DE102008023806A1 - Exhaust gas system for internal combustion engine of motor vehicle, has control device to control switching elements based on temperature of thermo-electric generator and/or internal-combustion engine and/or exhaust gas pressure in system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Abgassystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Abgassystems.The The invention relates to an exhaust system according to the preamble of claim 1 and a method for operating such Exhaust system.
Unter einem thermoelektrischen Generator (abgekürzt auch als TEG bezeichnet) wird im Sinne der Erfindung eine Einrichtung verstanden, die nach dem Wirkprinzip des so genannten „Seebeck-Effekts” Wärmeenergie in elektrische Energie umwandelt (diese Energieumwandlung entsteht dadurch, dass zwei Punkte eines elektrischen Leiters unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt werden, wodurch eine elektrische Spannung zwischen diesen beiden Punkten erzeugt wird).Under a thermoelectric generator (also abbreviated as TEG) is understood within the meaning of the invention means the effect of the so-called "Seebeck effect" heat energy converted into electrical energy (this energy conversion arises in that two points of an electrical conductor are different Temperatures are exposed, creating a voltage is generated between these two points).
Aus
der
Darüber
hinaus sind zahlreiche Dokumente bekannt, in denen der Aufbau und
die Wirkungsweise eines eingangs erwähnten TEG beschrieben
sind. Stellvertretend seien an dieser Stelle die bislang unveröffentlichten
deutschen Patentanmeldungen genannt:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Abgassystem für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs anzugeben, durch dass der energetische Wirkungsgrad des Kraftfahrzeugs erheblich verbessert wird.Of the Invention is based on the object, a generic Exhaust system for an internal combustion engine of a motor vehicle indicate that the energy efficiency of the motor vehicle is significantly improved.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während in den Unteransprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, bei einem Abgassystem für eine Brennkraftmaschine, welches zumindest bereichsweise zweikanalig ausgeführt ist, wobei die beiden Teilabgaskanäle stromabwärts in einem gemeinsamen Abgaskanalabschnitt zusammengeführt sind, und bei dem in einem der beiden Teil-Abgaskanäle ein Energiewandlungsmittel (im Folgenden als thermoelektrischer Generator bzw. TEG bezeichnet) implementiert ist, und bei dem über mindestens ein im Abgaskanal angeordnetes Schaltelement der Abgasstrom derart gesteuert werden kann, dass er ausschließlich durch einen der beiden oder aufgeteilt durch beide Teil-Abgaskanäle strömt, über eine Steuereinrichtung zur Steuerung des mindestens einen Schaltelements, das mindestens eine Schaltelement in Abhängigkeit von der Temperatur des TEG und/oder in Abhängigkeit von dem im Abgassystem an einer vorbestimmten Position vorliegenden Abgasgegendruck und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur der Antriebsmaschine (insbesondere Brennkraftmaschine) anzusteuern. Es versteht sich von selbst, dass anstelle der vorstehenden benannten Größen (in deren Abhängigkeit eine Steuerung des mindestens einen Schaltelements erfolgt) stellvertretend auch jeweils eine mit dieser Größe korrelierende Größe herangezogen werden kann. Ferner ist denkbar, alternativ zu den vorstehend beschriebenen Größen eine Ansteuerung des Schaltelements in Abhängigkeit von Fahrzeugumgebungsbedingungen – insbesondere in Abhängigkeit von der Außen- bzw. Umgebungstemperatur und/oder dem Umgebungsdruck oder dergleichen – vorzunehmen.According to the invention the problem is solved by the entirety of the features of claim 1, while in the dependent claims preferred developments the invention are given. According to the invention it is proposed in an exhaust system for an internal combustion engine, which at least partially executed two channels is, with the two Teilabgaskanäle downstream merged in a common exhaust duct section are, and in one of the two partial exhaust ducts an energy conversion agent (hereinafter referred to as thermoelectric Generator or TEG called) is implemented, and in which over at least a arranged in the exhaust passage switching element of the exhaust stream such It can be controlled exclusively by a the two or split by both partial exhaust ducts flows through a control device for control of the at least one switching element, the at least one switching element depending on the temperature of the TEG and / or in Dependence on that in the exhaust system at a predetermined Position present exhaust back pressure and / or as a function of the temperature of the engine (in particular internal combustion engine) head for. It goes without saying that instead of the above named quantities (in their dependency a control of the at least one switching element takes place) representatively also one each correlating with this size Size can be used. It is also conceivable alternatively to the sizes described above a control of the switching element in dependence of Vehicle environment conditions - especially depending from the outside or ambient temperature and / or the ambient pressure or the like - make.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der TEG in das Abgassystem eines Kraftfahrzeugs eingebunden, in dem die so genannte Warmseite (erster Punkt, des zwischen zwei Punkten unterschiedlicher Temperatur angeordneten, nach dem Seebeck-Effekt arbeitenden Energiewandlungsmittel/TEG) des TEG mit einer Abgas führenden Leitung des Abgasstrangs Wärme leitend verbunden wird. Die Kaltseite (zweiter Punkt) des TEG kann beispielsweise mit einer eine Kühlflüssigkeit führenden Kühlmittelleitung des Motorkühlsystems des Kraftfahrzeugs thermisch gekoppelt sein. In einer besonders einfachen Ausführungsform des TEG wird eine Mehrzahl von Thermoelementmodulen um einen Abgaskanalabschnitt des entsprechenden Teil-Abgaskanals herum angeordnet. In einer Weiterbildung kann die thermisch wirksame Oberfläche des TEG vergrößert werden, indem der Abgaskanal bereichsweise nach innen berippt ist (also z. B. rippenförmige Elemente des Abgaskanals oder der Thermoelemente in das innere des Teil-Abgaskanalabschnittes hinein angeordnet sind).In a particularly preferred embodiment of the invention, the TEG is integrated into the exhaust system of a motor vehicle, in which the so-called warm side (first point, arranged between two points of different temperature, working according to the Seebeck effect energy conversion agent / TEG) of the TEG with an exhaust leading line of the exhaust gas heat is conductively connected. The cold side (second point) of the TEG can be thermally coupled, for example, with a coolant line leading to a coolant line of the engine cooling system of the motor vehicle. In a particularly simple embodiment of the TEG, a plurality of thermocouple modules are disposed around an exhaust passage portion of the corresponding sub-exhaust passage. In a further development, the thermally active surface of the TEG can be increased by the exhaust duct is partially ribbed inwards (al so z. B. rib-shaped elements of the exhaust passage or the thermocouples are arranged in the interior of the partial exhaust gas duct section).
Mit Vorteil sind zur Steuerung des Abgasstroms insgesamt zwei Schaltelemente vorgesehen, wobei in jedem der beiden Teil-Abgaskanäle ein Schaltelement angeordnet sein kann. Bevorzugt ist das Schaltelement, welches in dem Teil-Abgaskanal anzuordnen ist, der den TEG aufweist, in Strömungsrichtung gesehen hinter dem TEG angeordnet.With Advantage are for controlling the exhaust gas flow a total of two switching elements provided, wherein in each of the two partial exhaust ducts a switching element can be arranged. Preferably, the switching element, which is to be arranged in the partial exhaust duct having the TEG, As seen in the flow direction behind the TEG arranged.
Die Steuereinrichtung zur Ansteuerung des mindestens einen Schaltelements ist insbesondere derart ausgebildet, dass in jedem Fall eine Unterbrechung des Abgasstroms durch vollständige Schließstellung des mindestens einen Schaltelements verhindert wird. In der bevorzugten Ausführungsform mit je einem Schaltelement pro Teil-Abgaskanal muss durch die Steuereinrichtung demnach sichergestellt werden, dass zu keinem Betriebszeitpunkt beide Schaltelemente in eine vollständig geschlossene Position überführt werden.The Control device for controlling the at least one switching element is in particular designed such that in each case an interruption the exhaust flow through full closed position the at least one switching element is prevented. In the preferred Embodiment with one switching element per partial exhaust duct must be ensured by the controller accordingly that at no time of operation, both switching elements in a complete closed position to be transferred.
Die Betriebsstrategie, die über die entsprechende Ansteuerung der Schaltelemente realisiert werden soll und über die eine signifikante Erhöhung des Wirkungsgrades eines per Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs erreicht werden soll, ist auf eine Maximierung der Konvertierung von thermischer Energie aus dem Abgasstrang in elektrische Energie ausgerichtet. Gleichzeitig muss stets die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugs und des TEG sichergestellt sein.The Operating strategy, via the appropriate control the switching elements should be realized and on the a significant increase in the efficiency of a per Internal combustion engine driven motor vehicle can be achieved is to maximize the conversion of thermal Energy from the exhaust system aligned in electrical energy. At the same time always the reliability of the motor vehicle and the TEG.
Über ein insbesondere versuchstechnisch ermitteltes Kennfeld, in dem für eine bestimmte Brennkraftmaschine eines bestimmten Kraftfahrzeugs, die Last über der Drehzahl der Brennkraftmaschine für verschiedene stationäre Betriebszustände abgebildet ist, und in dem jedem Last-Drehzahlzustand über das Kennfeld ein bestimmter Schaltelementzustand zugeordnet ist, wird das mindestens eine Schaltelement zur Lenkung des Abgasstroms entsprechend eingestellt. Hierdurch wird eine Art Vorsteuerung des mindestens einen Schaltelements (Abgasklappe(n)) in Abhängigkeit von dem jeweils eingestellten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine gewährleistet. Diese Vorsteuerung eignet sich bevorzugt für einen dynamischen Betrieb der Brennkraftmaschine, in dem eine vorbestimmte „Warmlauftemperatur” (insbesondere ein Durchschnittswert der Temperatur von Brennkraftmaschine oder TEG – oder einer hiermit korrelierenden Größe (wie Abgastemperatur o. d.). bereits erreicht ist – mit Vorteil eine Temperatur bei der der TEG seinen besten Wirkungsgrad erreicht hat. Dies hat zur Folge, dass über die Kennfeld-Vorsteuerung der Abgasklappen, ausgehend von einem kalten Betriebszustand des TEG und einer noch betriebswarmen bzw. eine bestimmte Restwärme aufweisenden Brennkraftmaschine die mindestens eine Abgasklappe nicht optimal eingestellt werden kann. Um den TEG auch bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen (Druck, Temperatur) und Fahrzeug- bzw. TEG-Betriebsparametern in einem optimalen Temperaturbereich betreiben zu können, ist ein Reglermodul (z. B. PID-Regler) vorgesehen, über welches insbesondere in Abhängigkeit von der Temperatur des TEG und/oder der Temperatur der Antriebsmaschine (bzw. einer hiermit korrelierenden Größe) die Abgasklappen erforderlichenfalls anders als von der Vorsteuerung vorgesehen eingestellt werden können. Beispielsweise würde, ausgehend von einem kalten Betriebszustand des TEG und noch nicht abgekühlter Brennkraftmaschine (und damit mit einer erhöhten Temperatur des Abgases) aufgrund der Kennfeld-Vorsteuerung über den Abgaskanal mit TEG weniger Abgas geführt werden (um diesen lt. Kennfeld nicht gefährlich zu erhitzen) als dies aufgrund des tatsächlichen thermischen Gesamtzustands (wärmeres Abgas aufgrund nicht ausgekühlter Brennkraftmaschine) möglich wäre. Über das Reglermodul können die Abgasklappen abweichend hiervon eingestellt werden, so dass aufgrund der Information, dass der TEG die im Vorsteuerkennfeld zugrunde gelegte Temperatur noch nicht erreicht hat, der Abgasstrom im Teil-Abgaskanal mit TEG durch abweichende Ansteuerung der Abgasklappen erhöht und so die Effizienz in der Warmlaufphase erhöht werden kann.about a particular experimentally determined map in the for a particular internal combustion engine of a particular Motor vehicle, the load over the speed of the internal combustion engine mapped for various stationary operating states and in each load speed state via the map is assigned a particular switching element state, the at least a switching element for steering the exhaust stream adjusted accordingly. As a result, a kind of precontrol of the at least one switching element (exhaust flap (s)) depending on the respective set operating point ensures the internal combustion engine. This feedforward control is preferably suitable for dynamic operation of Internal combustion engine in which a predetermined "warm-up temperature" (in particular an average of the temperature of the internal combustion engine or TEG - or a correlated size (such as exhaust gas temperature o. d.). already reached - with Advantage a temperature at the TEG its best efficiency has reached. This has the consequence that on the map feedforward control the exhaust valves, starting from a cold operating condition of TEG and a still warm or a certain residual heat having the internal combustion engine, the at least one exhaust flap can not be set optimally. To the TEG also with different Ambient conditions (pressure, temperature) and vehicle or TEG operating parameters operate in an optimal temperature range, a controller module (eg PID controller) is provided via which in particular depending on the temperature of the TEG and / or the temperature of the prime mover (or a hereby correlating size) the exhaust flaps if necessary can be set differently than provided by the pilot control. For example, starting from a cold operating condition of the TEG and not yet cooled internal combustion engine (and thus with an increased temperature of the exhaust gas) due the map pilot control via the exhaust duct with TEG less Exhaust gas are led (around this lt. Kennfeld not dangerous to heat) than this due to the actual overall thermal state (warmer exhaust due to not cooled internal combustion engine) it is possible. About the controller module can the exhaust valves are set deviating from this, so that based on the information that the TEG the in the pilot control map underlying temperature has not yet reached, the exhaust stream in the partial exhaust duct with TEG by deviating control of the exhaust flaps increases and thus increases the efficiency in the warm-up phase can be.
Zur Abgasgegendruck abhängigen Steuerung der mindestens einen Abgasklappe ist die Steuereinrichtung mit einem Steuermodul zur Abgasgegendruckbegrenzung ausgeführt, wodurch verhindert wird, dass über die Klappeneinstellung durch das Reglermodul in bestimmten Fahrsituationen (wie z. B. in der Aufheizphase des TEG) ein zu hoher Abgasmassenstrom durch den Teil-Abgaskanal mit TEG geführt und dadurch ein zu hoher Abgasgegendruck eingestellt wird. Durch die abgasgegendruckabhängige Steuerung des mindestens einen Schaltelements wird die Einstellung eines zu hohen Abgasgegendrucks (welcher wiederum einen schlechteren Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zur Folge hätte) wirksam verhindert. Die abgasgegendruckabhängige Steuerung des mindestens einen Schaltelements ist insbesondere sinnvoll, für den Fall, dass der Teil-Abgaskanal im Bereich der TEG-Anordnung eine vorstehend beschriebene Innenberippung aufweist. Durch diese Innenberippung wird zwar eine verbesserte Wärmeübertragung in den TEG gewährleistet, andererseits entsteht bei höheren Lasten nachteiliger Weise ein erhöhter Abgasgegendruck. Um diesen Abgasgegendruck bei höheren Lasten vermeiden zu können, kann die Steuereinheit zur Ansteuerung des mindestens einen Schaltelements derart ausgebildet sein, dass die Ansteuerung in Abhängigkeit vom sich einstellenden Abgasgegendruck erfolgt. Dabei kann der Abgasgegendruck modellbasiert oder messtechnisch ermittelt werden.For control of the at least one exhaust gas flap dependent on the exhaust gas back pressure, the control device is designed with a control module for exhaust gas backpressure limiting, whereby an excessively high mass flow of exhaust gas through the control module in certain driving situations (such as during the heating phase of the TEG) is prevented Part exhaust duct with TEG out and thereby a high exhaust back pressure is set. Due to the exhaust gas back pressure-dependent control of the at least one switching element, the setting of an excessively high exhaust backpressure (which in turn would result in a poorer efficiency of the internal combustion engine) is effectively prevented. The exhaust gas back pressure-dependent control of the at least one switching element is particularly useful in the event that the partial exhaust duct in the region of the TEG arrangement has a Innenberippung described above. Although this inner ribbing ensures improved heat transfer into the TEG, on the other hand, at higher loads, an increased exhaust gas counterpressure is disadvantageously produced. In order to avoid this exhaust back pressure at higher loads, the control unit for controlling the at least one switching element may be designed such that the control takes place in dependence on the adjusting exhaust back pressure. In this case, the exhaust back pressure modellba be determined or metrologically determined.
Durch die temperaturabhängige Steuerung des mindestens einen Schaltelements, bei der die Steuerung in Abhängigkeit von der Temperatur der Antriebsmaschine oder einer hiermit korrelierenden Größe erfolgt, wird wirksam eine Überhitzung der Antriebsmaschine verhindert.By the temperature-dependent control of at least one Switching element, in which the control in dependence of the temperature of the prime mover or a correlated therewith size takes place, effectively overheating the prime mover prevented.
Im Rahmen der temperaturabhängigen Steuerung des mindestens einen Schaltelements, bei der die Steuerung in Abhängigkeit von der Temperatur des TEG oder einer hiermit korrelierenden Größe erfolgt, wird wirksam ein thermischer Schutz des TEG erreicht.in the Frame of temperature-dependent control of at least a switching element in which the control in dependence from the temperature of the TEG or a variable correlated therewith takes place, a thermal protection of the TEG is effectively achieved.
Ergänzt werden kann die vorgestellte Betriebsstrategie durch ein vorausschauendes Element, indem die Steuerung des mindestens einen Schaltelements zusätzlich in Abhängigkeit von Fahrzeugumgebungsbedingungen erfolgt. Insbesondere seien hier angeführt, die Nutzung von Navigationsdaten und Verkehrsinformationen. Hierdurch soll wirksam verhindert werden, dass der TEG in bestimmten Betriebsphasen zu stark abkühlt.Added can the presented operating strategy by a forward-looking Element, by the control of the at least one switching element additionally depending on vehicle environment conditions he follows. In particular, be mentioned here, the use of navigation data and traffic information. This should be effective prevents the TEG in certain operating phases too cools strongly.
In einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird zusätzlich zur Ansteuerung der Schaltelemente zur Lenkung des Abgasstroms auch die Kühlmittelpumpe (Wasserpumpe) des Kühlsystems der Antriebsmaschine gesteuert. Dabei wird die Kühlleistung für die Antriebsmaschine bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt und gleichzeitig der Warmlauf des TEG beschleunigt bzw. das Auskühlen des TEG bei niedriger Motorlast verlangsamt. Hierfür wird die Kühlmittelpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur des TEG (oder in Abhängigkeit von der Temperatur des TEG und in Abhängigkeit von der Temperatur der Antriebsmaschine) gesteuert. Alternativ hierzu kann anstelle der Koppelung des TEG über seine Kaltseite an den Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs auch ein separater autarker Kühlkreislauf für die Kaltseite des TEG vorgesehen sein und entsprechend die Steuerung durch Ansteuerung einer zusätzlichen Wasserpumpe erfolgen.In Another embodiment of the invention is additionally for controlling the switching elements for steering the exhaust gas flow also the coolant pump (water pump) of the cooling system the drive machine controlled. This is the cooling power available for the drive machine as needed while accelerating the warm-up of the TEG slowing down the cooling of the TEG at low engine load. For this purpose, the coolant pump in dependence from the temperature of the TEG (or depending on the Temperature of the TEG and depending on the temperature the prime mover) controlled. Alternatively, instead of the coupling of the TEG via its cold side to the coolant circuit of the motor vehicle and a separate self-sufficient cooling circuit be provided for the cold side of the TEG and accordingly the control by controlling an additional water pump respectively.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:One Embodiment of the invention is in the drawing and will be described in more detail below. It demonstrate:
Der
TEG ist in das Abgassystem A eingebunden, in dem die so genannte
Warmseite des TEG mit einer Abgas führenden Leitung des
Abgasstrangs A (hier: Teil-Abgasstrang
Elektrisch
ist der TEG über eine Gleichspannungskoppeleinrichtung
Die
Wirkungsweise des TEG kann durch die Ansteuerung der mindestens
einen Abgasklappe
Für den Betrieb des Abgassystems A bzw. des darin angeordneten thermoelektrischen Generators TEG erfolgt über das erste Steuermodul Mod_1 eine Vorsteuerung der Abgasklappen, in dem anhand des hinterlegten Kennfeldes KF1 in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebsparameter (vorzugsweise in Abhängigkeit von mindestens zwei Betriebsparametern) wie Abgasmassenstrom, Abgastemperatur, Last M und/oder Drehzahl n der Brennkraftmaschine BKM eine Klappenposition ermittelt wird. Da das Vorsteuerkennfeld auf versuchstechnisch ermittelten Werten bei stationären Umgebungsbedingungen der Brennkraftmaschine basiert, ist die über die Vorsteuerung gefundene Klappenpostion für den Betrieb der Brennkraftmaschine bei instationären Umgebungsbedingungen (Umgebungstemperatur, Umgebungsdruck, o. d.) nur bedingt geeignet. Um den TEG auch im instationären Betrieb stets im optimalen Temperaturbereich (Temperaturbereich mit bestem Wirkungsgrad) betreiben zu können, wird die vorgesteuerte Klappenposition durch das Steuermodul Mod_2 falls erforderlich modifiziert. Durch die im dritten Steuermodul Mod_3 abgebildete Abgasgegendruckbegrenzung wird verhindert, dass der über das Steuermodul Mod_2 abgebildete Regler in bestimmten Situationen – wie z. B. in der Aufheizphase des TEG – einen zu hohen Abgasmassenstrom durch den TEG und somit einen zu hohen Abgasgegendruck einstellt. Durch die über das vierte Steuermodul Mod_4 abgebildete Notlauffunktionalität wird sicher gestellt, dass ein gleichzeitiges Schließen beider Abgasklappen – und somit ein komplettes Verschließen der Abgasanlage – vermieden wird. Hierfür werden die beiden Abgasklappen steuerungstechnisch funktional zwangsgekoppelt.For the operation of the exhaust system A and the thermoelectric arranged therein Generator TEG via the first control module Mod_1 a Pilot control of the exhaust valves, in the basis of the stored map KF1 as a function of at least one operating parameter (preferably depending on at least two operating parameters) such as exhaust gas mass flow, exhaust gas temperature, load M and / or speed n the internal combustion engine BKM a flap position is determined. Since the pilot control map on experimentally determined values at stationary ambient conditions of the internal combustion engine is based on the pilot control found flap position for the operation of the internal combustion engine at transient Ambient conditions (ambient temperature, ambient pressure, or similar) only partially suitable. To the TEG also in the transient Operation always in the optimum temperature range (temperature range with the best efficiency), the pilot operated damper position by the control module Mod_2 if required modified. By the in the third control module Mod_3 mapped Exhaust backpressure limitation prevents the over the control module Mod_2 mapped knobs in certain situations - such as z. B. in the heating phase of the TEG - an excessive exhaust gas mass flow adjusted by the TEG and thus a high exhaust back pressure. By the illustrated via the fourth control module Mod_4 runflat functionality will ensure that a simultaneous closing Both exhaust valves - and thus a complete closure the exhaust system - is avoided. For this will be the two exhaust flaps positively functionally coupled control technology.
Durch
ein nicht dargestelltes weiteres Steuermodul könnte die
beschriebene Betriebsstrategie dahingehend erweitert werden, dass
durch Berücksichtigung von Navigations- und/oder Verkehrsinformationen
die Ansteuerung der Abgasklappen und damit die „Regelung” des
TEG derart erfolgt, dass ein zu starkes Abkühlen des TEG – insbesondere
durch vorübergehende Hochlastphasen in denen der Teil-Abgaskanal
Darüber hinaus kann die Betriebsstrategie dahingehend erweitert werden, dass auch die elektrische Kühlmittelpumpe P derart angesteuert wird, dass eine Aufwärmehase des TEG möglichst schnell und effizient erfolgt und eine schnelle Auskühlung des TEG möglichst vermieden wird. Beispielsweise kann in der Warmlaufphase des TEG der Kühlmittelstrom möglichst gering gehalten werden, um ein Ableiten der durch den Abgasstrom in den TEG aufwändig eingebrachten Wärmeenergie möglichst zu vermeiden. Umgekehrt kann bei einer erreichten oberen Grenztemperatur des TEG über eine Beschleunigung des Kühlmittelflusses schnell überflüssige Wärme vom TEG abgeführt werden.About that In addition, the operational strategy can be extended to that the electric coolant pump P is driven in such a way is that a warm-up of the TEG possible done quickly and efficiently and a quick cooling of the TEG is avoided as far as possible. For example, in the Warm-up phase of the TEG the coolant flow as possible be kept low to drain the through the exhaust stream in the TEG consuming introduced heat energy avoid as much as possible. Conversely, when achieved upper limit temperature of the TEG via an acceleration the coolant flow quickly superfluous Heat dissipated by the TEG.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - US 2005/0268598 A1 [0003] US 2005/0268598 A1 [0003]
- - DE 102007063168 [0004] - DE 102007063168 [0004]
- - DE 102007063172 [0004] - DE 102007063172 [0004]
- - DE 102007063173 [0004] - DE 102007063173 [0004]
- - DE 102007063196 [0004] - DE 102007063196 [0004]
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---|---|
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010055131A1 (en) | 2010-12-18 | 2012-06-21 | GM Global Technology Operations LLC | Method for determining a flap position of an exhaust gas heat exchanger |
DE102011001653A1 (en) | 2011-03-30 | 2012-10-04 | O-Flexx Technologies Gmbh | Thermoelectric arrangement |
DE102011111471A1 (en) | 2011-08-23 | 2013-02-28 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Exhaust system of an internal combustion engine with means for heat recovery, and method for operating the same |
DE102012207372A1 (en) | 2012-05-03 | 2013-11-07 | Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh | Electrical circuit device for supplying of electrical energy from thermoelectric generator into battery in on-board electrical system of motor car, has common intermediate energy storage unit provided for step-down and step-up converters |
US8955314B2 (en) | 2012-03-08 | 2015-02-17 | Ford Global Technologies, Llc | Thermoelectric device for oil temperature control |
DE102016215053A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Motor vehicle with an extinguishing device and method for extinguishing a vehicle fire |
DE102010019424B4 (en) | 2009-05-08 | 2019-05-29 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Controlling an exhaust gas bypass valve for a thermoelectric generator |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0681639A (en) * | 1992-09-02 | 1994-03-22 | Mitsubishi Motors Corp | Engine exhaust heat recovery system |
JPH1141959A (en) * | 1997-07-17 | 1999-02-12 | Kubota Corp | Thermoelectric power generating system |
US20050268598A1 (en) | 2004-06-04 | 2005-12-08 | Jihui Yang | Thermoelectric catalytic converter temperature control |
US7100369B2 (en) * | 2003-05-06 | 2006-09-05 | Denso Corporation | Thermoelectric generating device |
EP1811646A1 (en) * | 2004-10-27 | 2007-07-25 | Hino Motors, Ltd. | Thermoelectric generation device |
GB2443506A (en) * | 2006-10-30 | 2008-05-07 | Ford Global Tech Llc | Hybrid propulsion system having thermoelectric device |
DE102007063173A1 (en) | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermoelectrical generator for use in exhaust gas system of e.g. discontinuously operated combustion device, of motor vehicle, has fluid accumulator tapered in direction from inlet cross section to outlet cross section |
DE102007063172A1 (en) | 2007-12-19 | 2009-07-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermoelectric generator, has fluid guiding device provided for guiding partial flow of heat-emitting fluid, where partial flow of fluid is supplyable to channel section by by-passing of another channel section |
DE102007063168A1 (en) | 2007-12-19 | 2009-07-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermoelectric module for thermoelectric generator to produce electrical energy, has insulating layer sections that are separated from one another, where insulating layer electrically insulates electric guide elements from heat source |
DE102007063196A1 (en) | 2007-12-19 | 2009-07-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermoelectric generator, has connecting device comprising strapping element that sectionally encloses stack axis, where compressive force exerts on stack axis and is approximately aligned parallel to stack axis |
-
2008
- 2008-05-15 DE DE102008023806A patent/DE102008023806A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0681639A (en) * | 1992-09-02 | 1994-03-22 | Mitsubishi Motors Corp | Engine exhaust heat recovery system |
JPH1141959A (en) * | 1997-07-17 | 1999-02-12 | Kubota Corp | Thermoelectric power generating system |
US7100369B2 (en) * | 2003-05-06 | 2006-09-05 | Denso Corporation | Thermoelectric generating device |
US20050268598A1 (en) | 2004-06-04 | 2005-12-08 | Jihui Yang | Thermoelectric catalytic converter temperature control |
EP1811646A1 (en) * | 2004-10-27 | 2007-07-25 | Hino Motors, Ltd. | Thermoelectric generation device |
GB2443506A (en) * | 2006-10-30 | 2008-05-07 | Ford Global Tech Llc | Hybrid propulsion system having thermoelectric device |
DE102007063173A1 (en) | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermoelectrical generator for use in exhaust gas system of e.g. discontinuously operated combustion device, of motor vehicle, has fluid accumulator tapered in direction from inlet cross section to outlet cross section |
DE102007063172A1 (en) | 2007-12-19 | 2009-07-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermoelectric generator, has fluid guiding device provided for guiding partial flow of heat-emitting fluid, where partial flow of fluid is supplyable to channel section by by-passing of another channel section |
DE102007063168A1 (en) | 2007-12-19 | 2009-07-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermoelectric module for thermoelectric generator to produce electrical energy, has insulating layer sections that are separated from one another, where insulating layer electrically insulates electric guide elements from heat source |
DE102007063196A1 (en) | 2007-12-19 | 2009-07-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermoelectric generator, has connecting device comprising strapping element that sectionally encloses stack axis, where compressive force exerts on stack axis and is approximately aligned parallel to stack axis |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010019424B4 (en) | 2009-05-08 | 2019-05-29 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Controlling an exhaust gas bypass valve for a thermoelectric generator |
DE102010055131A1 (en) | 2010-12-18 | 2012-06-21 | GM Global Technology Operations LLC | Method for determining a flap position of an exhaust gas heat exchanger |
CN103493230B (en) * | 2011-03-30 | 2016-08-10 | 欧-弗莱克斯科技有限公司 | Thermoelectric device |
CN103493230A (en) * | 2011-03-30 | 2014-01-01 | 欧-弗莱克斯科技有限公司 | Thermo-electric arrangement |
US8952235B2 (en) | 2011-03-30 | 2015-02-10 | O-Flexx Technologies Gmbh | Thermo-electric arrangement |
WO2012130568A1 (en) | 2011-03-30 | 2012-10-04 | O-Flexx Technologies Gmbh | Thermo-electric arrangement |
DE102011001653A1 (en) | 2011-03-30 | 2012-10-04 | O-Flexx Technologies Gmbh | Thermoelectric arrangement |
DE102011111471A1 (en) | 2011-08-23 | 2013-02-28 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Exhaust system of an internal combustion engine with means for heat recovery, and method for operating the same |
US9097153B2 (en) | 2011-08-23 | 2015-08-04 | GM Global Technology Operations LLC | Combustion engine exhaust system with device for heat recovery, and method for operating such an exhaust system |
US8955314B2 (en) | 2012-03-08 | 2015-02-17 | Ford Global Technologies, Llc | Thermoelectric device for oil temperature control |
DE102012207372A1 (en) | 2012-05-03 | 2013-11-07 | Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh | Electrical circuit device for supplying of electrical energy from thermoelectric generator into battery in on-board electrical system of motor car, has common intermediate energy storage unit provided for step-down and step-up converters |
DE102012207372B4 (en) * | 2012-05-03 | 2016-11-17 | Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh | Circuit arrangement and method for feeding energy into an energy store |
DE102016215053A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Motor vehicle with an extinguishing device and method for extinguishing a vehicle fire |
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