DE102007000137A1 - Abgaswärmewiedergewinnungsgerät - Google Patents

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DE102007000137A1
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Hiroshi Toyota Yaguchi
Daisaku Toyota Sawada
Shinichi Toyota Mitani
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Abstract

Ein Abgaswärmewiedergewinnungsgerät (10) hat: einen Stirling-Motor (100), der Bewegungsenergie erzeugt, indem thermische Energie von einem Abgas eines Verbrennungsmotors (1) wiedergewonnen wird; eine Kupplung (6), die an einer Abgabewelle (1s) von dem Verbrennungsmotor (1) befestigt ist; und eine Hilfseinrichtung (2), die durch zumindest den Stirling-Motor (100) angetrieben wird. Die durch den Stirling-Motor (100) erzeugte Bewegungsenergie wird zu der Abgabewelle (1s) des Verbrennungsmotors (1) durch eine Riemenscheibe (3S) des Stirling-Motors, einen Riemen (4), eine Riemenscheibe (3E) des Verbrennungsmotors und eine Kupplung (6) übertragen. Die durch den Stirling-Motor (100) erzeugte Bewegungsenergie wird von der Abgabewelle (1s) des Verbrennungsmotors (1) zusammen mit der durch den Verbrennungsmotor (1) erzeugten Bewegungsenergie abgegeben. Wenn bei diesem Aufbau eine Anforderung an einem Antreiben des Verbrennungsmotors (1) besteht, wird die Kupplung (6) ausgerückt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wiedergewinnungsgerät für Abgaswärme, das thermische Energie aus dem Abgas von einem Verbrennungsmotor, aus Fabrikabgaswärme oder dergleichen wiedergewinnt, um Bewegungsenergie zu erzeugen.
  • Stand der Technik
  • Ein Gerät zur Wiedergewinnung von Abgaswärme ist bekannt, das unter Verwendung einer Wärmekraftmaschine Abgaswärme von einem Verbrennungsmotor wiedergewinnt, der an einem Fahrzeug wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug, einem Bus oder einem Lastkraftwagen montiert ist. Bei dem für einen derartigen Zweck verwendeten Gerät zur Wiedergewinnung von Abgaswärme wird eine Wärmekraftmaschine mit externer Verbrennung angewendet, wie beispielsweise der Stirling-Motor, der eine ausgezeichnete theoretische thermische Effizienz aufweist.
  • Die Veröffentlichung der Japanischen Patentanmeldung Nr. JP A-2004-332665 (JP-A-2004-332 665) offenbart eine Technologie betreffend ein System, das einen Verbrennungsmotor, eine Hilfseinrichtung, einen elektrischen Generator und einen Stirling-Motor zum Antreiben des elektrischen Generators aufweist, wobei die elektrische Energie, die durch den elektrischen Generator erzeugt wird, zu einem Motor und zu einer Batterie geliefert wird, und wobei die Hilfseinrichtung durch den Motor angetrieben wird, wobei eine Kupplung zwischen der Hilfseinrichtung und dem Verbrennungsmotor vorgesehen ist und die Hilfseinrichtung durch den Verbrennungsmotor oder den Motor in einer wahlweisen Art und Weise unter Verwendung der Kupplung angetrieben wird. Außerdem offenbart die veröffentlichte Japanische Übersetzung von der PCT-Anmeldung PCT/JP T-2003-518458 (JP-T-2003-518 458) eine Technologie, bei der eine Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Stirling-Motor vorgesehen ist und der Stirling-Motor als eine zusätzliche Antriebseinheit von dem Verbrennungsmotor verwendet wird.
  • Außerdem nimmt, wenn die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit wiedergewonnene thermische Energie als elektrische Energie abgegeben wird, die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit wiedergewonnene thermische Energie ab, da die Energieumwandlungseffizienz der Motoren und Batterien weniger als 100 % beträgt. Darüber hinaus ist die Energieumwandlungseffizienz der Motoren und Batterien geringer als die Übertragungseffizienz, die dann erzielt wird, wenn eine mechanische Übertragungseinrichtung wie beispielsweise Zahnräder und Ketten verwendet wird.
  • Im Hinblick auf die effektive Anwendung von Energie wird, wie dies in der Druckschrift JP T-2003-518458 beschrieben ist, vorzugsweise die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit wiedergewonnene thermische Energie in kinetische Energie umgewandelt, um Bewegungsenergie zu erzeugen, und die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte Bewegungsenergie und die durch Wärmekraftmaschine erzeugte Bewegungsenergie werden abgegeben, nachdem sie unter Verwendung einer mechanischen Übertragungseinrichtung kombiniert worden sind.
  • Bei Wärmekraftmaschinen mit externer Verbrennung wie beispielsweise dem Stirling-Motor wird die von einer Wärmequelle wie beispielsweise das Abgas eingebrachte Wärme zu dem Arbeitsfluid der Wärmekraftmaschine mit externer Verbrennung durch einen Wärmetauscher übertragen, und Wärmekraftmaschinen mit externer Verbrennung sind daher gegenüber einer Schwankung der eingebrachten Wärme weniger ansprechend. Außerdem setzen Wärmekraftmaschinen mit externer Verbrennung wie beispielsweise der Stirling-Motor, die thermische Energie von einer Wärmequelle durch eine Heizeinrichtung erzielen, mitunter die Herstellung von Bewegungsenergie selbst nach dem Beenden des Einbringens der Wärme durch die in der Heizeinrichtung gespeicherte Wärme fort.
  • Als ein Ergebnis wird, wenn eine Wärmekraftmaschine mit externer Verbrennung wie beispielsweise der Stirling-Motor als die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit verwendet wird, die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit mitunter die Erzeugung von Bewegungsenergie durch die in der Heizeinrichtung, die zu der Abgaswiedergewinnungseinheit gehört, gespeicherte Wärme sogar dann fortsetzen, wenn die Abgaswärme nicht zu der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit geliefert wird. In einem derartigen Fall erzeugt in dem Fall eines Aufbaus, bei dem die abgegebene Leistung von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit und die abgegebene Leistung von der Wärmekraftmaschine zusammen abgegeben werden, die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit überschüssige Bewegungsenergie selbst dann, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht.
  • Darstellung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Die vorliegende Erfindung soll die vorstehend aufgezeigten Probleme lösen.
  • Technische Lösung
  • Als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Abgaswärmewiedergewinnungsgerät geschaffen, mit dem, wenn ein Aufbau aufgegriffen wird, bei dem die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte Bewegungsenergie und die durch die durch Wärmekraftmaschine erzeugte Bewegungsenergie kombiniert und abgegeben werden, es möglich ist, durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte überschüssige Bewegungsenergie effektiv zu nutzen, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht.
  • Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Abgaswärmewiedergewinnungsgerät geschaffen mit einer Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100, 100b), die eine Bewegungsenergie erzeugt, indem thermische Energie von einer Abgaswärme wiedergewonnen wird, wobei die erzeugte Bewegungsenergie mit einer durch eine Wärmekraftmaschine erzeugten Wärmeenergie kombiniert wird und zusammen mit dieser abgegeben wird; einer Hilfseinrichtung, die durch zumindest die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit angetrieben wird; und einer Kraftübertragungsschalteinrichtung, die zwischen der Wärmekraftmaschine und der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit vorgesehen ist, wobei diese Kraftübertragungsschalteinrichtung zwischen der Wärmekraftmaschine und der Hilfseinrichtung vorgesehen ist, und sie die Verbindung zwischen der Wärmekraftmaschine und der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit unterbricht, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine vorliegt.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Bei dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät werden die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte Bewegungsenergie und die durch die Wärmekraftmaschine erzeugte Bewegungsenergie abgegeben, nachdem sie kombiniert worden sind. Außerdem hat das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät die Hilfseinrichtung, die durch zumindest die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit angetrieben wird, und die Kraftübertragungsschalteinrichtung ist zwischen der Wärmekraftmaschine und der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit vorgesehen, wobei diese Kraftübertragungsschalteinrichtung zwischen der Wärmekraftmaschine und der Hilfseinrichtung vorgesehen ist. Wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine vorliegt, ist die Verbindung zwischen der Wärmekraftmaschine und der Hilfseinrichtung durch die Kraftübertragungsschalteinrichtung unterbrochen, um die Hilfseinrichtung unter Verwendung von lediglich der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit anzutreiben. Somit ist, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht, es möglich, die Wärmekraftmaschine und die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit zu trennen, um die Hilfseinrichtung unter Verwendung von lediglich der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit anzutreiben. Demgemäß ist es, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht, möglich, in effektiver Weise die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte überschüssige Bewegungsenergie zu nutzen.
  • Außerdem wird die Hilfseinrichtung vorzugsweise durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit über einen Riemen angetrieben.
  • Außerdem ist vorzugsweise ein Ende von einer Eingangswelle der Hilfseinrichtung mit einer Kurbelwelle der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit gekuppelt und wird diese durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit angetrieben.
  • Außerdem ist vorzugsweise eine zweite Kraftübertragungsschalteinrichtung vorhanden, die an der Eingangswelle der Hilfseinrichtung befestigt ist und die die Verbindung zwischen der Hilfseinrichtung und der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit unterbricht.
  • Außerdem gewinnt bei dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit thermische Energie von dem von der Wärmekraftmaschine abgegebenen Abgas thermische Energie wieder.
  • Außerdem ist vorzugsweise des Weiteren eine Wärmespeichereinrichtung vorhanden, die von dem Abgas der Wärmekraftmaschine erhaltene Wärme speichert, wobei dann, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht und die Temperatur einer Heizeinrichtung, die bei der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit vorhanden ist zum Wiedergewinnen von thermischer Energie, bis unterhalb einer Temperatur der Wärmespeichereinrichtung abfällt, Wärme von der Wärmespeichereinrichtung zu der Heizeinrichtung geliefert wird, um die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit anzutreiben.
  • Außerdem ist vorzugsweise in dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät ein Wärmerohr zwischen der Wärmespeichereinrichtung und der Heizeinrichtung vorgesehen, und ein Wärmeabgabeabschnitt von dem Wärmerohr ist an der Wärmespeichereinrichtung befestigt.
  • Außerdem ist vorzugsweise in dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät ein Wärmeeinbringabschnitt von dem Wärmerohr an einem Hochtemperaturabschnitt von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit befestigt.
  • Außerdem ist vorzugsweise in dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät der Wärmeeinbringabschnitt von dem Wärmerohr an einem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder befestigt, den die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit aufweist.
  • Wenn ein Aufbau aufgegriffen wird, bei dem die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte Bewegungsenergie und die durch die Wärmekraftmaschine erzeugte Bewegungsenergie abgegeben werden, nachdem sie kombiniert worden sind, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine effiziente Anwendung der durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugten überschüssigen Bewegungsenergie, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine vorliegt.
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen
  • Die Merkmale, ihre Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung der vorliegenden Erfindung ist anhand der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht von einem Stirling-Motor, der als eine Abgaswärmewiedergewinnungseinheit eines ersten Ausführungsbeispiels fungiert.
  • 2 zeigt eine Vorderansicht von einem Aufbau von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 3 zeigt eine Draufsicht auf den Aufbau von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 4 zeigt eine Vorderansicht von einem anderen Beispiel von einem Aufbau von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 5 zeigt eine Draufsicht auf das Beispiel von dem Aufbau des Abgaswärmewiedergewinnungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung von einer Schwankung im Laufe der Zeit von der Bewegungsenergie (abgegebene Energie), die durch einen Verbrennungsmotor erzeugt wird, und der Bewegungsenergie (abgegebene Energie), die durch den Stirling-Motor erzeugt wird, wenn ein Fahrzeug, an dem das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel montiert ist, fährt und anhält.
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm von einem Beispiel einer Betriebssteuerung von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Aufbaus von einem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels.
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung von einem Beispiel einer Betriebssteuerung von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß der Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels.
  • 10 zeigt eine Schnittansicht von einem Stirling-Motor, der als eine Abgaswärmewiedergewinnungseinheit von einem zweiten Ausführungsbeispiel fungiert.
  • 11 zeigt eine Vorderansicht von einem Aufbau von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • 12 zeigt eine Draufsicht auf den Aufbau von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • In der nachstehend dargelegten Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen ist die vorliegende Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele beschrieben. Es sollte hierbei beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele (die nachstehend lediglich als „das Ausführungsbeispiel" oder „die Ausführungsbeispiele" bezeichnet sind) zum Ausführen der vorliegenden Erfindung beschränkt ist. Die Bauteile der Ausführungsbeispiele umfassen jene, auf die Fachleute ohne weiteres kommen werden, und jene, die im Wesentlichen die Gleichen wie diese sind. Die nachstehend dargelegte Beschreibung veranschaulicht einen Fall, bei dem ein Stirling-Motor als eine Abgaswärmewiedergewinnungseinheit verwendet wird, die thermische Energie von einem Abgas von einem Verbrennungsmotor, der als eine Wärmekraftmaschine fungiert, wiedergewinnt. Zusätzlich zu dem Stirling-Motor kann eine andere Abgaswärmewiedergewinnungsvorrichtung wie beispielsweise eine Vorrichtung unter Verwendung des Brayton-Zyklus (Brayton-Prozess) als die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit angewendet werden. Die Art an Wärmekraftmaschine ist beliebig.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel ist durch die folgenden Punkte gekennzeichnet. Insbesondere werden die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte Bewegungsenergie und die durch die Wärmekraftmaschine erzeugte Bewegungsenergie kombiniert und abgegeben. Außerdem ist eine Hilfseinrichtung, die durch zumindest die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit angetrieben wird, vorgesehen, und eine Kraftübertragungsschalteinrichtung ist zwischen der Wärmekraftmaschine und der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit vorgesehen, wobei diese Kraftübertragungsschalteinrichtung zwischen der Wärmekraftmaschine und der Hilfseinrichtung vorgesehen ist. Wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht, wird die Verbindung zwischen der Wärmekraftmaschine und der Hilfseinrichtung durch die Kraftübertragungsschalteinrichtung unterbrochen, und die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit allein treibt die Hilfseinrichtung an. Zunächst ist ein Aufbau von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht von dem Stirling-Motor, der als die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit von dem ersten Ausführungsbeispiel fungiert. Der Stirling-Motor 100, der als die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit von dem ersten Ausführungsbeispiel fungiert, ist ein so genannter Reihen-Stirling-Motor mit zwei Zylindern. In dem Stirling-Motor 100 sind in Reihe angeordnet: ein hochtemperaturseitiger Kolben 103, der ein erster Kolben ist und in einem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101 untergebracht ist, der ein erster Zylinder ist; und ein niedertemperaturseitiger Kolben 104, der ein zweiter Kolben ist und der in einem an der Niedertemperaturseite befindlichen Zylinder 102 untergebracht ist, der ein zweiter Zylinder ist. Der an der Hochtemperaturseite befindliche Zylinder 101 und der an der Niedertemperaturseite befindliche Zylinder 102 sind direkt oder indirekt durch eine Basisplatte 111 gestützt oder an dieser befestigt, die als ein Referenzkörper fungiert. In dem Stirling-Motor 100 von diesem Ausführungsbeispiel dient die Basisplatte 111 als eine Positionsreferenz der Bauteile von dem Stirling-Motor 100. Durch diesen Aufbau wird ein Sicherstellen der Genauigkeit der Relativposition zwischen den Bauteilen ermöglicht. Außerdem sind, wie dies nachstehend beschrieben ist, in dem Stirling-Motor 100 von diesem Ausführungsbeispiel entsprechende Gaslager GB zwischen dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101 und dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Kolben 103 und auch zwischen dem an der Niedertemperaturseite befindlichen Zylinder 102 und dem an der Niedertemperaturseite befindlichen Kolben 104 angeordnet.
  • Indem der an der Hochtemperaturseite befindliche Zylinder 101 und der an der Niedertemperaturseite befindliche Zylinder 102 direkt oder indirekt an der Basisplatte 111 befestigt sind, die als der Referenzkörper fungiert, ist es möglich, den Zwischenraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder bei einer hohen Genauigkeit zu halten. Somit wird die Funktion der Gaslager GB in zufriedenstellender Weise ausgeführt. Außerdem wird es leicht, den Stirling-Motor 100 zusammenzubauen.
  • Ein Wärmetauscher 108, der aus einer im Wesentlichen U-förmigen Heizeinrichtung 105, einem Regenerator 106 und einer Kühleinrichtung 107 aufgebaut ist, ist zwischen dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101 und dem an der Niedertemperaturseite befindlichen Zylinder 102 angeordnet. Wenn die Heizeinrichtung 105 in einer Form von im Wesentlichen einem Buchstaben U in dieser Weise ausgebildet ist, ist es möglich, mit Leichtigkeit die Heizeinrichtung 105 selbst in einem relativ schmalen Raum wie beispielsweise in dem Abgaskanal des Verbrennungsmotors anzuordnen. Außerdem ist, wenn der an der Hochtemperaturseite befindliche Zylinder 101 und der an der Niedertemperaturseite befindliche Zylinder 102 in einer in Reihe aufgebauten Anordnung wie in dem Fall des Stirling-Motors 100 angeordnet sind, es möglich, relativ leicht die Heizeinrichtung 105 sogar in einem zylindrischen Raum wie beispielsweise in dem Abgaskanal des Verbrennungsmotors anzuordnen.
  • Ein Ende der Heizeinrichtung 105 ist benachbart zu dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101 positioniert und ihr anderes Ende ist benachbart zu dem Regenerator 106 positioniert. Ein Ende von dem Regenerator 106 ist benachbart zu der Heizeinrichtung 105 positioniert und ihr anderes Ende ist benachbart zu der Kühleinrichtung 107 positioniert. Ein Ende von der Kühleinrichtung 107 ist benachbart zu dem Regenerator 106 positioniert und ihr anderes Ende ist benachbart zu dem an der Niedertemperaturseite befindlichen Zylinder 102 positioniert. Ein Arbeitsfluid (bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um Luft) ist in dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101, dem an der Niedertemperaturseite befindlichen Zylinder 102 und dem Wärmetauscher 108 eingeschlossen und verwirklicht den Stirling-Zyklus mit der von der Heizeinrichtung 105 gelieferten Wärme und der von der Kühleinrichtung 107 abgegebenen Wärme zum Antreiben des Stirling-Motors 100.
  • Die Heizeinrichtung 105 und die Kühleinrichtung 107 können ausgebildet sein, indem eine Vielzahl an Röhren gebündelt werden, die aus einem Material hergestellt sind, das eine hohe thermische Leitfähigkeit und ein ausgezeichnetes thermisches Widerstandsvermögen beispielsweise aufweist. Der Regenerator 106 kann aus einer porösen Wärmespeichereinheit gestaltet sein. Die Zusammensetzung aus der Heizeinrichtung 105, der Kühleinrichtung 107 und dem Generator 106 ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Genauer gesagt kann die Zusammensetzung in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den thermischen Bedingungen von dem Objekt, von dem die Abgaswärme wiedergewonnen wird, den Spezifikationen des Stirling-Motors 100 etc. gewählt werden.
  • Im Hinblick auf den Wärmetauscher 108 ist zumindest die Heizeinrichtung 105 in einem Abgaskanal 5 angeordnet. Die Heizeinrichtung 105 erwärmt das in der Heizeinrichtung 105 befindliche Arbeitsfluid unter Verwendung der thermischen Energie von dem Abgas Ex, das durch den Abgaskanal 5 strömt. Der Regenerator 106 von dem Wärmetauscher 108 kann auch in dem Abgaskanal 5 angeordnet sein.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel strömt das Abgas Ex von der Seite des Hochtemperaturzylinders 101 zu der Seite des Niedertemperaturzylinders 102. Somit wird das von der Wärmekraftmaschine abgegebene Abgas Ex zu der Heizeinrichtung 105 mit einem geringen Abfall seiner Temperatur geliefert, so dass es möglich ist, in effizienter Weise die thermische Energie von dem Abgas Ex wiederzugewinnen.
  • Wie dies vorstehend beschrieben ist, sind der an der Hochtemperaturseite befindliche Kolben 103 und der an der Niedertemperaturseite befindliche Kolben 104 in dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101 bzw. dem an der Niedertemperaturseite befindlichen Zylinder 102 jeweils gestützt, wobei sich die jeweiligen Gaslager GB zwischen ihnen befinden. Anders ausgedrückt ist der Kolben in dem Zylinder ohne jegliche Kolbenringe gestützt. In dieser Weise ist es möglich, die Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder zu verringern, wodurch die thermische Effizienz von dem Stirling-Motor 100 verbessert wird. Außerdem ermöglicht die Verringerung der Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder ein Wiedergewinnen von thermischer Energie durch ein Betreiben des Stirling-Motors 100 sogar unter den Betriebsbedingungen einer Niedertemperaturwärmequelle und einer geringen Temperaturdifferenz wie beispielsweise in dem Fall der Abgaswärmewiedergewinnung von dem Verbrennungsmotor.
  • Wie dies in 1 gezeigt ist, sind die Bauteile von dem Stirling-Motor 100 wie beispielsweise der an der Hochtemperaturseite befindliche Zylinder 101, der an der Hochtemperaturseite befindliche Kolben 103, eine Verbindungsstange 109 und eine Kurbelwelle 110 in einem Gehäuse 1000 untergebracht. Das Gehäuse 1000 von dem Stirling-Motor 100 hat ein Kurbelgehäuse 114A und einen Zylinderblock 114B. Eine Druckbeaufschlagungseinrichtung 115 erhöht den Druck in dem Gehäuse 1000. Der Zweck davon ist es, das Arbeitsfluid in dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101, dem an der Niedertemperaturseite befindlichen Zylinder 102 und dem Wärmetauscher 108 mit Druck zu beaufschlagen, um eine höhere Energieabgabe von dem Stirling-Motor 100 zu erzielen.
  • Bei dem Stirling-Motor 100 von diesem Ausführungsbeispiel ist ein abgedichtetes Lager 116 an dem Gehäuse 1000 eingepasst und stützt die Kurbelwelle 110. Die von der Kurbelwelle 110 abgegebene Energie wird von dem Gehäuse 1000 durch eine flexible Kupplung 118 wie beispielsweise die Oldham-Kupplung abgegeben. Nachstehend ist ein Aufbau von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
  • 2 zeigt eine Vorderansicht von dem Aufbau von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 3 zeigt eine Draufsicht auf den Aufbau von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist an einem Fahrzeug montiert und dient als eine Bewegungsenergiequelle. Das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist den Stirling-Motor 100, der als die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit fungiert, die Kraftübertragungsschalteinrichtung 6 und die Hilfseinrichtung 2 auf.
  • In dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Stirling-Motor 100 in der Nähe von dem Verbrennungsmotor 1 angeordnet, der als die Wärmekraftmaschine fungiert, von dem die Abgaswärme wiedergewonnen wird. Der Stirling-Motor 100 und der Verbrennungsmotor 1 sind so angeordnet, dass die Kurbelwelle 110 von dem Stirling-Motor 100 und eine Abgabewelle 1s von dem Verbrennungsmotor 1 im Wesentlichen parallel angeordnet sind. In dieser Weise ist es möglich, die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie zu der Abgabewelle (Abgabewelle von der Wärmekraftmaschine) 1s von dem Verbrennungsmotor 1 unter Verwendung eines Riemens, einer Kette, einem Getriebezug oder dergleichen zu übertragen. Außerdem ist es möglich, den Stirling-Motor 100 zum Wiedergewinnen der Abgaswärme von dem Verbrennungsmotor 1 ohne jegliche bedeutsame Änderungen bei der Gestaltung des herkömmlichen Verbrennungsmotors 1 zu verwenden.
  • Die Heizeinrichtung 105 von dem Stirling-Motor 100 ist in dem Abgaskanal 5 des Verbrennungsmotors 1 angeordnet. Der Stirling-Motor 100 erzeugt eine Bewegungsenergie, indem durch die Heizeinrichtung 105 die thermische Energie von dem Abgas Ex wiedergewonnen wird, das von dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben wird. Die Bewegungsenergie wird von der Kurbelwelle (die Abgabewelle von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit) 110 von dem Stirling-Motor 100 abgegeben.
  • Eine Riemenscheibe 3S von dem Stirling-Motor ist an der Kurbelwelle 110 des Stirling-Motors 100 befestigt. Eine Riemenscheibe 3E des Verbrennungsmotors ist an der Abgabewelle 1s von dem Verbrennungsmotor 1 befestigt. Ein Riemen 4, der als eine Kraftübertragungseinrichtung dient, ist schleifenartig um die Riemenscheibe 3S des Stirling-Motors und die Riemenscheibe 3E des Verbrennungsmotors gelegt. Durch diesen Aufbau wird die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie zu der Abgabewelle 1s des Verbrennungsmotors 1 übertragen. Die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie wird von der Abgabewelle 1s des Verbrennungsmotors 1 zusammen mit der durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugten Bewegungsenergie abgegeben. Der Mechanismus zum Übertragen der Bewegungsenergie von dem Stirling-Motor 100 zu der Abgabewelle 1s von dem Verbrennungsmotor 1 ist nicht auf einen derartigen Mechanismus beschränkt. Eine Kette und Kettenräder oder ein Getriebezug können angewendet werden.
  • Der Verbrennungsmotor 1 und der Stirling-Motor 100 sind an einem Fahrzeug wie beispielsweise ein Pkw oder ein Lkw montiert und dienen als Bewegungsenergiequellen des Fahrzeugs. Wenn das Fahrzeug fährt, erzeugt der Verbrennungsmotor 1 stets Bewegungsenergie, die als eine Hauptbewegungsenergiequelle dient. Der Stirling-Motor 100 kann nicht die minimale erforderliche Bewegungsenergie erzeugen, wenn nicht die Temperatur von dem Abgas Ex eine bestimmte Temperatur erreicht hat. Aus diesem Grund erzeugt, nachdem die Temperatur von dem Abgas Ex eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat, der Stirling-Motor 100 eine Bewegungsenergie unter Verwendung der thermischen Energie, die von dem Abgas Ex des Verbrennungsmotors 1 wiedergewonnen wird, um das Fahrzeug in Zusammenwirkung mit dem Verbrennungsmotor 1 anzutreiben. Somit dient der Verbrennungsmotor 100 als eine Nebenbewegungsenergiequelle (Sekundärbewegungsenergiequelle) von dem Fahrzeug.
  • Eine Kupplung 6, die als eine Kraftübertragungsschalteinrichtung fungiert, ist zwischen dem Verbrennungsmotor 1, der als die Wärmekraftmaschine fungiert, und dem Stirling-Motor 100 vorgesehen, der als die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit fungiert, wobei diese Kupplung 6 zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und der Hilfseinrichtung 2 vorgesehen ist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 6, die als die Kraftübertragungsschalteinrichtung dient, an der Abgabewelle 1s des Verbrennungsmotors 1 befestigt. Durch diesen Aufbau ist es möglich, die Übertragung der durch den Stirling-Motor 100 erzeugten Bewegungsenergie von der Riemenscheibe 3E des Verbrennungsmotors zu der Abgabewelle 1s des Verbrennungsmotors 1 zu schalten. Wenn die Kupplung 6 eingerückt ist, sind die Kurbelwelle 110 von dem Stirling-Motor 100 und die Abgabewelle 1s von dem Verbrennungsmotor 1 mechanisch verbunden. Somit wird die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie zu der Abgabewelle 1s von dem Verbrennungsmotor 1 durch die Kupplung 6 übertragen. Wenn die Kupplung 6 ausgerückt ist, ist die Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Stirling-Motor 100 unterbrochen, und daher wird die Bewegungsenergie von dem Stirling-Motor 100 nicht von der Riemenscheibe 3E des Verbrennungsmotors zu der Abgabewelle 1s des Verbrennungsmotors 1 übertragen. Der Betrieb der Kupplung 6 wird durch einen Kupplungssteuerabschnitt 30 in der ECU (elektronische Steuereinheit) 50 des Verbrennungsmotors gesteuert.
  • In dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel treibt zumindest der Stirling-Motor 100 die Hilfseinrichtung 2 an. Die Hilfseinrichtung 2 ist eine Hilfseinrichtung des Kraftfahrzeuges, an dem der Stirling-Motor 100 und der Verbrennungsmotor 1 montiert sind. Beispielsweise ist die Hilfseinrichtung der Kompressor, der zu dem Klimaanlagensystem des Fahrzeugs gehört, die Wasserpumpe für eine Zirkulation des Kühlmittels von dem Verbrennungsmotor 1 oder des Kühlmittels von der Kühleinrichtung 107 des Stirling-Motors 100.
  • Die Hilfseinrichtung 2 empfängt die Bewegungsenergie durch eine Eingangswelle (eine Eingangswelle der Hilfseinrichtung) 2s von der Hilfseinrichtung 2 und wird durch die Bewegungsenergie angetrieben, wodurch die Funktion der Hilfseinrichtung ausgeführt wird. Eine Riemenscheibe 3A der Hilfseinrichtung ist an der Eingangswelle 2s befestigt und wird durch zumindest den Stirling-Motor 100 durch den Riemen 4 angetrieben. Wenn die Kupplung 6 eingerückt ist, treiben der Stirling-Motor 100 und der Verbrennungsmotor 1 die Hilfseinrichtung 2 an. Wenn die Kupplung 6 ausgerückt ist, treibt der Stirling-Motor 100 die Hilfseinrichtung 2 an. Durch einen derartigen Aufbau ist, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht (beispielsweise wenn der Verbrennungsmotor angehalten worden ist aufgrund eines Anhaltens mit Leerlauf), es möglich, die Hilfseinrichtung 2 unter Verwendung des Stirling-Motors 100 anzutreiben, indem die Kupplung 6 ausgerückt wird.
  • 4 zeigt eine Vorderansicht von einem anderen Beispiel von einem Aufbau des Abgaswärmewiedergewinnungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 5 zeigt eine Draufsicht auf dieses Beispiel von dem Aufbau des Abgaswärmewiedergewinnungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10a sind die Kupplungswelle 110 von dem Stirling-Motor 100 und ein Ende von der Eingangswelle 2s der Hilfseinrichtung 2 gekuppelt. Eine Riemenscheibe 3AS von der Hilfseinrichtung/dem Stirling-Motor ist an dem anderen Ende der Eingangswelle 2s der Hilfseinrichtung 2 befestigt.
  • Der Riemen 4 ist schleifenartig um die Riemenscheibe 3AS der Hilfseinrichtung/des Stirling-Motors und die Riemenscheibe 3E des Verbrennungsmotors gelegt, die an der Ausgangswelle 1s des Verbrennungsmotors 1 befestigt ist. Somit treibt der Stirling-Motor 100 die Hilfseinrichtung 2 an und die restliche Bewegungsenergie wird zu dem Verbrennungsmotor 1 über die Eingangswelle 2s der Hilfseinrichtung 2 übertragen und zusammen mit der Bewegungsenergie abgegeben, die durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugt wird. Die Bewegungsenergie von dem Stirling-Motor 100 wird zusammen mit der Bewegungsenergie von dem Verbrennungsmotor 1 in dieser Weise abgegeben, so dass es möglich ist, den Energieverlust im Vergleich zu dem Fall zu verringern, bei dem die Bewegungsenergie von dem Stirling-Motor 100 vorübergehend in elektrische Energie umgewandelt wird.
  • Die Kupplung 6, die die Kraftübertragungsschalteinrichtung ist, ist zwischen dem Verbrennungsmotor 1, der als die Wärmekraftmaschine fungiert, und dem Stirling-Motor 100 vorgesehen, der als die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit fungiert, wobei diese Kupplung 6 zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und der Hilfseinrichtung 2 vorgesehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 6, die als die Kraftübertragungsschalteinrichtung fungiert, an der Ausgangswelle 1s des Verbrennungsmotors 1 befestigt. Der Betrieb der Kupplung 6 wird durch den Kupplungsschaltabschnitt 30 in der ECU 50 des Verbrennungsmotors gesteuert. Durch einen derartigen Aufbau ist, wenn keine Anforderung an einem Antreiben des Verbrennungsmotors 1 besteht (beispielsweise wenn der Verbrennungsmotor angehalten worden ist aufgrund eines Anhaltens mit Leerlauf oder aufgrund eines wirtschaftlichen Fahrens), es möglich, die Hilfseinrichtung 2 unter Verwendung des Stirling-Motors 100 anzutreiben, indem die Kupplung 6 ausgerückt ist.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung von der sich im Laufe der Zeit ändernden Bewegungsenergie (der abgegebenen Energie), die durch den Verbrennungsmotor erzeugt wird, und der sich im Laufe der Zeit ändernden Bewegungsenergie (der abgegebenen Energie), die durch den Stirling-Motor erzeugt wird, wenn ein Fahrzeug, an dem das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel montiert ist, fährt und dann hält. Nachdem der Stirling-Motor 100 mit der Erzeugung von Bewegungsenergie (abzugebende Energie) beginnt, indem die thermische Energie von dem Abgas wiedergewonnen wird, das von dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben wird, wird die Kupplung 6 eingerückt, so dass das Fahrzeug, an dem das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel montiert ist, durch den Verbrennungsmotor 1 und den Stirling-Motor 100 angetrieben wird. In diesem Zustand ist die erforderliche Abgabeenergie Pd für das Fahrzeug die Summe aus der Bewegungsenergie (der abgegebenen Leistung des Verbrennungsmotors) Pe, die durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugt wird, und der Bewegungsenergie (die abgegebene Leistung von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit) Ps, die durch den Stirling-Motor 100 erzeugt wird.
  • Bei dem in 6 gezeigten Beispiel beginnt das Fahrzeug mit einer Verzögerung bei t1 und hält bei t2 an. Danach beginnt das Fahrzeug bei t3 zu fahren und beschleunigt und fährt dann bei einer konstanten Geschwindigkeit von t4 an. Wenn das Fahrzeug in einem Verzögerungszustand ist (t1 bis t2), nimmt die durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugte Bewegungsenergie Pe allmählich ab. Durch diese Abnahme verringert sich außerdem die Temperatur von dem durch den Verbrennungsmotor 1 abgegebenen Abgas.
  • Aufgrund der Wärmekapazität der Heizeinrichtung 105 und des Regenerators 106 setzt der Stirling-Motor 100 die Erzeugung von Bewegungsenergie fort, bis die Menge an in der Heizeinrichtung 105 etc. gespeicherter Wärme auf eine bestimmte Höhe verringert worden ist. Somit bleibt selbst dann, wenn die abgegebene Energie Pe des Verbrennungsmotors zwischen t1 und t2 abfällt, die abgegebene Energie Ps der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit im Wesentlichen konstant. Danach beginnt nach einer bestimmten Zeitspanne, die verstrichen ist, seit das Fahrzeug angehalten hat und die Abgabeleistung Pe des Verbrennungsmotors zu Null geworden ist, die Abgabeleistung Ps der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit abzunehmen.
  • Wenn das Fahrzeug anhält, wird die erforderliche Antriebsenergieabgabe Pd zu Null. Genauer gesagt gibt es weder eine Anforderung zu einem Antreiben des Verbrennungsmotors 1 noch eine Anforderung zu einem Antreiben des Stirlingmotors 100. Obwohl die Abgabeleistung Pe des Verbrennungsmotors in diesem Fall zu Null wird, erzeugt der Stirlingmotor 100 Bewegungsenergie aufgrund der Wärmekapazität der Heizeinrichtung 105 etc. selbst nach dem Anhalten des Verbrennungsmotors 1, und die Abgabeleistung Ps von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit wird zu einem Überschuss. Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die erforderliche Energieabgabe Pd für das Fahrzeug Null beträgt (das heißt wenn keine Anforderung an einem Antreiben von entweder dem Verbrennungsmotor 1 oder dem Stirling-Motor 100 besteht), wird die Kupplung 6 ausgerückt, um die Hilfseinrichtung 2 unter Verwendung des Überschusses, d.h. der Abgabeleistung Ps von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit, anzutreiben. In dieser Weise wird es möglich, in effizienter Weise den Überschuss d.h. die Abgabeleistung Ps von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit zu nutzen.
  • Wenn das Fahrzeug bei t3 zu fahren beginnt, beginnt die Abgabeleistung Pe des Verbrennungsmotors zuzunehmen, und die Temperatur von dem durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugten Abgas beginnt ebenfalls zuzunehmen. Da die von dem Abgas eingebrachte Wärme zu dem Arbeitsfluid durch die Heizeinrichtung 105 übertragen wird, spricht der Stirling-Motor 100 weniger auf die Schwankung der eingebrachten Wärme an, und seine Abgabeleistung folgt langsam der schnellen Änderung der eingebrachten Wärme. Aus diesem Grund nimmt die Abgabeleistung Ps der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit mit einer gewissen Verzögerung relativ zu der Zunahme der Abgabeleistung Pe des Verbrennungsmotors zu. In diesem Fall treibt der Verbrennungsmotor 1 den Stirling-Motor 100 an, und daher wird die durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugte Bewegungsenergie durch den Stirling-Motor 100 verwendet. Als ein Ergebnis nimmt die durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugte Bewegungsenergie ab, und es besteht eine Möglichkeit dahingehend, dass die erforderliche Abgabeenergie Pd nicht erzielt werden kann.
  • In einem derartigen Fall kann bei diesem Ausführungsbeispiel, indem die Kupplung 6 ausrückt, vermieden werden, dass der Stirling-Motor 100 eine Last auf den Verbrennungsmotor 1 aufbringt. Dann wird die erforderliche Abgabeenergie Pd durch den Verbrennungsmotor 1 allein erzeugt. In dieser Weise ist es möglich, die Vergeudung der Abgabeleistung Pe des Verbrennungsmotors zu steuern. Nachstehend ist ein Beispiel einer Steuerung von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kurz beschrieben.
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm von einem Beispiel einer Betriebssteuerung von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Wenn die Betriebssteuerung von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10 oder 10a gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, wird angenommen, dass der Stirling-Motor 100 thermische Energie von dem Abgas des Verbrennungsmotors 1 wiedergewinnt und Bewegungsenergie erzeugt. Der Kupplungsschaltabschnitt 30 von der ECU 50 des Verbrennungsmotors bestimmt, ob die erforderliche Abgabeenergie Pd zum Antreiben des Fahrzeugs, an dem das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10 gemäß diesem Ausführungsbeispiel montiert ist, einen Endwert hat (siehe Schritt S101). Die erforderliche Energieabgabe kann auf der Grundlage des Gaspedalniederdrückbetrages, der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs etc. berechnet werden.
  • Wenn die erforderliche Abgabeenergie Pd einen Endwert hat (JA bei dem Schritt S101), lässt der Kupplungssteuerabschnitt 30 die Kupplung 6 einrücken (siehe Schritt S102). In dieser Weise wird die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie zusammen mit der durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugten Bewegungsenergie abgegeben, um das Fahrzeug anzutreiben. Wenn die erforderliche Antriebsenergieabgabe Pd Null beträgt (Nein bei dem Schritt S101), das heißt wenn keine Anforderung an einem Antreiben von entweder dem Verbrennungsmotor 1 oder dem Stirling-Motor 100 besteht, lässt der Kupplungsschaltabschnitt 3 die Kupplung 6 ausrücken (siehe Schritt S103). Somit wird die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie nicht zu dem Verbrennungsmotor 1 übertragen, und es ist möglich, die Hilfseinrichtung 2 unter Verwendung des Stirling-Motors 100 anzutreiben. Demgemäß ist es möglich, in effektiver Weise die überschüssige Bewegungsenergie zu nutzen, die durch den Stirling-Motor 100 erzeugt wird.
  • Eine Abwandlung von dem ersten Ausführungsbeispiel ist ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, dass eine Kraftübertragungsschalteinrichtung zwischen der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit und dem Objekt (Verbrennungsmotor) vorgesehen ist, von dem die Abgaswärme wiedergewonnen wird, und eine Kraftübertragungsschalteinrichtung zwischen der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit und der Hilfseinrichtung vorgesehen ist. In den restlichen Punkten ist die Abwandlung ähnlich wie bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung von einem Aufbau des Abgaswärmewiedergewinnungsgerätes gemäß der Abwandlung von dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10b gemäß dieser Abwandlung ist eine erste Kupplung 6e, die als die erste Kraftübertragungsschalteinrichtung fungiert, zwischen dem Verbrennungsmotor 1, der als die Wärmekraftmaschine fungiert, und dem Stirling-Motor 100 vorgesehen, der als die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit fungiert, wobei diese Kupplung 6 zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und der Hilfseinrichtung 2 vorgesehen ist. Bei dieser Abwandlung ist die erste Kupplung 6E an der Ausgangswelle 1s von dem Verbrennungsmotor 1 vorgesehen. Außerdem ist die Riemenscheibe 3E des Verbrennungsmotors mit der Ausgangswelle 1s des Verbrennungsmotors 1 gekuppelt, wobei die erste Kupplung 6E zwischen ihnen angeordnet ist.
  • Bei dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10b gemäß dieser Abwandlung ist die Riemenscheibe 3AS von der Hilfseinrichtung/dem Stirling-Motor an der Kurbelwelle 110 des Stirling-Motors 100 und an der Eingangswelle 2s der Hilfseinrichtung 2 befestigt. Außerdem ist eine zweite Kupplung 6A, die als die zweite Kraftübertragungsschalteinrichtung fungiert, an der Eingangswelle 2s der Hilfseinrichtung 2 vorgesehen. Der Riemen 4, der als die Kraftübertragungsschalteinrichtung fungiert, ist schleifenartig um die Riemenscheibe 3AS der Hilfseinrichtung/des Stirling-Motors und die Riemenscheibe 3E des Verbrennungsmotors gelegt. Der Betrieb von der ersten und der zweiten Kupplung 6E und 6A wird durch den Kupplungsschaltabschnitt 30 der ECU 50 des Verbrennungsmotors gesteuert.
  • Wenn bei diesem Aufbau die erste Kupplung 6E einrückt, werden die Kurbelwelle 110 von dem Stirling-Motor 100 und die Ausgangswelle 1s von dem Verbrennungsmotors 1 mechanisch verbunden. In dieser Weise wird die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie zu der Ausgangswelle 1s des Verbrennungsmotors 1 übertragen. Die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie wird von der Ausgangswelle 1s des Verbrennungsmotors 1 zusammen mit der durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugten Bewegungsenergie abgegeben. Wenn andererseits die erste Kupplung 6e ausrückt, ist die Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Stirling-Motor 100 unterbrochen, und daher wird die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie nicht von der Riemenscheibe 3E des Verbrennungsmotors zu der Ausgangswelle 1s des Verbrennungsmotors 1 übertragen.
  • Wenn die Hilfseinrichtung 2 angetrieben wird, wird es, indem die erste Kupplung 6E ausrückt und die zweite Kupplung 6A einrückt, möglich, die Hilfseinrichtung 2 unter Verwendung von lediglich dem Stirling-Motor 100 anzutreiben. Wenn kein Bedarf an einem Antreiben der Hilfseinrichtung 2 besteht, kann die zweite Kupplung 6A ausrücken. Wenn kein Bedarf an einem Antreiben der Hilfseinrichtung 2 besteht und die Bewegungsenergie von dem Stirling-Motor 100 zu der Ausgangswelle 1s des Verbrennungsmotors 1 übertragen wird, verhindert ein Ausrücken der zweiten Kupplung 6A, dass die Hilfseinrichtung 2 den Stirling-Motor 100 belastet. Demgemäß ist es möglich, die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie zu der Ausgangswelle 1s des Verbrennungsmotors 1 ohne Vergeudung zu übertragen und die Bewegungsenergie zusammen mit der durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugten Bewegungsenergie abzugeben. Nachstehend ist ein Beispiel einer Steuerung von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10b gemäß dieser Abwandlung kurz beschrieben.
  • 9 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung von einem Beispiel einer Betriebssteuerung von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß der Abwandlung von dem ersten Ausführungsbeispiel. Wenn die Betriebssteuerung von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10b gemäß dieser Abwandlung ausgeführt wird, wird angenommen, dass der Stirling-Motor 100 Wärmeenergie von dem Abgas des Verbrennungsmotors 1 wiedergewinnt und Bewegungsenergie erzeugt. In diesem Fall bestimmt der Kupplungssteuerabschnitt 30 von der ECU 50 des Verbrennungsmotors, ob die erforderliche Antriebsabgabeenergie Pd zum Antreiben des Fahrzeugs, an dem das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10b gemäß diesem Ausführungsbeispiel montiert ist, einen Endwert hat (siehe Schritt S201). Die erforderliche Abgabeleistung kann auf der Grundlage eines Gaspedalbetätigungsbetrages, der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs etc. berechnet werden.
  • Wenn die erforderliche Abgabeenergie Pd einen Endwert hat (JA bei dem Schritt S201), bestimmt der Kupplungssteuerabschnitt 30, ob ein Antreiben der Hilfseinrichtung erforderlich ist (siehe Schritt S202). Wenn es nicht erforderlich ist, die Hilfseinrichtung 2 anzutreiben (NEIN bei dem Schritt S202), lässt der Kupplungssteuerabschnitt 30 die erste Kupplung 6E einrücken und die zweite Kupplung 6A ausrücken (siehe Schritt S203).
  • Unter einer derartigen Bedingung bringt, da die zweite Kupplung 6A in einem ausgerückten Zustand ist, die Hilfseinrichtung 2 keine Last auf den Stirling-Motor 100 auf. Demgemäß wird die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie zu der Ausgangswelle 1s des Verbrennungsmotors 1 über die Riemenscheibe 3AS der Hilfseinrichtung/des Stirling-Motors, den Riemen 4 und die Riemenscheibe 3E des Verbrennungsmotors ohne Vergeudung übertragen und wird zusammen mit der Bewegungsenergie abgegeben, die durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugt wird.
  • Wenn die erforderliche Abgabeenergie Pd einen Endwert hat (JA bei dem Schritt S201) und eine Anforderung an einem Antreiben der Hilfseinrichtung 2 besteht (JA bei dem Schritt S202), lässt der Kupplungssteuerabschnitt 30 die erste Kupplung 6E einrücken und außerdem die zweite Kupplung 6A einrücken (siehe Schritt S204). Als ein Ergebnis wird die Hilfseinrichtung 2 angetrieben und die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie wird zusammen mit der durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugten Bewegungsenergie abgegeben.
  • Wenn die erforderliche Abgabeenergie Pd Null ist (NEIN bei dem Schritt S201) das heißt wenn keine Anforderung an einem Antreiben des Verbrennungsmotors 1 und des Stirling-Motors 100 besteht, lässt der Kupplungssteuerabschnitt 30 zumindest die erste Kupplung 6E ausrücken (siehe Schritt S205). Somit ist es, wenn eine Anforderung an einem Antreiben der Hilfseinrichtung 2 besteht, möglich, die Hilfseinrichtung 2 unter Verwendung von lediglich dem Stirling-Motor 100 unabhängig von dem Verbrennungsmotor 1 anzutreiben.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel und seiner Abwandlung werden die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte Bewegungsenergie und die durch die Wärmekraftmaschine erzeugte Bewegungsenergie kombiniert und abgegeben, und die Hilfseinrichtung, die durch zumindest die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit angetrieben wird, ist vorgesehen. Die Kraftübertragungsschalteinrichtung ist zwischen der Wärmekraftmaschine und der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit vorgesehen, wobei diese Kraftübertragungsschalteinrichtung zwischen der Wärmekraftmaschine und der Hilfseinrichtung vorgesehen ist. Wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht, wird die Verbindung zwischen der Wärmekraftmaschine und der Hilfseinrichtung durch die Kraftübertragungsschalteinrichtung unterbrochen, und die Hilfseinrichtung wird lediglich durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit angetrieben. Somit ist es, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht, möglich, die Wärmekraftmaschine und die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit zu trennen und die Hilfseinrichtung unter Verwendung von lediglich der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit anzutreiben, so dass es möglich ist, in effektiver Weise die überschüssige durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte Bewegungsenergie sogar dann effektiv zu nutzen, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht. Es sollte hierbei beachtet werden, dass ein Gerät mit einem Aufbau, der dem vorstehend bei dem ersten Ausführungsbeispiel offenbarten Aufbau und seiner Abwandlung ähnlich ist, ähnliche Betriebsvorgänge und Effekte wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel und seiner Abwandlung aufzeigt. Außerdem kann der Aufbau, der durch das erste Ausführungsbeispiel und seine Abwandlung offenbart ist, auch bei dem nachstehend erörterten Ausführungsbeispiel in geeigneter Weise angewendet werden.
  • Wenn die erforderliche Abgabeenergie Pd einen Endwert hat (JA bei dem Schritt S201) und eine Anforderung an einem Antreiben der Hilfseinrichtung 2 besteht (JA bei dem Schritt S202), lässt der Kupplungssteuerabschnitt 30 die erste Kupplung 6E einrücken und außerdem die zweite Kupplung 6A einrücken (siehe Schritt S204). Als ein Ergebnis wird die Hilfseinrichtung 2 angetrieben, und die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie wird zusammen mit der durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugten Bewegungsenergie abgegeben.
  • Wenn die erforderliche Abgabeleistung Pd Null ist (NEIN bei dem Schritt S201) das heißt wenn keine Anforderung an einem Antreiben des Verbrennungsmotors 1 und des Stirling-Motors 100 besteht, lässt der Kupplungssteuerabschnitt 30 zumindest die erste Kupplung 6E ausrücken (siehe Schritt S205). Somit ist es, wenn eine Anforderung an einem Antreiben der Hilfseinrichtung 2 besteht, möglich, die Hilfseinrichtung 2 unter Verwendung von lediglich dem Stirling-Motor 100 unabhängig von dem Verbrennungsmotor 1 anzutreiben.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel und seiner Abwandlung werden die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte Bewegungsenergie und die durch die Wärmekraftmaschine erzeugte Bewegungsenergie kombiniert und abgegeben, und die Hilfseinrichtung, die durch zumindest die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit angetrieben wird, ist vorgesehen. Die Kraftübertragungsschalteinrichtung ist zwischen der Wärmekraftmaschine und der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit vorgesehen, wobei diese Kraftübertragungsschalteinrichtung zwischen der Wärmekraftmaschine und der Hilfseinrichtung vorgesehen ist. Wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht, wird die Verbindung zwischen der Wärmekraftmaschine und der Hilfseinrichtung durch die Kraftübertragungsschalteinrichtung unterbrochen, und die Hilfseinrichtung wird durch lediglich die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit angetrieben. Somit ist es, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht, möglich, die Wärmekraftmaschine und die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit zu trennen und die Hilfseinrichtung unter Verwendung von lediglich der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit anzutreiben, so dass es möglich ist, in effektiver Weise die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte überschüssige Bewegungsenergie sogar dann zu nutzen, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht. Es sollte hierbei beachtet werden, dass ein Gerät mit einem Aufbau, der dem in dem ersten Ausführungsbeispiel und seiner Abwandlung offenbarten Aufbau ähnlich ist, ähnliche Betriebsvorgänge und Effekte wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel und seiner Abwandlung aufzeigt. Außerdem kann der Aufbau, der durch das erste Ausführungsbeispiel und seine Abwandlung offenbart ist, auch bei dem nachstehend erörterten Ausführungsbeispiel angewendet werden, sofern dies geeignet ist.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel und seiner Abwandlung gleich mit der Ausnahme, dass eine Wärmespeichereinrichtung zum Speichern der Wärme des Abgases an einem Hochtemperaturabschnitt von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit befestigt ist und dass die in der Wärmespeichereinrichtung gespeicherte Wärme verwendet wird, um die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit anzutreiben, nachdem die Wärmekraftmaschine, von der die Wärme wiedergewonnen wird, angehalten worden ist. In restlicher Hinsicht ist das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlich.
  • 10 zeigt eine Schnittansicht von einem Stirling-Motor, der als die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit des zweiten Ausführungsbeispiels fungiert. 11 zeigt eine Vorderansicht von einem Aufbau des Abgaswärmewiedergewinnungsgerätes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. 12 zeigt eine Draufsicht von dem Aufbau von dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Wie dies in 10 gezeigt ist, ist der Stirling-Motor (die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit) 100b, der das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10c gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat, mit einem Wärmespeichermaterial 120, das als die Wärmespeichereinrichtung fungiert, an einem Hochtemperaturabschnitt versehen.
  • Das Wärmespeichermaterial 120 speichert die Wärme von dem Abgas Ex, das von dem Verbrennungsmotor 1 abgegeben wird. Metallisches Material wie beispielsweise Eisen und Aluminium, und beispielsweise Zement können als das Wärmespeichermaterial 120 verwendet werden. Das Wärmespeichermaterial 120 ist von einem Wärmeisolator 122 umgeben, so dass die Abgabe (Emission) von der in dem Wärmespeichermaterial 120 gespeicherten Wärme unterdrückt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, um die Wärme von dem Abgas Ex zu dem Wärmespeichermaterial 120 zu übertragen und die Wärme in diesem zu speichern, ein Wärmerohr 121 als eine Wärmeübertragungseinrichtung verwendet. Die Wärme von dem Abgas Ex wird zu dem Wärmespeichermaterial 120 durch eine Verdampfung und eine Kondensation von dem in dem Wärmerohr 121 eingeschlossenen Arbeitsfluid übertragen. Durch die Anwendung von dem Wärmerohr 121 ist es möglich, die Wärme von einer Wärmequelle zu dem Wärmespeichermaterial 120 sogar dann zu übertragen, wenn die Wärmequelle und das Wärmespeichermaterial 120 voneinander entfernt sind.
  • Vorzugsweise ist ein Wärmeeinbringabschnitt 121i von dem Wärmerohr 121 an einem Hochtemperaturabschnitt von dem Stirling-Motor 100b befestigt. Bei diesem Aufbau gibt es keinen Bedarf an einem Vorsehen des Wärmeeinbringabschnittes 121i des Wärmerohrs 121 in dem Abgaskanal 5, und es ist daher möglich, eine Zunahme des Druckverlustes in dem Abgaskanal 5 zu verhindern. Es sollte hierbei beachtet werden, dass ein Verzweigungskanal an dem Abgaskanal 5 vorgesehen sein kann, und der Wärmeeinbringabschnitt 121i von dem Wärmerohr 121 kann in dem Verzweigungskanal vorgesehen sein, um die Wärme von dem Abgas Ex zu speichern.
  • Der Hochtemperaturabschnitt von dem Stirling-Motor 100b ist ein Abschnitt, bei dem die Temperatur die Temperatur von dem Regenerator 106 überschreitet, wobei der Regenerator 106 umfasst ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Wärmeeinbringabschnitt 121i von dem Wärmerohr 121 an einem Flanschabschnitt 119 von dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101 eingebaut. Ein Wärmeabgabeabschnitt 121o von dem Wärmerohr 121 ist an dem Wärmespeichermaterial 120 eingebaut. Somit wird die Wärme von dem Abgas Ex in dem Wärmespeichermaterial 120 durch den Hochtemperaturabschnitt von dem Stirling-Motor 100b gespeichert. Durch die Anwendung des Flanschabschnittes 119 von dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101 ist es möglich, relativ leicht den Wärmeeinbringabschnitt 121i von dem Wärmerohr 121 an dem Hochtemperaturabschnitt des Stirling-Motors 100b zu befestigen. Der Flanschabschnitt 119 von dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101 ist ein Abschnitt, der mit dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101 einstückig ausgebildet ist, und er ragt an der Seite vor, an der der an der Hochtemperaturseite befindliche Zylinder 101 und die Heizeinrichtung 105 verbunden sind, und steht mit der Basisplatte 111 in Eingriff.
  • Wenn der Verbrennungsmotor 1 angehalten wird, da die erforderliche Energieabgabe von dem Verbrennungsmotor 1 zu Null wird oder ein Anhalten mit Leerlauf ausgeführt wird, und als ein Ergebnis das Liefern des Abgases Ex zu der Heizeinrichtung 105 von dem Stirling-Motor 100b angehalten wird, wird der Stirling-Motor 100b durch die in die Heizeinrichtung 105 gespeicherte Wärme angetrieben. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kupplung 6 durch den Kupplungssteuerabschnitt 30, der zu der ECU 50 gehört, ausgerückt, und der Stirling-Motor 100 treibt die Hilfseinrichtung 2 an.
  • Wenn die in der Heizeinrichtung 105 gespeicherte Wärme zum Antreiben des Stirling-Motors 100b verwendet wird, fällt die Temperatur der Heizeinrichtung 105 ab. Wenn die Temperatur der Heizeinrichtung 105 bis unterhalb der Temperatur von dem Wärmespeichermaterial 120 abfällt, wird die in dem Wärmespeichermaterial 120 gespeicherte Wärme zu der Heizeinrichtung 105 durch Wärmeleitung (Wärmeübertragung) durch den metallischen Abschnitt des Wärmerohrs 121 übertragen. In dieser Weise wird der Stirling-Motor 100b durch die in dem Wärmespeichermaterial 120 gespeicherte Wärme angetrieben. Wenn die in dem Wärmespeichermaterial 120 gespeicherte Wärme bis zu dem Maß verwendet wird, dass es nicht mehr möglich ist, den Stirling-Motor 100b anzutreiben, wird der Stirling-Motor 100b angehalten. Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird bei dem Abgaswärmewiedergewinnungsgerät 10c gemäß diesem Ausführungsbeispiel die thermische Energie von dem Abgas Ex des Verbrennungsmotors 1 in dem Wärmespeichermaterial 120 gespeichert, so dass es möglich ist, die thermische Energie von dem Abgas Ex des Verbrennungsmotors 1 noch effektiver zu nutzen.
  • Der Wärmeeinbringabschnitt 121i von dem Wärmerohr 121 kann an dem Wärmespeichermaterial 120 befestigt sein, und der Wärmeabgabeabschnitt 120o von dem Wärmerohr 121 kann an dem Hochtemperaturabschnitt (dem Flanschabschnitt 119 von dem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder 101 beispielsweise) von dem Stirling-Motor 100 befestigt sein. Dann kann die Wärme von dem Wärmespeichermaterial 120 zu der Heizeinrichtung 105 durch ein Verdampfen und ein Kondensieren des in dem Wärmerohr 121 eingeschlossenen Arbeitsfluides übertragen werden. In diesem Fall wird die Wärme von dem Abgas Ex zu dem Wärmespeichermaterial 120 durch eine Wärmeleitung (Wärmeübertragung) durch den metallischen Abschnitt des Wärmerohrs 12i übertragen. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Wärmespeichereinrichtung zum Speichern der Wärme von dem Abgas an dem Hochtemperaturabschnitt von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit befestigt, und die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit wird durch die in der Wärmespeichereinrichtung gespeicherte Wärme angetrieben, nachdem die Wärmekraftmaschine, von der das Abgas wiedergewonnen wird, angehalten worden ist. In dieser Weise ist es möglich, in effizienter Weise die thermische Energie von dem Abgas zu nutzen, das durch die Wärmekraftmaschine abgegeben wird. Es sollte hierbei beachtet werden, dass ein Gerät mit einem Aufbau, der ähnlich wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist, einen Betrieb und Effekte aufzeigt, die ähnlich wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind.
  • Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf den Aufbau nützlich, bei dem die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte Bewegungsenergie und die durch die Wärmekraftmaschine erzeugte Bewegungsenergie kombiniert und ausgegeben werden. Insbesondere ist das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät dazu geeignet, in effektiver Weise die durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit erzeugte überschüssige Bewegungsenergie zu nutzen, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine besteht.
  • Das Abgaswärmewiedergewinnungsgerät hat den Stirling-Motor 100, der Bewegungsenergie erzeugt, indem thermische Energie von einem Abgas des Verbrennungsmotors 1 wiedergewonnen wird; die Kupplung 6, die an der Abgabewelle 1s von dem Verbrennungsmotor 1 befestigt ist; und die Hilfseinrichtung 2, die durch zumindest den Stirling-Motor 100 angetrieben wird. Die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie wird zu der Abgabewelle 1s des Verbrennungsmotors 1 durch eine Riemenscheibe 3S des Stirling-Motors, einen Riemen 4, eine Riemenscheibe 3E des Verbrennungsmotors und eine Kupplung 6 übertragen. Die durch den Stirling-Motor 100 erzeugte Bewegungsenergie wird von der Abgabewelle 1s des Verbrennungsmotors 1 zusammen mit der durch den Verbrennungsmotor 1 erzeugten Bewegungsenergie abgegeben. Wenn bei diesem Aufbau ein Antreiben des Verbrennungsmotors 1 angefordert wird, wird die Kupplung 6 ausgerückt.

Claims (9)

  1. Abgaswärmewiedergewinnungsgerät mit: einer Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100, 100b), die eine Bewegungsenergie erzeugt, indem thermische Energie von einer Abgaswärme wiedergewonnen wird, wobei die erzeugte Bewegungsenergie mit einer durch eine Wärmekraftmaschine (1) erzeugten Wärmeenergie kombiniert wird und zusammen mit dieser abgegeben wird; einer Hilfseinrichtung (2), die durch zumindest die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100, 100b) angetrieben wird; und einer Kraftübertragungsschalteinrichtung (6), die zwischen der Wärmekraftmaschine (1) und der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100, 100b) vorgesehen ist, wobei diese Kraftübertragungsschalteinrichtung zwischen der Wärmekraftmaschine (1) und der Hilfseinrichtung (2) vorgesehen ist, und sie die Verbindung zwischen der Wärmekraftmaschine (1) und der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100, 100b) unterbricht, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine (1) vorliegt.
  2. Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfseinrichtung (2) durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100, 100b) über einen Riemen (4) angetrieben wird.
  3. Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende von einer Eingangswelle (2s) der Hilfseinrichtung (2) mit einer Kurbelwelle (110) der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100) gekuppelt ist, und durch die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100) angetrieben wird.
  4. Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses des Weiteren eine zweite Kraftübertragungsschalteinrichtung (6A) aufweist, die an der Eingangswelle (2s) der Hilfseinrichtung (2) befestigt ist und die die Verbindung zwischen der Hilfseinrichtung (2) und der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100) unterbricht.
  5. Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100, 100b) thermische Energie von einem Abgas wiedergewinnt, das von der Wärmekraftmaschine (1) abgegeben wird.
  6. Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieses des Weiteren eine Wärmespeichereinrichtung (120, 122) aufweist, die Wärme speichert, die von dem Abgas der Wärmekraftmaschine (1) erhalten wird, wobei dann, wenn keine Anforderung an einem Antreiben der Wärmekraftmaschine (1) besteht, und die Temperatur einer Heizeinrichtung (105), die zu der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100b) gehört, die dem Wiedergewinnen von thermischer Energie dient, bis unterhalb einer Temperatur der Wärmespeichereinrichtung (120, 122) abfällt, Wärme von der Wärmespeichereinrichtung (120, 122) zu der Heizeinrichtung (105) geliefert wird, um die Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100b) anzutreiben.
  7. Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmerohr (121) zwischen der Wärmespeichereinrichtung (120, 122) und der Heizeinrichtung (105) vorgesehen ist, und ein Wärmeabgabeabschnitt (121o) von dem Wärmerohr (121) an der Wärmespeichereinrichtung (120, 122) befestigt ist.
  8. Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeeinbringabschnitt (121i) von dem Wärmerohr (121) an einem Hochtemperaturabschnitt von der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100b) befestigt ist.
  9. Abgaswärmewiedergewinnungsgerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeeinbringabschnitt (121i) von dem Wärmerohr (121) an einem an der Hochtemperaturseite befindlichen Zylinder (101) befestigt ist, der zu der Abgaswärmewiedergewinnungseinheit (100b) gehört.
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