DE102017102925A1

DE102017102925A1 - Wärmetauscher für einen Rankine-Kreisprozess in einem Kraftfahrzeugschalldämpfer

Info

Publication number: DE102017102925A1
Application number: DE102017102925.7A
Authority: DE
Inventors: Shiguang Zhou
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2017-08-17
Also published as: CN107084032A; CN107084032B; US10371088B2; US20170234265A1

Abstract

Ein Fahrzeug ist mit einer Maschine versehen, die ein Abgassystem hat, das einen Schalldämpferkörper umfasst, der ein Ventil enthält, das einen Abgasfluss durch ein Abstimmrohr steuert. Das Fahrzeug hat einen Expander, einen Kondensator, eine Pumpe und einen Verdampfer in sequenzieller Fluidverbindung in einer geschlossenen Schleife, die ein Arbeitsfluid enthält. Der Verdampfer ist innerhalb des Körpers positioniert und trägt das Ventil und das Abstimmrohr darin, wobei der Verdampfer in thermischem Kontakt mit Abgas und dem Arbeitsfluid steht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diverse Ausführungsformen betreffen einen Wärmetauscher zum Übertragen von Wärme zu einem Arbeitsfluid in einem thermodynamischen Kreisprozess, wie zum Beispiel einem Rankine-Kreisprozess, in einem Fahrzeug.
STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge, darunter Hybridfahrzeuge, haben Brennkraftmaschinen, die Abgase mit einer hohen Temperatur erzeugen. Das Fahrzeug kann auch diverse Systeme mit Abwärme haben, die Kühlung erfordern, zum Beispiel das Maschinenkühlmittelsystem mit Kühlmittel. Ein thermodynamischer Kreisprozess, wie zum Beispiel ein Rankine-Kreisprozess kann verwendet werden, um Abwärme innerhalb des Fahrzeugs während des Betriebs zurückzugewinnen, zum Beispiel durch Verwenden von Maschinenabgasen, und Leistung zu dem Fahrzeug durch Verwenden eines Wärmetauschers zu liefern. Die Maschinenabgase können oft direkt das Arbeitsfluid in dem thermodynamischen Kreisprozess in einem Wärmetauscher erhitzen.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Fahrzeug bereitgestellt, mit einer Maschine, die ein Abgassystem hat, das einen Schalldämpferkörper umfasst, der ein Ventil enthält, das einen Abgasfluss durch ein Abstimmrohr steuert. Das Fahrzeug hat einen Expander, einen Kondensator, eine Pumpe und einen Verdampfer in sequenzieller Fluidverbindung in einer geschlossenen Schleife, die ein Arbeitsfluid enthält. Der Verdampfer ist innerhalb des Körpers positioniert und trägt das Ventil und das Abstimmrohr darin, wobei der Verdampfer in thermischem Kontakt mit Abgas und dem Arbeitsfluid ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist ein Fahrzeugschalldämpfer bereitgestellt, mit einem Gehäuse, das einen Abgaseinlass und einen Abgasauslass hat. Ein Abstimmrohr ist innerhalb des Gehäuses positioniert und trägt ein Ventil, um den Abgasfluss durch das Abstimmrohr zu steuern. Eine Leitung ist für den Fluss eines Arbeitsfluids in einem Rankine-Kreisprozess dort hindurch bereitgestellt. Diese Leitung ist innerhalb des Gehäuses positioniert, trägt das Abstimmrohr und steht sich in thermischem Kontakt mit Abgasen und dem Arbeitsfluid.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt. Ein Arbeitsfluid wird in einem Wärmetauscher in einem thermodynamischen Kreisprozess erhitzt, wobei der Wärmetauscher innerhalb eines Schalldämpfers positioniert ist, um ein Abstimmrohr zu stützen und in thermischem Kontakt mit Maschinenabgasen steht. Als Reaktion auf das Empfangen eines Signals, das eine Temperatur des Arbeitsfluids angibt, wird eine Position eines Ventils, das zu dem Abstimmrohr gehört, gesteuert, um den Abgasfluss dort hindurch zu steuern.
Diverse Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen dazugehörende, nicht einschränkende Vorteile bereit. Zum Beispiel kann ein thermodynamischer Kreisprozess, wie zum Beispiel ein Rankine-Kreisprozess, verwendet werden, um Wärmeenergie in mechanische oder elektrische Leistung umzuwandeln. Es wurden Bemühungen angestellt, um Wärmeenergie effizienter von Maschinenabgasen zu sammeln, während sie Abwärme in dem Fahrzeug abgeben. Die vorliegende Offenbarung stellt einen Rankine-Kreisprozess mit einem Wärmetauscher oder Verdampfer versehen mit einem Schalldämpfer oder als einen Schalldämpfer in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine bereit. Die Abgase erhitzen und verdampfen das Arbeitsfluid in dem Verdampfer. Die Wärmetauscher- oder Verdampferstruktur in dem Schalldämpfer wirkt, um die Menge an Lärm zu verringern, die von dem Auspuff einer Brennkraftmaschine abgegeben wird, und ist als eine akustische Lärmverringerungs- oder Schalldämmungsstruktur ausgelegt, um den Druck und das dazugehörende Geräusch, das von der Maschine erzeugt wird, zu verringern. Die Verdampferstruktur kann diverse Passagen für die Abgase aufweisen, die harmonisch abgestimmt sind, um eine zerstörende Interferenz zu verursachen, um entgegengesetzte Schallwellen zu unterdrücken. Durch Einbauen des Verdampfers in die Schalldämpferstruktur, anders als wenn man zwei getrennte Vorrichtungen in dem Abgasfluss hat, zum Beispiel einen Schalldämpfer und einen getrennten Wärmetauscher für den thermodynamischen Kreisprozess, kann der Gesamtrückdruck auf der Maschine verringert werden, was wiederum zu einer Erhöhung der Maschineneffizienz und Kraftstoffeinsparung für das Fahrzeug führt. Die Verdampferstruktur in dem Schalldämpfer wirkt, um die Temperatur der Abgase zu verringern, was wiederum ebenfalls den Druck und den Schalldruck oder akustischen Druck der Maschinenabgase verringert und zur Geräuschverringerung für das Fahrzeug führt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht eine Skizze von Systemen eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.
2 veranschaulicht ein vereinfachtes Druck-Enthalpiediagramm für den Rankine-Kreisprozess der 1,
3 veranschaulicht ein vereinfachtes Druck-Enthalpiediagramm für den Rankine-Kreisprozess der 1 unter diversen Betriebszuständen,
4 veranschaulicht eine Skizze eines Schalldämpfers mit einem Wärmetauscher gemäß einer Ausführungsform, und
5 veranschaulicht ein Verfahren zum Steuern des Wärmetauschers und des Schalldämpfers des Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt, wobei jedoch zu verstehen ist, dass die offenbarten Ausführungsformen nur beispielhaft sind und in unterschiedlichen und alternativen Formen verkörpert werden können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabgerecht, einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Bauteile zu zeigen. Spezifische strukturmäßige und funktionale Details, die hier offenbart sind, dürfen daher nicht als einschränkend ausgelegt werden, sondern nur als eine darstellende Grundlage um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Offenbarung auf unterschiedliche Art einzusetzen ist. Die Beschreibung der Bestandteile aus chemischer Sicht verweist auf die Bestandteile zum Zeitpunkt des Hinzufügens zu irgendeiner Kombination, die in der Beschreibung spezifiziert ist, und schließt nicht notwendigerweise chemische Wechselwirkungen unter Bestandteilen des Gemischs, sobald es einmal vermischt ist, aus. Ein Fluid, wie es in der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist, kann auf eine Substanz in diversen Zuständen oder Phasen verweisen, darunter eine Dampfphase, eine flüssige Phase, eine gemischte Dampf-/Flüssigkeitsphase, überhitzte Gase, unterkühlte Flüssigkeiten und dergleichen.
Ein thermodynamischer Kreisprozess, wie zum Beispiel ein Rankine-Kreisprozess, kann verwendet werden, um Wärmeenergie in mechanische oder elektrische Leistung umzuwandeln. Es wurden Bemühungen angestellt, um Wärmeenergie effizienter von Maschinenabgasen zu sammeln, während sie Abwärme in dem Fahrzeug abgeben. Die vorliegende Offenbarung stellt einen Rankine-Kreisprozess mit einem Wärmetauscher oder Verdampfer bereit, innerhalb eines Schalldämpfers oder als ein Schalldämpfer in dem Abgassystem für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt. Die Abgase erhitzen und verdampfen das Arbeitsfluid in dem Verdampfer. Die Verdampferstruktur in dem Schalldämpfer wirkt, um die Menge an Lärm zu verringern, die von einem Auspuff einer Brennkraftmaschine abgegeben wird, und ist als eine akustische Lärmverringerungs- oder Schalldämmungsstruktur ausgelegt, um den Druck und das dazugehörende Geräusch, das von der Maschine erzeugt wird, zu verringern. Die Wärmetauscher- oder Verdampferstruktur kann diverse Passagen für die Abgase aufweisen, die harmonisch abgestimmt sind, um eine zerstörende Interferenz zu verursachen, um entgegengesetzte Schallwellen zu unterdrücken. Durch Einbauen des Verdampfers in die Schalldämpferstruktur, anders als wenn man zwei getrennte Vorrichtungen in dem Abgasfluss hat, zum Beispiel einen Schalldämpfer und einen getrennten Wärmetauscher, kann der Gesamtrückdruck auf der Maschine verringert werden, was wiederum zu einer Erhöhung der Maschineneffizienz und Kraftstoffeinsparung für das Fahrzeug führt. Die Verdampferstruktur in dem Schalldämpfer wirkt, um die Temperatur der Abgase zu verringern, was wiederum ebenfalls den Druck und den Schalldruck oder akustischen Druck der Maschinenabgase verringert und zur Geräuschverringerung für das Fahrzeug führt.
1 veranschaulicht eine vereinfachte Skizze diverser Systeme innerhalb eines Fahrzeugs 10 gemäß einem Beispiel. Fluide in diversen Fahrzeugsystemen können über Wärmetransfer zu einem Arbeitsfluid innerhalb von Wärmetauschern eines Rankine-Kreisprozesses übertragen werden, und das Arbeitsfluid wird wiederum in einem Kondensator des Rankine-Kreisprozesses, der Umgebungsluft verwendet, gekühlt. Der Rankine-Kreisprozess erlaubt Energierückgewinnung durch Umwandeln von Abwärme in dem Fahrzeug in elektrische Leistung oder mechanische Leistung, die ansonsten an die Umgebungsluft übertragen würde.
Das Fahrzeug kann ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen, die für die Fahrzeugräder verfügbar sind, sein. Bei anderen Beispielen ist das Fahrzeug ein herkömmliches Fahrzeug mit nur einer Maschine. Bei dem gezeigten Beispiel hat das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine (ICE) 50 und eine Elektromaschine 52. Die Elektromaschine 52 kann ein Motor oder ein Motor/Generator (M/G) sein. Die Maschine 50 und die Elektromaschine 52 sind über ein Getriebe 54 mit einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 verbunden. Das Getriebe 54 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetengetriebesystem oder eine andere Kraftübertragung sein. Kupplungen 56 können zwischen der Maschine 50, der Elektromaschine 52 und dem Getriebe 54 vorgesehen sein. Der Antriebsstrang kann auf diverse Arten ausgelegt sein, darunter parallel, in Reihe oder ein reihenparalleles Hybridfahrzeug.
Die Elektromaschine 52 empfängt elektrische Leistung von einer Traktionsbatterie 58, um Drehmoment den Rädern 55 bereitzustellen. Die Elektromaschine 52 kann auch als ein Generator betrieben werden, um elektrische Leistung zum Beispiel zum Aufladen der Batterie 58 während eines Bremsvorgangs bereitzustellen.
Die Maschine 50 kann eine Brennkraftmaschine sein, wie zum Beispiel eine Dieselmaschine oder ein Ottomotor. Die Maschine 50 hat ein Abgassystem 60, durch das Abgase aus Zylindern in der Maschine 50 in die Atmosphäre ausgelassen werden. Das Abgassystem 60 hat einen Abgaskrümmer, der mit den Abgasöffnungen der Maschinenzylinder verbunden ist. Das Abgassystem 60 kann einen oder mehrere Schalldämpfer 61 zur Geräuschsteuerung aufweisen. Das Abgassystem 60 kann ein oder mehr Emissionssteuersysteme aufweisen, wie zum Beispiel einen Dreiwegekatalysator, einen katalytischen Wandler, ein Partikelfilter und dergleichen. Bei einigen Beispielen kann das Abgassystem 60 auch ein Abgasrückführungssystem (AGR) und/oder eine Verdichtungsvorrichtung, wie zum Beispiel einen Turbolader aufweisen.
Die Maschine 50 hat auch ein Kühlmittelsystem 62. Das Kühlmittelsystem enthält ein Maschinenkühlmittelfluid, das Wasser, Glykol und/oder ein anderes Fluid aufweisen kann, um Wärme von der Maschine 50 während des Betriebs zu entfernen. Die Maschine 50 kann mit einer internen oder externen Kühlhülse mit Durchgängen versehen sein, um Wärme von diversen Bereichen der Maschine 50 unter Verwenden des rückgeführten Maschinenkühlmittelfluids zu entfernen. Das Kühlmittelsystem 62 kann eine Pumpe, einen Kühler und einen Tank (nicht gezeigt) aufweisen.
Das Fahrzeug hat einen thermodynamischen Kreisprozess 70. Bei einem Beispiel ist der Kreisprozess 70 ein Rankine-Kreisprozess. Bei einem anderen Beispiel ist der Kreisprozess 70 ein modifizierter Rankine-Kreisprozess oder ein anderer thermodynamischer Kreisprozess, der ein Arbeitsfluid aufweist, das während des Kreisprozessbetriebs mehr als eine Phase durchläuft. Der Rankine-Kreisprozess 70 enthält ein Arbeitsfluid. Bei einem Beispiel erfährt das Arbeitsfluid einen Phasenwechsel und ist innerhalb des Systems ein Mischphasenfluid. Das Arbeitsfluid kann R-134a, R-245 oder ein anderes organisches oder anorganisches chemisches Kühlmittel basierend auf den gewünschten Betriebsparametern des Kreisprozesses sein. Der Kreisprozess 70 ist von dem Kühlmittelsystem 62 für die Maschine getrennt.
Der Kreisprozess 70 hat eine Pumpe 72, einen Verdichter oder eine andere Vorrichtung, die ausgelegt ist, um den Druck des Arbeitsfluids zu erhöhen. Die Pumpe 72 kann eine Kreiselpumpe, eine Verdrängungspumpe usw. sein. Das Arbeitsfluid fließt von der Pumpe 72 zu einem oder mehr Wärmetauschern. Die Wärmetauscher können Vorwärmer, Verdampfer, Überhitzer und dergleichen sein und ausgelegt sein, um Wärme zu dem Arbeitsfluid zu übertragen.
Das gezeigte Beispiel hat einen ersten Wärmetauscher 74, der als ein Vorwärmer ausgelegt ist. Ein zweiter Wärmetauscher 76 ist vorgesehen und kann als ein Verdampfer ausgelegt sein. Bei anderen Beispielen können mehr oder weniger Wärmetauscher stromabwärts der Pumpe 72 vorgesehen sein. Der Kreisprozess 70 kann zum Beispiel nur mit dem Wärmetauscher 76 versehen sein, oder kann mit drei oder mehr Wärmetauschern versehen sein, um das Arbeitsfluid zu erwärmen. Zusätzlich können die Wärmetauscher stromabwärts der Pumpe 72 auf diverse Arten in Bezug zueinander eingerichtet oder positioniert sein, zum Beispiel parallel, in Reihe, wie gezeigt, oder in einer Kombination aus Flüssen in Reihe und parallel.
Die Wärmetauscher 74, 76 sind ausgelegt, um Wärme von einer äußeren Wärmequelle zu übertragen, um das Arbeitsfluid innerhalb des Kreisprozesses 70 zu erwärmen und einen Phasenwechsel von Flüssigkeitsphase zu Dampfphase zu verursachen. Bei dem gezeigten Beispiel ist der Wärmetauscher 74 ausgelegt, um Wärme von dem Maschinenkühlmittelfluid in der Kühlmittelschleife 62 zu dem Arbeitsfluid in dem Kreisprozess 70 zu übertragen. Die Temperatur des Maschinenkühlmittels wird daher verringert, bevor es zu der Maschine 50 zurückkehrt, um Wärme von ihr zu entfernen, und der Wärmetauscher 74 wirkt als eine Wärmesenke in dem Kühlmittelsystem 62. Die Temperatur des Arbeitsfluids des Kreisprozesses 70 wird auf die gleiche Art innerhalb des Wärmetauschers 74 erhöht.
Bei anderen Beispielen, wie unten ausführlicher besprochen, ist der Wärmetauscher 74 ausgelegt, um Wärme zu dem Arbeitsfluid des Kreisprozesses 70 von einem anderen Fluid in einem Fahrzeugsystem zu übertragen, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Maschinenschmierfluid, ein Getriebeschmierfluid und ein Batteriekühlfluid. Bei einem weiteren Beispiel sind mehrere Vorwärm-Wärmetauscher 74 bereitgestellt und stehen jeweils in fluidtechnischer Verbindung mit einem getrennten Fahrzeugsystem, um von diesem Wärme zu empfangen. Ventile oder andere Flusssteuermechanismen können bereitgestellt sein, um selektiv Fluss zu den mehreren Wärmetauschern zu lenken und zu steuern.
Bei einem anderen Beispiel ist der Wärmetauscher 74 stromabwärts des Wärmetauschers 76 derart positioniert, dass er als ein Überhitzer ausgelegt ist, und überträgt Wärme von einem Fluid von diversen Fahrzeugsystemen, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein, Abgasrückführungsfluss (AGR). Der Wärmetauscher 74 stellt eine Wärmesenke für den AGR-Fluss und daher Abwärme zu dem Arbeitsfluid in dem Kreisprozess 70 bereit. Die Positionierung des Wärmetauschers 74 in Bezug zu dem Wärmetauscher 76 kann auf einer mittleren Temperatur basieren oder auf verfügbarer Wärme in den Abwärmefluiden der Fahrzeugsysteme.
Ein zweiter Wärmetauscher 76 ist in dem Kreisprozess 70 ebenfalls vorgesehen. Der Wärmetauscher 76 ist bei einem Beispiel ausgelegt, um Wärme zu dem Arbeitsfluid des Kreisprozesses von Abgasen in dem Maschinenabgassystem 60 zu übertragen. Für den Wärmetauscher 76 können die Maschinenabgase in dem Abgassystem 60 durch den Wärmetauscher 76 fließen, um Wärme direkt zu dem Arbeitsfluid in dem Kreisprozess 70 zu übertragen. Der Wärmetauscher 76 kann integriert mit oder als ein Schalldämpfer 61 in dem Abgassystem 60 vorgesehen sein, und kann einen herkömmlichen Schalldämpfer in einem Abgassystem 60, das einen oder mehr als einen Schalldämpfer hat, ersetzen.
Das Maschinenabgassystem 60 kann einen ersten Flussweg 78 durch oder in Berührung mit dem Wärmetauscher 76 haben. Das Maschinenabgassystem 60 kann auch einen zweiten oder Bypass-Flussweg 80 haben, um mindestens einen Teil des Abgasflusses um den Wärmetauscher 76 umzuleiten. Der zweite oder Bypass-Flussweg 80 kann von einem Abstimmrohr des Schalldämpfers, wie unten beschrieben, bereitgestellt werden. Ein Ventil 82 kann bereitgestellt sein, um die Menge an Abgas, die durch den Wärmetauscher 76 fließt, zu steuern, was wiederum eine Kontrolle der Wärmemenge, die zu dem Arbeitsfluid übertragen wird, und der Temperatur und des Zustands des Arbeitsfluids stromaufwärts des Expanders 90 bereitstellt. Der Wärmetauscher 76 kann auf diverse Arten ausgelegt sein, zum Beispiel kann der Wärmetauscher 76 ein Wärmetauscher mit einmaligem Durchgang oder mehreren Durchgängen für das Arbeitsfluid sein, und kann gemeinsamen Fluss, Querfluss oder Gegenfluss bereitstellen.
Mindestens einer der Wärmetauscher 74, 76 ist ausgelegt, um ausreichend Wärme zu dem Arbeitsfluid in dem Kreisprozess 70 zu übertragen, um das Arbeitsfluid, wie weiter unten besprochen, zu verdampfen. Der Verdampfer empfängt das Arbeitsfluid in einer Flüssigkeitsphase oder Flüssigkeit-Dampfmischphasenlösung und erwärmt das Arbeitsfluid auf eine Dampfphase oder überhitzte Dampfphase. Die Offenbarung beschreibt im Allgemeinen das Verwenden des Wärmetauschers 76 als einen Verdampfer, der das Maschinenabgas 60 verwendet; der Wärmetauscher 74 in dem Kreisprozess 70 kann jedoch als der Verdampfer vorgesehen werden.
Der Expander 84 kann eine Turbine sein, wie zum Beispiel eine Zentrifugal- oder Axialturbine oder eine andere ähnliche Vorrichtung. Der Expander 84 wird von dem Arbeitsfluid gedreht oder betätigt, um Arbeit zu erzeugen, während sich das Arbeitsfluid ausdehnt. Der Expander 84 kann mit einem Motor/Generator 86 verbunden sein, um den Motor/Generator zu drehen, um elektrische Leistung zu erzeugen, oder mit irgendeiner anderen mechanischen Verbindung, um zusätzliche mechanische Leistung zu der Antriebswelle und den Rädern 55 zu liefern. Der Expander 84 kann mit dem Generator 86 durch eine Welle oder eine andere mechanische Verbindung verbunden sein. Der Generator 86 ist mit der Batterie 58 verbunden, um elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen. Ein Wechselrichter oder AC/DC-Wandler 88 (für engl. alternating current (AC) und direct current (DC)) kann zwischen dem Generator 86 und der Batterie 58 bereitgestellt sein.
Das Arbeitsfluid verlässt den Expander 84 und fließt zu einem Wärmetauscher 90, auch als ein Kondensator 90 bezeichnet, in dem Kreisprozess 70. Der Kondensator 90 kann in einem Frontbereich des Fahrzeugs 10 positioniert sein. Der Kondensator 90 ist ausgelegt, um mit einem Umgebungsluftfluss 92 derart in Berührung zu stehen, dass Wärme von dem Arbeitsfluid zu dem Umgebungsluftfluss 92 derart übertragen wird, dass Wärme von dem Arbeitsfluid entfernt wird und das Arbeitsfluid gekühlt und/oder kondensiert wird. Der Kondensator 90 kann einstufig oder mehrstufig sein, und der Fluss des Arbeitsfluids kann durch die diversen Stufen, wie von dem Kreisprozess 70 erfordert, durch Verwenden von Ventilen oder anderen Mechanismen steuerbar sein.
Bei einigen Beispielen weist der Kreisprozess 70 einen Fluidspeicher 94 oder Trockner auf. Der Speicher 94 kann als ein Fluid- oder Flüssigkeitstank für das Arbeitsfluid in dem Kreisprozess 70 bereitgestellt sein. Die Pumpe 72 saugt Fluid von dem Speicher 94, um den Kreisprozess 70 zu füllen. Wie aus 1 ersichtlich, ist der Kreisprozess 70 ein Kreisprozess in geschlossener Schleife derart, dass sich das Arbeitsfluid nicht mit anderen Fluiden in dem Fahrzeug oder mit der Umgebungsluft vermischt.
Der Kreisprozess 70 kann eine Steuervorrichtung 96 aufweisen, die konfiguriert ist, um den Kreisprozess innerhalb vorbestimmter Parameter, wie unten beschrieben, zu betreiben. Die Steuervorrichtung 96 kann mit der Pumpe 72, dem Expander 84 und diversen Ventilen und/oder Sensoren in dem Kreisprozess 70 und dem Fahrzeug 10 in Verbindung stehen.
Die Steuervorrichtung 96 kann in eine Maschinensteuereinheit (ECU), eine Getriebesteuereinheit (TCU), eine Fahrzeugsystemsteuereinheit (VCS) oder dergleichen eingebaut sein oder mit ihr in Verbindung stehen, und kann auch mit diversen Fahrzeugsensoren in Verbindung stehen. Das Steuersystem für das Fahrzeug 10 kann eine beliebige Anzahl von Steuervorrichtungen aufweisen und kann in eine einzige Steuervorrichtung integriert sein oder mehrere Module haben. Einige oder alle der Steuervorrichtungen können durch ein Controller Area Network (CAN) oder ein anderes System verbunden sein. Die Steuervorrichtung 96 und das Fahrzeugsteuersystem können einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU) verbunden mit unterschiedlichen Typen von computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien aufweisen. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können zum Beispiel flüchtige und nichtflüchtige Nurlesespeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM) und batteriestromgestützte Speicher (KAM) sein. Ein batteriestromgestützter Speicher (KAM) ist ein persistenter oder nichtflüchtiger Speicher, der verwendet werden kann, um unterschiedliche Betriebsvariablen zu speichern, während die CPU ausgeschaltet ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung beliebiger einer Anzahl bekannter Speichervorrichtungen umgesetzt werden, wie zum Beispiel PROMs (programmierbarer Nurlesespeicher), EPROMs (elektrischer PROM), EEPROMs (elektrisch löschbarer PROM), Flashspeicher oder irgendeine andere elektrische, magnetische, optische oder Kombinationsspeichervorrichtung, die in der Lage ist, Daten zu speichern, von welchen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die von der Steuervorrichtung beim Steuern des Fahrzeugs oder des Kreisprozesses 70 verwendet werden.
2 veranschaulicht eine Druck-Enthalpietabelle für das Arbeitsfluid des Rankine- oder thermodynamischen Kreisprozesses 70, wie in 1 gezeigt. Die Tabelle hat Druck (P) auf der vertikalen Achse und Enthalpie (h) auf der horizontalen Achse. Die Enthalpie kann Energieeinheiten pro Einheitsmasse haben, zum Beispiel kJ/kg.
Unter Bezugnahme auf die 1–2 werden bei einem Beispiel ein Temperatursensor und ein Drucksensor an der Stelle 130 in dem Kreisprozess bereitgestellt, um die Temperatur und den Druck des Arbeitsfluids in dem Kreisprozess an dem Einlass zu der Pumpe 72 zu messen. Ein Temperatursensor und/oder Drucksensor kann auch an der Stelle 134 an dem Einlass zu dem Expander 84 und an der Stelle 136 an dem Auslass des Expanders 84 vorgesehen sein. Diese Temperatur- und Drucksensoren stehen mit der Steuervorrichtung 96 in Kommunikation und sind konfiguriert, um ein Signal zu ihr zu senden. Die Steuervorrichtung 96 kann auch mit dem Ventil 82 in Kommunikation sein, um ein Signal zu dem Ventil 82 oder einem dazugehörenden Steuermechanismus für das Ventil 82 zu senden, um eine Position des Ventils 82 zu steuern.
Das Fahrzeug kann auch mit einer Klimaanlage 100 bei einer oder mehreren Ausführungsformen versehen sein. Das System 100 ist von dem Kreisprozess 70 getrennt oder unabhängig. Die Klimaanlage 100 kann Teil eines Heiz-, Ventilations- und Luft Aufbereitungssystems (HVAC) für das Fahrzeug 10 sein. Das HVAC 100-System stellt Luft mit einer kontrollierten Temperatur zu dem Fahrzeug oder dem Fahrgastraum zur Fahrgastraum-Klimasteuerung durch die Insassen des Fahrzeugs bereit. Die Klimaanlage 100 hat einen ersten Wärmetauscher 101 oder Kondensator in Berührung mit der Umgebungsluft 92. Der Kondensator 101 kann in dem Frontbereich des Fahrzeugs 10 positioniert sein. Der Kondensator 101 ist zur Wärmeübertragung zwischen der Umgebungsluft und einem Kühlmittel oder anderen Fluid in dem System 100 ausgelegt.
Die Klimaanlage 100 kann auch eine Expansionsvorrichtung, ein Ventil oder eine Drossel 102 sowie einen Verdichter oder eine Pumpvorrichtung 104 aufweisen. Das System 100 hat einen anderen Wärmetauscher 106 in Berührung mit dem Luftstrom 110, um zu der Fahrgastzelle 108 und dem Kühlmittel in dem System 100 gelenkt zu werden. Der Luftfluss 110, der für die Klimatisierung der Fahrgastzelle bestimmt ist, fließt über das Kühlmittel, wird gekühlt und fließt in den Wärmetauscher 106 und dann zu der Fahrgastzelle 108, wie von den Insassen des Fahrzeugs gefordert.
Die Wölbung 120 stellt eine Trennlinie zwischen den diversen Phasen des Arbeitsfluids bereit. Das Arbeitsfluid ist eine Flüssigkeit oder unterkühlte Flüssigkeit im Bereich 122 links von der Wölbung 120. Das Arbeitsfluid ist ein Dampf oder überhitzter Dampf in dem Bereich 126 rechts von der Wölbung 120. Das Arbeitsfluid ist eine Mischphase, zum Beispiel ein Gemisch aus Flüssigkeits- und Dampfphase, in dem Bereich 124 unterhalb der Wölbung 120. Entlang der linken Seite der Wölbung 120, wo der Bereich 122 und 124 aufeinandertreffen, ist das Arbeitsfluid eine gesättigte Flüssigkeit. Entlang der rechten Seite der Wölbung 120, wo der Bereich 124 und 126 aufeinandertreffen, ist das Arbeitsfluid ein gesättigter Dampf.
Der Rankine-Kreisprozess 70 der 1 ist in der Tabelle der 2 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Der in der Tabelle dargestellte Kreisprozess 70 ist für die Zwecke dieser Offenbarung vereinfacht, und irgendwelche Verluste in dem Kreisprozess 70 oder dem System sind nicht veranschaulicht, obwohl sie bei tatsächlichen Anwendungen vorliegen können. Die Verluste können Pumpverluste, Rohrverluste, Druck- und Reibungsverluste, Wärmeverluste durch diverse Bauteile oder andere Irreversibilitäten in dem System aufweisen. Der Betrieb des Kreisprozesses 70, wie in 2 gezeigt, ist vereinfacht, um konstanten Druck und adiabatische, umkehrbare und/oder isentrope Prozessschritte wie jeweils anwendbar und unten beschrieben anzunehmen; der Durchschnittsfachmann würde jedoch erkennen, dass der Kreisprozess 70 von diesen Annahmen in einer realen Anwendung abweichen könnte. Der Kreisprozess ist als Betrieb zwischen einem Hochdruck P_H und einem Niederdruck P_L dargestellt. Linien konstanter Temperatur sind in der Darstellung ebenfalls gezeigt, wie zum Beispiel T_H und T_L.
Der Kreisprozess 70 beginnt an einer Stelle 130, an der das Arbeitsfluid in die Pumpe 72 eintritt. Das Arbeitsfluid ist eine Flüssigkeit bei 130 und kann auf eine Temperatur von 2 bis 3 Grad Celsius oder weiter unter der Sättigungstemperatur bei P_L unterkühlt sein. Das Arbeitsfluid verlässt die Pumpe 72 an der Stelle 132 mit einem höheren Druck P_H und in einer Flüssigkeitsphase. Bei einem gezeigten Beispiel ist der Pumpprozess von 130 zu 132 als isentrop oder adiabatisch und umkehrbar modelliert.
Das Arbeitsfluid tritt in einen oder mehr Wärmetauscher bei 132 ein, zum Beispiel in die Wärmetauscher 74, 76. Das Arbeitsfluid wird innerhalb der Wärmetauscher 74, 76 unter Verwenden von Abwärme von dem Maschinenabgas und anderen Fahrzeug-Wärmequellen erwärmt. Das Arbeitsfluid verlässt die Wärmetauscher als ein Dampf oder überhitzter Dampf an der Stelle 134. Der Aufwärmprozess von 132 bis 134 ist als ein Prozess mit konstantem Druck modelliert. Wie aus der Figur ersichtlich ist, tritt der Prozess von 132 zu 134 bei P_H auf, und die Temperatur steigt bei 134 auf T_H. Das Arbeitsfluid beginnt in einer Flüssigkeitsphase bei 132 und verlässt die Wärmetauscher 74, 76 bei 134 in einer überhitzten Dampfphase.
Das Arbeitsfluid tritt in einen Expander 84, wie zum Beispiel in eine Turbine, an der Stelle 134 als ein überhitzter Dampf ein. Das Arbeitsfluid treibt den Expander an oder dreht ihn während es sich ausdehnt, um Arbeit zu erzeugen. Das Arbeitsfluid verlässt den Expander 84 an der Stelle 136 mit einem Druck P_L. Das Arbeitsfluid kann bei 136, wie gezeigt, ein überhitzter Dampf sein. Bei anderen Beispielen kann das Arbeitsfluid ein gesättigter Dampf sein oder kann in gemischter Phase und im Bereich 124 nach dem Verlassen des Expanders 84 sein. Bei einem weiteren Beispiel befindet sich das Arbeitsfluid innerhalb einiger Grad Celsius von der Linie des gesättigten Dampfs auf der rechten Seite der Wölbung 120. Bei dem gezeigten Beispiel ist der Expansionsprozess von 134 zu 136 als isentrop oder adiabatisch und umkehrbar modelliert. Der Expander 84 veranlasst einen Druckabfall und einen entsprechenden Temperaturabfall über der Vorrichtung, während sich das Arbeitsfluid ausdehnt.
Das Arbeitsfluid tritt in einen oder mehr Wärmetauscher bei 136 ein, zum Beispiel in den Wärmetauscher 90. Das Arbeitsfluid wird innerhalb des Wärmetauschers 90 unter Verwenden von Umgebungsluft, die durch den Frontbereich des Fahrzeugs erhalten wird, gekühlt. Das Arbeitsfluid verlässt den Wärmetauscher 90 an der Stelle 130 und fließt dann zu der Pumpe 72. Ein Speicher kann in dem Kreisprozess 70 ebenfalls vorhanden sein. Der Kühlprozess von 136 zu 130 ist als ein Prozess mit konstantem Druck modelliert. Wie aus der Figur ersichtlich ist, tritt der Prozess von 136 zu 130 bei P_L auf. Die Temperatur des Arbeitsfluids wird innerhalb des Wärmetauschers 90 verringert. Das Arbeitsfluid beginnt als ein überhitzter Dampf oder eine Dampf-Flüssigkeitsmischphase bei 136, und verlässt den Wärmetauscher 90 bei 130 als eine Flüssigkeit.
Bei einem Beispiel ist der Kreisprozess 70 ausgelegt, um mit einem Druckverhältnis von P_H zu P_L von etwa 3 zu arbeiten, oder bei einem weiteren Beispiel mit einem Druckverhältnis von etwa 2,7 zu arbeiten. Bei anderen Beispielen kann das Druckverhältnis höher oder niedriger sein. Der Kreisprozess 70 kann angepasst werden, um in diversen Umgebungen, wie von dem Fahrzeug 10 und seiner Umgebung gefordert, zu arbeiten. Bei einem Beispiel ist der Kreisprozess 70 ausgelegt, um über einen Bereich möglicher Umgebungstemperaturen zu arbeiten. Die Umgebungstemperatur kann ein Limit für die Menge an Kühlung bereitstellen, die für das Arbeitsfluid in dem Wärmetauscher 90 verfügbar ist. Bei einem Beispiel kann der Kreisprozess 70 zwischen einer Umgebungstemperatur von –25 Grad Celsius und 40 Grad Celsius betrieben werden. Bei anderen Beispielen kann der Kreisprozess 70 mit höheren und/oder niedrigeren Umgebungstemperaturen arbeiten.
Die Leistung, die von dem Kreisprozess 70 geliefert wird, kann von dem Massenfluss des Abwärmefluids, von der Temperatur des Abwärmefluids, von der Temperatur des Arbeitsfluids an der Stelle 134 sowie von dem Massenfluss der Umgebungstemperatur abhängen. Bei Abgas, das die einzige Abwärmequelle bereitstellt, hängt die Leistung des Kreisprozesses 70 zum Beispiel von dem Abgasmassenfluss durch den Wärmetauscher 76, der Temperatur des Abgases, das in den Wärmetauscher 76 eintritt, der Temperatur des Arbeitsfluids an der Stelle 134 und dem Umgebungsluftmassenfluss ab. Bei Systemen mit mehr als einer Abwärmequelle wären die Massenflüsse und Temperaturen jeder Quelle ebenfalls in der Leistung, die von dem Kreisprozess 70 geliefert wird, enthalten. Bei einem Beispiel beträgt die Leistung aus dem Kreisprozess 70 in der Größenordnung von 1,0 bis 2,0 kW, und bei einem weiteren Beispiel etwa 1,5 kW für einen Kreisprozess mit Abgastemperaturen von 600 bis 800 Grad Celsius und einem Abgasmassenfluss von 50 bis 125 kg/Std.
Die Effizienz des Kreisprozesses 70 in Bezug auf das Fahrzeug 10 kann basierend auf der elektrischen Leistung bestimmt werden, die von dem Generator 86 erzeugt wird, und auf einer Wärmetransferrate, die von den Abwärmequellen, zum Beispiel Maschinenabgas, Maschinenkühlmittel usw., verfügbar ist. Die verfügbare Wärmerate hängt von dem Massenfluss des Abwärmefluids durch den dazugehörenden Kreisprozess-Wärmetauscher und dem Temperaturunterschied zwischen dem Abwärmefluid über die Wärmetauscher ab. Bei einem Beispiel wurde die Kreisprozesseffizienz als durchschnittlich über 8 % unter Verwenden von nur Abgaswärme gemessen, und bei einem weiteren Beispiel wurde die Kreisprozesseffizienz als durchschnittlich über 10 % für einen Kreisprozess, der nur Abgasabwärme verwendet, gemessen.
Das Aufrechterhalten des Zustands oder der Phase des Arbeitsfluids an spezifischen Betriebspunkten innerhalb des Kreisprozesses 70 kann für den Systembetrieb und das Aufrechterhalten der Systemeffizienz kritisch sein. Es kann zum Beispiel erforderlich sein, einen oder beide Wärmetauscher 74, 76 für den Gebrauch mit einer Flüssigkeitsphase, einem Mischphasenfluid und einem Dampfphasenfluid auszulegen. Das Arbeitsfluid muss eventuell eine Flüssigkeitsphase an Stelle 130 in dem Kreisprozess sein, um einem Lufteinschluss innerhalb der Pumpe 72 vorzubeugen. Zusätzlich kann es wünschenswert sein, das Arbeitsfluid als einen Dampf zwischen den Stellen 134 und 136 basierend auf der Bauweise des Expanders 84 aufrechtzuerhalten, weil eine Mischphase die Effizienzen des Systems 70 verringern oder Abnutzung an der Vorrichtung 84 verursachen kann. Basierend auf der Umgebungslufttemperatur und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die die Umgebungsluftflussrate steuert, kann die Menge und/oder Rate des Kühlens, das für das Arbeitsfluid innerhalb des Wärmetauschers 90 verfügbar ist, ebenfalls begrenzt sein. Ferner können die Menge und/oder Rate an Wärme, die verfügbar ist, um das Arbeitsfluid zu erhitzen, beim Starten des Fahrzeugs begrenzt sein, wenn das Maschinenabgas und/oder das Maschinenkühlmittel seine Betriebstemperatur nicht erreicht hat.
Der Kreisprozess 70 kann bei diversen Betriebsbedingungen betrieben werden, zum Beispiel basierend auf einer Mindestumgebungsluft-Betriebstemperatur T_L,min und einer Höchstumgebungsluft-Betriebstemperatur T_H,max. Das Arbeitsfluid wird basierend auf den Kreisprozessen und Betriebszuständen der diversen Stellen in dem Kreisprozess und den Zwängen, die von diesen Betriebszuständen auferlegt werden, ausgewählt. Zusätzlich kann der Kreisprozess 70 gesteuert werden, um innerhalb eines gewünschten Temperatur- und Druckbereichs zu arbeiten, indem die Flussrate des Abgases oder einer anderen Abwärmequelle durch die Wärmetauscher 74, 76 geändert wird, wodurch die Wärmemenge, die an das Arbeitsfluid übertragen wird und seine Temperatur an der Stelle 134 gesteuert werden. Der Wärmetauscher 90 kann gesteuert werden, indem zusätzliche Stufen oder Begrenzungsstufen für durchfließendes Arbeitsfluid basierend auf der Umgebungstemperatur, der Flussrate und Feuchtigkeit vorgesehen werden, wodurch die Kühlmenge und die Arbeitsfluidtemperatur an der Stelle 130 gesteuert werden. Zusätzlich kann die Flussrate des Arbeitsfluids durch die Pumpe 72 derart gesteuert werden, dass das Arbeitsfluid eine längere oder kürzere Verweilzeit in jedem Wärmetauscher 74, 76, 90 hat, wodurch die Wärmemenge, die zu oder von dem Arbeitsfluid übertragen wird, gesteuert wird.
Der Kreisprozess 70 kann bei diversen Betriebsbedingungen, wie in 3 gezeigt, betrieben werden. 3 veranschaulicht zwei Betriebszustände für den Kreisprozess 70. Der Kreisprozess 150 ist an oder nahe einer Mindestumgebungsluft-Betriebstemperatur T_L,min arbeitend gezeigt. Der Kreisprozess 152 ist an oder nahe einer Höchstumgebungsluft-Betriebstemperatur T_H,max arbeitend gezeigt. Das Arbeitsfluid wird basierend auf den Kreisläufen und Betriebszuständen der diversen Stellen in dem Kreisprozess ausgewählt, und basierend auf den Zwängen, die von diesen Betriebszuständen auferlegt werden, zum Beispiel Aufrechterhalten der Stelle 130 jedes Kreisprozesses 150, 152 als eine verdichtete Flüssigkeit, wie durch die unterbrochene Linie 154 gezeigt. Die Linie 154 stellt einen Zielzustand für den Pumpeneinlass an der Stelle 130 dar, und ist bei einem Beispiel zwei bis vier Grad Celsius kühler als die Linie der gesättigten Flüssigkeit oder der linken Seite der Wölbung 120. Zusätzlich kann der Kreisprozess 70 gesteuert werden, um innerhalb eines gewünschten Temperatur- und Druckbereichs zu arbeiten, indem die Abgasflussrate durch den Wärmetauscher 76 unter Verwenden des Ventils 82 geändert wird, wodurch die Wärmemenge, die an das Arbeitsfluid übertragen wird, und seine Temperatur an der Stelle 134 gesteuert werden. Das Ventil 82 kann ein Ventil mit zwei Positionen sein, oder kann steuerbar sein, um variablen Fluss zu liefern. Der Wärmetauscher 90 kann auch gesteuert werden, indem zusätzliche Stufen oder Begrenzungsstufen für durchfließendes Arbeitsfluid basierend auf der Umgebungstemperatur, der Flussrate und Feuchtigkeit vorgesehen werden, wodurch die Kühlmenge und die Arbeitsfluidtemperatur an der Stelle 130 gesteuert werden. Zusätzlich kann die Flussrate des Arbeitsfluids durch die Pumpe 72 derart gesteuert werden, dass das Arbeitsfluid eine längere oder kürzere Verweilzeit in jedem Wärmetauscher 90, 74, 76 hat, wodurch die Wärmemenge, die zu oder von dem Arbeitsfluid übertragen wird, gesteuert wird.
4 veranschaulicht eine Skizze eines Geräts oder einer Vorrichtung 200 für den Gebrauch als ein Schalldämpfer 61, der einen Wärmetauscher 76 und ein Bypassventil 82 für den Gebrauch mit dem Kreisprozess 70 integriert.
Die Vorrichtung 200 hat einen Schalldämpferkörper 202 oder ein Gehäuse 202, das einen Innenbereich 212 oder Innenraum definiert. Der Körper definiert einen Abgaseinlass 204, um Abgase von der Maschine zu empfangen. Der Körper hat auch einen Abgasauslass 206 stromabwärts des Einlasses 204. Bei einem Beispiel wird der Körper 202 von einer durchgehenden Seitenwand 208 und einem Paar entgegengesetzter Endwände 210 definiert. Der Einlass 204 und der Auslass 206 können auf entgegengesetzten Wänden 210 wie gezeigt sein, oder können bei einer anderen Ausführungsform auf derselben Wand 210 positioniert sein. Der Einlass 204 und der Auslass 206 werden als voneinander versetzt veranschaulicht, so dass sich der Einlass 204 und der Auslass 206 entlang von Achsen erstrecken, die zueinander parallel sind. Bei anderen Beispielen können der Einlass und der Auslass 204, 206 zueinander koaxial sein.
Der Innenbereich 212 des Körpers 202 stellt einen Ort oder einen Raum für die diversen Wärmetauscher und Schalldämpfer-Geräuschverringerungsbauteile bereit. Ein oder mehr Abstimmrohre 214, 216 werden innerhalb des Innenbereichs 212 getragen. Bei dem gezeigten Beispiel hat der Schalldämpfer 200 zwei Abstimmrohre 214, 216. Bei anderen Beispielen kann der Schalldämpfer 200 nur ein Abstimmrohr oder mehr als zwei Abstimmrohre haben. Jedes Rohr 214, 216 ist hohl und hat offene Enden und kann als ein zylindrisches Rohr oder eine zylindrische Röhre vorgesehen werden. Die Abstimmrohre 214, 216 können Steuerung des Schalls des Auspuffs bereitstellen und sich auf den Lärm, der von dem Fahrzeug insgesamt erzeugt wird, auswirken. Ein oder beide Abstimmrohre 214, 216 können Perforierungen haben, die entlang der Länge des Rohrs oder an diversen Stellen entlang des Rohrs beabstandet sein können.
Bei anderen Beispielen haben ein oder beide Abstimmrohre 214, 216 eine massive Wand, so dass sie keine Perforierungen aufweist.
Das erste Abstimmrohr 214 ist als ein frei stehendes Rohr veranschaulicht, zum Beispiel sind beide Enden des Rohrs von dem Gehäuse 202 beabstandet oder von den Endwänden 210 nach innen versetzt. Das Abstimmrohr 214 kann als ein Bypass 80 in 1 vorgesehen sein. Das zweite Abstimmrohr 216 ist als mit dem Auslass 206 verbunden veranschaulicht und ist mit einer der Endwände 210 verbunden und wird von ihr mindestens teilweise getragen.
Ein Wärmetauscher 220 ist ebenfalls innerhalb des Innenbereichs 212 des Schalldämpfers 200 positioniert. Eine Leitung 218 ist geformt, um den Wärmetauscher 220 bereitzustellen, wie zum Beispiel einen Verdampfer 76, zum Wärmetransfer von den Abgasen in dem Schalldämpferkörper 200 und dem Arbeitsfluid, das durch die Leitung 218 läuft.
Die Leitung 218 und der Wärmetauscher 220 wirken, um das Abstimmrohr 214 und ein Ventil innerhalb des Schalldämpferkörpers 202 zu tragen. Bei einem Beispiel trägt die Leitung 218 nur das Abstimmrohr 214, und bei anderen Beispielen trägt sie beide Abstimmrohre 214, 216, wie gezeigt. In einem herkömmlichen Schalldämpfer können Partitionen oder Schallwände in dem Innenbereich 212 vorgesehen sein, um als Brücken zu wirken und die Abstimmrohre 214, 216 an den gewünschten Stellen zu tragen und auch irgendwelches Schallreduktionsmaterial innerhalb des Schalldämpfers 200 zu tragen. Bei dem vorliegenden Beispiel stellt die Struktur des Wärmetauschers 220 selbst die erforderlichen Abstützungs- und Lokalisierungsfunktionen für eines oder mehrere der Abstimmrohre 214, 216 innerhalb des Wärmetauschers bereit. Die Leitung 218 und der Wärmetauscher 220 sind in thermischem Kontakt mit Abgasen und dem Arbeitsfluid.
Der Wärmetauscher 220 oder Verdampfer hat einen Körper, der eine erste Passage dort hindurch für den Fluss des Arbeitsfluids und eine zweite Passage für den Fluss des Abgases dort hindurch definiert. Bei einem Beispiel kann der Wärmetauscher 220 aus einer durchgehenden Leitung 218 oder einem Rohr gebildet sein, die/das gebogen, gekrümmt oder anderswie geformt ist, um einen durchgehenden Weg dort hindurch für das Arbeitsfluid in dem Schalldämpfer 200 bereitzustellen. Die Leitung 218 kann zum Beispiel als eine Spule, Helix oder eine andere komplex gefaltete, verdrehte oder gewundene Form gebildet sein, um einen oder mehr gebogene oder gewundene Flusswege für das Arbeitsfluid bereitzustellen. Die Leitung 218 kann geformt sein, um ein Volumen innerhalb des Innenbereichs 212 des Schalldämpfers zu füllen und das Abstimmrohr 214, 216 zu tragen. Das hohle Innere der Leitung 218 stellt die erste Passage bereit, und die äußere Oberfläche der Leitung 218 bildet die zweite Passage.
Bei anderen Beispielen kann der Wärmetauscher 220 durch eine oder mehr Platten vorgesehen sein, die gestanzt oder anderswie gebildet sind und verbunden sind, um Passagen für das Arbeitsfluid darin zu bilden. Diese Platten können dann gewunden oder anderswie geformt oder gebildet sein, um ein Volumen innerhalb des Innenbereichs 212 des Schalldämpfers zu füllen und das Abstimmrohr 214, 216 zu tragen.
Im Allgemeinen bildet die äußere Oberfläche des Wärmetauschers 220 die zweite Passage und ist in Berührung mit den Abgasen. Der Wärmetauscher 220 hat einen Einlass 222 und einen Auslass 224 für das Arbeitsfluid, und der Einlass 222 und der Auslass 224 können als Öffnungen auf dem Gehäuse 202 des Schalldämpfers vorgesehen sein. Bei anderen Beispielen kann der Wärmetauscher 220 mehrere Einlässe 222 und Auslässe 224 haben. Die äußeren Oberflächen des Wärmetauschers 220 können auch als Schallwand oder anderer Strömungslenker oder Umlenker innerhalb des Schalldämpfers zum Steuern oder Lenken des Flusses der Abgase wirken.
Der Wärmetauscher 220 ist derart geformt, dass er das Abstimmrohr 214 in dem Schalldämpfer einkreist oder umgibt. Der Wärmetauscher 220 erstreckt sich von dem Abstimmrohr 214 zu einer Innenwand des Gehäuses 202 auswärts, um Bewegung des Abstimmrohrs innerhalb des Gehäuses vorzubeugen. Der Wärmetauscher 220 kreist das Abstimmrohr 214 derart ein, dass das Abstimmrohr innerhalb eines zentralen Bereichs des Gehäuses positioniert ist.
Der Wärmetauscher 220 kann auch andere Abstimmrohre, wie zum Beispiel das Rohr 216 innerhalb des Gehäuses 202 umkreisen, um das Abstimmrohr 216 mindestens teilweise zu tragen und lokalisieren. Der Wärmetauscher 220 erstreckt sich von dem Abstimmrohr 216 auswärts zu einer Innenwand des Gehäuses, um Bewegung des Abstimmrohrs innerhalb des Gehäuses vorzubeugen und um das Abstimmrohr innerhalb eines zentralen Bereichs des Gehäuses zu positionieren.
Der Wärmetauscher 220 kann ein Wärmetauscher mit einer Stufe sein oder kann mehrere Stufen haben, die parallel oder in Reihe zueinander angeordnet sind. Das Arbeitsfluid kann eine Flüssigkeitsphase, eine Dampfphase oder eine Flüssigkeit-Dampfmischphase sein, wenn es in den Wärmetauscher 220 eintritt, und das Arbeitsfluid kann den Wärmetauscher als eine Dampfphase verlassen.
Der Wärmetauscher 220 ist ausgelegt, um die Temperatur der Abgase anhand von Wärmetransfer zu dem Arbeitsfluid zu verringern. Der Wärmetauscher 220 kann die Temperatur der Abgase bei einem Beispiel um etwa 400 Grad Celsius verringern. Bei einigen Beispielen verringert der Wärmetauscher die Temperatur der Abgase von 700 Grad Celsius auf so niedrig wie 100 Grad Celsius. Diese aktive Reduktion der Abgastemperatur sorgt für eine dazugehörende Geräuschverringerung, was es dem Abgassystem insgesamt erlaubt, weniger Schalldämpfer und/oder verringertes Schalldämpfer-Gesamtvolumen zu haben. Zusätzlich bewirkt die Struktur des Wärmetauschers 220 in dem Schalldämpfer eine dazugehörende Geräuschverringerung, da der Wärmetauscher als Schallwände und andere Geräusche verringernde Merkmale wirkt, um Druckwellen der Abgase entgegenzuwirken.
Der Wärmetauscher 220 kann aus diversen Werkstoffen hergestellt und entsprechend gefertigt werden. Bei dem gezeigten Beispiel ist der Wärmetauscher 220 aus einem Metall gefertigt, wie zum Beispiel Stahl, und ist geschweißt oder anderswie zusammengefügt. Bei anderen Beispielen kann der Wärmetauscher aus anderen Werkstoffen basierend auf ihren Wärmeleitfähigkeiten, Schmelztemperaturen und anderen Werkstoffeigenschaften, wie zum Beispiel Korrosion oder chemische Beständigkeit usw. hergestellt werden. Der Wärmetauscher 220 muss möglicherweise auch unter Berücksichtigung von Druckabfällen, sowohl für das Arbeitsfluid als auch für die Abgase ausgelegt werden, zum Beispiel um einen niedrigen oder gesteuerten Druckabfall der Abgase über den Wärmetauscher 220 bereitzustellen, um einen Rückdruck auf die Maschine einzuschränken.
Der Wärmetauscher 220 sorgt für das Erwärmen des Arbeitsfluids derart, dass die Energie oder Enthalpie des Arbeitsfluids zunimmt. Da dies ein Prozess mit im Allgemeinen konstantem Druck ist, verursacht die Wärme, die auf das Arbeitsfluid übertragen wird, einen Phasenwechsel in dem Arbeitsfluid, wenn die latente Wärme der Verdampfung des Arbeitsfluids erreicht wird. Das Arbeitsfluid geht von einem flüssigen auf ein gesättigtes Flüssigkeits-Dampfgemisch und auf eine Dampfphase über. Der Wärmetauscher kann mit periodischen Dampfauslässen oder Entlüftungen versehen sein, die mit dem Arbeitsfluidauslass verbunden sind, oder anderswie geformt und gebildet sind, um Dampftaschen oder „Hot Spots“ in den Passagen für das Arbeitsfluid in dem Wärmetauscher, die zu Wärmeermüdung des Verdampfers und potentiellen Leckproblemen führen können, vorzubeugen oder sie zu verringern.
Ein Ventil 230 ist mit dem Abstimmrohr 214 verbunden oder wird von ihm getragen. Das Ventil 230 steuert den Abgasfluss durch das Abstimmrohr 214. Das Ventil 230 kann in 1 als Ventil 82 bereitgestellt sein.
Das Ventil 230 hat ein sich bewegendes Element 232. Das sich bewegende Element kann eine Klappe, Scheibe oder anders geformtes Element sein, das sich in Bezug zu dem Abstimmrohr 214 bewegt. Ein Scharnier, Stiel oder dergleichen verbindet das sich bewegende Element 232 mit dem Abstimmrohr 214. Das sich bewegende Element 232 kann an einem Ende des Abstimmrohrs 214 positioniert sein. Bei dem vorliegenden Beispiel ist das sich bewegende Element 232 des Ventils an dem stromabwärtigen Ende des Abstimmrohrs 214 positioniert, was es Abgasen erlaubt, durch irgendwelche Perforierungen, die in dem Rohr 214 vorgesehen sind, zu fließen. Bei anderen Beispielen kann das Ventilelement 232 an dem stromaufwärtigen Ende des Rohrs 214 oder in einem zentralen oder Zwischenbereich des Rohrs positioniert sein. Das Ventilelement 232 ist bemessen, um mit dem Abstimmrohr 214 zusammenzuwirken, um den Fluss von Abgasen durch das Rohr zu steuern.
Das sich bewegende Element 232 des Ventils 230 bewegt sich zwischen einer ersten, geschlossenen Position und einer zweiten, offenen Position. Wenn das Ventil 230 und das sich bewegende Element 232 in der ersten Position sind, dichtet das Element 232 das Abstimmrohr 214 ab oder passt sich in dieses, um den Fluss von Abgasen über das Ventil 230 und durch das Abstimmrohr 214 zu verhindern. Wenn sich das Ventil und das sich bewegende Element 232 in der zweiten Position befinden, bewegt sich das sich bewegende Element 232 derart, dass ein Raum zwischen dem Abstimmrohr 214 und dem Ventilelement 232 zum Durchfließen von Abgasen dort hindurch geschaffen wird. Bei einem Beispiel ist das Ventil 230 ein Ventil mit zwei Positionen, so dass das sich bewegende Element nur die erste und zweite Position hat. Bei anderen Beispielen kann das Ventil 230 als ein Ventil mit variabler Position und variablem Fluss gesteuert werden, so dass das sich bewegende Element 232 in der ersten Position, der zweiten Position oder in irgendeiner Anzahl teilweise offener Positionen zwischen der ersten und der zweiten Position sein kann.
Das Ventil 230 hat einen Ventilmechanismus 234, um die Position des sich bewegenden Elements 232 in Bezug zu dem Abstimmrohr 214 zu steuern. Bei einem Beispiel ist der Mechanismus 234 eine Feder, so dass sich das Ventilelement 232 als Reaktion auf eine Kraft auf der Feder, die ein Abgasdruck oder ein Druck des Arbeitsfluids in dem Kreisprozess sein kann, bewegt. Die Feder kann wirken, um das Ventilelement 232 in der ersten Position derart vorzuspannen, dass sich das Ventil 230 als Reaktion auf eine Kraft, wie zum Beispiel einen hohen Abgasdruck oder einen hohen Arbeitsfluiddruck, öffnet. Bei einem anderen Beispiel wird der Mechanismus 234 durch ein Thermostatelement vorgesehen, so dass sich das Ventil 230 als Reaktion auf eine Temperatur, zum Beispiel eine Temperatur des Arbeitsfluids, öffnet. Bei noch einem anderen Beispiel ist der Mechanismus 234 durch einen elektromechanischen Mechanismus bereitgestellt, wie zum Beispiel eine Zylinderspule, einen Elektromotor oder andere Aktuatoren, oder kann pneumatisch oder hydraulisch gesteuert werden, zum Beispiel durch Verwenden einer Steuerleitung, die fluidtechnisch mit dem Arbeitsfluid in dem Kreisprozess 70 gekoppelt ist.
Eine Steuervorrichtung 236 ist mit dem Mechanismus 234 für einen steuerbaren Mechanismus, wie zum Beispiel einen elektromechanischen Aktuator, verbunden. Die Steuervorrichtung 236 kann die Steuervorrichtung 96, wie in 1 gezeigt, sein, oder kann eine separate Steuervorrichtung in Verbindung mit der Steuervorrichtung 96 sein. Die Steuervorrichtung 236 steht mit dem Ventilmechanismus 234 in Kommunikation, und steht auch mit einem Temperatursensor 238 zum Erfassen einer Temperatur des Arbeitsfluids in dem Kreisprozess und/oder einem Drucksensor 240 zum Erfassen des Drucks des Arbeitsfluids in dem Kreisprozess 70 in Kommunikation. Die Steuervorrichtung 236 steuert eine Position des Ventils 230, um Abgasfluss durch das Abstimmrohr 214 als Reaktion auf das Empfangen eines Signals, das die Temperatur und/oder den Druck des Arbeitsfluids angibt, zu steuern. Bei einem Beispiel sind die Sensoren 238, 240 zum Beispiel an dem Einlass der Pumpe 72, zum Beispiel an der Stelle 130 in dem Kreisprozess 70, positioniert. Durch Bereitstellen der Temperatur und des Drucks des Arbeitsfluids an der Stelle 130 zu der Steuervorrichtung 236, ist der Zustand des Arbeitsfluids an der Stelle 130 bekannt, und die Steuervorrichtung 236 kann die Position des Ventils 230 steuern, um den Zustand des Arbeitsfluids an der Stelle 130 aufrechtzuerhalten, mehr oder weniger Abgasfluss durch den Wärmetauscher bereitzustellen, um den Zustand des Arbeitsfluids an der Stelle 130 zu ändern. Die Steuervorrichtung 236 steuert die Position des Ventils 230, um allgemein die Stelle 130 in dem Kreisprozess 70 entlang der Linie 154, wie in 3 gezeigt, zu halten.
Die Position des Ventils 230 kann auch basierend auf der Temperatur der Abgase an dem Einlass zu dem Schalldämpfer 220, auf einer Raum- oder Umgebungstemperatur, auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, Maschinenlast, der Flussrate der Abgase, der Flussrate des Arbeitsfluids und anderen Faktoren gesteuert oder geändert werden. Diese zusätzlichen Eingaben zu der Steuervorrichtung 236 erlauben umfassendere Kontrolle über den Zustand des Arbeitsfluids in dem Kreisprozess und können verwendet werden, um Hysterese und Ventilbetätigung zu verringern.
Durch Steuern des Abgasflusses durch das Abstimmrohr 214, wird auch der Fluss des Abgases über und durch den Wärmetauscher 220 gesteuert. Wenn das Ventil 230 geschlossen ist, ist der Fluss der Abgase durch das Abstimmrohr 214 blockiert, so dass die Abgase gezwungen werden, durch den Wärmetauscher 220 zu fließen, um das Arbeitsfluid zu erwärmen. Wenn das Ventil 230 geöffnet wird, fließt mindestens ein Teil der Abgase durch das Abstimmrohr 214, was den Teil der Abgase, die über und durch die Leitungen 218 des Wärmetauschers 220 fließen, verringert und eine Bypassfunktion für den Wärmetauscher 220 bereitstellt, um einem Überhitzen des Arbeitsfluids vorzubeugen.
Da die Wärmekapazitäten des Kondensators, Verdampfers und Expanders in dem Kreisprozess 70 basierend auf dem Betriebszustand, zum Beispiel der Umgebungstemperatur, der Fahrzeuggeschwindigkeit, Maschinenlast, variieren, wird das Bypassventil 230 des Verdampfers 220 verwendet, um die Energie anzupassen, die in das Arbeitsfluid von den Abgasen durch den Verdampfer übertragen wird. Im Allgemeinen wird das Ventil 230 durch den Zustand des Arbeitsfluids an dem Pumpeneinlass oder der Stelle 130, die einer Stelle auf der Linie 154 entspricht, gesteuert. Wenn die Arbeitsfluidtemperatur an der Stelle 130 zu hoch ist, wird das Bypassventil 230 weiter geöffnet, um die Energie, die in das Arbeitsfluid übertragen wird, zu verringern und seine Temperatur zu senken. Wenn die Arbeitsfluidtemperatur an der Stelle 130 zu niedrig ist, arbeitet der Kreisprozess 70 überunterkühlt, und das Bypassventil 230 wird weiter geschlossen, um die Energie, die in das Arbeitsfluid übertragen wird zu erhöhen und seine Temperatur zu steigern.
5 veranschaulicht ein Beispiel eines Verfahrens 300 zum Steuern des Schalldämpfers 200 in dem Fahrzeug. Diverse Ausführungsformen des Verfahrens 300 können mehr oder weniger Schritte aufweisen, und die Schritte können in einer anderen Reihenfolge als veranschaulicht ausgeführt werden.
Bei 302 wird die Temperatur des Arbeitsfluids gemessen, und ein Signal, das auf die Temperatur hinweist, wird zu der Steuervorrichtung 236 gesendet. Der Druck des Arbeitsfluids kann auch gemessen werden, und ein Signal, das den Druck angibt, wird zu der Steuervorrichtung 236 gesendet. Bei einem Beispiel werden die Temperatur und der Druck an der Stelle 130 in dem Kreisprozess gemessen. Bei anderen Beispielen werden die Temperatur und der Druck an anderen Stellen gemessen, und die Temperatur und der Druck an der Stelle 130 werden aus den Messwerten und anderen Kreisprozessbetriebsparametern abgeleitet.
Bei Schritt 304 wird ein Temperaturschwellenwert oder Schwellenwert ermittelt. Der Temperaturschwellenwert (Tth) kann von der Steuervorrichtung 236 anhand einer Funktion oder Nachschlagetabelle, wie durch Linie 154 in 3 definiert, ermittelt werden.
Bei den Schritten 306 und 310 wird die Temperatur des Arbeitsfluids an der Stelle 130 mit dem Temperaturschwellenwert verglichen. Falls die Temperatur niedriger ist als der Schwellenwert, geht das Verfahren zu Schritt 308 weiter und steuert die Position des Ventils 230 derart, dass das Ventil von seinem aktuellen Zustand schließt oder mindestens teilweise schließt. Falls die Temperatur höher ist als der Schwellenwert, geht das Verfahren zu Schritt 312 weiter und steuert die Position des Ventils 230 derart, dass das Ventil von seinem aktuellen Zustand öffnet oder mindestens teilweise öffnet. Falls die Temperatur gleich dem Temperaturschwellenwert ist, geht das Verfahren 300 zu Schritt 314 weiter und hält die Position des Ventils 230 in seinem aktuellen Zustand.
Falls das Ventil 230 ein Ventil mit variabler Position ist, kann die Steuervorrichtung 236 zusätzlich basierend auf einem Temperaturunterschied zwischen der gemessenen Temperatur und dem Schwellenwert bestimmen, wie weit das Ventil zu öffnen oder zu schließen oder die Ventilposition von ihrem aktuellen Zustand zu ändern ist.
Das Verfahren endet bei Schritt 316. Das Verfahren 300 kann von der Steuervorrichtung 236 zu festgelegten Zeitintervallen ausgeführt werden, oder kann kontinuierlich in einer verschleiften Steuerstrategie ausgeführt werden.
Auch wenn oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, wird nicht bezweckt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Offenbarung beschreiben. Die in der Spezifikation verwendeten Wörter sind vielmehr beschreibende Wörter und keine Einschränkung, und es versteht sich, dass diverse Änderungen ausgeführt werden können, ohne den Sinn und den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsform der Offenbarung zu bilden.

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Maschine, die ein Abgassystem hat, das einen Schalldämpferkörper umfasst, der ein Ventil enthält, das einen Abgasfluss durch ein Abstimmrohr steuert, und einen Expander, einen Kondensator, eine Pumpe und einen Verdampfer in sequenzieller Fluidverbindung in einer geschlossenen Schleife, die ein Arbeitsfluid enthält, wobei der Verdampfer innerhalb des Körpers positioniert ist und das Ventil und das Abstimmrohr darin trägt, wobei der Verdampfer in thermischem Kontakt mit Abgas und dem Arbeitsfluid steht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner eine Steuervorrichtung in Kommunikation mit dem Ventil umfasst, und einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des Arbeitsfluids, wobei die Steuervorrichtung eine Position des Ventils steuert, um den Abgasfluss durch den Verdampfer als Reaktion auf das Empfangen eines Signals, das die Temperatur des Arbeitsfluids angibt, zu steuern.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Temperatursensor zwischen dem Kondensator und der Pumpe in der geschlossenen Schleife positioniert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuervorrichtung mit einem Drucksensor zum Erfassen eines Drucks des Arbeitsfluids in Kommunikation steht, wobei die Steuervorrichtung die Position des Ventils steuert, um Abgasfluss durch den Verdampfer ferner als Reaktion auf ein Signal, das den Druck des Arbeitsfluids angibt, zu steuern.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Ventil an einem stromabwärtigen Ende des Abstimmrohrs positioniert ist, und wobei die Steuervorrichtung die Position des Ventils derart steuert, dass das Arbeitsfluid eine Flüssigkeitsphase an einem Einlass zu der Pumpe umfasst.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Verdampfer einen Körper umfasst, der eine erste Passage für den Fluss des Arbeitsfluids und eine zweite Passage für den Fluss des Abgases dort hindurch definiert, und wobei die zweite Passage fluidtechnisch einen Abgaseinlass des Schalldämpferkörpers mit einem Abgasauslass des Schalldämpferkörpers derart koppelt, dass Abgase durch den Schalldämpferkörper ungeachtet einer Position des Ventils fließen.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei der Körper des Verdampfers mindestens eine Schallwand innerhalb des Schalldämpferkörpers bereitstellt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Arbeitsfluid ein Mischphasen-Arbeitsfluid ist.
Fahrzeugschalldämpfer, der Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das einen Abgaseinlass und einen Abgasauslass hat, ein Abstimmrohr, das innerhalb des Gehäuses positioniert ist und ein Ventil trägt, um einen Abgasfluss durch das Abstimmrohr zu steuern, und eine Leitung für den Fluss eines Arbeitsfluids in einem Rankine-Kreisprozess dort hindurch, wobei die Leitung innerhalb des Gehäuses positioniert ist, das Abstimmrohr trägt und in thermischem Kontakt mit Abgasen und dem Arbeitsfluid steht.
Schalldämpfer nach Anspruch 9, wobei das Ventil eine erste Position hat, um Abgasfluss durch das Abstimmrohr zu verhindern, und eine zweite Position, um Abgasfluss durch das Abstimmrohr bereitzustellen.
Schalldämpfer nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Leitung das Abstimmrohr derart einkreist, dass das Abstimmrohr innerhalb eines zentralen Bereichs des Gehäuses positioniert ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 11, wobei die Leitung in einer gewundenen Form derart gebildet ist, dass sich die Leitung zwischen einer Außenwand des Abstimmrohrs und einer Innenwand des Gehäuses erstreckt.
Schalldämpfer nach Anspruch 11, wobei das Abstimmrohr ein erstes Ende und ein zweites entgegengesetztes Ende hat, wobei das erste und das zweite Ende beabstandet und von dem Abgaseinlass und dem Abgasauslass des Gehäuses nach innen versetzt sind.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Abstimmrohr ein erstes Abstimmrohr ist, wobei der Schalldämpfer ferner Folgendes umfasst: ein zweites Abstimmrohr, das innerhalb des Gehäuses positioniert ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 14, wobei das erste und das zweite Abstimmrohr zueinander parallel sind.
Schalldämpfer nach Anspruch 14, wobei das zweite Abstimmrohr von der Leitung innerhalb des Gehäuses getragen wird.
Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, das Folgendes umfasst: Erhitzen eines Arbeitsfluids in einem Wärmetauscher in einem thermodynamischen Kreisprozess, wobei der Wärmetauscher innerhalb eines Schalldämpfers positioniert ist, um ein Abstimmrohr darin zu stützen und in thermischen Kontakt mit Maschinenabgasen steht, und als Reaktion auf das Empfangen eines Signals, das eine Temperatur des Arbeitsfluids angibt, Steuern einer Position eines Ventils, das zu dem Abstimmrohr gehört, um den Abgasfluss dort hindurch zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner das Öffnen des Ventils als Reaktion darauf umfasst, dass die Temperatur des Arbeitsfluids oberhalb eines Schwellenwerts liegt, so dass mindestens ein Teil der Abgase in dem Schalldämpfer durch das Abstimmrohr fließt.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, das ferner das Schließen des Ventils als Reaktion darauf umfasst, dass die Temperatur des Arbeitsfluids unterhalb eines Temperaturschwellenwerts liegt, um den Fluss von Abgasen durch den Wärmetauscher zu erhöhen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der thermodynamische Kreisprozess ein Rankine-Kreisprozess ist, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Messen der Temperatur des Arbeitsfluids in dem thermodynamischen Kreisprozess an einem Einlass zu einer Pumpe in dem Rankine-Kreisprozess, wobei das Ventil derart gesteuert wird, dass das Arbeitsfluid an dem Einlass zu der Pumpe eine Flüssigkeitsphase ist.