-
HINTERGRUND
-
(a) Technisches Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Anmeldung betrifft im Allgemeinen eine Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung. Sie betrifft insbesondere eine Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung, welche Abwärme von Abgas rückgewinnt und wieder verwendet, die von einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs abgeführt wird.
-
(b) Stand der Technik
-
In letzter Zeit hat sich die Forschung auf die Verbesserung der Kraftstoffeinsparung durch Rückgewinnen und Wiederverwenden von Energie gerichtet, die von einem Fahrzeug abgeführt wird.
-
Beispiele von Technologien zum Rückgewinnen oder Wiederverwenden der Verlustenergie umfassen:
- (1) Thermoelektrische Umwandlungs-Technologie und thermoakustische Umwandlungs-Technologie unter Verwendung von Abwärme;
- (2) Piezo-Technologie und elektromagnetische Induktions-Technologie unter Verwendung von Schwingungen und Geräuschen, die durch das Fahrzeug erzeugt werden; und
- (3) Windenergie-Regenerations-Technologie unter Verwendung von aerodynamischer Bewegung, regenerative Stoßdämpfer-Technologie unter Verwendung von aerodynamischer Störung, und Nanogenerator-Technologie unter Verwendung von Wirbelenergie.
-
Ein typisches Beispiel der bei einem Fahrzeug angewandten Energierückgewinnungs- und Wiederverwendungs-Technologie ist eine Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung.
-
Die
Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2007-247556 , die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin enthalten ist, zeigt eine Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung, welche Abwärme von Abgas durch einen. Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, welches durch einen Bypasszweig in einem Gehäuse fließt, und einem Kühlmittel rückgewinnt, welches durch einen Kühlmittelzweig fließt, der neben dem Abgaszweig vorgesehen ist.
-
1 zeigt zum Beispiel eine Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung, welche Abwärme durch einen Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und einem Kühlmittel rückgewinnt.
-
Diese Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtungen gewinnen die Abwärme des Abgases, das von dem Verbrennungsmotor abgeführt wird, durch einen Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel rück, um die Heizleistung zu verbessern. Ferner wird während der anfänglichen Inbetriebnahme die Temperatur des Verbrennungsmotors mit dem Kühlmittel, mit dem ein Wärmeaustausch mit dem Abgas stattgefunden hat, rasch erhöht, um die Reibung des Verbrennungsmotors entsprechend zu verringern, um somit die Kraftstoffeinsparung zu verbessern.
-
Zusätzlich zu den oberhalb beschriebenen Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtungen umfassen einige der Bereiche, in welchen die Forschung und Entwicklung für eine Rückgewinnung von Verlustenergie betrieben wird, den Aufbau einer zusätzlichen Dampfmaschine oder eines thermoelektrischen Elements unter Verwendung der Abwärme, zum Beispiel wie folgt:
- (1) Systeme, aufweisend eine Verbunddampfmaschine, umfassend einen Dampfkondensator und eine Expansionseinrichtung, und wobei die Energie verwendet wird, die von der Dampfmaschine abgeleitet wird;
- (2) Dampfturbinen als eine zusätzliche Dampfmaschine unter Verwendung von Abwärme, umfassend einen Dampfkondensator, eine Expansionseinrichtung, und erste und zweite Überhitzer und eine Technologie zum Umwandeln der durch die Dampfturbine erzeugten Leistung in Energie zum Fahren des Fahrzeugs; und
- (3) Systeme, in welchen ein thermoelektrisches Element unter Verwendung des Peltier-Seebec-Effekts, welches Elektrizität von einem Temperaturunterschied zwischen der Abwärme und der Umgebung erzeugt, in einer Auspuffanlage montiert ist, um die davon erzeugte Elektrizität zu verwenden.
-
Jedoch weist die Technologie, welche die Abwärme in der zusätzlichen Dampfmaschine und dem thermoelektrischen Element verwendet, ein beträchtliches Gewicht und eine Änderung im Aufbau auf, und die Technologie, welche das thermoelektrische Element verwendet, weist eine geringe Energiedichte und einen hohen Gegendruck auf. Daher sollten diese Überlegungen angesprochen werden, um diese Technologien für derzeitige Fahrzeuge zu verwenden.
-
Um die Kraftstoffeinsparung durch Verringern der Reibung des Antriebssystems des Fahrzeugs, z. B. des Verbrennungsmotors zu verbessern, ist es ferner notwendig, die Temperatur des Verbrennungsmotors durch entsprechendes Erhöhen der Temperatur eines Mediums wie zum Beispiel eines Kühlmittels rasch zu erhöhen, und ferner ist es notwendig, die Temperatur des Motoröls oder des Getriebeöls rasch zu erhöhen.
-
Die herkömmliche Vorrichtung zum Rückgewinnen der Abwärme durch Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Abgas erhöht entsprechend die Temperatur des Kühlmittels unter Verwendung der Abwärme, um die Temperatur des Verbrennungsmotors zu erhöhen, um dadurch die Reibung zu verringern und die Kraftstoffeinsparung zu verbessern.
-
Um die Reibung entsprechend zu verringern und die Kraftstoffeinsparung bei einer geringen Temperatur zu verbessern, ist es jedoch wünschenswert, eher die Temperatur des Motoröls oder des Getriebeöls zu erhöhen als die Temperatur des Kühlmittels zu erhöhen.
-
Dies ist ersichtlich aus Testergebnissen zum Vergleichen der Verringerung von Reibungsverlusten, wenn die Temperatur des Kühlmittels und des Öls erhöht wird. Bezug nehmend zum Beispiel auf 2, wird die Verringerung von Reibungsverlusten in hohem Maße erhöht, wenn eher die Öltemperatur erhöht wird als wenn die Kühlmitteltemperatur erhöht wird, woraus ersichtlich ist, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Öl und dem Abgas effektiver ist als der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Abgas.
-
Demzufolge bleibt im Stand der Technik eine Notwendigkeit für eine Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung, die geeignet ist zum Ausführen eines Wärmeaustausches zwischen dem Abgas, dem Kühlmittel und dem Öl durch Abändern der herkömmlichen Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung, welche eine Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel ausführt.
-
Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung stellt eine Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung bereit, welche in geeigneter Weise eingerichtet ist, um einen integralen Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, das von einem Verbrennungsmotor abgeführt wird, einem Kühlmittel und Öl auszuführen, um gleichzeitig die Temperatur des Kühlmittels und des Öls zu erhöhen, um dadurch die Reibungsverluste zu verringern und die Kraftstoffeinsparung zu verbessern.
-
In einer Ausgestaltung stellt die vorliegende Erfindung eine Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung bereit, die in geeigneter Weise eingerichtet ist, so dass das Abgas dort hindurch strömt, wobei die Vorrichtung vorzugsweise umfasst eine in der Vorrichtung eingebaute Bypassleitung, die das Abgas umleitet, das von einem Auspuffrohr an einer stromaufwärtigen Seite zugeführt wird, um abgeführt zu werden; ein in der Vorrichtung eingebautes Kühlmittelgehäuse, um die Bypassleitung zu umgeben und umfassend eine Kühlmitteleinlassöffnung und eine Kühlmittelauslassöffnung, durch welche ein Kühlmittel strömt; ein Ölflussleitung, umfassend eine Öleinlassöffnung und eine Ölauslassöffnung, durch welche Öl strömt und in dem Kühlmittelgehäuse eingebaut ist, so dass ein Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel und Öl stattfindet; eine in dem Kühlmittelgehäuse eingebaute Abgasströmungsleitung, um den Innenraum des Kühlmittelgehäuses zu durchdringen, so dass das in die Vorrichtung eingeführte Abgas mit dem Kühlmittel und dem Öl einen Wärmeaustausch vollzieht; und eine Ventileinrichtung, die den Strom des Abgases, der durch den Innenraum der Bypassleitung strömt, in Verbindung mit der Temperatur des Kühlmittels, das dem Kühlmittelgehäuse zugeführt wird oder der Temperatur des Öls, das der Ölflussleitung zugeführt wird, regelt.
-
Weitere Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
-
Es ist selbstverständlich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Geländewägen (Sports Utility Vehicles – SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
-
Die obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich von oder ausführlicher in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, welche enthalten sind und einen Teil dieser Anmeldung bilden, und der folgenden ausführlichen Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, die Grundsätze der vorliegenden Erfindung durch Beispiele zu erläutern.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die obigen und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen davon ausführlicher beschrieben, welche durch die beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, und welche im Folgenden nur zur Veranschaulichung dienen, und somit nicht für die vorliegende Erfindung einschränkend sind, und wobei:
-
1 zeigt ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung, welche einen Wärmeaustausch zwischen einem Kühlmittel und Abgas ausführt.
-
2 zeigt einen Graph, der die Verringerung der Reibungsverluste vergleicht, wenn die Temperatur von Kühlmittel und Öl erhöht wird.
-
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Abwärme Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
4 zeigt eine Querschnittsansicht in Längsrichtung der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
5 zeigt eine Querschnittsansicht in Längsrichtung der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
6 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 4 und 5.
-
7 zeigt ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem eine Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung geschlossen ist.
-
8 zeigt ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem eine Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beginnt um geöffnet zu werden, so dass Abgas in eine Bypassleitung und eine Abgasströmungsleitung aufgeteilt wird.
-
9 zeigt ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem die Ventileinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vollständig geöffnet ist, so dass das zugeführte Abgas umgeleitet wird.
-
Die in den Zeichnungen dargestellten Bezugszeichen nehmen Bezug auf die folgenden Elemente wie sie nachfolgend weiter beschrieben sind:
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Rückgewinnungsvorrichtung
- 110
- Gehäuse
- 120
- Bypassleitung
- 130
- Kühlmittelgehäuse
- 141 & 142
- Abgasströmungsleitungen
- 150
- Ölflussleitung
- 160
- Ventileinrichtung
-
Es ist selbstverständlich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind, und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, welche die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung wie sie hierin offenbart sind, einschließlich zum Beispiel spezifischer Abmessungen, Orientierungen, Einbauorten, und Formen werden zum Teil durch die eigens dafür vorgesehene Anmeldung und der Arbeitsumgebung bestimmt.
-
In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen in den einzelnen Figuren der Zeichnungen durchwegs auf gleiche oder ähnliche Teile der vorliegenden Erfindung.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Wie hierin beschrieben weist die vorliegende Erfindung eine Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung auf, aufweisend eine Bypassleitung, ein in der Vorrichtung eingebautes Kühlmittelgehäuse, um die Bypassleitung zu umgeben, eine Ölflussleitung, eine Abgasströmungsleitung und eine Ventileinrichtung.
-
In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung eingerichtet, so dass Abgas dort hindurch strömt.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist die Bypassleitung in der Vorrichtung eingebaut und leitet Abgas um, das von einem Auspuffrohr an einer stromaufwärtigen Seite zugeführt wird, um abgeführt zu werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist das Kühlmittelgehäuse eine Kühlmitteleinlassöffnung und eine Kühlmittelauslassöffnung auf, durch welche ein Kühlmittel strömt.
-
In einer Ausführungsform weist die Ölflussleitung eine Öleinlassöffnung und eine Ölauslassöffnung auf, durch welche Öl strömt und ist in dem Kühlmittelgehäuse eingebaut, so dass ein Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel und Öl stattfindet.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist die Abgasströmungsleitung in dem Kühlmittelgehäuse eingebaut, um den Innenraum des Kühlmittelgehäuses zu durchdringen, so dass das in die Vorrichtung eingeführte Abgas mit dem Kühlmittel und dem Öl einen Wärmeaustausch vollzieht.
-
In einer weiteren Ausführungsform regelt die Ventileinrichtung den Strom des Abgases, der durch den Innenraum der Bypassleitung strömt, in Verbindung mit der Temperatur des Kühlmittels, das dem Kühlmittelgehäuse zugeführt wird, oder der Temperatur des Öls, das der Ölflussleitung zugeführt wird.
-
Es wird nun ausführlich auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und unterhalb beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es zu beachten, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindung auf jene beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenso verschiedenste Alternativen, Abänderungen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, umfasst sein können.
-
In bevorzugten Ausgestaltungen stellt die vorliegende Erfindung eine Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung zum Rückgewinnen der Abwärme von Abgas, das in geeigneter Weise von einem Verbrennungsmotor abgeführt wird, durch einen integralen Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, Kühlmittel und Öl (z. B. Motoröl, Getriebeöl) bereit, um gleichzeitig die Kühlmittel- und die Öltemperatur zu erhöhen.
-
Demzufolge kann die vorliegende Erfindung die Heizleistung und die Kraftstoffeinsparung durch den integralen Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, dem Kühlmittel und dem Öl entsprechend verbessern und ferner die Reibungsverluste eines Antriebssystems wie zum Beispiel des Verbrennungsmotors durch gleichzeitiges Erhöhen der Kühlmittel- und Öltemperatur verringern.
-
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und wie zum Beispiel in 3 bis 6 gezeigt, zeigt 3 eine perspektivische Ansicht einer Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 4 zeigt eine Querschnittsansicht in Längsrichtung der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 5 zeigt eine Querschnittsansicht in Längsrichtung der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 4 und 5.
-
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und wie zum Beispiel in 7 bis 9 gezeigt, zeigt 7 ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem eine Ventileinrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geschlossen ist, 8 zeigt ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem eine Ventileinrichtung gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beginnt um geöffnet zu werden, so dass Abgas in eine Bypassleitung und eine Abgasströmungsleitung verteilt wird, und 9 zeigt ein Diagramm, das einen Zustand darstellt, in welchem die Ventileinrichtung gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vollständig geöffnet ist, so dass das zugeführte Abgas umgeleitet wird.
-
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird die Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise in einem Abgaszweig eingebaut, durch welchen das von dem Verbrennungsmotor entsprechend abgeführte Abgas strömt, vorzugsweise in einem Auspuffrohr welches die Emission des Abgases nicht entsprechend verringert. Zum Beispiel kann die Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung in einem Auspuffrohr zwischen einem Unterflur-Kat (under floor catalytic converter – UCC) und einem Auspufftopf in geeigneter Weise eingebaut werden.
-
Die Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung 100 umfasst vorzugsweise ein Gehäuse 110, das in einem Auspuffrohr (nicht gezeigt) vorgesehen ist, so dass Abgas dort hindurch strömt, eine Bypassleitung 120, die in dem Gehäuse 110 eingebaut ist und in der Mitte des Auspuffrohrs angeschlossen ist, so dass das Abgas, das durch das Auspuffrohr an der stromaufwärtigen Seite zugeführt wird, durch das Auspuffrohr an der stromabwärtigen Seite ohne Wärmeaustausch entsprechend abgeführt wird, ein Kühlmittelgehäuse 130, das in dem Gehäuse 110 in geeigneter Weise eingebaut ist um die Bypassleitung 120 zu umgeben und umfassend eine Kühlmitteleinlassöffnung 131 und eine Kühlmittelauslassöffnung 132, durch welche durch eine Kühlmittelleitung fließendes Kühlmittel zugeführt und abgeführt wird, Abgasströmungsleitungen 141 und 142, die in geeigneter Weise in dem Kühlmittelgehäuse 130 eingebaut sind um den Innenraum des Kühlmittelgehäuses 130 zu durchdringen, so dass das dort hindurch strömende Abgas mit dem Kühlmittel in dem Kühlmittelgehäuse 130 einen Wärmeaustausch vollzieht, und eine Ölflussleitung 150, die in dem Kühlmittelgehäuse 130 eingebaut ist und vorzugsweise umfassend eine Öleinlassöffnung 151 und eine Ölauslassöffnung 152, durch welche Öl, das durch eine Ölleitung fließt, zugeführt und abgeführt wird, so dass das dort hindurch fließende Öl mit dem Kühlmittel in dem Kühlmittelgehäuse 130 einen Wärmeaustausch vollzieht, und eine Ventileinrichtung 160 zum Regeln des durch den Innenraum der Bypassleitung 120 strömenden Abgases in Verbindung mit der Temperatur des Kühlmittels, das dem Kühlmittelgehäuse 130 zugeführt wird, oder der Temperatur des Öls, das der Ölflussleitung 150 zugeführt wird.
-
Demzufolge ist in dieser Anordnung das Gehäuse 110 entsprechend eingebaut, um die Bypassleitung 120 zu umgeben, um auf diese Weise einen abgedichteten Raum rund um die Bypassleitung 120 zu bilden.
-
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen ist die Bypassleitung 120 in geeigneter Weise in der Mitte des Auspuffrohrs angeschlossen, so dass das durch das Auspuffrohr strömende Abgas dort hindurch strömt und ist in geeigneter Weise zwischen dem Auspuffrohr an einer stromaufwärtigen Seite und dem Auspuffrohr an einer stromabwärtigen Seite eingebaut.
-
In bestimmten weiteren Ausführungsformen wird die Bypassleitung 120 vorzugsweise verwendet, wenn keine Notwendigkeit besteht, den Wärmeaustausch des Abgases auszuführen und ist in geeigneter Weise in der Mitte des Gehäuses 110 in der Längsrichtung (axial) davon angeordnet.
-
Ferner umfasst die Bypassleitung 120 vorzugsweise eine Auslassöffnung und eine Einlassöffnung, welche den inneren Zweig der Bypassleitung 120 und den Innenraum des Gehäuses 110 entsprechend anschließen. Die Auslassöffnung und die Einlassöffnung können vorzugsweise mit einer Mehrzahl von Bohrungen 121a bzw. 122a auf den Wänden der vorderen und hinteren Enden der Bypassleitung 120 gebildet werden, so dass das Abgas dort hindurch strömt.
-
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen führt die Einlassöffnung das in die Vorrichtung eingeführte Abgas, das heißt das Abgas, das von dem Auspuffrohr an der stromaufwärtigen Seite zu der Bypassleitung 120 zugeführt wird, zu einem Wärmeaustauscheintrittsöffnung 111 in dem Gehäuse 110.
-
Die Wärmeaustauscheintrittsöffnung 111 ist eine Aussparung in dem Gehäuse, das in geeigneter Weise mit den Abgasströmungsleitungen verbunden ist, welche einen Wärmeaustauscher in der Vorrichtung bilden, und das Abgas wird in die Wärmeaustauscheintrittsöffnung 111 eingeführt und strömt dann durch die Abgasströmungsleitungen 141 und 142.
-
Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient die Auslassöffnung dazu, um das durch die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 strömende Abgas, mit welchem ein Wärmeaustausch stattgefunden hat, von einer Wärmeaustauschaustrittsöffnung 112 in dem Gehäuse 110 zu der Außenseite der Vorrichtung abzuführen. Die Auslassöffnung kann vorzugsweise ein Auslass zum Abführen des Abgases von der Wärmeaustauschaustrittsöffnung 112 zu der Bypassleitung 120 sein, um das Abgas, das durch den Wärmeaustauscher in der Vorrichtung strömt und zu der Wärmeaustauschaustrittsöffnung 112 zugeführt wird, zu dem äußeren Auspufftopf an der stromabwärtigen Seite der Vorrichtung abzuführen.
-
Demzufolge ist in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bypassleitung 120 mit einer perforierten Ringleitung versehen, umfassend die Mehrzahl von Bohrungen 121a und 122a, die an den vorderen und hinteren Enden davon gebildet sind, welche zu dem Innenraum des Gehäuses 110 offen sind. Nachfolgend werden das vordere Ende und das hintere Ende, an welchen die Mehrzahl von Bohrungen 121a und 122a entsprechend gebildet sind, als eine vordere perforierte Leitung 121 beziehungsweise eine hintere perforierte Leitung 122 bezeichnet.
-
Die vordere perforierte Leitung 121 wird vorzugsweise verwendet, um das Abgas, das von dem Auspuffrohr an der stromaufwärtigen Seite in das vordere Ende der Bypassleitung 120 zugeführt wird, zu den Abgasströmungsleitungen 141 und 142 zuzuführen, welche den Wärmeaustauscher in der Vorrichtung bilden. In bestimmten Ausführungsformen, wenn die Bypassleitung 120 geschlossen ist, ermöglicht die vordere perforierte Leitung 121, dass das Abgas in die Wärmeaustauscheintrittsöffnung 111 des Innenraums in dem Gehäuse 110 durch die Bohrungen 121a zugeführt wird und dann durch den Wärmeaustauscher strömt.
-
Gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen wird die hintere perforierte Leitung 122 verwendet, um das durch den Wärmeaustauscher in der Vorrichtung strömende Abgas, das heißt, das Abgas, das in die Wärmeaustauschaustrittsöffnung 112 des Innenraums in dem Gehäuse 110 durch die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 zugeführt wird, zu der Bypassleitung 120 abzuführen. Die hintere perforierte Leitung 122 ist vorzugsweise an der Hinterseite des Stromregelventils 161 angeordnet, so dass das Abgas, mit dem ein Wärmeaustausch stattgefunden hat, von der Wärmeaustauschaustrittsöffnung 112 des Innenraums in dem Gehäuse 110 zu der Bypassleitung 120 durch die Bohrungen 122a der hinteren perforierten Leitung 122 abgeführt wird.
-
Das Abgas, das durch die hintere perforierte Leitung 122 abgeführt wird, strömt vorzugsweise durch das Auspuffrohr an der stromabwärtigen Seite zu dem Auspufftopf.
-
Demzufolge ermöglichen die vordere perforierte Leitung 121 und die hintere perforierte Leitung 122, umfassend die Mehrzahl von Bohrungen 121a und 122a, dass das Abgas einen Durchgangswiderstand erhält. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen weisen die Bohrungen 121a der vorderen perforierten Leitung 121 eine Größe auf, die entsprechend kleiner als die der Bohrungen 122a der hinteren perforierten Leitung 122 ist, so dass das dort hindurch strömende Abgas auf eine große Widerstandsmenge trifft. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen weisen die Bohrungen 122a der hinteren perforierten Leitung 122 zum Beispiel eine Größe auf, die zweimal größer als die der Bohrungen 121a der vorderen perforierten Leitung ist, bis zur Größe dass keine Rückströmung auftritt.
-
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind die Bohrungen an dem vorderen Ende der Bypassleitung 120 vorgesehen, welche die Einlassöffnung bilden, d. h., die Bohrungen 121a der vorderen perforierten Leitung 121, um einen Strömungswiderstand zu erzeugen, der sich von dem Hauptstrom unterscheidet, und jegliche Anordnung wie zum Beispiel eine Mehrzahl von Diaphragmas, welche eine Auswirkung auf die Strömung des Abgases haben, kann als Bohrungen verwendet werden.
-
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, obwohl nicht in den Figuren gezeigt, kann die hintere perforierte Leitung der Bypassleitung entsprechend weggelassen werden. Das heißt, in bestimmten Ausführungsformen erstreckt sich die Bypassleitung 120 nicht zu der Außenseite des Gehäuses 110, sondern ist an der Hinterseite der Ventileinrichtung 160 in dem Gehäuse 110 abgeschnitten, genauer gesagt an der Hinterseite des Stromregelventils 161. Da sich die Bypassleitung 120 nur bis zur Hinterseite des Stromregelventils 161 erstreckt, ist sie vorzugsweise nicht mit dem Auspuffrohr an der stromabwärtigen Seite verbunden, und ein Ende der Bypassleitung 120, das an der Hinterseite des Stromregelventils 161 abgeschnitten ist, ist mit dem Innenraum des Gehäuses 110 verbunden.
-
Demzufolge ist in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen stattdessen ein Auslass der Vorrichtung, durch welchen das Abgas letztendlich abgeführt wird, d. h., ein Auslass des Gehäuses 110 direkt mit dem Auspuffrohr an der stromabwärtigen Seite verbunden. In diesem Fall wird das Abgas, das durch die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 von der Wärmeaustauscheintrittsöffnung 111 des Innenraums in dem Gehäuse 110 strömt und durch die Wärmeaustauschaustrittsöffnung 112 des Innenraums in dem Gehäuse 110 abgeführt wird, direkt zu dem äußeren Auspuffrohr an der stromabwärtigen Seite des Gehäuses 110 durch den Auslass des Gehäuses 110 an der Hinterseite des Stromregelventils 161 und der Bypassleitung 120 abgeführt.
-
Vorzugsweise wird in bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen das durch die Bypassleitung 120 strömende Abgas entsprechend abgeführt, ohne dass irgendein Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel und dem Öl stattgefunden hat, und zu diesem Zweck wird ein Isolierkörper 123 in geeigneter Weise zwischen der äußeren umlaufenden Oberfläche der Bypassleitung 120 und der inneren umlaufenden Oberfläche des Kühlmittelgehäuses 130 eingefügt.
-
Vorzugsweise wenn das Abgas durch die Bypassleitung 120 entsprechend umgeleitet wird, ist ein Wärmeaustausch nicht erforderlich, und somit ist die Peripherie der Bypassleitung 120 isoliert, so dass die Wärme nicht direkt von der Bypassleitung 120 zu dem Wärmeaustauschbereich übertragen wird.
-
Gemäß bestimmten bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen kann als der Isolierkörper 123 zum Isolieren der Bypassleitung 120 ein Isolierstück in geeigneter Weise zwischen die Bypassleitung 120 und das Kühlmittelgehäuse 130 eingefügt werden oder eine Isolierschicht, zum Beispiel eine Luftschicht kann in geeigneter Weise zwischen der Bypassleitung 120 und dem Kühlmittelgehäuse 130 vorgesehen sein.
-
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann, um die Luftschicht zu bilden, eine zylinderförmige abgedichtete Luftkammer, in welche Luft gefüllt ist, in geeigneter Weise zwischen der äußeren umlaufenden Oberfläche der Bypassleitung 120 und der inneren umlaufenden Oberfläche des Kühlmittelgehäuses eingefügt werden.
-
Vorzugsweise kann die Luftkammer eine Doppelrohr-Anordnung aufweisen, in welcher ein Paar zylinderförmige Rohre entsprechend auf der gleichen Achse angeordnet sind und beide Enden davon sind abgedichtet um einen abgedichteten Raum, in welchen Luft gefüllt wird, zwischen den beiden Rohren zu bilden.
-
Währenddessen bildet in weiteren beispielhaften Ausführungsformen das Kühlmittelgehäuse 130 einen Innenraum, durch welchen das Kühlmittel in dem Gehäuse 110 strömt und ist eingerichtet, so dass das Kühlmittel, das von der Kühlmittelleitung durch die Kühlmitteleinlassöffnung 131 zugeführt wird, zu der Kühlmittelleitung durch die Kühlmittelauslassöffnung 132 entsprechend abgeführt wird.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 in geeigneter Weise in dem Kühlmittelgehäuse 130 in der Längsrichtung davon eingebaut, so dass das Abgas durch das Kühlmittel strömt.
-
Das heißt, gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen strömt das Abgas, das in die Wärmeaustauscheintrittsöffnung 111 des Innenraums in dem Gehäuse 110 durch die vordere perforierte Leitung 121 eingeführt wird, durch die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 und wird entsprechend durch die Wärmeaustauschaustrittsöffnung 112 des Innenraums in dem Gehäuse 110 abgeführt. Die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 sind vorzugsweise Wärmeaustauschleitungen, in welchen der Wärmeaustausch zwischen dem dort hindurch strömenden Abgas und dem durch den Innenraum des Kühlmittelgehäuses 130 strömenden Kühlmittel entsprechend ausgeführt wird.
-
Da die Wärme des Abgases zu dem Kühlmittel übertragen wird, während das Abgas durch die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 strömt, wird vorzugsweise die Kühlmitteltemperatur erhöht, und das erwärmte Kühlmittel wird durch die Kühlmittelauslassöffnung 132 abgeführt.
-
Gemäß bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen sind eine Mehrzahl von Abgasströmungsleitungen 141 und 142 in dem Kühlmittelgehäuse 130 entsprechend eingebaut und sind in innere Abgasströmungsleitungen 141, die in geeigneter Weise innerhalb der Ölflussleitung 150 in der Umfangsrichtung angeordnet sind und äußere Abgasströmungsleitungen 142, die außerhalb der Ölflussleitung 150 in der Umfangsrichtung angeordnet sind, aufgeteilt.
-
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel wie in 6 gezeigt, kann die Ölflussleitung 150 in geeigneter Weise in dem Kühlmittelgehäuse 130 eingebaut werden, so dass der Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, dem Kühlmittel und dem Öl ausgeführt wird. Ferner kann die Gesamtheit oder ein Teil der Abgasströmungsleitungen 141 und 142 in Kontakt mit der Oberfläche der Ölflussleitung 150 stehen.
-
Um den integralen Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, dem Kühlmittel und dem Öl auszuführen, durchdringen demzufolge die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 den Innenraum des Kühlmittelgehäuses 130, die Ölflussleitung 150 ist in geeigneter Weise in dem Kühlmittelgehäuse eingebaut, und die Ölflussleitung 150 steht in Kontakt mit der Gesamtheit oder einem Teil der Abgasströmungsleitungen 141 und 142.
-
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen, zum Beispiel wo die Gesamtheit oder ein Teil der Abgasströmungsleitungen 141 und 142 in Kontakt mit der Ölflussleitung 150 steht, kann die Wärme von dem erwärmten Abgas, das durch die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 strömt, zu dem Öl, das durch die Ölflussleitung 150 strömt, übertragen werden, ebenso wie der Wärmeaustausch zwischen dem Öl und dem Kühlmittel.
-
Demzufolge wird die Abwärme des Abgases, d. h. die Abgaswärme sowohl zu dem durch das Kühlmittelgehäuse 130 strömenden Kühlmittel als auch dem durch die Ölflussleitung 150 strömenden Öl übertragen, und die Abwärme wird direkt durch das Öl, nicht nur durch das Kühlmittel rückgewonnen, um dadurch die Abwärme wirksamer und effektiver rückzugewinnen.
-
Die Ölflussleitung 150 weist vorzugsweise eine Doppelrohr-Anordnung auf, in welcher der Raum zwischen einem Paar Leitungen in einer Art und Weise abgedichtet ist, die der Luftkammer ähnlich ist, und weist eine im Wesentlichen zylinderförmige Form auf, so dass sie entsprechend zwischen der Reihe der inneren Abgasströmungsleitungen 141 und der Reihe der äußeren Abgasströmungsleitungen 142 angeordnet werden kann.
-
Demzufolge weist die Ölflussleitung 150 die Doppelrohr-Anordnung auf, in welcher ein abgedichteter Raum, durch welchen das eingeführte Öl strömt, in geeigneter Weise zwischen einer inneren Leitung und einer äußeren Leitung (beide Enden der inneren Leitung und der äußeren Leitung sind geschlossen) gebildet wird, so dass das Öl, das von der Ölleitung durch die Öleinlassöffnung 151 eingeführt wird, durch den abgedichteten Raum zwischen der inneren Leitung und der Äußeren Leitung strömt und zu der Ölleitung durch die Ölauslassöffnung 152 abgeführt wird.
-
Vorzugsweise während einem Strömen durch die Ölflussleitung 150 absorbiert das Öl die Wärme von dem Abgas durch das Kühlmittel, und das durch die Abwärme erwärmte Öl wird entsprechend durch die Ölauslassöffnung 152 abgeführt.
-
Demzufolge werden die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 und die Ölflussleitung 150 aus Metall hergestellt, das den Wärmeaustausch ausführen kann, um die Wärme von dem Abgas zu absorbieren und um einen Kühlmittel-/Öl-Wärmeaustauscher zusammen mit dem Kühlmittelgehäuse zu entsprechen, in welchem der integrale Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, dem Kühlmittel und dem Öl ausgeführt wird.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Wärmeübertragungsmedium in den Innenraum der Ölflussleitung 150 gefüllt, der die Abwärme aufnimmt, um die Wärmeübertragungsleistung entsprechend zu erhöhen, so dass das Öl durch den Innenraum des Wärmeübertragungsmediums strömt. Zum Beispiel wird in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen eine Rippe 153, aufweisend eine Zickzack-Form, in geeigneter Weise eingefügt und an dem Innenraum der Ölflussleitung 150 als das Wärmeübertragungsmedium befestigt, und die Rippe 153 wird in geeigneter Weise auf der Innenwand der Ölflussleitung 150 befestigt, um die Wärmeaustauschleistung des Öls und des Kühlmittels zu verbessern.
-
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Ventileinrichtung 160 geöffnet und geschlossen, gemäß ob der Wärmeaustausch erforderlich ist oder ob es einen Fahrer gibt, der einen hohen Energiebedarf hat, um das durch die Bypassleitung 120 strömende Abgas zu regeln. Die Bypasseinrichtung 120 ist vorzugsweise eingerichtet, um das Abgas ohne einen Wärmeaustausch umzuleiten, wenn die Kühlmitteltemperatur höher ist oder um den Druck des Abgases bei einer hohen Temperatur zu verringern. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist die Ventileinrichtung 160 entsprechend eingerichtet, um den inneren Zweig der Bypassleitung 120 in Verbindung mit der Kühlmitteltemperatur zu öffnen und zu schließen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Ventileinrichtung 160 entsprechend eingerichtet sein, um den Strom des Abgases, der durch die Bypassleitung 120 strömt, durch kontinuierliches Regeln des Öffnungsgrades eines Ventils in dem inneren Zweig der Bypassleitung 120 in Verbindung mit der Temperatur des Kühlmittels oder des Öls als ein Wärmeaustauschmedium zu regeln, und nicht durch ein einfaches Öffnen und Schließen des inneren Zweiges der Bypassleitung 120.
-
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Ventileinrichtung 160 vorzugsweise das Stromregelventil 161, das eingebaut ist um den inneren Zweig der Bypassleitung 120 zu öffnen und zu schließen, und eine Ventilantriebseinheit, die eingebaut ist um das Stromregelventil 161 anzusteuern, um basierend auf der Kühlmitteltemperatur geöffnet und geschlossen zu werden.
-
Hierbei kann das Stromregelventil geöffnet werden, um die Basisleistung des Verbrennungsmotors zu gewährleisten, selbst wenn sich der Druck des Abgases, der dem Innenraum der Bypassleitung 120 zugeführt wird, oberhalb eines vorbestimmten Grades befindet.
-
Das heißt, in einer beispielhaften Ausführungsform ist das Stromregelventil entsprechend in der Bypassleitung 120 eingebaut, um sich mit Bezug auf eine Antriebswelle zu drehen und wenn es sich mit Bezug auf die Antriebswelle 168 dreht, öffnet und schließt es den inneren Zweig der Bypassleitung 120.
-
Vorzugsweise wird in der Ventileinrichtung 160 wie in den Figuren gezeigt, wenn die Abgasmenge unter dem Volllastzustand des Verbrennungsmotors stark erhöht ist, das Stromregelventil 161 entsprechend gedreht und durch Überwinden der Federkraft eines auf der Antriebswelle 168 eingebauten Federelements 169 mit einem Druckunterschied der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung 100 und mit dem dazu zugeführten Abgasdruck geöffnet.
-
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen, wenn der Abgasdruck abgebaut ist, wird die Antriebswelle 168 entsprechend in der Gegenrichtung durch die Federkraft des Federelements 169 gedreht, um das Stromregelventil 161 in einem geschlossenen Zustand zu halten.
-
Demzufolge weist das Stromregelventil 161 mit der automatischen Öffnungsfunktion basierend auf dem Abgasdruck eine Ausfallssicherungsfunktion auf.
-
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist die Ventilantriebseinheit 162 auf ein Thermostat 163 umfassend eine Palette, die entsprechend in dem Zweig des Kühlmittels eingebaut ist, das durch die Kühlmitteleinlassöffnung 131 zugeführt wird und ein Wachs aufweist, das sich in Erwiderung auf die Kühlmitteltemperatur ausdehnt und zusammen zieht, und eine Spindel 166, die sich während der Ausdehnung und des Zusammenziehens des Wachses vorwärts und rückwärts bewegt, eine Drehscheibe 167, die in geeigneter Weise mit der Spindel 166 des Thermostats 163 verbunden ist und während der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Spindel 166 gedreht wird, und die Antriebswelle 168, die einstückig mit dem Stromregelventil 161 verbunden ist und die die Rotationskraft der Drehscheibe 167 aufnimmt, um das Stromregelventil 161 zu öffnen und zu schließen.
-
Die Ventilantriebseinheit 162 weist ferner das Federelement 169 zum elastischen Rückstellen der Antriebswelle 168 auf, um das Stromregelventil 161 (z. B. ein Klappenventil) in einem geschlossenen Zustand zu halten. Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann das Federelement 169 eine Spiralfeder sein, die in geeigneter Weise zwischen der Antriebswelle 168 und der äußeren Wand des Gehäuses 110 angeordnet ist.
-
Das Thermostat 163 der Ventilantriebseinheit 162 ist vorzugsweise eine Einrichtung, die in Kühlmittelkreislaufanlagen eines Verbrennungsmotors weithin verwendet wird, und somit wird auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet.
-
Gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wie sie hierin beschrieben sind, weist das Thermostat 163 auf den Anker 164 mit dem Wachs, die Spindel 166, die sich während der Ausdehnung und dem Zusammenziehen des Wachses vorwärts und rückwärts bewegt, und eine Spiralfeder 165 zum Rückstellen der Spindel 166, die sich durch die Ausdehnung des Wachses vorwärts bewegt. Der Anker 164 wird vorzugsweise in den Zweig durch welchen das Kühlmittel strömt eingefügt, um in Erwiderung auf die Kühlmitteltemperatur betrieben zu werden.
-
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die Drehscheibe 167 einstückig mit dem oberen Ende der Antriebswelle 168 verbunden, um sich zusammen mit der Antriebswelle zu drehen und umfasst eine Auskragung 167a, die durch die Spindel angeschoben wird um sich zu drehen.
-
Vorzugsweise wenn sich die Spindel 166 nach vorne bewegt, um eine Kraft an die Auskragung 167 aufzubringen, werden die Drehscheibe 167 und die Antriebswelle 168 zusammen gedreht, um das Stromregelventil 161 zu öffnen.
-
Wenn die Kühlmitteltemperatur nach der Erwärmung des Kühlmittels entsprechend erhöht wird, bewegt sich demzufolge die Spindel 166 des Thermostats 163 vorwärts um die Drehscheibe 167 zu drehen, und dadurch werden die Antriebswelle 168 und das Stromregelventil 161 zusammen gedreht, um die Bypassleitung 120 zu öffnen.
-
Das heißt, wenn das Abgas direkt durch die Bypassleitung 120 ohne Wärmeaustausch abgeführt wird, wird der Wärmeaustausch mit dem Abgas beendet, und es findet nur der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Öl statt.
-
Darüber hinaus öffnet wie oberhalb beschrieben das Stromregelventil 161 entsprechend die Bypassleitung 120, wenn sich der an den Innenraum der Bypassleitung 120 angelegte Druck des Abgases oberhalb einem vorbestimmten Grad befindet.
-
Obwohl der Aufbau der Ventileinrichtung 160, welche in Verbindung mit der Temperatur des Kühlmittels in Betrieb ist, oberhalb beschrieben wird, kann die Ventileinrichtung 160 eingerichtet sein, um in Verbindung mit der Temperatur des Öls anstatt des Kühlmittels betrieben zu werden.
-
Demzufolge kann in bestimmten bevorzugten Ausführungsformen die Ventileinrichtung 160 entsprechend in der gleichen Art und Weise wie oberhalb beschrieben eingerichtet sein, mit der Ausnahme, dass das Thermostat 163 in dem Zweig des Öls durch die Öleinlassöffnung 151 eingebaut ist, und nicht in dem Zweig des Kühlmittels, das durch die Kühlmitteleinlassöffnung 131 zugeführt wird.
-
Demzufolge kann in der vorliegenden Erfindung die Ventileinrichtung 160 entsprechend eingerichtet sein, um den Strom des Abgases in Verbindung mit der Temperatur des Kühlmittels oder der des Öls als ein Wärmeaustauschmedium zu regeln.
-
Als nächstes wird der Betriebszustand der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf den Regelzustand der Ventileinrichtung beschrieben.
-
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie zum Beispiel in 7 gezeigt, in einem Zustand wo die Ventileinrichtung 160 geschlossen ist, wird das ganze Abgas, das von dem Auspuffrohr an der stromaufwärtigen Seite in den Innenraum der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung 100 zugeführt wird, in die Wärmeaustauscheintrittsöffnung 111 in der Vorrichtung durch die Bohrungen 121a an der Eintrittsöffnung der Bypassleitung 120 eingeführt, strömt durch die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 zu der Wärmeaustauschaustrittsöffnung 112 in der Vorrichtung, wird in die Bypassleitung 120 durch die Bohrungen 122a an der Austrittsöffnung der Bypassleitung 120 eingeführt, und wird dann zu der Außenseite der Vorrichtung abgeführt, d. h. zu dem Auspuffrohr an der stromabwärtigen Seite.
-
Demzufolge findet ein Wärmeaustausch zwischen dem durch die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 strömenden Abgas und dem durch das Kühlmittelgehäuse 130 strömenden Kühlmittels, ein Wärmeaustausch zwischen dem durch das Kühlmittelgehäuse 130 strömenden Kühlmittels und dem durch die Ölflussleitung 150 strömenden Öls, und ein Wärmeaustausch zwischen dem durch die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 strömenden Abgases und dem durch die Ölflussleitung 150 strömenden Öls statt, und dadurch wird die Wärme des Abgases entsprechend an das Kühlmittel und das Öl übertragen.
-
Vorzugsweise wenn ein Ende der Bypassleitung 120 an der Hinterseite des Stromregelventils 161 der Ventileinrichtung 160 abgeschnitten wird und in geeigneter Weise mit dem Innenraum der Vorrichtung verbunden wird, strömt das einen Wärmeaustausch vollzogene Abgas, das durch den Wärmeaustauscher in der Vorrichtung (wo der Wärmeaustausch stattfindet, wie zum Beispiele die Abgasströmungsleitungen, das Kühlmittelgehäuse und die Ölflussleitung) strömt und zu der Wärmeaustauschaustrittsöffnung geführt wird, nicht durch die Bypassleitung 120, sondern wird direkt zu dem Auspuffrohr an der stromabwärtigen Seite durch die Austrittsöffnung des Gehäuses 110 abgeführt (siehe 5).
-
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen, zum Beispiel wie in 8 gezeigt, wenn die Ventileinrichtung 160 beginnt um geöffnet zu werden, da das Thermostat 163 durch eine Erhöhung in der Kühlmitteltemperatur betrieben wird, wird das in die Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung 100 eingeführte Abgas entsprechend auf die Bypassleitung 120 und die Abgasströmungsleitungen 141 und 142 verteilt und strömt dort hindurch.
-
Nachfolgend wird wie zum Beispiel in 9 gezeigt, wenn der Aufwärmschritt abgeschlossen ist, da sich die Kühlmitteltemperatur erhöht, die Ventileinrichtung 160 vollständig geöffnet, und somit wird das ganze Abgas entsprechend zu dem Auspuffrohr an der stromabwärtigen Seite durch die Bypassleitung 120 ohne einen Wärmeaustausch abgeführt.
-
Wenn das Aufwärmen abgeschlossen ist, strömt demzufolge das Abgas nicht durch den Wärmeaustauscher in der Vorrichtung, sondern wird durch die Bypassleitung 120 umgeleitet, und dadurch findet lediglich ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Öl statt.
-
Sogar wenn die durch den Gegendruck des Abgases erzeugte Kraft größer als die Kraft des mit der Ventileinrichtung verbundenen Federelements 169 ist, wird die Ventileinrichtung 160 entsprechend geöffnet, so dass das Abgas wie in 8 oder 9 gezeigt strömt.
-
In der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Öl ein Motoröl oder ein Getriebeöl sein, und in dem Fall wo zwischen dem Getriebeöl und dem Abgas ein Wärmeaustausch stattfindet, kann das Leistungsvermögen des Antriebs entsprechend verbessert werden.
-
Wie hierin beschrieben ist es gemäß der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, welche eingerichtet ist, um den integralen Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, dem Kühlmittel und dem Öl auszuführen, möglich, gleichzeitig die Temperatur des Kühlmittels und des Öls zu erhöhen, und auf diese Weise die Reibungsverluste zu verringern und die Kraftstoffeinsparung zu verbessern.
-
Da die Abgaswärme unter Verwendung des Kühlmittels und des Öls rückgewonnen wird, ist es möglich, das Leistungsvermögen der Energierückgewinnung zu erhöhen.
-
Da die Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Kraftstoffeinsparung und Heizleistung entsprechend verbessern kann und einen stetigen Wärmeaustausch mit Bezug auf das Getriebeöl durch den integralen Wärmeaustausch zwischen dem Abgas, dem Kühlmittel und dem Öl gewährleistet, ist es ferner möglich, eine herkömmliche Ölerwärmungsvorrichtung für ein automatisches Getriebe (automatic transmission fluid – ATF) unter Verwendung eines Kühlmittels zu ersetzen. Vorzugsweise in dem Fall wo das Automatikgetriebeöl durch die Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, ist es möglich, die herkömmliche ATF-Erwärmungsvorrichtung zu ersetzen und das Leistungsvermögen des Antriebs des Automatikgetriebes zu verbessern.
-
Da die Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Abwärme des Abgases, dessen Temperatur am schnellsten ansteigt, unter Verwendung des Kühlmittels und des Öls rückgewinnt, wird demzufolge der Wärmeaustauscheffekt entsprechend erhöht, und somit ist es möglich, die Abgaswärme verglichen mit der herkömmlichen ATF-Erwärmungsvorrichtung effektiver rückzugewinnen.
-
Da das Kühlmittel die Wärme in der herkömmlichen ATF-Erwärmungsvorrichtung absorbiert, können darüber hinaus die Reibungsverluste des Verbrennungsmotors durch die Verringerung der Kühlmitteltemperatur erhöht werden. Jedoch ist es gemäß der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung möglich, das Leistungsvermögen des Antriebs zu verbessern und gleichzeitig die Reibungsverluste zu verringern.
-
Ferner wird in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen, wo die herkömmliche ATF-Erwärmungsvorrichtung verwendet wird, die Wärme von dem Kühlmittel absorbiert, um die Temperatur von Öl zu erhöhen, und dadurch kann die Heizleistung verringert werden. Jedoch werden gemäß der Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung das Kühlmittel und das Öl zusammen erwärmt, und dadurch wird die Heizleistung verbessert.
-
Die Erfindung wurde ausführlich mit Bezug auf deren bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist dabei zu berücksichtigen, dass durch den Fachmann Änderungen in diesen Ausführungsformen gemacht werden können, ohne von den Grundsätzen und dem Geist der Erfindung abzuweichen, wobei der Umfang der Erfindung in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten bestimmt ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
