbeitsfluid erwärmt, und die Turbine mittels des Arbeitsfluids oder des von dem Überhitzer erwärmten Arbeitsfluids elektrischen Strom erzeugt, aufweisen: Antreiben eines Verbrennungsmotors, und Betreiben der Leitungssteuerventile derart, dass die Hauptleitung und der Überhitzer Wärme miteinander austauschen, wenn ein EGR-Ventil betrieben wird.
Wenn die Hauptleitung und der Überhitzer in Verbindung miteinander stehen, kann eine Menge des Arbeitsfluids, das von einer Pumpe zugeführt wird, die das Arbeitsfluid aus einem Speicher, in dem das Arbeitsfluid gespeichert ist, komprimiert und das komprimierte Arbeitsfluid dem Wärmetauscher zuführt, erhöht werden.
Wenn bestimmt wird, dass das EGR-Ventil nicht betrieben wird, können die Leitungssteuerventile derart betrieben werden, dass die Hauptleitung und die Turbine in Verbindung miteinander stehen, und wenn die Hauptleitung und die Turbine in Verbindung miteinander stehen, kann eine Menge des Arbeitsfluids, das von einer Pumpe zugeführt wird, die das Arbeitsfluid aus einem Speicher, in dem das Arbeitsfluid gespeichert ist, komprimiert und das komprimierte Arbeitsfluid dem Wärmetauscher zuführt, beibehalten werden.
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, die eine Vielfalt von Booten und Schiffen einschließen, Luftfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst. Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehrere Antriebsquellen, zum Beispiel sowohl Benzinantrieb als auch Elektroantrieb aufweist.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht eines Hautteils des Abgaswärmerückgewinnungssystems aus 1;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Steuerblockschema des Verfahren zum Betreiben des Abgaswärmerückgewinnungssystems aus 3;
5 einen Schnitt eines Wärmetauschers, der in das Abgaswärmerückgewinnungssystem aus 1 einbezogen ist;
6 eine perspektivische Ansicht von Hauptteilen des Wärmetauschers aus 5;
7 eine Ansicht zur Erläuterung einer Wärmeaustauschform des Wärmetauschers aus 5;
8 eine Ansicht zur Erläuterung der Montage einer Turbine in dem Abgaswärmerückgewinnungssystem aus 1;
9 eine perspektivische Ansicht von Hauptteilen der Turbine aus 8;
10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung der Turbine des Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
11 eine perspektivische Ansicht eines Überhitzers und eines EGR(Abgasrückführung)-Kühlers, die in das Abgaswärmerückgewinnungssystem aus 1 einbezogen sind;
12 einen Schnitt des Überhitzers und des EGR-Kühlers aus 11;
13 ein Diagramm, das eine Änderung eines Innendruckes des in das Abgaswärmerückgewinnungssystem aus 1 einbezogenen Wärmetauschers darstellt;
14 eine Ansicht zur Erläuterung eines Verbindungszustands zwischen dem Wärmetauscher und der Turbine des Abgaswärmerückgewinnungssystems aus 1;
S15 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Steuerung der Verbindung zwischen dem Wärmetauscher und der Turbine des Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
16 eine schematische Ansicht einer Struktur, bei der ein TEG(Thermogenerator)-Kondensator und ein Speicher, die in das Abgaswärmerückgewinnungssystem aus 1 einbezogen sind, ein Kühlmittel gemeinsam benutzen;
17 eine perspektivische Ansicht des Speichers aus 16;
18 eine andere perspektivische Ansicht des Speichers aus 16;
19 eine perspektivische Ansicht von Hauptteilen einer Verbindungsstruktur zwischen dem TEG-Kondensator und dem Speicher aus 16;
20 eine schematische Ansicht eines Speichertanks des Abgaswärmerückgewinnungssystems aus 1; und
21 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben des Speichertanks des Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist ein Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ein Abgasrohr 404, durch welches hindurch sich Abgas bewegt, das von einem Verbrennungsmotor 1 ausgelassen wird, eine Hauptleitung 100, durch welche hindurch sich ein Arbeitsfluid bewegt, eine Turbine 340, die mittels des von der Hauptleitung 100 ausgelassenen Arbeitsfluids gedreht wird, um elektrische Energie und mechanische Energie zu erzeugen, eine EGR(Abgasrückführung)-Leitung 200, die etwas von dem Abgas, das von dem Verbrennungsmotor 1 ausgelassen wird, zu einem Einlasskrümmer 2 zirkuliert, und Leitungssteuerventile S₁ und S₂ auf, die in der Hauptleitung 100 angeordnet sind und die Bewegung des Arbeitsfluids derart steuern, dass das sich entlang der EGR-Leitung 200 bewegende Abgas und das sich entlang der Hauptleitung 100 bewegende Arbeitsfluid Wärme miteinander austauschen.
Außerdem weist das Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ferner einen Speicher 60, der ein Flüssigphasenarbeitsfluid darin speichert, einen Wärmetauscher 400, der in dem Abgasrohr 404 derart vorgesehen ist, dass er das Flüssigphasenarbeitsfluid aus dem Speicher 60 aufnimmt und das Flüssigphasenarbeitsfluid verdampft, und einen Überhitzer 310 auf, der mit einem EGR-Kühler 300 derart verbunden ist, dass er das verdampfte Arbeitsfluid aus dem Wärmetauscher 400 in Abhängigkeit von dem Betrieb der Leitungssteuerventile S₁ und S₂ aufnimmt und die Wärme des Abgases, das zu dem Einlasskrümmer 2 zirkuliert, an das verdampfte Arbeitsfluid überträgt, um das verdampfte Arbeitsfluid zu erwärmen.
Das Arbeitsfluid, das von dem Speicher 60 zu dem Wärmetauscher 400 geführt wird, wird durch eine Pumpe 70 mit Druck beaufschlagt. Die Turbine 340 nimmt das Arbeitsfluid wahlweise von dem Wärmetauscher 400 oder dem Überhitzer 310 in Abhängigkeit von dem Betrieb der Leitungssteuerventile S₁ und S₂ auf.
Eine Nachbehandlungsvorrichtung 402, die von dem Verbrennungsmotor 1 ausgelassene Partikel (PM) regeneriert, ist in dem Abgasrohr 404 angeordnet. Das Abgaswärmerückgewinnungssystem weist ferner einen TEG(Thermogenerator)-Kondensator 370, der das sich von der Turbine 340 bewegende Arbeitsfluid kondensiert, und einen Vorwärmer 50 auf, der Wärmeenergie von dem Arbeitsfluid absorbiert, das sich von der Turbine 340 zu dem TEG-Kondensator 370 bewegt, und die Wärmeenergie an das Arbeitsfluid überträgt, das von dem Speicher 60 dem Wärmetauscher 400 zugeführt wird.
Der Überhitzer 310 ist mit dem EGR-Kühler 300 verbunden und überträgt Wärme des Abgases, das in den EGR-Kühler 300 eingeführt wird, an ein Gasphasenarbeitsfluid, das über den Wärmetauscher 400 aufgenommen wird. Die Turbine 340 steht in wahlweiser Verbindung mit dem Überhitzer 310 oder dem Wärmetauscher 400 und nimmt ein Drehmoment von dem aufgenommenen Gasphasenarbeitsfluid auf, um elektrischen Strom zu erzeugen.
Die Hauptleitung 100 ist in eine erste Zweigleitung 110, die mit einem an dem Überhitzer 310 ausgebildeten Überhitzereinlass 315 verbunden ist, und eine zweite Zweigleitung 120 verzweigt, die sich in Richtung zu der Turbine 340 erstreckt, und die zweite Zweigleitung 120 ist in eine dritte Zweigleitung 130, die mit einem an dem Überhitzer 310 ausgebildeten Überhitzerauslass 316 verbunden ist, und eine vierte Zweigleitung 140 verzweigt, die mit einem an der Turbine 340 ausgebildeten Turbineneinlass verbunden ist. Die Verbindungsbeziehungen zwischen der Hauptleitung 100 und den Zweigleitungen 110, 120, 130 und 140 wurden basierend auf einem Zustand beschrieben, in dem eine Strömung des Arbeitsfluids ausgeschlossen ist und die Hauptleitung 100 und die Zweigleitungen 110, 120, 130 und 140 einfach angeordnet sind.
Die Leitungssteuerventile weisen ein erstes Leitungssteuerventil S₁, das an einer ersten Verzweigungsstelle vorgesehen ist, an welcher die Hauptleitung 100 in die erste Zweigleitung 110 und die zweite Zweigleitung 120 verzweigt ist, und ein zweites Leitungssteuerventil S₂ auf, das an einer zweiten Verzweigungsstelle vorgesehen ist, an welcher die zweite Zweigleitung 120 in die dritte Zweigleitung 130 und die vierte Zweigleitung 140 verzweigt ist.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, umfasst ein Verfahren zum Betreiben des Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung das Antreiben des Verbrennungsmotors (S110) und das Betreiben der Leitungssteuerventile S₁ und S₂ derart, dass die Hauptleitung 100 und der Überhitzer 310 Wärme miteinander austauschen (S120), wenn ein EGR-Ventil 210 betrieben wird.
Wenn der Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird und das EGR-Ventil 210 betrieben wird, werden die Leitungssteuerventile S₁ und S₂ derart betrieben, dass die Hauptleitung 100 und der Überhitzer 310 in Verbindung miteinander stehen (S121). Wenn die Hauptleitung 100 und der Überhitzer 310 in Verbindung miteinander stehen, wird eine Menge des Arbeitsfluids, das von der Pumpe 70 zugeführt wird, die das Arbeitsfluid aus dem Speicher 60, in dem das Arbeitsfluid gespeichert ist, komprimiert und das komprimierte Arbeitsfluid dem Wärmetauscher 400 zuführt, erhöht (S122).
Wenn das EGR-Ventil 210 nicht betrieben wird, werden die Leitungssteuerventile S₁ und S₂ derart betrieben, dass die Hauptleitung 100 und die Turbine 340 in Verbindung miteinander stehen (S123), und eine Menge des Arbeitsfluids, das von der Pumpe 70 zugeführt wird, die das Arbeitsfluid aus dem Speicher 60, in dem das Arbeitsfluid gespeichert ist, komprimiert und das komprimierte Arbeitsfluid dem Wärmetauscher 400 zuführt, wird beibehalten (S124).
Wie in den 5 bis 7 gezeigt, weist der Wärmetauscher 400 des Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, der Wärmeenergie von dem Abgasrohr 404 absorbiert und die Wärmeenergie dem Arbeitsfluid derart zuführt, dass der energieerzeugenden Turbine 304 ein Gasphasenarbeitsfluid zugeführt wird, eine Düse 411 auf, die das eingeführte Arbeitsfluid atomisiert.
Außerdem weist der Wärmetauscher 400 einen Wärmeaustauschpfad auf, der mit einem Wärmetauschereinlass 410, durch welchen hindurch das Flüssigphasenarbeitsfluid eingeführt wird, und einem Wärmetauscherauslass 420 versehen ist, durch welchen hindurch das Arbeitsfluid verdampft und mittels des Abgases ausgelassen wird, und die Düse 411 ist in dem Wärmetauschereinlass 410 vorgesehen.
Der Wärmeaustauschpfad ist in einem Wärmetauschergehäuse untergebracht, das an der Nachbehandlungsvorrichtung 402 angebracht ist, durch welche hindurch sich das Abgas bewegt. Der Wärmeaustauschpfad weist eine Kammer 430, die sich von dem Wärmetauschereinlass 410 erstreckt und das Arbeitsfluid durch die Düse 411 hindurch derart spritzt, dass es atomisiert wird, ein Kammerverlängerungsrohr 440, das eine Mehrzahl von Wärmeaustauschleitungen 441 aufweist, die in demselben Abstand voneinander angeordnet sind und an der Kammer 430 derart angebracht sind, dass das atomisierte Arbeitsfluid in die Wärmeaustauschleitungen 441 eingeführt wird, und Verlängerungsrohre 460 auf, die an der einen Seite des Kammerverlängerungsrohres 440 positioniert sind, eine Mehrzahl von Wärmeaustauschleitungen 441 aufweist, die in demselben Abstand voneinander angeordnet sind, und über horizontale Verbindungselemente 450 derart miteinander verbunden sind, dass das Arbeitsfluid von dem Kammerverlängerungsrohr 440 eingeführt wird, wobei die Verlängerungsrohre 460 mit dem Wärmetauscherauslass 420 verbunden sind.
Die Mehrzahl von Verlängerungsrohren 460 sind in demselben Abstand voneinander angeordnet und über die Mehrzahl von horizontalen Verbindungselementen 450 derart miteinander verbunden, dass der Wärmetauschereinlass 410 und der Wärmetauscherauslass 420 in Verbindung miteinander stehen. Abgasrippen 442, die das Abgas kontaktieren, sind zwischen der Mehrzahl von Wärmeaustauschleitungen 441 vorgesehen, und Arbeitsfluidrippen, die das Arbeitsfluid kontaktieren, sind in den Wärmeaustauschleitungen 441 vorgesehen.
Der Wärmetauschereinlass 410 ist mit der Pumpe 70, die das Flüssigphasenarbeitsfluid mit Druck beaufschlagt und einspritzt, und dem Speicher 60 verbunden, welcher der Pumpe 70 das Arbeitsfluid zuführt, und der Wärmetauscherauslass 420 ist wahlweise mit der Turbine 340 verbunden, welcher das Gasphasenarbeitsfluid von dem Wärmetauscherauslass 420 oder dem Überhitzer 310 zugeführt wird. Die Hauptleitung 100, die den Wärmetauscherauslass 420 und die Turbine 340 miteinander verbindet, ist mit den Leitungssteuerventilen S₁ und S₂ versehen, welche die Verbindung zwischen dem Wärmetauscherauslass 420 und der Turbine 340 blockieren und ermöglichen, dass der Wärmetauscherauslass 420 und der Überhitzer 310 in Verbindung miteinander stehen können.
Wie in den 8 und 9 gezeigt, umfasst die Turbine 340 eine Stromerzeugungsturbine 342, eine Kupplung, einen Motorgenerator 341 und eine Riemenscheibe 343.
Rotoren der Stromerzeugungsturbine 342 und des Motorgenerators 341 sind an derselben Achse miteinander verbunden, und die Kupplung steuert mechanisch die Stromerzeugungsturbine 342 und die Riemenscheibe 343.
Die Turbine 340 kann eine Welle, die an dem Verbrennungsmotor 1 installiert ist, direkt mittels Drehenergie der Stromerzeugungsturbine 342 antreiben. Hier kann die an dem Verbrennungsmotor 1 installierte Welle eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 sein, die Leistung an ein Rad überträgt, jedoch ist dies nicht unbedingt darauf beschränkt. Die an dem Verbrennungsmotor 1 installierte Welle kann zum Beispiel eine Welle sein, die zusätzlich an dem Verbrennungsmotor 1 montiert ist und mittels eines Drehmoments betriebene Vorrichtungen, wie eine Klimapumpe, eine Kühlmittelpumpe oder dergleichen, antreibt. Die Drehenergie von der Stromerzeugungsturbine 342 kann über einen Riemen an die Welle übertragen werden. Hier kann anstelle des Riemens eine Kette oder ein Zahnrad verwendet werden.
Währenddessen kann der Motorgenerator 341 die Drehenergie der Stromerzeugungsturbine 342 in elektrische Energie und mechanische Energie umwandeln, und die wie oben beschrieben umgewandelte elektrische Energie kann in einer Batterie 20 gespeichert werden. In dem Falle, in dem die Kupplung die Stromerzeugungsturbine 342 und die Riemenscheibe 343 voneinander trennt, wird ein Drehmoment der Stromerzeugungsturbine 342 nur verwendet, um elektrischen Strom zu erzeugen, und in dem Falle, in dem die Kupplung die Stromerzeugungsturbine 342 und die Riemenscheibe 343 miteinander verbindet, wird ein Drehmoment der Stromerzeugungsturbine 342 verwendet, um sowohl der an dem Verbrennungsmotor 1 installierten Welle Leistung zuzuführen als auch elektrischen Strom zu erzeugen. Der Motorgenerator 341 kann elektrischen Strom von der Batterie 20 aufnehmen, um die an dem Verbrennungsmotor 1 installiert Welle anzutreiben.
Ein Leistungsübertragungsteil 40 kann an einem Getriebe 7 des Verbrennungsmotors 1 derart installiert sein, dass es mit dem Getriebe 7 im Eingriff steht. Das Leistungsübertragungsteil 40 kann den elektrischen Strom von der Batterie 20 über einen Wechselrichter 30 aufnehmen, um dadurch zum Starten des Verbrennungsmotors 1 verwendet zu werden, oder kann als eine Antriebsquelle dienen, die dazu beiträgt, die Leistung des Verbrennungsmotors 1 zu erhöhen oder die Belastung des Verbrennungsmotors 1 zu verringern, um dadurch die Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors 1 zu verbessern.
Währenddessen kann die Turbine 340 ferner eine zweite Kupplung aufweisen, welche die Stromerzeugungsturbine 342 und den Motorgenerator 341 mechanisch steuern kann. In dem Falle, in dem das Arbeitsfluid die Stromerzeugungsturbine 342 dreht, kann, wenn ein Zeitraum, in dem ein Drehmoment der Stromerzeugungsturbine 342 in elektrische Energie umgewandelt wird, übermäßig lang ist, die Batterie 20 überladen werden.
In diesem Falle kann die zweite Kupplung die Stromerzeugungsturbine 342 und den Motorgenerator 341 mechanisch voneinander trennen, und die Stromerzeugungsturbine 342 dreht kontinuierlich in einem Zustand, in dem sie von dem Motorgenerator 341 mechanisch getrennt ist. In diesem Falle kann die Drehenergie der Stromerzeugungsturbine 342, ohne dass sie vergeudet wird, maximal genutzt werden, indem die Stromerzeugungsturbine 342 die an dem Verbrennungsmotor 1 installierte Welle antreiben kann, ohne dass die Stromerzeugungsturbine 342 im Leerlauf bleibt.
Wenn eine Spannung der Batterie 20 während eines Zeitraumes, in dem das Arbeitsfluid die Stromerzeugungsturbine 342 dreht, bis zu einer vorbestimmten Ladestartreferenzspannung sinkt, kann das Rückgewinnungssystem derart konfiguriert sein, dass die zweite Kupplung die Stromerzeugungsturbine 342 und den Motorgenerator 341 wieder mechanisch miteinander verbindet, um die Batterie 20 zu laden.
Bei der wie oben beschrieben konfigurierten Turbine 340 wird, nachdem das Starten eines Fahrzeuges beendet ist, das Arbeitsfluid nicht aus der Turbine 340 ausgelassen, sondern verbleibt in der Turbine 340. Das in der Turbine 340 verbleibende Arbeitsfluid wird derart abgekühlt, dass seine Phase von einer Gasphase in eine Flüssigphase geändert wird, und das Flüssigphasenarbeitsfluid und das Gasphasenarbeitsfluid bestehen beim erneuten Betreiben des Verbrennungsmotors 1 in der Turbine 340 nebeneinander, so dass eine Kavitationserscheinung auftreten kann und die Stromerzeugungsturbine 342 infolge des Flüssigphasenarbeitsfluids und der Luftblasen beschädigt werden kann.
Daher steuert nach einem in 10 gezeigten Ablaufdiagramm das Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung die Turbine 340 derart, dass nach dem Starten des Verbrennungsmotors 1 die Turbine 340 zwangsläufig umgekehrt dreht, wodurch das in der Turbine 340 verbleibende Arbeitsfluid umgekehrt in den Wärmetauscher 400 eingeführt wird.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Steuerung der Turbine des Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausführlicher beschrieben. Das Verfahren zur Steuerung der Turbine des Abgaswärmerückgewinnungssystems, bei dem die Wärme des Abgases das Arbeitsfluid mittels des in dem Abgasrohr 404 vorgesehenen Wärmetauschers 400 verdampft und der Turbine 340 das Arbeitsfluid zugeführt wird, umfasst das Einschalten des Startens (S210), Messen einer Innentemperatur des Wärmetauschers 400 (S211) und Drehen der Turbine 340 in einer umgekehrten Richtung, wenn die gemessene Innentemperatur eine vorbestimmte Temperatur oder kleiner ist (S212).
Nach dem Starten wird die Innentemperatur des Wärmetauschers 400 gemessen, und die Turbine 340 wird umgekehrt betrieben, wenn der gemessene Wert kleiner als ein geeigneter Wert ist (50°C). Wenn der gemessene Wert der geeignete Wert oder größer ist, wird die Turbine 340 normal betrieben, und die Innentemperatur des Wärmetauschers 400 wird erneut gemessen (S214).
Wenn die Turbine 340 umgekehrt betrieben wird, wird bestätigt, ob eine Strömungsrate des Arbeitsfluids, das umgekehrt von der Turbine 340 in den Wärmetauscher 400 eingeführt wird, vorhanden ist (S213). Wenn die Strömungsrate des Arbeitsfluids, das umgekehrt von der Turbine 340 in den Wärmetauscher 400 eingeführt wird, vorhanden ist, wird der umgekehrte Betrieb der Turbine 340 fortgeführt.
Wenn die Strömungsrate des Arbeitsfluids, das umgekehrt von der Turbine 340 in den Wärmetauscher 400 eingeführt wird, nicht vorhanden ist, wird bestätigt, ob die Innentemperatur des Wärmetauschers 400 einen Schwellenwert (250°C) überschreitet (S215). Wenn die Innentemperatur des Wärmetauschers 400 den Schwellenwert (250°C) überschreitet, wird die Pumpe 70, die das Arbeitsfluid mit Druck beaufschlagt und das mit Druck beaufschlagte Arbeitsfluid in den Wärmetauscher 400 einspritzt, betrieben, und die Turbine 340 nimmt ein Drehmoment von dem Arbeitsfluid auf, um elektrischen Strom zu erzeugen (S216).
Wenn die Strömungsrate des Arbeitsfluids, das umgekehrt von der Turbine 340 in den Wärmetauscher 400 eingeführt wird, nicht vorhanden ist, und die Innentemperatur des Wärmetauschers 400 kleiner als der Schwellenwert ist, wird die Pumpe 70, die das Arbeitsfluid mit Druck beaufschlagt und das mit Druck beaufschlagte Arbeitsfluid in den Wärmetauscher 400 einspritzt, nicht betrieben (S217).
Wie in den 11 und 12 gezeigt, ist der Überhitzer 310 mit dem EGR-Kühler 300 derart verbunden, dass er von dem EGR-Kühler 300 trennbar ist. Der Überhitzer 310, der an der einen Seite des EGR-Kühlers 300 derart ausgebildet ist, dass er die Wärme von dem über das Abgasrohr 404 ausgelassenen Abgas zurückgewinnt, um das verdampfte Arbeitsfluid zu erwärmen, ist zustromseitig des EGR-Kühlers 300 in der Hauptleitung 100 angeordnet und mit dem EGR-Kühler 300 derart verbunden, dass er von dem EGR-Kühler 300 trennbar ist.
Der Überhitzer 310 und der EGR-Kühler 300 sind mittels einer Klemme 317 an Verbindungsabschnitten dazwischen derart aneinander befestigt, dass eine Kupplung zwischen ihnen beibehalten wird. Durch die Klemme 317 wird die thermische Belastung des Überhitzers 310 und des EGR-Kühlers 300 verringert, und ein Schaden an dem Überhitzer 310 und dem EGR-Kühler 300 wird verhindert.
Nachfolgend wird ein trennbarer Überhitzer 310, der in dem Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung montiert ist, ausführlicher beschrieben.
Das Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die EGR-Leitung 200, die das von dem Verbrennungsmotor 1 ausgelassene Abgas kühlt und das gekühlte Abgas zu dem Einlasskrümmer 2 zirkuliert, die Turbine 340, die mittels des durch Wärmeaustausch mit dem Abgasrohr 404 verdampften Arbeitsfluids gedreht wird, um Energie zu erzeugen, den Überhitzer 310, der in der EGR-Leitung 200 angeordnet ist und Wärme mit dem sich zu der Turbine 340 bewegenden Arbeitsfluid austauscht, und den EGR-Kühler 300, welcher derart ausgebildet ist, dass er von dem Überhitzer 310 getrennt werden kann, und welcher in der EGR-Leitung 200 derart angeordnet ist, dass er Wärme mit dem sich zu dem Einlasskrümmer 2 bewegenden Abgas austauscht.
Der EGR-Kühler 300 weist ein EGR-Kühlergehäuse 301 auf, das ein Äußeres bildet, und der Überhitzer 310 weist ein Überhitzergehäuse 311 auf, das ein Äußeres bildet, mit dem EGR-Kühlergehäuse 301 verbunden ist und Überhitzer-Innenkanäle 312 aufweist, die darin ausgebildet sind.
Ein Rückführungsgaseinlass 313, in welchen das Abgas aus der EGR-Leitung 200 eingeführt wird, und ein Rückführungsgasauslass 314, durch welchen hindurch das Abgas zu dem EGR-Kühler 300 ausgelassen wird, sind an beiden Enden des Überhitzergehäuses 311 in einer Längsrichtung ausgebildet.
Die Überhitzer-Innenkanäle 312 stehen an einer Seitenfläche des Überhitzergehäuses 311 vor und sind mit dem Überhitzereinlass 315, an dem das Arbeitsfluid zugeführt wird, und dem Überhitzerauslass 316 versehen, durch welchen hindurch das Arbeitsfluid von den Überhitzer-Innenkanälen 312 ausgelassen wird. Wie oben beschrieben, nimmt die Turbine 340 das Arbeitsfluid aus dem Wärmetauscher 400 oder dem Überhitzer 310 auf, um den elektrischen Strom zu erzeugen. Der Überhitzereinlass 315 ist mit dem Wärmetauscher 400 verbunden, und der Überhitzerauslass 316 ist mit der Turbine 340 verbunden.
Der EGR-Kühler 300 weist das EGR-Kühlergehäuse 301, das mit dem Überhitzergehäuse 311 des Überhitzers 310 verbunden ist, Kühlmittelkanäle 302, die in dem EGR-Kühlergehäuse 301 montiert sind, einen EGR-Kühlereinlass 303, der von dem EGR-Kühlergehäuse 301 vorsteht und ein Kühlmittel in die Kühlmittelkanäle 302 einführt, und einen EGR-Kühlerauslass 304 auf, der von dem EGR-Kühlergehäuse 301 vorsteht und das Kühlmittel aus den Kühlmittelkanälen 302 auslässt.
Währenddessen ist die Wärme des Abgases in dem frühen Stadium des Startens geringer als während des Fahrens, und das Arbeitsfluid in dem Wärmetauscher 400 verdampft in dem frühen Stadium des Startens weniger als während des Fahrens. Daher ist in dem frühen Stadium des Startens ein Druck des in die Turbine 340 eingeführten Arbeitsfluids niedrig, so dass durch Einführung des Arbeitsfluids ein niedriges Drehmoment in der Turbine 340 erzeugt wird. In Anbetracht dessen umfasst eine Verbindungsstruktur zwischen dem Wärmetauscher 400 und der Turbine 340 des Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung den Wärmetauscher 400, der in der Abgasleitung 404 vorgesehen ist und die Wärme des Abgases an das Arbeitsfluid überträgt, die Turbine 340, die über die Hauptleitung 100 mit dem Wärmetauscher 340 verbunden ist und das verdampfte Arbeitsfluid aufnimmt, das über die Hauptleitung 100 zugeführt wird, und ein Druckeinstellventil S₃, das in der Hauptleitung 100 montiert ist und ermöglicht, dass der Wärmetauscher 400 und die Turbine 340 wahlweise in Verbindung miteinander stehen können, wie in den 13 und 14 gezeigt ist.
Außerdem umfasst die Verbindungsstruktur ferner den Speicher 60, in dem das Flüssigphasenarbeitsfluid gespeichert ist, und die Pumpe 70, die das Arbeitsfluid mit Druck beaufschlagt und das mit Druck beaufschlagte Arbeitsfluid in den Wärmetauscher 400 einspritzt, und das Arbeitsfluid wird von der Turbine 340 zu dem Speicher 60 zurückgewonnen. Der Vorwärmer 50, der die Wärme von dem Arbeitsfluid zurückgewinnt, und der TEG-Kondensator 370 sind zwischen der Turbine 340 und dem Speicher 60 vorgesehen. Der Wärmetauscher 400 weist einen Drucksensor auf, der an einem Auslass davon montiert ist.
Wie in 15 gezeigt, wird in dem Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung mit der Verbindungsstruktur zwischen dem Wärmetauscher 400 und der Turbine 340, wie oben beschrieben, wenn ein Innendruck des Wärmetauschers 400 ein gesetzter Wert oder größer ist, das Druckeinstellventil S₃ betrieben, und der Wärmetauscher 400 und die Turbine 340 stehen in Verbindung miteinander (S330).
Bevor der Innendruck des Wärmetauschers 400 gemessen wird, startet das Fahrzeug, in dem der Wärmetauscher 400 und die Turbine 340 montiert sind, und die Pumpe 70, die dem Wärmetauscher 400 das Arbeitsfluid zuführt, wird betrieben (S310). Der Innendruck des Wärmetauschers 400 wird gemessen, und es wird entschieden, ob der Innendruck ein gesetzter Wert oder größer ist (S320). Das Arbeitsfluid wird mittels des Druckeinstellventils S₃ zwischen der Pumpe 70, dem Wärmetauscher 400 und der Turbine 340 zirkuliert.
Nachfolgend wird das wie oben beschrieben konfigurierte Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der Ausführungsform der Erfindung ausführlicher beschrieben.
Wenn eine Temperatur des Abgases derart niedrig ist, dass, wenn der Verbrennungsmotor 1 anfänglich startet, kein zurückgeführtes Abgas, d.h. EGR-Gas durch den EGR-Kühler 300 hindurchtritt, sondern mittels eines EGR-Bypassventils 220 direkt in den Einlasskrümmer 2 eingeführt wird, ist es möglich, den Verbrennungsmotor 1 schnell vorzuwärmen, und nachdem eine Temperatur des Abgases ausreichend angestiegen ist, wird das Abgas dem EGR-Kühler 300 zugeführt, wodurch es möglich ist, NOx zu senken.
Der Überhitzer 310 kann in Bezug auf eine Strömung, mittels welcher das EGR-Gas eingeführt wird, zustromseitig des EGR-Kühlers 300 angeordnet sein. In diesem Falle kann das EGR-Gas eine große Menge von Wärme an das Arbeitsfluid übertragen, während es durch den Überhitzer 310 hindurchtritt, und das EGR-Gas mit einer Menge von Wärme, die nicht an das Arbeitsfluid übertragen wird, wird von dem EGR-Kühler 300 abgekühlt, so dass das Arbeitsfluid eine maximale Wärme aus dem EGR-Gas zurückgewinnen kann.
Das Arbeitsfluid wird über einen Auslass 64 des Speichers 60, der das Flüssigphasenarbeitsfluid darin speichert und einen Einlass 62 aufweist, der Pumpe 70 zugeführt, und das von der Pumpe 70 gepumpte Arbeitsfluid wird erwärmt, während es durch den Vorwärmer 50 hindurchtritt.
Das durch den Vorwärmer 50 hindurchtretende Arbeitsfluid wird dem Wärmetauscher 400 zugeführt, um die Wärme erneut aufzunehmen, und nimmt die Wärme über den Überhitzer 310 auf, der in dem EGR-Kühler 300 vorgesehen ist. Das Flüssigphasenarbeitsfluid, das selbst bis zum Hindurchtreten durch den Überhitzer 310 nicht verdampft, wird von einem Gas-Flüssigkeit-Abscheider 330 getrennt, und nur das Gasphasenarbeitsfluid, das durch den Überhitzer 310 hindurchtritt, wird der Turbine 340 zugeführt.
Das heißt, das Arbeitsfluid nimmt die Wärme von dem Vorwärmer 50 auf, und der Wärmetauscher 400 ist zustromseitig des EGR-Kühlers 300 in der Hauptleitung 100 derart angeordnet, dass das Arbeitsfluid zusätzlich die Wärme aufnimmt, während es der Reihe nach durch den Wärmetauscher 400 und den Überhitzer 310 hindurchtritt.
Das Gasphasenarbeitsfluid wird der Turbine 340 zugeführt, um die Turbine 340 zu drehen, und das Arbeitsfluid, das durch die Drehung der Turbine 340 Energie verliert, tritt durch den Vorwärmer 50 hindurch und kehrt dann zu dem Einlass 62 des Speichers 60 zurück.
Das Arbeitsfluid, das wie oben beschrieben durch den Pfad hindurchtritt, kann einer Rankine-Prozess-Bedingung entsprechen. Hier stellt ein Rankine-Prozess, der ein Zyklus ist, der aus zwei adiabatischen Änderungen und zwei isobaren Änderungen konfiguriert ist, einen Prozess dar, bei dem das Arbeitsfluid von Phasenänderungen in Dampf und Flüssigkeit begleitet ist. Da der Rankine-Prozess ist wohlbekannter Prozess ist, wird seine ausführliche Beschreibung weggelassen.
Der Vorwärmer 50 ist mit sowohl dem Einlass 62 als auch dem Auslass 64 des Speichers 60 verbunden, um Wärme zwischen dem in den Speicher 60 eingeführten Arbeitsfluid und dem aus dem Speicher 60 herausströmenden Arbeitsfluid auszutauschen.
Bezüglich des Arbeitsfluids, das aus dem Auslass 64 des Speichers 60 herausströmt, wird das Arbeitsfluid durch Aufnehmen von Wärme aus dem Arbeitsfluid, das durch die Turbine 340 hindurchtritt und dann in den Vorwärmer 50 eingeführt wird, erwärmt. Im Gegensatz dazu wird bezüglich des Arbeitsfluids, das durch die Turbine 340 hindurchtritt und dann in den Vorwärmer 50 eingeführt wird, das Arbeitsfluid durch das aus dem Auslass 64 des Speichers 60 herausströmende Arbeitsfluid abgekühlt. Wie oben beschrieben, ist der Vorwärmer 50 in Bezug auf den Einlass 62 des Speichers 60 zustromseitig des Speichers 60 angeordnet, und ist in Bezug auf den Auslass 64 des Speichers 60 abstromseitig des Speichers 60 angeordnet, wodurch es möglich ist, dem Speicher 60 das Arbeitsfluid in der Flüssigphase stabil zuzuführen und das Arbeitsfluid vorzuwärmen, bevor es dem Wärmetauscher 400 zugeführt wird, um die Effizienz der Abgaswärmerückgewinnung zu verbessern.
Der TEG-Kondensator 370 ist zwischen dem Einlass 62 des Speichers 60 und dem Vorwärmer 50 angeordnet und führt eine vorbestimmte Funktion beim Wegnehmen einer Menge von Wärme aus dem Arbeitsfluid durch, um zu bewerkstelligen, dass das Arbeitsfluid in dem Speicher 60 im flüssigen Zustand strömt. Außerdem kann ein Rohr zwischen dem Vorwärmer 50 und dem TEG-Kondensator 370 aus einem Arbeitsfluidkühler gebildet sein, der mehrere Male gebogen ist, um die Kühlungseffizienz zu verbessern. Der Arbeitsfluidkühler kann von einem Kühlgebläse 360 gekühlt werden.
Ein Endabschnitt des Arbeitsfluidkühlers ist mit dem TEG-Kondensator 370 derart verbunden, dass das von dem Arbeitsfluidkühler und dem Kühlgebläse 360 gekühlte Arbeitsfluid zusätzlich von dem TEG-Kondensator 370 gekühlt werden kann.
Währenddessen ist die Pumpe 70 zwischen dem Speicher 60 und dem Vorwärmer 50 angeordnet, und in dem Falle, in dem das Arbeitsfluid, das durch ein Rohr hindurch strömt, das den Speicher 60 und die Pumpe 70 miteinander verbindet, Wärme aus der Umgebung derart absorbiert, dass es dadurch verdampft, kann die Pumpeffizienz verringert werden. Um die wie oben beschriebene Verringerung der Pumpeffizienz zu verhindern, kann das Rohr, das den Speicher 60 und die Pumpe 70 miteinander verbindet, einer Wärmeisolierungsbehandlung unterzogen werden.
In der Hauptleitung 100 sind eine Stelle zwischen dem Überhitzer 310 und der Turbine 340 und eine Stelle zwischen der Turbine 340 und dem Vorwärmer 50 über einen Arbeitsfluidbypass 350 miteinander verbunden, und ein Arbeitsfluidbypassventil 352, welches das Arbeitsfluid wahlweise an dem Vorwärmer 50 vorbeiführt, ist in dem Arbeitsfluidbypass 350 installiert.
In dem Falle, in dem das Arbeitsfluid eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Druck überschreitet, wird eine Molekülstruktur des Arbeitsfluids zerstört, so dass eine einheitliche Materialeigenschaft des Arbeitsfluids verlorengehen kann. In dem Falle, in dem wie oben beschrieben die einheitliche Materialeigenschaft des Arbeitsfluids verlorengehen kann, wird das Arbeitsfluid mittels des Arbeitsfluidbypassventils 352 dem Vorwärmer 50 zugeführt, um das Arbeitsfluid wieder in einen normalen Zustand zu versetzen, bevor das Arbeitsfluid durch die Turbine 340 hindurchtritt. Das Arbeitsfluid, das an dem Vorwärmer 50 vorbeigelassen wird, kehrt in den normalen Zustand zurück, während es durch den Vorwärmer 50 hindurchtritt.
Es ist ideal, dass nur das Arbeitsfluid in der Hauptleitung 100 zirkuliert. Jedoch muss ein Hochtemperatur-Arbeitsfluid die Turbine 340 drehen, und die Turbine 340 wird von einem Turbinenschmiermittel geschmiert, um zu verhindern, dass die Turbine 340 beschädigt wird, während sie mit einer hohen Geschwindigkeit dreht. Daher kann das Turbinenschmiermittel mit dem Arbeitsfluid gemischt werden, das durch die Turbine 340 hindurchtritt, und ein Ölabscheider 320 zum Abscheiden von anderen Fluiden als das Arbeitsfluid, umfassend das Turbinenschmiermittel, das von der Turbine 340 von der Hauptleitung ausgelassen wird, kann in einem Rohr zwischen der Turbine 340 und dem Vorwärmer 50 ausgebildet sein.
Wie in den 16 bis 19 gezeigt, sind der TEG-Kondensator 370 und der Speicher 60 mit einer Kühlmittelleitung L₁, durch welche hindurch ein Kühlmittel zum Kühlen des Arbeitsfluids strömt, und einer Kühlmittelpumpe P₁ versehen, die Antriebsleistung zum Zirkulieren des Kühlmittels durch die Kühlmittelleitung L₁ hindurch zuführt. Daher ist eine Anordnungsgestaltung eines Rohres, das mit dem TEG-Kondensator 370 und dem Speicher 60 verbunden ist, sehr schwierig.
In Anbetracht dessen sind bei dem Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung der TEG-Kondensator 370 und der Speicher 60 derart konfiguriert, dass sie das Kühlmittel gemeinsam benutzen.
Das Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist den TEG-Kondensator 370 und den Speicher 60 auf, an denen die Kühlmittelleitung L₁ verläuft, durch welche hindurch das Kühlmittel zum Kühlen des Arbeitsfluids strömt, das die Wärme des Abgases aufnimmt. Außerdem ist die Kühlmittelleitung L₁ mit der Kühlmittelpumpe P₁ zum Zirkulieren des Kühlmittels versehen.
Mit Bezug auf die 16 bis 19 umfasst das Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung den TEG-Kondensator 370, der das darin eingeführte Arbeitsfluid aufweist und die Wärme des eingeführten Arbeitsfluids zurückgewinnt, den Wärmetauscher 400, der in dem Abgasrohr 404 vorgesehen ist und über den das Arbeitsfluid die Wärme des Abgases aufnimmt, und den Speicher 60, der das Arbeitsfluid von dem TEG-Kondensator 370 aufnimmt, wobei der TEG-Kondensator 370 und der Speicher 60 mit der Kühlmittelleitung L₁ versehen sind, durch welche hindurch das Kühlmittel zum Kühlen des Arbeitsfluids strömt.
Die Kühlmittelleitung L₁ ist mit der Kühlmittelpumpe P₁ derart montiert, dass das Kühlmittel in dem TEG-Kondensator 370 und dem Speicher 60 durch die Kühlmittelleitung L₁ hindurch zirkulieren kann. Der Speicher 60 weist einen Kühlmantel 61, der in dem Speicher 60 montiert ist und mit einem Kühlmanteleinlass 63 und einem Kühlmantelauslass 68 versehen ist, die mit der Kühlmittelleitung L₁ verbunden sind.
Der Kühlmantel 61 weist eine Kühlmitteleinführkammer 65, die den Kühlmanteleinlass 63 aufweist, der darin ausgebildet ist, eine Kühlmittelauslasskammer 67, die parallel zu der Kühlmitteleinführkammer 65 angeordnet ist und den Kühlmantelauslass 68 aufweist, der darin ausgebildet ist, und eine Mehrzahl von Kühlmantel-Innenpfaden 66 auf, welche die Kühlmitteleinführkammer 65 und die Kühlmittelauslasskammer 67 miteinander verbinden. Die Kühlmantel-Innenpfade 66 sind senkrecht zu der Kühlmitteleinführkammer 65 und der Kühlmittelauslasskammer 67 ausgebildet.
SWährenddessen ist der Speicher 60 mit der Pumpe 70 verbunden, die das Arbeitsfluid mit Druck beaufschlagt und dem Wärmetauscher 400 das mit Druck beaufschlagte Arbeitsfluid zuführt. Der Wärmetauscher 400 ist mit dem Überhitzer 310 verbunden, der das verdampfte Arbeitsfluid aufnimmt und erwärmt. Der Überhitzer 310 ist an einem vorderen Ende des EGR-Kühlers 300 angebracht, der das zurückgeführte Abgas kühlt.
Der TEG-Kondensator 370 ist mit der Turbine 340 verbunden, die das Arbeitsfluid von dem Wärmetauscher 400 aufnimmt. Der Vorwärmer 50, der die Wärme des Arbeitsfluids, das von der Turbine 340 in den TEG-Kondensator 370 geführt wird, an das Arbeitsfluid überträgt, das von dem TEG-Kondensator 370 zu dem Speicher 60 geführt wird, ist zwischen der Turbine 340 und dem TEG-Kondensator 370 vorgesehen.
Während eine Arbeitsbelastung der Turbine 340 groß ist, steigt eine Innentemperatur des Speichers 60 an. Während die Innentemperatur des Speichers 60 ansteigt, steigt eine Temperatur des in dem Speicher 60 aufgenommenen Arbeitsfluids derart an, dass eine Verdampfungserscheinung in dem Speicher 60 auftritt, bei der das Arbeitsfluid von dem flüssigen Zustand in die Gasphase geändert wird. Da das Arbeitsfluid von dem flüssigen Zustand in die Gasphase geändert wird, tritt ein Zustand ein, in dem die Pumpe 70, die das Flüssigphasenarbeitsfluid mit Druck beaufschlagt und das mit Druck beaufschlagt Flüssigphasenarbeitsfluid dem Wärmetauscher 400 zuführt, nicht betrieben werden kann, so dass schließlich ein Zustand eintritt, in dem das Flüssigphasenarbeitsfluid dem Wärmetauscher 400 nicht zugeführt werden kann.
In Anbetracht dessen sind in dem Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, wie in 20 gezeigt, eine Mehrzahl von Speichern 60, 60’ vorgesehen, und unter der Mehrzahl von Speichern 60, 60’ stehen nur die Speicher 60, deren Innentemperaturen niedriger als ein bestimmter Wert sind, mit dem Wärmetauscher 400 derart in Verbindung, dass sie die Arbeitsfluide über die Pumpe 70 dem Wärmetauscher 400 zuführen.
Das Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Abgasrohr 404, durch welches hindurch sich das von dem Verbrennungsmotor 1 ausgelassene Abgas bewegt, den Wärmetauscher 400, der in dem Abgasrohr 404 montiert ist und den Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Arbeitsfluid, die darin strömen, erzeugt, die Mehrzahl von Speichern 60, 60’, welche die Arbeitsfluide dem Wärmetauscher 400 zuführen, und Leitungseinstellventile V₁ und V₂, die es ermöglichen, dass einer aus der Mehrzahl von Speichern 60, 60’ mit dem Wärmetauscher 400 in Verbindung stehen kann.
Außerdem umfasst das Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ferner die Pumpe 70, welche die Arbeitsfluide aus der Mehrzahl von Speichern 60, 60’ mit Druck beaufschlagt und die mit Druck beaufschlagten Arbeitsfluide dem Wärmetauscher 400 zuführt, die Turbine 340, die das verdampfte Arbeitsfluid aus dem Wärmetauscher 400 aufnimmt, um den elektrischen Strom zu erzeugen, und den TEG-Kondensator 370, der das Arbeitsfluid aus der Turbine 340 aufnimmt, um die Wärme des Arbeitsfluids zurückzugewinnen.
Die Leitungseinstellventile weisen ein erstes Leitungseinstellventil V₁, das in einer ersten Verbindungsleitung vorgesehen ist, die einen TEG-Kondensatorauslass, durch welchen hindurch das Flüssigphasenarbeitsfluid von dem TEG-Kondensator 370 ausgelassen wird, und die Mehrzahl von Speichern 60, 60’ miteinander verbindet, und ein zweites Leitungseinstellventil V₂ auf, das in einer zweiten Verbindungsleitung vorgesehen ist, welche die Mehrzahl von Speichern 60, 60’ und die Pumpe 70 miteinander verbindet.
Jeder Speicher 60, 60’ ist mit einem Temperatursensor und einem Drucksensor versehen. Das Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ferner den Wärmetauscher 400, der das Arbeitsfluid aufnimmt, das von der Pumpe 70 mit Druck beaufschlagt und zugeführt wird, und die Turbine 340, die das Arbeitsfluid von dem Wärmetauscher 400 aufnimmt, um den elektrischen Strom zu erzeugen, und das Arbeitsfluid an den TEG-Kondensator 370 überträgt. Das Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ferner den Vorwärmer 50, der es ermöglicht, die Wärme des Arbeitsfluids, das von der Turbine 340 an den TEG-Kondensator 370 übertragen wird, an die Arbeitsfluide zu übertragen, die von der Mehrzahl von Speichern 60, 60’ zu dem Wärmetauscher 400 geführt werden.
Der Vorwärmer 50 ist zwischen einem Zuführrohr, das die Pumpe 70 und den Wärmetauscher 400 miteinander verbindet, und einem Rückgewinnungsrohr montiert, das die Turbine 340 und den TEG-Kondensator 370 miteinander verbindet.
Wie in 21 gezeigt, umfasst ein Verfahren zum Betreiben des wie oben beschrieben konfigurierten Speichertanks des Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung das Messen von Innentemperaturen und Drücken der Mehrzahl von Speichern 60, 60’ mittels der Temperatursensoren und der Drucksensoren, die in die Mehrzahl von Speichern 60, 60’ einbezogen sind (S410), Entscheiden, ob die in der Mehrzahl von Speichern 60, 60‘ gespeicherten Arbeitsfluide in der Flüssigphase oder der Gasphase sind (S420), und Ermöglichen, dass unter der Mehrzahl von Speichern 60, 60’ die Speicher 60, in denen die Flüssigphasenarbeitsfluide gespeichert sind, und die Pumpe 70 in Verbindung miteinander stehen (S430).
In dem Falle, in dem alle Arbeitsfluide, die in der Mehrzahl von Speichern 60, 60’ gespeichert sind, in der Gasphase sind, wird ein Betrieb der Pumpe 70 gestoppt (S440). Wenn unter der Mehrzahl von Speichern 60, 60’ die Anzahl von Speichern 60, in denen die Flüssigphasenarbeitsfluide gespeichert sind, zwei oder größer ist, stehen irgendein Speicher 60 unter der Mehrzahl von Speichern 60, 60’ und die Pumpe 70 in Verbindung miteinander.
Zum Zeitpunkt des anfänglichen Startens stehen irgendein Speicher 60 unter der Mehrzahl von Speichern 60, 60’ und die Pumpe 70 in Verbindung miteinander.
Wie oben beschrieben, kann mit dem Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung Abgaswärme zurückgewonnen werden, ohne die Leistung eines Verbrennungsmotors zu verringern.
Bezugszeichenliste

1: Verbrennungsmotor
2: Einlasskrümmer
7: Getriebe
20: Batterie
30: Wechselrichter
40: Leistungsübertragungsteil
50: Vorwärmer
60: Speicher
61: Kühlmantel
62: Einlass
64: Auslass
65: Kühlmitteleinführkammer
66: Kühlmantel-Innenpfade
67: Kühlmittelauslasskammer
68: Kühlmantelauslass
70: Pumpe
100: Hauptkanal
110: erste Zweigleitung
120: zweite Zweigleitung
130: dritte Zweigleitung
140: vierte Zweigleitung
200: EGR-Leitung
210: EGR-Ventil
220: EGR-Bypassventil
300: EGR-Kühler
301: EGR-Kühlergehäuse
302: Kühlmittelkanäle
303: EGR-Kühlereinlass
304: EGR-Kühlerauslass
310: Überhitzer
311: Überhitzergehäuse
312: Überhitzer-Innenkanäle
313: Rückführungsgaseinlass
314: Rückführungsgasauslass
315: Überhitzereinlass
316: Überhitzerauslass
317: Klemme
320: Ölabscheider
330: Gas-Flüssigkeit-Abscheider
340: Turbine
341: Motorgenerator
342: Stromerzeugungsturbine
343: Riemenscheibe
350: Arbeitsfluidbypass
352: Arbeitsfluidbypassventil
360: Kühlgebläse
370: TEG-Kondensator
400: Wärmetauscher
402: Nachbehandlungsvorrichtung
404: Abgasrohr
410: Wärmetauschereinlass
411: Düse
420: Wärmetauscherauslass
430: Kammer
440: Kammerverlängerungsrohr
441: Wärmeaustauschleitungen
442: Abgasrippen
450: horizontale Verbindungselemente
460: Verlängerungsrohre
S₁: erstes Leitungssteuerventil
S₂: zweites Leitungssteuerventil
S₃: Druckeinstellventil
L₁: Kühlmittelleitung
P₁: Kühlmittelpumpe
V₁: erstes Leitungseinstellventil
V₂: zweites Leitungseinstellventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2014-0161140 [0001]

Claims

Abgaswärmerückgewinnungssystem, aufweisend: ein Abgasrohr (404), durch welches hindurch sich Abgas bewegt, das von einem Verbrennungsmotor (1) ausgelassen wird; eine Hauptleitung (100), durch welche hindurch sich ein Arbeitsfluid bewegt; eine Turbine (340), die mittels des von der Hauptleitung (100) ausgelassenen Arbeitsfluids gedreht wird, um Energie zu erzeugen; eine EGR(Abgasrückführung)-Leitung (200), die einen Teil des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor (1) ausgelassen wird, zu einem Einlasskrümmer (2) zirkuliert; und Leitungssteuerventile (S₁, S₂), die in der Hauptleitung (100) angeordnet sind und derart konfiguriert sind, dass sie die Bewegung des Arbeitsfluids derart steuern, dass das sich entlang der EGR-Leitung (200) bewegende Abgas und das sich entlang der Hauptleitung (100) bewegende Arbeitsfluid Wärme miteinander austauschen.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Speicher (60), der ein Flüssigphasenarbeitsfluid darin speichert; einen Wärmetauscher (400), der in dem Abgasrohr (404) derart vorgesehen ist, dass er das Flüssigphasenarbeitsfluid aus dem Speicher (60) aufnimmt und das Flüssigphasenarbeitsfluid verdampft; und einen Überhitzer (310), der mit einem EGR-Kühler (300) derart verbunden ist, dass er das verdampfte Arbeitsfluid aus dem Wärmetauscher (400) in Abhängigkeit von dem Betrieb der Leitungssteuerventile (S₁, S₂) aufnimmt und die Wärme des Abgases, das zu dem Einlasskrümmer (2) zirkuliert, an das verdampfte Arbeitsfluid überträgt, um das verdampfte Arbeitsfluid zu erwärmen.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 2, wobei das Arbeitsfluid, das von dem Speicher (60) zu dem Wärmetauscher (400) geführt wird, durch eine Pumpe (70) mit Druck beaufschlagt wird.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Turbine (340) das Arbeitsfluid wahlweise von dem Wärmetauscher (400) oder dem Überhitzer (310) in Abhängigkeit von dem Betrieb der Leitungssteuerventile (S₁, S₂) aufnimmt.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Hauptleitung (100) in eine erste Zweigleitung (110), die mit einem an dem Überhitzer (310) ausgebildeten Überhitzereinlass (315) verbunden ist, und eine zweite Zweigleitung (120) verzweigt ist, die sich in Richtung zu der Turbine (340) erstreckt, und die zweite Zweigleitung (120) in eine dritte Zweigleitung (130), die mit einem an dem Überhitzer (310) ausgebildeten Überhitzerauslass (316) verbunden ist, und eine vierte Zweigleitung (140) verzweigt ist, die mit einem an der Turbine (340) ausgebildeten Turbineneinlass verbunden ist.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 5, wobei die Leitungssteuerventile (S₁, S₂) an einer ersten Verzweigungsstelle, an welcher die Hauptleitung (100) in die erste Zweigleitung (110) und die zweite Zweigleitung (120) verzweigt ist, und einer zweiten Verzweigungsstelle vorgesehen sind, an welcher die zweite Zweigleitung (120) in die dritte Zweigleitung (130) und die vierte Zweigleitung (140) verzweigt ist.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 5, wobei die Leitungssteuerventile aufweisen: ein erstes Leitungssteuerventil (S₁), das an einer ersten Verzweigungsstelle vorgesehen ist, an welcher die Hauptleitung (100) in die erste Zweigleitung (110) und die zweite Zweigleitung (120) verzweigt ist; und ein zweites Leitungssteuerventil (S₂), das an einer zweiten Verzweigungsstelle vorgesehen ist, an welcher die zweite Zweigleitung (120) in die dritte Zweigleitung (130) und die vierte Zweigleitung (140) verzweigt ist.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend eine Nachbehandlungsvorrichtung (402), die in dem Abgasrohr (404) angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass sie von dem Verbrennungsmotor (1) ausgelassene Partikel (PM) regeneriert.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, ferner aufweisend: einen Kondensator (370), welcher derart konfiguriert ist, dass er das von der Turbine (340) ausgelassene Arbeitsfluid kondensiert; und einen Vorwärmer (50), welcher derart konfiguriert ist, dass er Wärmeenergie von dem Arbeitsfluid absorbiert, das sich von der Turbine (340) zu dem Kondensator (370) bewegt, und die Wärmeenergie an das Arbeitsfluid überträgt, das von dem Speicher (60) in den Wärmetauscher (400) eingespritzt wird.
Abgaswärmerückgewinnungssystem, aufweisend: eine Hauptleitung (100), in welche ein verdampftes Arbeitsfluid eingeführt wird; eine Mehrzahl von Zweigleitungen (110, 120, 130, 140), die von der Hauptleitung (100) verzweigt sind; einen Überhitzer (310), der in wenigstens einer von der Mehrzahl von Zweigleitungen (110) angeordnet ist und derart konfiguriert ist, dass er einem sich bewegenden Arbeitsfluid Wärmeenergie zuführt; und eine Turbine (340), die mittels des von der Mehrzahl von Zweigleitungen (110, 120, 130, 140) zugeführten Arbeitsfluids gedreht wird, um Energie zu erzeugen.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 10, ferner aufweisend ein Leitungssteuerventil (S₁, S₂), das derart konfiguriert ist, dass es wenigstens eine von der Mehrzahl von Zweigleitungen (110, 120, 130, 140) öffnet, um eine Strömung des Arbeitsfluids einzustellen.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Hauptleitung (100) mit einem Wärmetauscher (400) verbunden ist, der in einem Abgasrohr (404) vorgesehen ist und Wärme aus Abgas zurückgewinnt, um ein Flüssigphasenarbeitsfluid zu verdampfen.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 12, wobei die Turbine (340) mit einem Speicher (60) verbunden ist, der das Arbeitsfluid mit Druck beaufschlagt und das mit Druck beaufschlagte Arbeitsfluid dem Wärmetauscher (400) zuführt.
Abgaswärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 13, wobei ein Vorwärmer (50), welcher derart konfiguriert ist, dass er einen Wärmeaustausch zwischen dem in den Speicher (60) eingeführten Arbeitsfluid und einem von dem Speicher (60) ausgelassenen Arbeitsfluid erzeugt, und ein Kondensator (370), welcher derart konfiguriert ist, dass er das in den Speicher (60) eingeführte Arbeitsfluid kondensiert, zwischen der Turbine (340) und dem Speicher (60) vorgesehen sind.
Verfahren zum Betreiben eines Abgaswärmerückgewinnungssystems mit einer Hauptleitung (100), in welche ein Arbeitsfluid eingeführt wird, das mittels eines Wärmetauschers (400) verdampft wird, der in einem Abgasrohr (404) vorgesehen ist, und einem Überhitzer (310) und einer Turbine (340), die über Leitungssteuerventile (S₁, S₂), die in der Hauptleitung (100) vorgesehen sind, mit der Hauptleitung (100) wahlweise in Verbindung stehen, wobei der Überhitzer (310) das Arbeitsfluid erwärmt, und die Turbine (340) mittels des Arbeitsfluids oder des von dem Überhitzer (310) erwärmten Arbeitsfluids elektrischen Strom erzeugt, wobei das Verfahren aufweist: Antreiben eines Verbrennungsmotors (1); und Betreiben der Leitungssteuerventile (S₁, S₂) derart, dass die Hauptleitung (100) und der Überhitzer (310) Wärme miteinander austauschen, wenn ein EGR-Ventil (210) betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei, wenn die Hauptleitung (100) und der Überhitzer (310) in Verbindung miteinander stehen, eine Menge des Arbeitsfluids, das von einer Pumpe (70) zugeführt wird, die das Arbeitsfluid aus einem Speicher (60), in dem das Arbeitsfluid gespeichert ist, komprimiert und das komprimierte Arbeitsfluid dem Wärmetauscher (400) zuführt, erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei, wenn bestimmt wird, dass das EGR-Ventil (210) nicht betrieben wird, die Leitungssteuerventile (S₁, S₂) derart betrieben werden, dass die Hauptleitung (100) und die Turbine (340) in Verbindung miteinander stehen, und wenn die Hauptleitung (100) und die Turbine (340) in Verbindung miteinander stehen, eine Menge des Arbeitsfluids, das von einer Pumpe (70) zugeführt wird, die das Arbeitsfluid aus einem Speicher (60), in dem das Arbeitsfluid gespeichert ist, komprimiert und das komprimierte Arbeitsfluid dem Wärmetauscher (400) zuführt, beibehalten wird.