DE102015012166A1

DE102015012166A1 - Self-circulating cycle

Info

Publication number: DE102015012166A1
Application number: DE102015012166.9A
Authority: DE
Inventors: Jörg Fritzsche
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2035-09-24
Also published as: DE102015012166B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen selbstzirkulierenden Kreislauf (1) mit einer Leitung (2), mit mindestens einer Druckpulsationsquelle (3), mit mindestens einer akustischen Diode (5, 6), wobei die Leitung (2) mit einem Arbeitsgas gefüllt ist und mit der Druckpulsationsquelle (3) verbunden ist, wobei von der Druckpulsationsquelle (3) erzeugte Druckpulsationen auf das Arbeitsgas in der Leitung (2) übertragbar sind, wobei die Druckpulsationen in der Leitung (2) mittels der mindestens einen akustischen Diode (5, 6) in eine gerichtete Strömung wandelbar sind. Die Nutzung des selbstzirkulierenden Kreislaufs (1) ist dadurch verbessert, dass der selbstzirkulierende Kreislauf (1) eine Turbine (10) aufweist, wobei die Turbine (10) mittels der Strömung antreibbar ist.The invention relates to a self-circulating circuit (1) with a line (2), with at least one pressure pulsation source (3), with at least one acoustic diode (5, 6), wherein the line (2) is filled with a working gas and with the Druckpulsationsquelle (3) is connected, wherein by the pressure pulsation source (3) generated pressure pulsations on the working gas in the conduit (2) are transferable, wherein the pressure pulsations in the conduit (2) by means of the at least one acoustic diode (5, 6) in a directed Flow are changeable. The use of the self-circulating circuit (1) is improved in that the self-circulating circuit (1) has a turbine (10), wherein the turbine (10) can be driven by means of the flow.

Description

Die Erfindung betrifft einen selbstzirkulierenden Kreislauf mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.The invention relates to a self-circulating circuit with the features of the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, dass in Kraftfahrzeugen ein großer Teil der Kraftstoffenergie nicht zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt, sondern in Abwärme gewandelt wird. Diese Wärmeenergie geht zu einem Großteil über das Abgas verloren.It is known that in motor vehicles, a large part of the fuel energy is not used to drive the vehicle, but is converted into waste heat. This heat energy is largely lost via the exhaust gas.

Im Stand der Technik sind Wärmekraftmaschinen und Kraftwärmemaschinen in Form von thermoakustischen Maschinen bekannt, die Abwärme eines Abgases nutzen, um hieraus elektrische Energie zu gewinnen.In the prior art heat engines and power heat engines in the form of thermoacoustic machines are known which use waste heat of an exhaust gas to recover electrical energy therefrom.

Aus der WO 2014/043790 A1 ist eine thermoakustische Maschine mit einem thermoakustischen Wandler und mit einem mechanischen Wandler bekannt. Der thermoakustische Wandler und der mechanische Wandler sind über zwei Verbindungsleitungen verbunden. Als Arbeitsgas der thermoakustischen Maschine dient Helium. Mittels des thermoakustischen Wandlers ist Wärmeenergie in akustische Energie wandelbar oder akustische Energie des Arbeitsgases in Wärmeenergie wandelbar. Der thermoakustische Wandler weist einen Regenerator mit einer Heißseite und mit einer Kaltseite auf, wobei der Regenerator jeweils über einen Wärmeübertrager einerseits mit einer Wärmequelle und andererseits mit einer Wärmesenke verbunden ist, so dass ein Temperaturgradient zwischen der Heißseite des Regenerators und einer Kaltseite des Regenerators entsteht. Der Regenerator weist insbesondere eine feinmaschige Struktur mit einer schlechten Wärmeleitfähigkeit auf. Diese Struktur steht mit dem Arbeitsgas in Kontakt. Entsprechende kleine Kanäle in dieser Struktur weisen einen Durchmesser auf, der kleiner als die thermische Eindringtiefe des Arbeitsgases in den Kanälen ist, so dass die Gasbewegung in der thermischen Grenzschicht erfolgt und ein besonders guter Wärmeaustausch mit der Struktur erfolgt. Die Temperatur des Arbeitsgases entspricht dabei lokal der Temperatur des Regenerators. Die eine Verbindungsleitung verbindet die Heißseite des Regenerators mit dem mechanischen Wandler und die andere Verbindungsleitung verbindet die Kaltseite des Regenerators mit dem mechanischen Wandler. Der mechanische Wandler weist zwei Kammern auf, wobei die beiden Kammern durch eine Membran voneinander getrennt sind und jeweils mit einer der Verbindungsleitungen verbunden sind. Mittels des thermoakustischen Wandlers ist Wärmeenergie in Schallenergie wandelbar. Hierbei entsteht eine Druckpulsation des Arbeitsgases. Die Druckpulsation wird über die Verbindungsleitungen an den mechanischen Wandler übertragen. Die Membran wird hierdurch ausgelenkt. Es ist nun bekannt, diese Membran mit einem Stößel derart zu koppeln, so dass die mechanische Energie der Membran dann die mechanische Energie der Stößel über einen Lineargenerator in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Dies ermöglicht es, die akustische Energie in elektrische Energie zu wandeln.From the WO 2014/043790 A1 is a thermoacoustic machine with a thermoacoustic transducer and with a mechanical transducer known. The thermoacoustic transducer and the mechanical transducer are connected via two connecting lines. The working gas of the thermoacoustic machine is helium. By means of the thermoacoustic transducer, heat energy can be converted into acoustic energy or acoustic energy of the working gas can be converted into heat energy. The thermoacoustic converter has a regenerator with a hot side and with a cold side, wherein the regenerator is connected via a heat exchanger on the one hand with a heat source and on the other hand with a heat sink, so that a temperature gradient between the hot side of the regenerator and a cold side of the regenerator arises. In particular, the regenerator has a fine-meshed structure with poor thermal conductivity. This structure is in contact with the working gas. Corresponding small channels in this structure have a diameter which is smaller than the thermal penetration depth of the working gas in the channels, so that the gas movement takes place in the thermal boundary layer and a particularly good heat exchange with the structure takes place. The temperature of the working gas corresponds locally to the temperature of the regenerator. One connecting line connects the hot side of the regenerator with the mechanical transducer and the other connecting line connects the cold side of the regenerator with the mechanical transducer. The mechanical transducer has two chambers, wherein the two chambers are separated by a membrane and each connected to one of the connecting lines. By means of the thermoacoustic transducer, heat energy can be converted into sound energy. This creates a pressure pulsation of the working gas. The pressure pulsation is transmitted via the connecting lines to the mechanical converter. The membrane is thereby deflected. It is now known to couple this membrane with a plunger so that the mechanical energy of the membrane then the mechanical energy of the plunger can be converted via a linear generator into electrical energy. This makes it possible to convert the acoustic energy into electrical energy.

Aus der gattungsbildenden WO 2004/015 336 A1 ist ein selbstzirkulierender Kreislauf bekannt. Der selbstzirkulierende Kreislauf weist eine mit einem Arbeitsgas gefüllte Leitung auf. Als Arbeitsgas dient Helium. Es ist eine Druckpulsationsquelle in Form eines thermoakustischen Wandlers vorgesehen. Der thermoakustische Wandler weist einen Regenerator in einer Kammer auf, wobei die Kammer des thermoakustischen Wandlers mit den beiden Enden der Leitung des selbstzirkulierenden Kreislaufes verbunden ist. In der Kammer wird mittels des Regenerators eine Druckpulsation erzeugt, die auf das Arbeitsgas in den Rohrleitungen übertragen wird. Die Druckpulsation speist somit Schallenergie in das Arbeitsgas ein. Die Schallenergie ist dabei insbesondere in stehenden Wellen und/oder in fortschreitenden Wellen in der Leitung gespeichert. In der Leitung ist ferner mindestens eine akustische Diode ausgebildet oder angeordnet. Mittels der akustischen Diode wird die Druckpulsation in eine gerichtete Strömung des Arbeitsgases gewandelt. Diese Strömung des Arbeitsgases in dem Kreislauf kann zum Transport von Wärmeenergie genutzt werden. Die Wärmeenergie kann nun an einer Stelle des selbstzirkulierenden Kreislaufes entnommen und an einer weiteren Stelle zugeführt werden. Beispielsweise kann an einer von dem Regenerator beabstandeten Stelle ein Arbeitsfluid mit der Außenseite der Leitung in Kontakt stehen, wobei an dieser Stelle Wärme zugeführt wird und an eine Heißseite des Regenerators weitergeleitet wird. Mittels des selbstzirkulierenden Kreislaufs ist es daher möglich, Wärmeenergie zwischen dem thermoakustischen Wandler und dem Arbeitsfluid zu transportieren.From the generic WO 2004/015 336 A1 is a self-circulating circuit known. The self-circulating circuit has a line filled with a working gas. The working gas is helium. There is provided a pressure pulsation source in the form of a thermoacoustic transducer. The thermoacoustic transducer has a regenerator in a chamber, wherein the chamber of the thermoacoustic transducer is connected to the two ends of the line of the self-circulating circuit. In the chamber, a pressure pulsation is generated by means of the regenerator, which is transmitted to the working gas in the pipes. The pressure pulsation thus injects sound energy into the working gas. The sound energy is stored in particular in standing waves and / or in progressive waves in the line. In the line at least one acoustic diode is further formed or arranged. By means of the acoustic diode, the pressure pulsation is converted into a directed flow of the working gas. This flow of the working gas in the circuit can be used to transport heat energy. The heat energy can now be removed at one point of the self-circulating circuit and fed to another location. For example, at a location spaced from the regenerator, a working fluid may be in contact with the outside of the conduit, at which point heat is supplied and passed to a hot side of the regenerator. By means of the self-circulating circuit, it is therefore possible to transport thermal energy between the thermoacoustic transducer and the working fluid.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten selbstzirkulierenden Kreislauf derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass die Nutzung der Energie des selbstzirkulierenden Kreislaufs verbessert ist.The invention has for its object to design the self-circulating circuit mentioned above in such a way and further, so that the use of the energy of the self-circulating circuit is improved.

Diese der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird nun durch einen selbstzirkulierenden Kreislauf mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Der selbstzirkulierende Kreislauf weist eine Turbine auf, wobei die Turbine mittels der Strömung antreibbar ist. Dies hat den Vorteil, dass die kinetische Energie im selbstzirkulierenden Kreislauf mittels der Turbine in mechanische Arbeit umwandelbar ist. Hierdurch ist eine Energiewandlung von akustischer Energie in nutzbare, mechanische Energie ermöglicht. Die Abwärme des Verbrennungsmotors ist dabei nutzbar, um die Strömung des selbstzirkulierenden Kreislaufs anzutreiben. Dadurch, dass mittels der Turbine eine Welle antreibbar ist, ist die Nutzung der mechanischen Energie vereinfacht. Die Welle kann zum Antrieb verwendet werden, beispielsweise indem das durch die Turbine bereitgestellte Drehmoment über ein Getriebe übersetzt wird und in einen Antriebsstrang eingekoppelt wird. Dies ist insbesondere in Kraftfahrzeugen vorteilhaft, deren elektrische Verbraucher nicht die volle elektrische Leistung einer thermoakustischen Maschine nutzen können. Bei fahrzeugtechnischen Anwendungen kann es insbesondere vorkommen, dass die von einem thermoakustischen Generator bereitgestellte, elektrische Energie nicht vom Bordnetz aufgenommen werden kann. Hier ist eine mechanische Einbindung durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des selbstzirkulierenden Kreislaufes mit einer Turbine von Vorteil. Der Einsatz der Erfindung ist daher insbesondere bei Nutzfahrzeugen von Vorteil.This object of the invention is now achieved by a self-circulating circuit with the features of claim 1. The self-circulating circuit has a turbine, wherein the turbine can be driven by means of the flow. This has the advantage that the kinetic energy in the self-circulating circuit can be converted into mechanical work by means of the turbine. This allows energy conversion from acoustic energy to usable mechanical energy. The waste heat of the internal combustion engine can be used to control the flow of the drive self-circulating circuit. The fact that a shaft can be driven by means of the turbine, the use of mechanical energy is simplified. The shaft may be used for propulsion, for example, by translating the torque provided by the turbine via a transmission and coupling it into a drive train. This is particularly advantageous in motor vehicles whose electrical consumers can not use the full electrical power of a thermoacoustic machine. In vehicle technology applications, it may happen, in particular, that the electrical energy provided by a thermoacoustic generator can not be absorbed by the vehicle electrical system. Here is a mechanical involvement by the inventive design of the self-circulating circuit with a turbine advantage. The use of the invention is therefore particularly advantageous for commercial vehicles.

Der selbstzirkulierende Kreislauf weist mindestens eine akustische Diode auf. Vorzugsweise sind zwei akustische Dioden vorgesehen. Im selbstzirkulierenden Kreislauf entsteht eine stehende Welle. Diese entsteht entweder, indem die Gesamtlänge des Kreislaufes genau einer Wellenlänge oder eines Vielfachen einer Wellenlänge entspricht, oder, indem sich ein ausreichend großes Gasvolumen nach einer viertel Wellenlänge an die Leitungen bzw. Rohre anschließt. Eine stehende Welle hat bei einer viertel Wellenlänge ihre größte Geschwindigkeitsamplitude. Die Positionen mit einer maximalen Geschwindigkeitsamplitude sind die bevorzugten Positionen für die akustischen Dioden. Dies hat den Vorteil, dass die akustischen Dioden an Positionen mit einer maximalen Geschwindigkeit des Arbeitsgases angeordnet sein können, an denen die akustischen Dioden besonders gut arbeiten.The self-circulating circuit has at least one acoustic diode. Preferably, two acoustic diodes are provided. The self-circulating circuit creates a standing wave. This arises either by the total length of the circuit corresponds to exactly one wavelength or a multiple of a wavelength, or, by a sufficiently large volume of gas after a quarter wavelength to the pipes or tubes connects. A standing wave has its maximum velocity amplitude at a quarter wavelength. The maximum velocity amplitude positions are the preferred locations for the acoustic diodes. This has the advantage that the acoustic diodes can be arranged at positions with a maximum velocity of the working gas at which the acoustic diodes work particularly well.

Die beiden akustischen Dioden können im selbstzirkulierenden Kreislauf in einer Ausgestaltung einen Abstand von einer halben Wellenlänge haben, wobei die akustischen Dioden jeweils einen Abstand einer viertel Wellenlänge von der Druckpulsationsquelle und einen Abstand einer viertel Wellenlänge von der Turbine aufweisen. Die Länge der Rohrleitung zwischen den beiden akustischen Dioden beträgt dabei eine halbe Wellenlänge. Die Gesamtlänge des Kreislaufs beträgt dabei eine Wellenlänge.In one embodiment, the two acoustic diodes can have a spacing of half a wavelength in the self-circulating circuit, with the acoustic diodes each having a quarter wavelength spacing from the pressure pulsation source and a quarter wavelength spacing from the turbine. The length of the pipeline between the two acoustic diodes is half a wavelength. The total length of the cycle is one wavelength.

Die mindestens eine akustische Diode ist vorzugsweise an der Turbine angeordnet. In bevorzugter Ausgestaltung ist nur die Turbine zwischen den beiden akustischen Dioden angeordnet. Die beiden Dioden sind dabei über zwei Leitungen mit einer Länge von einer viertel Wellenlänge mit der Druckpulsationsquelle verbunden, wobei die beiden Dioden am Einlass und am Auslass der Turbine angeordnet sind. Die Ausgestaltung der Turbine mit einem entsprechend großen Gasvolumen hat den weiteren Vorteil, dass ungewünschte Druckpulsationen in der Turbine zumindest vermindert sind, insbesondere verhindert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Reibungsverluste in den Leitungen vermindert sind, da die Gesamtlänge der Leitungen hierbei minimal ist.The at least one acoustic diode is preferably arranged on the turbine. In a preferred embodiment, only the turbine between the two acoustic diodes is arranged. The two diodes are connected via two lines with a length of a quarter wavelength with the pressure pulsation source, wherein the two diodes are arranged at the inlet and at the outlet of the turbine. The design of the turbine with a correspondingly large gas volume has the further advantage that undesired pressure pulsations in the turbine are at least reduced, in particular prevented. This has the advantage that the friction losses are reduced in the lines, since the total length of the lines is minimal.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist die Druckpulsationsquelle als thermoakustische Maschine ausgebildet. Die thermoakustische Maschine weist insbesondere einen thermoakustischen Wandler und eine Membran auf. Der selbstzirkulierende Kreislauf weist eine Leitung auf, die an mindestens einer Stelle nun fluidtechnisch mit der thermoakustischen Maschine verbunden ist, so dass die in der thermoakustischen Maschine herrschenden Druckschwankungen bzw. Druckpulsationen auf den selbstzirkulierenden Kreislauf übertragen werden. Die Druckpulsation dient hierbei als Energie für die Zirkulation des Arbeitsgases im selbstzirkulierenden Kreislauf.In a particularly preferred embodiment, the pressure pulsation source is designed as a thermoacoustic machine. In particular, the thermoacoustic machine has a thermoacoustic transducer and a membrane. The self-circulating circuit has a line which is now fluidly connected to the thermoacoustic machine at at least one point, so that the pressure fluctuations or pressure pulsations prevailing in the thermoacoustic machine are transferred to the self-circulating circuit. The pressure pulsation serves as energy for the circulation of the working gas in the self-circulating circuit.

Der thermoakustische Wandler weist einen Regenerator mit einer Heißseite und einer Kaltseite auf. Die Heißseite des Regenerators ist vorzugsweise mit dem Abgastrakt des Kraftfahrzeuges verbunden, so dass die im Abgas gespeicherte Wärmeenergie zum Antrieb der Turbine zumindest teilweise nutzbar ist. Es ist zwar denkbar, dass die Heißseite des Regenerators direkt über eine Wärmeübertragung mit dem Regenerator gekoppelt ist. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist jedoch die Heißseite des Regenerators über einen weiteren selbstzirkulierenden Kreislauf mit einem Abgaswärmeübertrager verbunden, so dass dem Abgas Wärmeenergie entzogen wird und nun an der Heißseite des thermoakustischen Wandlers bereitgestellt ist. Eine Kaltseite des thermoakustischen Wandlers ist mit einem Kühlmittelkreislauf, vorzugsweise mit einem Kühlwasserkreislauf, verbunden.The thermoacoustic transducer has a regenerator with a hot side and a cold side. The hot side of the regenerator is preferably connected to the exhaust tract of the motor vehicle, so that the heat energy stored in the exhaust gas for driving the turbine is at least partially usable. Although it is conceivable that the hot side of the regenerator is coupled directly via a heat transfer to the regenerator. In a particularly preferred embodiment, however, the hot side of the regenerator is connected via a further self-circulating circuit with an exhaust gas heat exchanger, so that the exhaust gas heat energy is removed and is now provided on the hot side of the thermoacoustic transducer. A cold side of the thermoacoustic transducer is connected to a coolant circuit, preferably to a cooling water circuit.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung weist einer der beiden selbstzirkulierenden Kreisläufe, nämlich entweder der selbstzirkulierende Kreislauf mit der Turbine oder der selbstzirkulierende Kreislauf mit dem Abgaswärmeübertrager, ein Ventil auf, wobei durch zumindest teilweises Schließen oder Öffnen des Ventils die mechanische Leistung der Turbine regelbar oder steuerbar ist. Durch teilweises Schließen des Ventils wird die Zirkulation im selbstzirkulierenden Kreislauf gedrosselt. In bevorzugter Ausgestaltung weist der selbstzirkulierende Kreislauf mit dem Wärmeübertrager das Ventil auf. Durch zumindest teilweises Schließen des Ventils ist somit die Wärmeübertragung auf die Heißseite des Wärmeregenerators nämlich der entsprechende Wärmestrom drosselbar, so dass hierdurch auch die Druckpulsation der thermoakustischen Maschine und damit auch die Druckpulsation im selbstzirkulierenden Kreislauf mit der Turbine drosselbar ist. Durch Schwächung der Druckpulsationen wird weniger mechanische Leistung durch die Turbine bereitgestellt.In a particularly preferred embodiment, one of the two self-circulating circuits, namely either the self-circulating circuit with the turbine or the self-circulating circuit with the exhaust gas heat exchanger, a valve, wherein at least partially closing or opening the valve, the mechanical performance of the turbine is controlled or controlled. By partially closing the valve, the circulation in the self-circulating circuit is throttled. In a preferred embodiment, the self-circulating circuit with the heat exchanger on the valve. By at least partially closing the valve thus the heat transfer to the hot side of the heat regenerator namely the corresponding heat flow can be throttled, so that thereby the pressure pulsation of the thermoacoustic machine and thus the pressure pulsation in the self-circulating circuit with the turbine can be throttled. By Weakening of the pressure pulsations will provide less mechanical power through the turbine.

Die von der Turbine bereitgestellte mechanische Leistung wird über eine Welle einem Getriebe zugeführt, wobei das Getriebe die Einspeisungen der mechanischen Energie der Turbine in den Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges ermöglicht. Das Getriebe ist im Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges angeordnet und kann beispielsweise ferner eine Kupplung aufweisen, mit der die Turbine vom Antriebsstrang abkoppelbar ist. Mit dieser Antriebsstranganordnung ist es möglich, Wärmeenergie des Abgases zu nutzen, die Wärmeenergie in akustische Energie zu wandeln und diese akustische Energie direkt in mechanische Leistung zum Antrieb einer Welle zu wandeln, so dass die Energie dem Antragsstrang wieder zur Verfügung gestellt wird.The mechanical power provided by the turbine is supplied via a shaft to a transmission, wherein the transmission allows the inputs of the mechanical energy of the turbine in the drive train of the motor vehicle. The transmission is arranged in the drive train of the motor vehicle and may, for example, further comprise a coupling with which the turbine can be decoupled from the drive train. With this powertrain arrangement, it is possible to utilize thermal energy of the exhaust gas, to convert the thermal energy into acoustic energy and to convert this acoustic energy directly into mechanical power for driving a shaft so that the energy is made available to the application line again.

Die eingangs genannten Nachteile sind vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.The aforementioned disadvantages are avoided and corresponding advantages are achieved.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen, selbstzirkulierenden Kreislauf auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:There are now a variety of ways to design and further develop the inventive, self-circulating circuit. For this purpose, reference may first be made to the claims subordinate to claim 1. In the following, a preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing and the associated description. In the drawing shows:

1 in einer schematischen Darstellung einen selbstzirkulierenden Kreislauf mit zwei akustischen Dioden und einer Turbine, und 1 in a schematic representation of a self-circulating circuit with two acoustic diodes and a turbine, and

2 in einer stark schematischen Darstellung einen Teil eines Antriebsstrangs, wobei der selbstzirkulierende Kreislauf aus 1 genutzt wird, um mechanische Energie in den Antriebsstrang einzuspeisen. 2 in a highly schematic representation of a part of a drive train, wherein the self-circulating circuit 1 is used to feed mechanical energy into the drive train.

In 1 ist ein selbstzirkulierender Kreislauf 1 zu erkennen. Der selbstzirkulierende Kreislauf 1 weist eine Leitung 2 auf, wobei die Leitung 2 mit einem Arbeitsgas gefüllt ist. Als Arbeitsgas kommt insbesondere Helium zum Einsatz. Die Leitung 2 ist einerseits mit einer Druckpulsationsquelle 3 verbunden. Die Druckpulsationsquelle 3 ist über einen Anschluss 4 mit der Leitung 2 verbunden. Der Anschluss 4 ist insbesondere ungefähr mittig zwischen den beiden Enden (nicht näher bezeichnet) der Leitung 2 angeordnet.In 1 is a self-circulating cycle 1 to recognize. The self-circulating circuit 1 has a line 2 on, with the line 2 filled with a working gas. Helium is used in particular as working gas. The administration 2 is on the one hand with a pressure pulsation source 3 connected. The pressure pulsation source 3 is about a connection 4 with the line 2 connected. The connection 4 in particular, is approximately midway between the two ends (unspecified) of the conduit 2 arranged.

Es ist mindestens eine akustische Diode 5, 6 vorhanden. Vorzugsweise sind wie in 1 dargestellt zwei akustische Dioden 5, 6 vorhanden. Die akustischen Dioden 5, 6 weisen einen in einer Strömungsrichtung 9 langsam erweiternden Querschnitt auf, wobei sich der Querschnitt der akustischen Diode 5 ausgehend von einer nicht näher bezeichneten kleinsten Verengung entgegen der Strömungsrichtung 9 über eine Stufe erweitert, so dass hier bei einer Strömung entgegen der Strömungsrichtung 9 Verwirbelungen auftreten und somit der Strömungswiderstand entgegen der Strömungsrichtung 9 größer ist als in Strömungsrichtung 9. Mit der mindestens einen akustischen Diode 5, 6 ist die von der Druckpulsationsquelle 3 auf das Arbeitsgas übertragene Druckpulsation in eine gerichtete Strömung wandelbar. Die akustischen Dioden 5, 6 dienen der Strömungsgleichrichtung.It is at least one acoustic diode 5 . 6 available. Preferably, as in 1 represented two acoustic diodes 5 . 6 available. The acoustic diodes 5 . 6 have one in a flow direction 9 slowly widening cross section, wherein the cross section of the acoustic diode 5 starting from an unspecified smallest constriction against the flow direction 9 extended over a step, so that here at a flow against the flow direction 9 Turbulence occur and thus the flow resistance against the flow direction 9 is greater than in the flow direction 9 , With the at least one acoustic diode 5 . 6 is that of the pressure pulsation source 3 transferred to the working gas pressure pulsation in a directed flow convertible. The acoustic diodes 5 . 6 serve the flow rectification.

Die mindestens eine akustische Diode 5, 6 ist vorzugsweise im Abstand der viertel Wellenlänge vom Anschluss 4 entfernt. Die Mitte der akustischen Diode 5, 6 ist hier durch die beiden Striche 7, 8 angedeutet. In der dargestellten Ausgestaltung sind zwei akustische Dioden 5, 6 vorgesehen, die jeweils im Abstand einer viertel Wellenlänge zum Anschluss 4 hin angeordnet sind. Hierdurch sind die beiden akustischen Dioden 5, 6 jeweils an Stellen angeordnet, an denen aufgrund der Druckpulsation ein Geschwindigkeitsmaximum auftritt. Dadurch sind diese Stellen zur Strömungsgleichrichtung besonders geeignet.The at least one acoustic diode 5 . 6 is preferably at a quarter wavelength distance from the terminal 4 away. The middle of the acoustic diode 5 . 6 is here by the two strokes 7 . 8th indicated. In the illustrated embodiment, two acoustic diodes 5 . 6 provided, each at a distance of a quarter wavelength for connection 4 are arranged. As a result, the two acoustic diodes 5 . 6 each arranged at locations where due to the pressure pulsation a maximum speed occurs. As a result, these sites are particularly suitable for flow equalization.

Die eingangs genannten Nachteile sind dadurch vermieden, dass der selbstzirkulierende Kreislauf 1 eine Turbine 10 aufweist. Die Turbine 10 ist mittels der Strömung des Arbeitsgases antreibbar. Die Turbine 10 ist hier zwischen den beiden Enden (nicht näher bezeichnet) der Leitung 2 angeordnet. Das Arbeitsgas strömt durch die Leitung 2 und treibt so die Turbine 10 an. Die Turbine 10 treibt wieder rum eine entsprechende Welle an. In diesem selbstzirkulierenden Kreislauf 1 ist es möglich, akustische Energie, die von der Druckpulsationsquelle 3 bereitgestellt wird, in mechanische Energie zu wandeln. Die Erfindung nutzt einen selbstzirkulierenden Kreislauf 1, um akustische Energie in mechanische Energie zu wandeln.The disadvantages mentioned above are avoided in that the self-circulating circuit 1 a turbine 10 having. The turbine 10 is drivable by means of the flow of the working gas. The turbine 10 is here between the two ends (unspecified) of the line 2 arranged. The working gas flows through the pipe 2 and so drives the turbine 10 at. The turbine 10 again drives around a corresponding wave. In this self-circulating cycle 1 It is possible to get acoustic energy from the pressure pulsation source 3 is provided to convert into mechanical energy. The invention uses a self-circulating circuit 1 to convert acoustic energy into mechanical energy.

Es gibt nun mehrere Möglichkeiten, den Abstand der akustischen Dioden 5, 6 von der Turbine 10 zu wählen. In der dargestellten Ausgestaltung erstrecken sich Rohre (nicht näher bezeichnet) zwischen der Turbine 10 und den akustischen Dioden 5, 6. Die Länge dieser Rohre bzw. die Länge dieses Abschnitts der Leitung 2 kann jeweils ebenfalls eine viertel Wellenlänge betragen.There are now several possibilities, the distance between the acoustic diodes 5 . 6 from the turbine 10 to choose. In the illustrated embodiment, tubes (unspecified) extend between the turbine 10 and the acoustic diodes 5 . 6 , The length of these pipes or the length of this section of the pipe 2 each may also be a quarter wavelength.

In einer kompakten Ausgestaltung (nicht näher dargestellt) des selbstzirkulierenden Kreislaufs 1 sind die akustischen Dioden 5, 6 am Einlass und am Auslass der Turbine 10 angeordnet. Die Turbine 10 weist hierbei somit einen Abstand von einer viertel Wellenlänge von der Druckpulsationsquelle 3 auf. Das Gasvolumen der Turbine 10 ist dabei insbesondere so groß ausgestaltet, dass ungewünschte Druckpulsationen in der Turbine 10 vorzugsweise vermieden werden.In a compact embodiment (not shown in detail) of the self-circulating circuit 1 are the acoustic diodes 5 . 6 at the inlet and outlet of the turbine 10 arranged. The turbine 10 in this case thus has a distance of a quarter wavelength from the pressure pulsation source 3 on. The gas volume of the turbine 10 is designed in particular so large that unwanted pressure pulsations in the turbine 10 preferably avoided.

In 2 ist eine Möglichkeit für die Einbindung eines solchen selbstzirkulierenden Kreislaufes 1 in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges stark schematisch dargestellt. In 2 ist ein Verbrennungsmotor 11 schematisch dargestellt, wobei mittels des Verbrennungsmotors 11 ein Drehmoment über eine Kurbelwelle 12 an ein Getriebe 13, und von dem Getriebe 13 weiter an die Antriebsräder 14 übertragen wird. Es ist nun der selbstzirkulierende Kreislauf 1 vorhanden, wobei mittels der entsprechenden Turbine 10 zusätzliche mechanische Antriebsleistung P_mech an das Getriebe 13 und damit an den Antriebsstrang übertragen wird. Die Antriebsräder 14 sind zum einen mittels des Verbrennungsmotors 11 antreibbar. Die Abgase des Verbrennungsmotors 11 werden in einen Abgastrakt 16 geleitet. Im Abgastrakt 16 ist nun Wärmeenergie gespeichert, die durch den selbstzirkulierenden Kreislauf 1 mit der Turbine 10 zurückgewonnen werden kann. Die hierbei gewonnene, mechanische Antriebsleistung P_mech dient dem Antrieb der Antriebsräder 14. In 2 is a possibility for the integration of such a self-circulating circuit 1 in a drive train of a motor vehicle shown very schematically. In 2 is an internal combustion engine 11 shown schematically, wherein by means of the internal combustion engine 11 a torque over a crankshaft 12 to a transmission 13 , and from the transmission 13 continue to the drive wheels 14 is transmitted. It is now the self-circulating cycle 1 present, using the corresponding turbine 10 additional mechanical drive power P_mech to the gearbox 13 and thus transmitted to the drive train. The drive wheels 14 are on the one hand by means of the internal combustion engine 11 drivable. The exhaust gases of the internal combustion engine 11 be in an exhaust tract 16 directed. In the exhaust tract 16 Now heat energy is stored by the self-circulating circuit 1 with the turbine 10 can be recovered. The mechanical drive power P_mech obtained here serves to drive the drive wheels 14 ,

Die Turbine 10 ist mittels einer Welle 15 mit dem Getriebe 13 verbunden. Wie im Folgenden beschrieben wird, wird nun zumindest ein Teil der im Abgas gespeicherten Wärmeenergie zum Antrieb der Turbine 10 wie folgt genutzt:
Als Druckpulsationsquelle 3 ist eine thermoakustische Maschine 17 mit einem thermoakustischen Wandler 18 vorgesehen. Die thermoakustische Maschine 17 weist neben dem thermoakustischen Wandler 18 ferner eine Membran 19 auf, wobei der thermoakustische Wandler 18 über die beiden Leitungen 20, 21 mit der Membran 19 verbunden sind. Die Membran 19 dient dazu, dass keine Strömung entlang der Leitungen 20, 21 entsteht. Die Leitungen 20, 21 sind durch Verbindungsrohre gebildet.The turbine 10 is by means of a wave 15 with the gearbox 13 connected. As will be described below, at least some of the heat energy stored in the exhaust gas will now drive the turbine 10 used as follows:
As pressure pulsation source 3 is a thermoacoustic machine 17 with a thermoacoustic transducer 18 intended. The thermoacoustic machine 17 points next to the thermoacoustic transducer 18 also a membrane 19 on, with the thermoacoustic transducer 18 over the two lines 20 . 21 with the membrane 19 are connected. The membrane 19 serves to prevent any flow along the lines 20 . 21 arises. The wires 20 . 21 are formed by connecting pipes.

Der thermoakustische Wandler 18 erzeugt in den Leitungen 20, 21 bzw. in den entsprechenden Verbindungsrohren akustische Wellen, die auf die Membran 19 übertragen werden.The thermoacoustic transducer 18 generated in the pipes 20 . 21 or in the corresponding connecting tubes acoustic waves, which on the membrane 19 be transmitted.

Über einen Anschluss 4 ist der selbstzirkulierende Kreislauf 1 nun an die thermoakustische Maschine 17, nämlich hier die Leitung 21 angekoppelt. Der selbstzirkulierende Kreislauf 1 ist fluidtechnisch mit der Leitung 21 verbunden. Die selbstzirkulierende Kreislauf 1 und die thermoakustische Maschine 17, nämlich die beiden Leitungen 20 und der thermoakustische Wandler 18 sind mit einem Arbeitsgas, insbesondere Helium gefüllt.About a connection 4 is the self-circulating cycle 1 now to the thermoacoustic machine 17 namely the line here 21 coupled. The self-circulating circuit 1 is fluidic with the line 21 connected. The self-circulating circuit 1 and the thermoacoustic machine 17 namely, the two lines 20 and the thermoacoustic transducer 18 are filled with a working gas, in particular helium.

Der thermoakustische Wandler 18 weist einen Regenerator 22 auf. Der Regenerator 22 weist eine Heißseite 23 und eine Kaltseite 24 auf. Der Regenerator 22 weist insbesondere eine feinmaschige Struktur mit einer schlechten Wärmeleitfähigkeit auf. Diese Struktur steht mit dem Arbeitsgas in Kontakt. Entsprechende kleine Kanäle (nicht dargestellt) in dieser Struktur weisen einen Durchmesser auf, der kleiner als die thermische Eindringtiefe des Arbeitsgases in den Kanälen ist, so dass die Gasbewegung in der thermischen Grenzschicht erfolgt und ein besonders guter Wärmeaustausch mit der Struktur erfolgt. Die Temperatur des Arbeitsgases entspricht dabei lokal der Temperatur des Regenerators 22. Wenn eine akustische Welle in die Kanäle eintritt, dann erfährt ein lokales Arbeitsgasvolumen eine zyklische Änderung des Druckes und der Geschwindigkeit im Verhältnis zu dem Ausgangszustand des Arbeitsgases. Die Auslenkung dieses Arbeitsgasvolumens ist signifikant kleiner als die Länge der Kanäle, daher oszilliert das Arbeitsgasvolumen jeweils nur lokal, d. h. in einem begrenzten Bereich der Kanäle des Regenerators 22. Das Arbeitsgas verhält sich dabei näherungsweise wie ein ideales Gas. Wenn nun die akustische Welle den Regenerator 22 von der Kaltseite 24 zur Heißseite 23 durchläuft, so wird die akustische Welle verstärkt. Der im Regenerator 22 ablaufende thermodynamische Zyklus ist grundsätzlich reversibel. Sobald das Temperaturgefälle zwischen der Heißseite 23 und der Kaltseite 24 des Regenerators 22 groß genug ist, um Reibungsverluste und thermische Relaxationsverluste des Arbeitsgases auszugleichen, werden akustische Wellen durch den Regenerator 22 verstärkt. Die Verstärkung hängt dabei unter anderem auch von den geometrischen Parametern der thermoakustischen Maschine 17 ab, wie beispielsweise der Länge und dem Durchmesser der Leitungen 20, 21.The thermoacoustic transducer 18 has a regenerator 22 on. The regenerator 22 has a hot side 23 and a cold side 24 on. The regenerator 22 has in particular a fine-meshed structure with a poor thermal conductivity. This structure is in contact with the working gas. Corresponding small channels (not shown) in this structure have a diameter which is smaller than the thermal penetration depth of the working gas in the channels, so that the gas movement takes place in the thermal boundary layer and a particularly good heat exchange with the structure takes place. The temperature of the working gas corresponds locally to the temperature of the regenerator 22 , When an acoustic wave enters the channels, a local working gas volume undergoes a cyclic change in pressure and velocity relative to the starting state of the working gas. The deflection of this working gas volume is significantly smaller than the length of the channels, therefore, the working gas volume oscillates only locally, ie in a limited region of the channels of the regenerator 22 , The working gas behaves approximately like an ideal gas. Now if the acoustic wave is the regenerator 22 from the cold side 24 to the hot side 23 passes through, so the acoustic wave is amplified. The in the regenerator 22 expiring thermodynamic cycle is basically reversible. Once the temperature gradient between the hot side 23 and the cold side 24 of the regenerator 22 is large enough to compensate for friction losses and thermal relaxation losses of the working gas, be acoustic waves through the regenerator 22 strengthened. Among other things, the gain depends on the geometrical parameters of the thermoacoustic machine 17 from, such as the length and the diameter of the lines 20 . 21 ,

Der Heißseite 23 wird nun Wärmeenergie aus dem Abgas, nämlich aus dem Abgastrakt 16 zugeführt. Hierzu weist der Abgastrakt 16 ein Abgaswärmeübertrager 25 auf. Der Abgaswärmeübertrager 25 kann beispielsweise als Plattenwärmeübertrager im Gegenstromprinzip ausgebildet sein. Die Nutzung des Gegenstromprinzips ist vorteilhaft, um eine möglichst hohe Arbeitsgastemperatur zu erzielen. Die Plattenbauweise ermöglicht eine große Wärmeübertragungsfläche. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Abgaswärmeübertrager 25 hinter einer Abgasnachbehandlung 31 angeordnet. Die Abgasnachbehandlung 31 weist insbesondere einen Katalysator auf. Durch exotherme Reaktionen im Katalysator kann die Abgastemperatur leicht erhöht sein.The hot side 23 Now heat energy from the exhaust gas, namely from the exhaust system 16 fed. For this purpose, the exhaust tract 16 an exhaust gas heat exchanger 25 on. The exhaust gas heat exchanger 25 can be designed, for example, as a plate heat exchanger in the countercurrent principle. The use of the countercurrent principle is advantageous in order to achieve the highest possible working gas temperature. The plate construction allows a large heat transfer surface. In a preferred embodiment, the exhaust gas heat exchanger 25 behind an exhaust aftertreatment 31 arranged. The exhaust aftertreatment 31 has in particular a catalyst. Exothermic reactions in the catalyst, the exhaust gas temperature can be slightly increased.

Zwar wäre es grundsätzlich vorteilhaft, vor der Abgasnachbehandlung 31 dem Abgas Energie zu entziehen. Das ist jedoch zumeist nicht möglich, da dann möglicherweise in bestimmten Fahrsituationen keine ausreichende Nachbehandlung des Abgases aufgrund von zu geringer Abgastemperaturen stattfindet.Although it would be fundamentally advantageous before the exhaust aftertreatment 31 to extract energy from the exhaust gas. However, this is usually not possible, since then may not take place in certain driving situations sufficient after-treatment of the exhaust gas due to low exhaust gas temperatures.

Dies hat den Vorteil, dass die Temperatur des Abgases bei der Abgasnachbehandlung 31 höher ist.This has the advantage that the temperature of the exhaust gas in the exhaust aftertreatment 31 is higher.

Es ist denkbar, dass in einer Ausgestaltung des Abgaswärmeübertragers 25 dieser direkt mit der Heißseite 23 des Regenerators 22 verbunden ist. Es ist jedoch bevorzugt, wenn der Abgaswärmeübertrager 25 über einen weiteren selbstzirkulierenden Kreislauf 26 mit der Heißseite 23 des Regenerators 22 verbunden ist. Dies ermöglicht es, die Wärmeenergie über eine gewisse Strecke zu transportieren und dann erst der Heißseite 23 zuzuführen. Hierdurch bestehen ferner größere Freiheiten bei der Wahl der Art des Abgaswärmeübertragers 25. It is conceivable that in one embodiment of the exhaust gas heat exchanger 25 this directly with the hot side 23 of the regenerator 22 connected is. However, it is preferred if the exhaust gas heat exchanger 25 via another self-circulating circuit 26 with the hot side 23 of the regenerator 22 connected is. This makes it possible to transport the heat energy over a certain distance and then only the hot side 23 supply. This also gives greater freedom in the choice of the type of Abgaswärmeübertragers 25 ,

Auch dieser selbstzirkulierende Kreislauf 26 weist nun mindestens eine akustische Diode 27, 28 auf. Dem Abgas entzogene Wärmeenergie wird mittels des selbstzirkulierenden Kreislaufes 26 der Heißseite 23 des thermoakustischen Wandlers 18 zugeführt. Mittels des Regenerators 22 wird die Wärmeenergie des Abgases in akustische Energie gewandelt.Also this self-circulating cycle 26 now has at least one acoustic diode 27 . 28 on. The exhausted heat energy is by means of the self-circulating circuit 26 the hot side 23 of the thermoacoustic transducer 18 fed. By means of the regenerator 22 The heat energy of the exhaust gas is converted into acoustic energy.

Die Kaltseite 24 des Regenerators 22 ist mit einem nur schematisch angedeuteten Kühlmittelkreislauf 29 verbunden. Die Kaltseite 24 des Regenerators 22 steht über einen weiteren Wärmeübertrager (nicht näher dargestellt) mit dem Kühlmittel in Kontakt. Die Temperatur des Kühlmittelkreislaufs 29 ist kleiner als die Temperatur des Abgases im Abgastrakt 16. Der Kühlmittelkreislauf 29 kann beispielsweise als Kühlwasserkreislauf ausgebildet sein.The cold side 24 of the regenerator 22 is with only schematically indicated coolant circuit 29 connected. The cold side 24 of the regenerator 22 is via a further heat exchanger (not shown) with the coolant in contact. The temperature of the coolant circuit 29 is smaller than the temperature of the exhaust gas in the exhaust tract 16 , The coolant circuit 29 may be formed, for example, as a cooling water circuit.

Die akustische Energie bzw. die entsprechenden Schallwellen werden entlang der Verbindungsrohre bzw. der entsprechenden Leitungen 21, 22 übertragen und dienen zum Antrieb des selbstzirkulierenden Kreislaufes 1, wodurch die Turbine 10 angetrieben wird und somit die Welle 15 und somit die mechanische Antriebsleistung P_mech in das Getriebe 13 eingespeist wird und somit an die Antriebsräder 14 übertragen wird. Die Turbine 10 ist insbesondere dadurch steuerbar, dass der selbstzirkulierende Kreislauf 26 ein Ventil 30 aufweist. Das Ventil 30 dient insbesondere als Abschaltventil, um den selbstzirkulierenden Kreislauf 26 abzuschalten. Durch das Ventil 30 kann die Strömung in dem selbstzirkulierenden Kreislauf 26 angehalten werden, wodurch die Wärmeübertragung an die Heißseite 23 des Regenerators 22 gestoppt wird. Hierdurch sinkt das Temperaturverhältnis zwischen der Heißseite 23 und der Kaltseite 24, wodurch weniger Wärmeenergie in akustische Energie gewandelt wird. Dadurch entstehen an dem Anschluss 4 weniger Druckpulsationen und/oder die Amplitude der Druckpulsationen nimmt ab, wodurch das Arbeitsgas im selbstzirkulierenden Kreislauf 1 weniger strömt und somit die Turbine 10 gebremst wird.The acoustic energy or the corresponding sound waves are along the connecting pipes or the corresponding lines 21 . 22 transferred and serve to drive the self-circulating circuit 1 , causing the turbine 10 is driven and thus the shaft 15 and thus the mechanical drive power P_mech in the transmission 13 is fed and thus to the drive wheels 14 is transmitted. The turbine 10 is particularly controllable by the self-circulating circuit 26 a valve 30 having. The valve 30 in particular serves as a shut-off valve to the self-circulating circuit 26 off. Through the valve 30 can the flow in the self-circulating circuit 26 be stopped, reducing the heat transfer to the hot side 23 of the regenerator 22 is stopped. This reduces the temperature ratio between the hot side 23 and the cold side 24 , whereby less heat energy is converted into acoustic energy. This results in the connection 4 less pressure pulsations and / or the amplitude of the pressure pulsations decreases, whereby the working gas in the self-circulating circuit 1 less flows and thus the turbine 10 is slowed down.

Es ist denkbar, in Weiterbildung der Anordnung beispielsweise mehrere Abgaswärmeübertrager 25 und mehrere thermoakustische Wandler 18 vorzusehen, wobei jeder der Abgaswärmeübertrager 25 mit dem zugehörigen thermoakustischen Wandler 18, nämlich der entsprechenden Heißseite 23 und dem dazugehörigen Regenerator 22 gekoppelt ist (nicht dargestellt). Die entsprechende thermoakustische Maschine 17 weist nun mehrere thermoakustische Wandler 18 auf, die vorzugsweise in Serie betrieben werden, um so die Wärmeenergie des Abgases noch besser ausnutzen zu können. Nach einer alternativen Ausgestaltung ist es ferner denkbar, dass das Ventil 30 nicht in dem selbstzirkulierenden Kreislauf 26, sondern in dem selbstzirkulierenden Kreislauf 1 vorgesehen ist.It is conceivable, in a further development of the arrangement, for example, a plurality of exhaust gas heat exchanger 25 and a plurality of thermoacoustic transducers 18 to provide, each of the exhaust gas heat exchanger 25 with the associated thermoacoustic transducer 18 , namely the corresponding hot side 23 and the associated regenerator 22 is coupled (not shown). The corresponding thermoacoustic machine 17 now has several thermoacoustic transducers 18 on, which are preferably operated in series, so as to exploit the heat energy of the exhaust gas even better. According to an alternative embodiment, it is also conceivable that the valve 30 not in the self-circulating circuit 26 but in the self-circulating cycle 1 is provided.

Der hier beschriebene Antriebsstrang und der beschriebene selbstzirkulierende Kreislauf 26 haben den Vorteil, dass die akustische Energie nicht zunächst in elektrische Energie gewandelt wird, sondern direkt in mechanische Energie gewandelt wird und direkt mittels der Turbine 10 zum Antrieb der Welle 15 nutzbar ist.The drive train described here and the described self-circulating circuit 26 have the advantage that the acoustic energy is not first converted into electrical energy, but is converted directly into mechanical energy and directly by means of the turbine 10 to drive the shaft 15 is usable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: selbstzirkulierender Kreislaufself-circulating circuit
22: Leitungmanagement
33: DruckpulsationsquelleDruckpulsationsquelle
44: Anschlussconnection
55: akustische Diodeacoustic diode
66: akustische Diodeacoustic diode
77: Strichstroke
88th: Strichstroke
99: Strömungsrichtungflow direction
1010: Turbineturbine
1111: Verbrennungsmotorinternal combustion engine
1212: Kurbelwellecrankshaft
1313: Getriebetransmission
1414: Antriebsräderdrive wheels
1515: Wellewave
1616: Abgastraktexhaust tract
1717: thermoakustische Maschinethermoacoustic machine
1818: thermoakustischer Wandlerthermoacoustic transducer
1919: Membranmembrane
2020: Leitungmanagement
2121: Leitungmanagement
2222: Regeneratorregenerator
2323: Heißseitehot side
2424: Kaltseitecold side
2525: AbgaswärmeübertragerExhaust gas heat exchanger
2626: selbstzirkulierender Kreislaufself-circulating circuit
2727: akustische Diodeacoustic diode
2828: akustische Diodeacoustic diode
2929: KühlmittelkreislaufCoolant circuit
3030: VentilValve
3131: Abgasnachbehandlungexhaust aftertreatment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2014/043790 A1 [0004]
WO 2004/015336 A1 [0005]

Claims

Self-circulating circuit ( 1 ) with a line ( 2 ), with at least one pressure pulsation source ( 3 ), with at least one acoustic diode ( 5 . 6 ), whereby the line ( 2 ) is filled with a working gas and with the pressure pulsation source ( 3 ), wherein from the pressure pulsation source ( 3 ) produced pressure pulsations on the working gas in the line ( 2 ) are transferable, wherein the pressure pulsations in the line ( 2 ) by means of the at least one acoustic diode ( 5 . 6 ) are convertible into a directed flow, characterized in that the self-circulating circuit ( 1 ) a turbine ( 10 ), wherein the turbine ( 10 ) is drivable by means of the flow.

Self-circulating circuit according to claim 1, characterized in that the pressure pulsation source ( 3 ) as a thermoacoustic machine ( 17 ) with a thermoacoustic transducer ( 18 ), wherein the thermoacoustic transducer ( 18 ) a regenerator ( 22 ) having.

Self-circulating circuit according to claim 1 or 2, characterized in that a connection ( 4 ) of the pressure pulsation source ( 3 ) a distance of one quarter wavelength to the at least one acoustic diode ( 5 . 6 ) having.

Self-circulating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the self-circulating circuit ( 1 ) two acoustic diodes ( 5 . 6 ) having.

Self-circulating circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one acoustic diode ( 5 . 6 ) on the turbine ( 10 ) is arranged.

Drive train arrangement of a motor vehicle, with an internal combustion engine ( 11 ) and a transmission ( 13 ), wherein by means of the transmission ( 13 ) at least one drive wheel ( 14 ) is functionally effective drivable, characterized in that a self-circulating circuit ( 1 ) with a turbine ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the turbine ( 10 ) over a wave ( 15 ) functionally effective with the transmission ( 13 ), wherein the mechanical drive power (P_mech) by means of the turbine ( 10 ) over the wave ( 15 ) to the transmission ( 13 ) and thus at least partially to the drive wheels ( 14 ) is transferable.

Drive train arrangement according to the preceding claim, characterized in that an exhaust tract ( 16 ) of an internal combustion engine ( 11 ) an exhaust heat exchanger ( 25 ), wherein the exhaust gas heat exchanger ( 25 ) functionally effective with the thermoacoustic machine ( 17 ), wherein the thermoacoustic machine ( 17 ) as a pressure pulsation source ( 3 ) of the self-circulating circuit ( 1 ) is trained.

Drive train arrangement according to the preceding claim, characterized in that the exhaust gas heat exchanger ( 25 ) by means of a further self-circulating circuit ( 26 ) with a hot side ( 23 ) of the regenerator ( 22 ) of the thermoacoustic transducer ( 18 ) connected is.

Drive train arrangement according to the preceding claim, characterized in that the further self-circulating circuit ( 26 ) a valve ( 30 ) for the control and / or regulation of the turbine ( 10 ) provided drive power (P_mech).