DE102013103906A1 - Turbovorrichtung, welche ein Abwärmerückgewinnungssytem für ein Fahrzeug verwendet - Google Patents

Turbovorrichtung, welche ein Abwärmerückgewinnungssytem für ein Fahrzeug verwendet Download PDF

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Abstract

Eine Turbovorrichtung, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet, kann aufweisen eine Abwärmerückgewinnungseinheit, welche ein Arbeitsfluid unter Verwendung von Abwärme des Fahrzeugs erwärmt, sowie einen Expander, welcher in einem Turbolader bereitgestellt ist und fluidverbunden ist mit der Abwärmerückgewinnungseinheit, wobei der Expander eine Rotationskraft erzeugt unter Verwendung des Arbeitsfluids, welches von der Abwärmerückgewinnungseinheit an diesen zugeführt wird, und die Rotationskraft auf eine Turbowelle überträgt.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2012-0125306 , welche am 7. November 2012 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für alle Zwecke hierin mit aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbovorrichtung, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet, um einen Motor/Verbrennungsmotor aufzuladen.
  • Beschreibung verwandter Technik
  • Übliche Abgaswärmerückgewinnungssysteme, welche Abgaswärme von Fahrzeugen rückgewinnen, verwenden Energie, welche von Abgaswärme, die in dem Abgas von einem Fahrzeug enthalten ist, zurückgewonnen wurde, um die Phase von einem Arbeitsfluid, wie z. B. Wasser oder Ethanol, in überhitzten Dampf zu ändern, und gewinnen diese zurück, um eine Art von Energie zu formen. Ein Verfahren des Erzeugens von Antriebskraft unter Verwendung eines Expanders und ein Verfahren des Erzeugens von Elektrizität sind Beispiele von Verfahren, welche in dem existierenden Rückgewinnungsprozess verwendet werden.
  • Ein Turbolader von einem Motor/Verbrennungsmotor komprimiert Einlasslust/Ansaugluft unter Verwendung der Expansionsenergie von Abgas und pumpt die Einlassluft in eine Verbrennungskammer, wodurch die Einlasseffizienz des Verbrennungsmotors erhöht wird und ein Pumpverlust reduziert wird, wodurch die Effizienz des Motors/Verbrennungsmotors erhöht wird und die Kraftstoffeffizienz verbessert wird. Der Turbolader ist konfiguriert, sodass Abgas eine Turbine rotiert/drehbewegt und Leistung, welche durch die Rotation der Turbine erzeugt wird, einen Verdichter bzw. ein Laufrad rotiert, um Einlassluft zu komprimieren.
  • Als solches, in dem herkömmlichen Turbolader, ist der Betrieb der Turbine und des Verdichters/Laufrads abhängig von der Abgasströmung, sodass er nicht unmittelbar antworten/reagieren kann, wenn ein Fahrer das Gaspedal betätigt, wodurch ein Turboloch verursacht wird.
  • Die in diesem Hintergrund-der-Erfindung-Abschnitt offenbarte Information dient lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht verstanden werden als eine Würdigung oder irgendeine Form von Vorschlag, dass diese Information den Stand der Technik bildet, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG/BESCHREIBUNG
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Turbovorrichtung bereitzustellen, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet und welche konfiguriert ist, sodass der Betrieb der Turbovorrichtung verbessert ist durch Verwendung von Energie, welche von dem Abwärmerückgewinnungssystem zurückgewonnen wird, wodurch ein Turboloch reduziert wird, welches in der herkömmlichen Turbovorrichtung verursacht wird, und wodurch die Ansprechempfindlichkeit und Beschleunigungsleistung der Turbovorrichtung erhöht werden, wenn das Fahrzeug beschleunigt, und welche letztendlich eine Verkleinerung (bzw. ein „Downsizing” und „Downspeeding”) des Motors ermöglicht und ausreichende Ausgangsleistung sicherstellt, wodurch die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs merklich verbessert wird.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Turbovorrichtung, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet, aufweisen eine Abwärmerückgewinnungseinheit, welche ein Arbeitsfluid unter Verwendung von Abwärme des Fahrzeugs erwärmt, und einen Expander (z. B. eine Expandiervorrichtung oder Turbine), der in einem Turbolader vorgesehen ist und fluidverbunden ist mit der Abwärmerückgewinnungseinheit, wobei der Expander unter Verwendung des Arbeitsfluids, welches von der Abwärmerückgewinnungseinheit an diesen zugeführt wird, eine Rotationskraft erzeugt und die Rotationskraft auf eine Turbowelle überträgt.
  • Die Turbovorrichtung kann ferner aufweisen eine Arbeitsfluidumschalteinheit, welche vorgesehen ist, um einen Zustand (bzw. Strömungspfad) des Arbeitsfluids der Abwärmerückgewinnungseinheit umzuschalten zwischen einem Zustand, in dem das Arbeitsfluid durch den Expander hindurchströmt, und einem Zustand, in dem das Arbeitsfluid den Expander umgeht.
  • Die Arbeitsfluidumschalteinheit kann aufweisen ein Einlassventil, welches an einem Pfad vorgesehen ist, entlang welchem das Arbeitsfluid von der Abwärmerückgewinnungseinheit zu dem Expander hin strömt/übermittelt wird, ein Auslassventil, welches an einem Pfad vorgesehen ist, entlang welchem das Arbeitsfluid, welches durch den Expander geströmt ist, zu der Abwärmerückgewinnungseinheit zurückströmt, und eine Bypassleitung, welche das Einlassventil mit dem Auslassventil verbindet, wobei das Arbeitsfluid gemäß einem Betrieb des Einlassventils und des Auslassventils unter Umgehung des Expanders von dem Einlassventil zu dem Auslassventil strömt.
  • Die Turbovorrichtung kann ferner aufweisen eine Einwegkupplung (z. B. einen Freilauf), welche zwischen dem Expander und der Turbowelle von dem Turbolader vorgesehen ist, sodass die Rotationskraft lediglich in einer Richtung von dem Expander zu der Turbowelle hin übertragen wird.
  • Der Expander kann zwischen einer Turbine und einem Kompressor des Turboladers angeordnet sein.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Turbovorrichtung, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet, aufweisen eine Abwärmerückgewinnungseinheit, welche ein Arbeitsfluid unter Verwendung von Abwärme des Fahrzeugs erwärmt, eine Mehrzahl von Kompressoren, welche bereitgestellt sind, um Einlassluft bzw. Ansaugluft, welche einem Motor bzw. Verbrennungsmotor zuzuführen ist, zu komprimieren, und einen Expander, welcher mit der Abwärmerückgewinnungseinheit fluidverbunden ist, um eine Rotationskraft zu erzeugen unter Verwendung des Arbeitsfluids, welches von der Abwärmerückgewinnungseinheit zugeführt wird, und welcher mit zumindest einem der Kompressoren verbunden ist, wobei der Expander den zumindest einen der Kompressoren unter Verwendung der Rotationskraft betreibt.
  • Der Expander kann die mittels des Arbeitsfluids der Abwärmerückgewinnungseinheit erzeugte Rotationskraft auf den zumindest einen der Kompressoren mittels einer Rotationswelle übertragen, welche damit/mit diesem verbunden ist.
  • Die Mehrzahl von Kompressoren kann in Reihe verbunden/geschaltet sein, um die Luft, welchen dem Motor zuzuführen ist, in mehreren Stufen zu komprimieren.
  • Die Mehrzahl von Kompressoren kann parallel verbunden/geschaltet sein, um die Luft, welche dem Motor zuzuführen ist, selektiv zu komprimieren.
  • Zumindest eine Turbine kann fluidverbunden sein mit dem zumindest einen der Kompressoren.
  • Zumindest einer von der Mehrzahl von Kompressoren kann mit einer Turbine verbunden sein.
  • Die Arbeitsfluidumschalteinheit kann aufweisen ein Einlassventil, welches an einem Pfad vorgesehen ist, entlang dem das Arbeitsfluid von der Abwärmerückgewinnungseinheit zu dem Expander strömt/übermittelt wird, ein Auslassventil, welches an einem Pfad vorgesehen ist, entlang dem das Arbeitsfluid, welches durch den Expander geströmt ist, zu der Abwärmerückgewinnungseinheit zurückströmt, und eine Bypassleitung, welche das Einlassventil mit dem Auslassventil verbindet, sodass das Arbeitsfluid von dem Einlassventil zu dem Auslassventil strömt, während es den Expander umgeht, gemäß einem Betrieb des Einlassventils und des Auslassventils.
  • Die Turbovorrichtung kann aufweisen eine Einwegkupplung, welche zwischen dem Expander und einer Turbowelle des Turboladers vorgesehen ist, sodass die Rotationskraft lediglich in einer Richtung von dem Expander zu der Turbowelle übertragen wird.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche ersichtlich sind aus oder im Detail dargestellt sind in der angehängten Zeichnung, welche hierin mit aufgenommen ist, sowie der folgenden detaillierten Beschreibung, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht, welche eine Turbovorrichtung gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet.
  • 2 ist eine Ansicht, welche die Konstruktion der verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen von 1 zeigt.
  • 3 ist eine Ansicht, welche eine Turbovorrichtung gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet.
  • 4 ist eine Ansicht, welche eine Turbovorrichtung gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet.
  • Es sollte verständlich sein, dass die angehängte Zeichnung nicht notwendigerweise maßstabsgetreu ist, sondern eine etwas vereinfachte Wiedergabe von verschiedenen Merkmalen darstellt, welche illustrativ sind für die Grundprinzipien der Erfindung. Die spezifischen Designmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, umfassend z. B. spezifische Dimensionen, Orientierungen, Anordnungen und Formen, werden zum Teil durch die im Besonderen beabsichtigte Anwendung und Verwendungsumgebung bestimmt.
  • In den verschiedenen Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen ähnliche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden wird im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in der angehängten Zeichnung illustriert und unten beschrieben sind. Während die Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, sollte es verständlich sein, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu dienen soll, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen einzuschränken. Vielmehr soll die Erfindung nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abdecken, sondern auch verschiedenen Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, welche in dem Geist und Umfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können.
  • Mit Bezug auf die 1 und 2, weist eine Turbovorrichtung, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine Abwärmerückgewinnungseinheit 1, welche Arbeitsfluid unter Verwendung von Abwärme des Fahrzeugs erwärmt, sowie einen Expander 5, welcher in einem Turbolader vorgesehen ist, um Rotationskraft zu erzeugen unter Verwendung von Arbeitsfluid, welches von der Abwärmerückgewinnungseinheit 1 zugeführt wird, und um die Rotationskraft auf eine Turbowelle 3 zu übertragen.
  • Die Abwärmerückgewinnungseinheit 1 bezeichnet eine Vorrichtung, welche Wärme zurückgewinnen kann von unterschiedlichen Arten von Wärmequellen des Fahrzeugs, wie z. B. nicht nur einem Abgas des Fahrzeugs, sondern auch einem Kühler oder einem Ölkühler, und welche die Wärme dann verwendet, um ein Arbeitsfluid zu erwärmen/erhitzen.
  • Das heißt, in der ersten Ausführungsform, wird der Expander 5 betrieben durch Arbeitsfluid, welches erwärmt wird mit Energie, die zurückgewonnen wird mittels der Abwärmerückgewinnungseinheit 1, wodurch Rotationskraft bereitgestellt wird, welche die Turbowelle 3 des Turboladers betreiben kann. Die Rotationskraft, welche mit dem Expander 5 erzeugt wird, betreibt den Turbolader oder unterstützt den Betrieb des Turboladers, sodass selbst wenn das Fahrzeug in einem Niedrig-Geschwindigkeit/Drehzahl-und-Niedrig-Last-Zustand ist, Einlassluft/Ansaugluft effektiv komprimiert werden kann, wodurch ein Turboloch des Turboladers reduziert wird und die Ausgangsleistung erhöht wird. Insbesondere wird selbst bei einem verkleinerten Motor („Downsizing Engine” oder „Downspeeding Engine” = verkleinerter Motor) eine hohe Antriebsleistung sichergestellt, wodurch vermieden wird, dass sich die Startleistung und Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs verschlechtern.
  • Daher, wenn ein leistungsstärkerer oder schnellerer Betrieb des Turboladers benötigt wird, strömt Arbeitsfluid, welches durch die Abwärmerückgewinnungseinheit 1 erwärmt wurde, durch den Expander 5 und veranlasst den Expander 5 dazu, Rotationskraft, welche einen Kompressor 7 des Turboladers betreiben kann, auf die Turbowelle 3 zu übertragen.
  • Die Turbovorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ferner auf eine Arbeitsfluidumschalteinheit, welche vorgesehen ist, um den Zustand des Arbeitsfluids der Abwärmerückgewinnungseinheit 1 umzuschalten zwischen einem Zustand, in dem dieses durch den Expander 5 strömt, und einem Zustand, in dem dieses den Expander 5 umgeht.
  • Die Arbeitsfluidumschalteinheit weist auf ein Einlassventil 9, ein Auslassventil 11 und eine Bypassleitung 13. Das Einlassventil ist bereitgestellt an einem Pfad, entlang welchem Arbeitsfluid von der Abwärmerückgewinnungseinheit 1 zu dem Expander 5 übermittelt wird bzw. strömt. Das Auslassventil 11 ist bereitgestellt an einem Pfad, entlang welchem das Arbeitsfluid, welches durch den Expander 5 geströmt ist, zu der Abwärmerückgewinnungseinheit 1 zurückkehrt/zurückströmt. Die Bypassleitung 13 verbindet das Einlassventil 9 mit dem Auslassventil 11, sodass Arbeitsfluid von dem Einlassventil 9 zu dem Auslassventil 11 strömt unter Umgehung des Expanders 5.
  • Daher, wenn die Abwärmerückgewinnungseinheit 1 nicht im Stande war, eine ausreichende Menge von Wärme zurückzugewinnen, oder das Drehmoment von dem Motor/Verbrennungsmotor einen negativen Wert hat (z. B. während einem Fahrzeug-Auslaufen bzw. -Abfahren), werden das Einlassventil 9 und das Auslassventil 11 gesteuert, sodass Arbeitsfluid der Abwärmerückgewinnungseinheit 1 den Expander 5 durch die Bypassleitung 13 hindurch umgehen kann, anstelle eines Durchströmens des Expanders 5.
  • Eine Einwegkupplung 15 ist ferner zwischen dem Expander 5 und der Turbowelle 3 des Turboladers bereitgestellt, sodass Rotationskraft lediglich in einer Richtung von dem Expander 5 zu der Turbowelle 3 übertragen werden kann, Daher, wenn das Arbeitsfluid der Abwärmerückgewinnungseinheit 1 den Expander 5 durch die Bypassleitung 13 hindurch umgeht und nicht im Stande ist, den Expander 5 zu rotieren, wird vermieden, dass der Expander 5 die Rotation der Drehwelle 3 behindert/erschwert, wobei die Betriebsleistung bzw. Betriebsperformance des Turboladers auf dem gleichen Niveau aufrechterhalten werden kann wie bei der herkömmlichen Technik, welche keinen Expander hat.
  • Der Expander 5 ist angeordnet zwischen einer Turbine 17 und dem Kompressor 7 des Turboladers, um die Gesamtstruktur kompakter zu gestalten. Zudem ist die Präsenz des Expanders 5 vorteilhaft dahingehend, dass der Expander 5 den Kompressor 7, welcher Einlassluft komprimiert, von der Turbine 17 abtrennt, durch welche Hoch-Temperatur-Abgas strömt, wodurch verhindert wird, dass die Einlassluft in nicht erwünschter Weise erwärmt wird.
  • Die 3 und 4 zeigen eine zweite Ausführungsform bzw. eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Turbovorrichtung gemäß einer jeweiligen von der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf eine Abwärmerückgewinnungseinheit 1, welche Arbeitsfluid unter Verwendung von Abwärme von einem Fahrzeug erwärmt, eine Mehrzahl von Kompressoren 7, welche vorgesehen sind, um Einlassluft/Ansaugluft, welche einem Motor/Verbrennungsmotor zuzuführen ist, zu komprimieren, sowie einen Expander 5, welcher Rotationskraft unter Verwendung von Arbeitsfluid erzeugt, welches von der Abwärmerückgewinnungseinheit 1 zugeführt wird, und welcher zumindest einen der Kompressoren 7 unter Verwendung der Rotationskraft betreibt.
  • Zumindest ein Kompressor 7 von einer Aufladevorrichtung, welche mit den Kompressoren 7 versehen ist, ist konfiguriert, um mit Arbeitsfluid betrieben zu werden, welches von der Abwärmerückgewinnungseinheit 1 zugeführt wird. Daher, verglichen mit der herkömmlichen Turbovorrichtung, welche mit Turboladern versehen ist, welche lediglich mit Abgas von dem Motor betrieben werden, kann die Turbovorrichtung der vorliegenden Erfindung mehr/verschiedene und zuverlässige Aufladefunktionen durchführen.
  • Der Expander 5 überträgt Rotationskraft, welche durch das Arbeitsfluid der Abwärmerückgewinnungseinheit 1 erzeugt wurde, auf den Kompressor 7 mittels einer Rotationswelle, welche direkt verbunden ist mit dem Kompressor 7. Hierzu kann z. B. die Konstruktion der ersten Ausführungsform verwendet werden, welche in 2 illustriert ist.
  • In der zweiten Ausführungsform von 3 sind die Kompressoren 7 derart konfiguriert, dass sie in Serie/Reihe verbunden sind und Luft, welche dem Motor zuzuführen ist, in mehreren Stufen komprimieren.
  • Das heilt, manche der Kompressoren 7, welche in Reihe verbunden sind, um Luft, welche dem Motor zuzuführen ist, in mehreren Stufen zu komprimieren, sind direkt verbunden mit einer Turbine 17, welche Rotationskraft erzeugt, wodurch die Konstruktion des herkömmlichen Turboladers geformt wird. Der Rest der Kompressoren 7 ist verbunden mit und wird betrieben durch den Expander 5, welcher betrieben wird mittels des Arbeitsfluids der Abwärmerückgewinnungseinheit 1.
  • Unterdessen, in der dritten Ausführungsform von 4, sind die Kompressoren 7 parallel zueinander angeordnet, um Luft, welche dem Motor zuzuführen ist, selektiv zu komprimieren.
  • Im Detail, sind die Kompressoren 7 z. B. derart konfiguriert, dass ihr Betrieb oder Nicht-Betrieb und die Betriebsintensität davon verschiedenartig gesteuert werden kann in Abhängigkeit von dem Betriebsbereich des Motors. Ferner sind die Kompressoren 7 derart parallel installiert, dass Ansaugluft, welche in den Kompressoren 7 komprimiert wurde, zusammen/gemeinsam in eine Verbrennungskammer zugeführt wird. In der Turbovorrichtung mit dieser Struktur haben manche der Kompressoren 7 die gleiche Struktur wie in einem üblichen Turbolader, welcher Abgas von dem Motor verwendet, und der Rest ist mit dem Expander 5 verbunden, welcher mit dem Arbeitsfluid der Abwärmerückgewinnungseinheit 1 betrieben wird, Dadurch kann der Steuermodus der Turbovorrichtung diversifiziert werden, und der Motor kann sicherer aufgeladen werden.
  • Wie oben beschrieben, in einer als Beispiel dienenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann Energie, welche von einem Abwärmerückgewinnungssystem eines Fahrzeugs zurückgewonnen wird, verwendet werden, um den Betrieb einer Turbovorrichtung zu verbessern, wodurch ein Turboloch reduziert wird, welches in der herkömmlichen Turbovorrichtung verursacht wird bzw. auftritt, und das Ansprechvermögen und die Beschleunigungsleistung der Turbovorrichtung beim Beschleunigen des Fahrzeugs können erhöht werden. Letztendlich ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Verkleinerung des Motors und stellt eine ausreichende Ausgangsleistung sicher, wodurch die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs merklich verbessert wird.
  • Zur leichteren Beschreibung und genauen Definition in den angehängten Ansprüchen werden die Ausdrücke „oben”, „unten”, „innen” und „außen” verwendet, um Merkmale der als Beispiel dienenden Ausführungsformen mit Bezug auf deren Position in den Figuren zu beschreiben.
  • Die vorhergehende Beschreibung von spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde präsentiert zum Zwecke der Illustration und Beschreibung. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Formen einschränken, und selbstverständlich sind viele Modifikationen und Variationen im Licht der obigen Lehre möglich. Die als Beispiel dienenden Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um hierdurch Fachleuten zu ermöglichen, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die hieran angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 10-2012-0125306 [0001]

Claims (13)

  1. Eine Turbovorrichtung, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet, aufweisend: eine Abwärmerückgewinnungseinheit (1), welche ein Arbeitsfluid unter Verwendung von Abwärme des Fahrzeugs erwärmt; und einen Expander (5), der in einem Turbolader vorgesehen ist und fluidverbunden ist mit der Abwärmerückgewinnungseinheit, wobei der Expander unter Verwendung des Arbeitsfluids, welches von der Abwärmerückgewinnungseinheit an diesen zugeführt wird, eine Rotationskraft erzeugt und die Rotationskraft auf eine Turbowelle (3) überträgt.
  2. Die Turbovorrichtung wie in Anspruch 1 beschrieben, ferner aufweisend eine Arbeitsfluidumschalteinheit, welche vorgesehen ist, um einen Zustand des Arbeitsfluids der Abwärmerückgewinnungseinheit umzuschalten zwischen einem Zustand, in dem das Arbeitsfluid durch den Expander hindurchströmt, und einem Zustand, in dem das Arbeitsfluid den Expander umgeht.
  3. Die Turbovorrichtung wie in Anspruch 2 beschrieben, wobei die Arbeitsfluidumschalteinheit aufweist: ein Einlassventil (9), welches an einem Pfad vorgesehen ist, entlang welchem das Arbeitsfluid von der Abwärmerückgewinnungseinheit zu dem Expander hin strömt; ein Auslassventil (11), welches an einem Pfad vorgesehen ist, entlang welchem das Arbeitsfluid, welches durch den Expander geströmt ist, zu der Abwärmerückgewinnungseinheit zurückströmt; und eine Bypassleitung (13), welche das Einlassventil mit dem Auslassventil verbindet, wobei das Arbeitsfluid gemäß einem Betrieb des Einlassventils und des Auslassventils unter Umgehung des Expanders von dem Einlassventil zu dem Auslassventil strömt.
  4. Die Turbovorrichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 beschrieben, ferner aufweisend: eine Einwegkupplung (15), welche zwischen dem Expander und der Turbowelle von dem Turbolader vorgesehen ist, sodass die Rotationskraft lediglich in einer Richtung von dem Expander zu der Turbowelle übertragen wird.
  5. Die Turbovorrichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 beschrieben, wobei der Expander zwischen einer Turbine (17) und einem Kompressor (7) des Turboladers angeordnet ist.
  6. Eine Turbovorrichtung, welche ein Abwärmerückgewinnungssystem für ein Fahrzeug verwendet, aufweisend: eine Abwärmerückgewinnungseinheit (1), welche ein Arbeitsfluid unter Verwendung von Abwärme des Fahrzeugs erwärmt; eine Mehrzahl von Kompressoren (7), welche bereitgestellt sind, um Einlassluft, welche einem Motor zuzuführen ist, zu komprimieren; und einen Expander (5), welcher mit der Abwärmerückgewinnungseinheit fluidverbunden ist, um eine Rotationskraft zu erzeugen unter Verwendung des Arbeitsfluids, welches von der Abwärmerückgewinnungseinheit zugeführt wird, und welcher mit zumindest einem der Kompressoren verbunden ist, wobei der Expander den zumindest einen der Kompressoren unter Verwendung der Rotationskraft betreibt.
  7. Die Turbovorrichtung wie in Anspruch 6 beschrieben, wobei der Expander die mittels des Arbeitsfluids der Abwärmerückgewinnungseinheit erzeugte Rotationskraft auf den zumindest einen der Kompressoren mittels einer Rotationswelle überträgt, welche damit verbunden ist.
  8. Die Turbovorrichtung wie in Anspruch 6 oder 7 beschrieben, wobei die Mehrzahl von Kompressoren in Reihe verbunden/geschaltet sind, um die Luft, welchen dem Motor zuzuführen ist, in mehreren Stufen zu komprimieren.
  9. Die Turbovorrichtung wie in Anspruch 6 oder 7 beschrieben, wobei die Mehrzahl von Kompressoren parallel verbunden/geschaltet ist, um die Luft, welche dem Motor zuzuführen ist, selektiv zu komprimieren.
  10. Turbovorrichtung wie in einem der Ansprüche 6 bis 9 beschrieben, wobei zumindest eine Turbine fluidverbunden ist mit dem zumindest einen der Kompressoren.
  11. Die Turbovorrichtung wie in einem der Ansprüche 6 bis 9 beschrieben, wobei zumindest einer von der Mehrzahl von Kompressoren mit einer Turbine verbunden ist.
  12. Die Turbovorrichtung wie in einem der Ansprüche 6 bis 11 beschrieben, wobei die Arbeitsfluidumschalteinheit aufweist: ein Einlassventil, welches an einem Pfad vorgesehen ist, entlang dem das Arbeitsfluid von der Abwärmerückgewinnungseinheit zu dem Expander strömt, ein Auslassventil, welches an einem Pfad vorgesehen ist, entlang dem das Arbeitsfluid, welches durch den Expander geströmt ist, zu der Abwärmerückgewinnungseinheit zurückströmt; und eine Bypassleitung, welche das Einlassventil mit dem Auslassventil verbindet, sodass das Arbeitsfluid von dem Einlassventil zu dem Auslassventil strömt, während es den Expander umgeht, gemäß einem Betrieb des Einlassventils und des Auslassventils.
  13. Die Turbovorrichtung wie in einem der Ansprüche 5 bis 12 beschrieben, ferner aufweisend: eine Einwegkupplung, welche zwischen dem Expander und einer Turbowelle des Turboladers vorgesehen ist, sodass die Rotationskraft lediglich in einer Richtung von dem Expander zu der Turbowelle übertragen wird.
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