DE102008035826A1 - Abgasanlage für Verbrennungsmaschinen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen. Die in einer Abgasanlage mit Abgasen in Kontakt befindlichen Innenflächen werden mit Solarzellen versehen und so die auftretende Infrarotstrahlung zur Stromerzeugung genutzt. Somit wird die Aufheizung der Auspuff-Innenflächen minimiert, Strahlungsverluste werden minimiert und der Gesamtwirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine mit Auspuff erhöht sich gravierend. Bei Kraftfahrzeugen kann auf eine Lichtmaschine verzichtet werden und der Luftwiderstand der Karosserie sinkt merklich aufgrund der kleineren Kühllufteinlassquerschnitte.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei heutigen Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung gelangt ein großer Teil der eingesetzten und im Verbrennungsprozess freigesetzten Energie mit dem Abgas in die Umgebungsluft und wird nicht in mechanische Energie umgesetzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Wärme in elektrische Energie umzuwandeln.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Es wird hier eine Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen vorgeschlagen, deren Innenflächen wenigstens teilweise mit einer Solarzelle oder mehreren Solarzellen oder mit ein oder mehreren Photovoltaikmodulen versehen sind. Die in der Abgasanlage mit Abgasen beaufschlagten Flächen werden teilweise oder auch nahezu vollständig mit Solarzellen oder Photovoltaikmodulen versehen, welche die auftreffende elektromagnetische Strahlung in elektrischen Strom umwandeln. Photovoltaikmodule finden heute eine breite Anwendung in der Umwandlung von solarer Einstrahlung in elektrischen Strom. Es gibt viele verschiedene Technologien in diesem Bereich, monokristalline, polykristalline und amorphe Zellen auf Siliziumbasis, aber auch die verschiedensten Dünnschichttechnologien.
  • In letzter Zeit werden die Solarzellen/Photovoltaikmodule im Wellenlängenbereich von Infrarotstrahlung auf einen hohen Wirkungsgrad für die Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrischen Strom getrimmt. Das lässt die Anwendung in Abgasanlagen sinnvoll erscheinen, denn der Anteil an Infrarotstrahlung ist hier deutlich höher als in natürlichem Licht.
  • Es finden daher bei dieser Anwendung Solarzellen/Photovoltaikmodule mit einem im Bereich der Infrarotstrahlung optimierten Wirkungsgrad Verwendung. Die Solarzellen/Photovoltaikmodule sind fest mit der Abgasanlage verbunden. Sie können form- oder kraftschlüssig fixiert werden. Die photoaktive Seite, wird zu den heißen Abgasen hin ausgerichtet, nimmt die von ihnen abgegebene Strahlung auf und wandelt sie in elektrischen Strom um.
  • Die Solarzellen, bzw. Photovoltaikmodule werden zur Abgasseite mit Glaskeramik oder faserverstärkter Glaskeramik oder Quarzglas oder Borosilikatglas oder Saphirglas oder Sodaglas oder Kristallglas beschichtet, um eine transparente und für Infrarotstrahlung durchlässige, verschleiß- und temperaturbeständige Oberfläche zu schaffen.
  • Die einzelnen Solarzellen werden teilweise in Reihe geschaltet um höhere Ausgangsspannungen zu erreichen, und diese Stränge werden dann parallelgeschaltet, um die maximal zulässigen Zellenströme nicht zu überschreiten.
  • Die Solarzellen/Photovoltaikmodule sind mit elektrischen Anschlussleitungen versehen, die Isolierung der Leitungen ist den in der Maschine herrschenden Temperaturen angepasst. Der elektrische Strom wird dann in einen Akkumulator geleitet oder in einen Wechselrichter und in Drehstrom umgewandelt. Er kann bei Fahrzeugen wahlweise auch ins Bordnetz eingespeist oder direkt zum Antrieb von Elektromotoren eingesetzt werden.
  • Die durch die Solarzellen/Photovoltaikmodule erzeugte elektrische Spannung wird durch einen Spannungswandler auf einen gewünschten Wert angehoben oder gesenkt. Bei Einspeisung in einen Akkumulator kann der Ladestrom geregelt werden, um den Akku nicht zu überlasten.
  • Die Abgasanlage wird außen mit einer thermischen Isolierung versehen, dadurch werden Strahlungsverluste nach außen vermieden. Als Isolationsmaterial sind alle temperaturbeständigen und schwer entflammbaren Isoliermaterialien geeignet, viele werden heute schon in Auspuffanlagen eingesetzt. Um die Abgastemperatur zu senken, kann in die Abgasanlage Sekundärluft aus der Umgebung eingeblasen werden, so wird die maximale Arbeitstemperatur der Solarzellen nicht überschritten.

Claims (10)

  1. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Abgasen beaufschlagten Flächen wenigstens teilweise mit einer Solarzelle oder mehreren Solarzellen oder mit ein oder mehreren Photovoltaikmodulen versehen sind.
  2. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen/Photovoltaikmodule elektromagnetische Strahlung in elektrischen Strom umwandeln.
  3. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen/Photovoltaikmodule einen hohen Wirkungsgrad für die Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrischen Strom im Wellenlängenbereich von Infrarotstrahlung aufweisen.
  4. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen/Photovoltaikmodule fest mit den Innenflächen der Abgasanlage verbunden sind und die photoaktive Seite zu den Abgasen hin ausgerichtet ist und somit die durch die heißen Abgase abgegebene Strahlung in elektrischen Strom umgewandelt wird.
  5. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen/Photovoltaikmodule zur Brenngasseite mit Glaskeramik oder faserverstärkter Glaskeramik oder Quarzglas oder Borosilikatglas oder Saphirglas oder Sodaglas oder Kristallglas beschichtet sind, um eine im wesentlichen transparente, verschleiß- und temperaturbeständige Oberfläche zu schaffen.
  6. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen/Photovoltaikmodule untereinander in Reihe geschaltet oder parallel geschaltet sind.
  7. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzellen/Photovoltaikmodule mit elektrischen Anschlussleitungen versehen sind, über die der elektrische Strom in einen Akkumulator oder einen Wechselrichter oder in mindestens einen Elektromotor oder bei Fahrzeugen wahlweise auch ins Bordnetz geleitet wird.
  8. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Solarzellen/Photovoltaikmodule erzeugte elektrische Spannung durch einen Spannungswandler auf einen gewünschten Wert angehoben oder gesenkt wird oder im Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird und bei Einspeisung in einen Akkumulator der Ladestrom geregelt wird.
  9. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasanlage außen mit einer thermischen Isolierung versehen ist, um Strahlungsverluste zu vermeiden.
  10. Abgasanlage für Verbrennungskraftmaschinen nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Abgasanlage Sekundärluft eingeblasen wird, um die Abgastemperatur zu reduzieren.
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