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Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2017-0170439 , die am 12. Dezember 2017 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde, und deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Abgaswärmerückgewinnungssystem und insbesondere ein Abgaswärmerückgewinnungssystem, das eine verbesserte und kompaktere Struktur vorsieht.
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Stand der Technik
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Im Allgemeinen wird Abgaswärme von Abgas, das von einem Motor eines Fahrzeugs ausgestoßen wird, als unnötige Wärme betrachtet, das heißt als Abgaswärme, die einen niedrigeren Gebrauchswert hat und in die Luft abgegeben wird. Die Abgaswärme des Abgases ist eine wesentliche Energiemenge, die etwa 30% des gesamten Brennwerts des Brennstoffs einnimmt und im Hinblick auf den Gebrauchswert allmählich erhöht wird. Dementsprechend wurden in letzter Zeit verschiedene Arten von Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtungen verwendet, wie beispielsweise eine Heizvorrichtung, die in der Lage ist, das Innere eines Fahrzeugs unter Verwendung der Abgaswärme des Abgases zu erwärmen, ein Wärmer, der in der Lage ist, Kühlmittel oder Öl zu erwärmen, das die Abgaswärme des Abgases verwendet, und ein thermoelektrisches Modul, das in der Lage ist, eine thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung der Abgaswärme des Abgases durchzuführen.
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Im Allgemeinen weisen Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtungen untereinander verschiedene Temperatureigenschaften im Hinblick auf eine Antriebstemperatur oder eine Temperaturbeständigkeit auf. Um Abgaswärme wirksam zurückzugewinnen, wurden daher verschiedene Arten von Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtungen in einem Fahrzeug installiert. Herkömmlicherweise werden jedoch, da kein Abgaswärmerückgewinnungssystem entwickelt wurde bei dem die verschiedenen Arten von Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtungen miteinander integriert sind, die Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtungen auf der Grundlage des Gesamtvolumens des Fahrzeugs mit einem übermäßig großen Anteil in Anspruch genommen und die Anzahl von Teilen (z. B. ein Ventil, das für das Umschalten eines Fluiddurchgangs des Abgases notwendig ist) zum Installieren der Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtungen ist übermäßig erhöht.
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Darstellung der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung wurde gemacht, um die oben erwähnten Probleme, die beim Stand der Technik auftreten, zu lösen, während die Vorteile, die durch den Stand der Technik erreicht werden, intakt bleiben. Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht ein Abgaswärmerückgewinnungssystem vor, das dahingehend verbessert ist, dass es eine kompaktere Struktur aufweist. Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht ein Abgaswärmerückgewinnungssystem vor, das verbessert ist, um selektiv eine Art und Weise zum Rückgewinnen von Abgaswärme basierend auf einer Umgebungsbedingung wie etwa einer Fahrzeit oder einem Fahraspekt eines Fahrzeugs zu ändern. Die technischen Probleme, die durch die vorliegende Offenbarung gelöst werden sollen, sind nicht auf die oben genannten Probleme beschränkt, und irgendwelche anderen technischen Probleme, die hier nicht erwähnt sind, werden aus der folgenden Beschreibung durch den Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Offenbarung klar verstanden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Abgaswärmerückgewinnungssystem ein Abzweigrohr, das Verzweigungsfluidkanäle aufweist, die ausgebildet sind, um mit einer Abgasquelle, die Abgas ausstößt, verbunden zu sein, ein Ventil, das ausgestaltet ist, um die Verzweigungsfluidkanäle zumindest teilweise zu öffnen oder zu schließen, um das Abgas selektiv in mindestens einen der Verzweigungsfluidkanäle einzuleiten, und ein thermoelektrisches Modul aufweisen, das ausgestaltet ist eine thermoelektrische Stromerzeugung auszuführen, indem Abgaswärme des Abgases, welches durch einen spezifischen Verzweigungsfluidkanal der Verzweigungsfluidkanäle strömt, selektiv verwendet wird.
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Insbesondere kann das Abzweigohr ferner eine Außenwand mit einem in der Außenwand ausgebildeten Abgasfluidkanal und eine Unterteilung, die den Abgasfluidkanal in die Verzweigungsfluidkanäle unterteilt, aufweisen. Das thermoelektrische Modul kann mit einer bestimmten Position der Außenwand gekoppelt sein, um die Abgaswärme des Abgases aufzunehmen, das durch den spezifischen Verzweigungsfluidkanal strömt. Die Verzweigungsfluidkanäle weisen Einlässe auf, die jeweils mit der Abgasquelle verbunden sind, und das Ventil kann ausgestaltet sein, um wahlweise den Einlass von mindestens einem der Verzweigungsfluidkanäle zu öffnen, während die verbleibenden Verzweigungsfluidkanäle der Verzweigungsfluidkanäle selektiv geschlossen werden, außer der mindestens eine Verzweigungsfluidkanal.
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Zusätzlich kann das Ventil eine Abdeckplatte aufweisen, die vorgesehen ist, um selektiv die Einlässe der verbleibenden Verzweigungsfluidkanäle abzudecken, um so die Einlässe zu schließen. Die Verzweigungsfluidkanäle können radial von dem zentralen Abschnitt des Abzweigrohrs angeordnet sein, und die Abdeckplatte hat eine Sektorform. Das Ventil kann ferner einen Antriebsmotor aufweisen, der ausgestaltet ist, um die Abdeckplatte um den zentralen Abschnitt des Abzweigrohrs schwenkbar anzutreiben. Die Verzweigungsfluidkanäle können einen ersten Verzweigungsfluidkanal und einen zweiten Verzweigungsfluidkanal aufweisen, und das thermoelektrische Modul kann ausgestaltet sein, um die thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung der Abgaswärme des durch den ersten Verzweigungsfluidkanal strömenden Abgases durchzuführen.
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Ferner kann das Abgaswärmerückgewinnungssystem ein Kühlfluidrohr aufweisen, durch das ein Kühlfluid strömt, und das Kühlfluidrohr kann einen ersten Abschnitt aufweisen, der derart angeordnet ist, dass das thermoelektrische Modul und das Kühlfluid miteinander Wärme austauschen. Das Kühlfluidrohr kann ferner einen zweiten Abschnitt aufweisen, der derart angeordnet ist, dass das Abgas, das durch den zweiten Verzweigungsfluidkanal strömt, und das Kühlfluid Wärme miteinander austauschen. Das Abgaswärmerückgewinnungssystem kann ferner eine Steuerung aufweisen, die ausgestaltet ist, um das Ventil anzutreiben. Insbesondere kann die Steuerung ausgestaltet sein, den ersten Verzweigungsfluidkanal zu schließen, während der zweite Verzweigungsfluidkanal geöffnet wird, wenn eine Temperatur des Kühlfluids geringer ist als eine vorbestimmte Referenzaufwärmtemperatur.
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Außerdem kann die Steuerung ausgestaltet sein, den ersten Verzweigungsfluidkanal zu öffnen, während der zweite Verzweigungsfluidkanal geschlossen wird, wenn die Temperatur des Kühlfluids gleich oder größer als die vorbestimmte Referenzaufwärmtemperatur ist. Die Steuerung kann ausgestaltet sein, um das Ventil derart zu betreiben, dass ein Teil des ersten Verzweigungsfluidkanals und ein Teil des zweiten Verzweigungsfluidkanals geöffnet werden, wenn die Temperatur des Kühlfluids gleich oder größer als eine vorbestimmte erste Modusumschalttemperatur ist und kleiner ist als die vorbestimmte Referenzaufwärmtemperatur. Ferner kann die Steuerung ausgestaltet sein, das Ventil derart zu betreiben, dass eine Öffnungsrate eines ersten Einlasses im Allgemeinen zunimmt, während eine Öffnungsrate eines zweiten Einlasses allmählich abnimmt, wenn sich die Temperatur des Kühlfluids der vorbestimmten Referenzaufwärmtemperatur annähert.
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Die Verzweigungsfluidkanäle können ferner einen dritten Verzweigungsfluidkanal aufweisen, und die Steuerung kann so ausgestaltet sein, dass der dritte Verzweigungsfluidkanal geöffnet wird, während der erste Verzweigungsfluidkanal und der zweite Verzweigungsfluidkanal geschlossen sind, wenn eine Temperatur des thermoelektrischen Moduls gleich oder größer als eine vorbestimmte Referenzstromerzeugungsgrenztemperatur ist. Zusätzlich kann die Steuerung ausgestaltet sein, das Ventil derart zu betätigen, dass ein Teil des ersten Verzweigungsfluidkanals und ein Teil des dritten Verzweigungsfluidkanals geöffnet sind, während ein verbleibender Teil des ersten Verzweigungsfluidkanals, ein verbleibender Teil des dritten Verzweigungsfluidkanals, und der zweite Verzweigungsfluidkanal geschlossen sind, wenn die Temperatur des thermoelektrischen Moduls gleich oder größer als die vorbestimmte Referenzstromerzeugungsgrenztemperatur ist und kleiner als eine zweite Modusumschalttemperatur ist.
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Die Steuerung kann ferner ausgestaltet sein, das Ventil derart zu betreiben, dass eine Öffnungsrate eines ersten Einlasses allmählich abnimmt, während eine Öffnungsrate eines dritten Einlasses allmählich zunimmt, wenn sich die Temperatur des thermoelektrischen Moduls der zweiten Modusumschalttemperatur annähert. Der erste Verzweigungsfluidkanal, der zweite Verzweigungsfluidkanal und der dritte Verzweigungsfluidkanal können radial von dem zentralen Abschnitt des Abzweigrohrs angeordnet sein.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher:
- 1 ist eine Vorderansicht eines Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine Draufsicht auf das in 1 dargestellte Abgaswärmerückgewinnungssystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine Vorderansicht eines in 1 dargestellten Abzweigrohrs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist eine Rückansicht des in 1 dargestellten Abzweigrohrs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
- 5 bis 8 sind Ansichten, die eine Art und Weise zum Rückgewinnen von Abgaswärme unter Verwendung des in 1 dargestellten Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Es versteht sich, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder „Gefährt“ oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, wie er hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeugen und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Verbrennungs-, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl stammen), umfasst.
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Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform so beschrieben ist, dass eine Vielzahl von Einheiten verwendet wird, um den beispielhaften Prozess durchzuführen, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse auch von einem oder mehreren Modulen durchgeführt werden können. Außerdem versteht es sich, dass der Begriff Steuerung/Steuereinheit sich auf eine Hardwarevorrichtung bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist ausgestaltet, um die Module zu speichern, und der Prozessor ist spezifisch ausgestaltet, um die Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse auszuführen, die weiter unten beschrieben werden.
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Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“, „einer“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen einschließen, sofern der Kontext nicht deutlich anderes anzeigt. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten aufgeführten Gegenstände mit ein.
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Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext offensichtlich, wird der Ausdruck „ungefähr“, wie hierin verwendet, innerhalb eines Bereichs normaler Toleranz auf dem Fachgebiet verstanden, zum Beispiel innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwerts. „Etwa“ kann als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes verstanden werden. Sofern sich aus dem Zusammenhang nichts anderes ergibt, werden alle hierin vorgesehenen numerischen Werte durch den Begriff „etwa“ modifiziert.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Bezugszeichen den gleichen Elementen zugewiesen, obwohl die Elemente in verschiedenen Zeichnungen dargestellt sind. Zusätzlich wird in der folgenden Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine detaillierte Beschreibung wohlbekannter Merkmale oder Funktionen ausgeschlossen, um den Kern der vorliegenden Offenbarung nicht unnötig zu verschleiern.
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In der folgenden Beschreibung von Elementen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können die Begriffe „erste“, „zweite“, „A“, „B“, „(a)“ und „(b)“ benutzt werden. Die Begriffe werden nur verwendet, um relevante Elemente von anderen Elementen zu unterscheiden, und die Art, die Reihenfolge oder die Abfolge der relevanten Elemente ist nicht auf die Begriffe beschränkt. Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe, einschließlich technischer oder wissenschaftlicher Begriffe, dieselben Bedeutungen wie jene, die allgemein von Fachleuten auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, verstanden werden. Solche Begriffe, wie sie in einem allgemein verwendeten Wörterbuch definiert sind, sind so auszulegen, dass sie Bedeutungen haben, die den kontextuellen Bedeutungen auf dem relevanten Gebiet der Technik entsprechen, und sollen nicht als ideal oder übermäßig formale Bedeutungen interpretiert werden, es sei denn, sie sind klar also solche in der vorliegenden Anmeldung definiert.
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1 ist eine Vorderansicht eines Abgaswärmerückgewinnungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 ist eine Draufsicht auf das Abgaswärmerückgewinnungssystem, das in 1 dargestellt ist. 3 ist eine Vorderansicht eines in 1 dargestellten Abzweigrohrs und 4 ist eine Rückansicht eines in 1 dargestellten Abzweigrohrs.
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Bezugnehmend auf 1 bis 4 kann ein Abgaswärmerückgewinnungssystem 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Abzweigrohr 10 mit einer Vielzahl von Verzweigungsfluidkanälen 11, 12 und 13, die darin ausgebildet und mit einer Abgas E abgebenden Abgasquelle verbunden sind, ein Ventil, das ausgestaltet ist, um die Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 zu öffnen oder zu schließen, um selektiv das Abgas E in mindestens einen der Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 einzuführen, ein thermoelektrisches Modul 30, das ausgestaltet ist, um eine thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung von Abgaswärme des Abgases E durchzuführen, ein Kühlelement 40, das ausgestaltet ist, um ein Kühlfluid C durch das Kühlelement 40 hindurchtreten zu lassen, und einen Wärmetauscher 50 aufweisen, der zum Übertragen der Abgaswärme des Abgases E auf das thermoelektrische Modul 30 oder das Kühlelement 40 ausgestaltet ist. Der Typ der Abgasquelle, der es dem Abgaswärmerückgewinnungssystem 1 ermöglicht, die Abgaswärme des Abgases E wiederzugewinnen, ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann die Abgasquelle ein Motor eines Fahrzeugs sein. Nachstehend wird die vorliegende Offenbarung beschrieben, wobei sich auf den Fall fokussiert wird, dass die Abgasquelle beispielhaft der Motor des Fahrzeugs ist.
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Wie in 2 gezeigt, kann das Abzweigrohr 10 auf dem Mittelpfad eines Abgasrohrs 70 installiert sein, der dazu verwendet wird, ein Abgas E, das durch den Motor des Fahrzeugs erzeugt wird, aus dem Fahrzeug auszustoßen. Das Abgas E, das durch das Abgasrohr 70 strömt, kann durch das Abzweigrohr 10 aus dem Fahrzeug ausgestoßen werden. Die Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 können innerhalb des Abzweigrohrs 10 ausgebildet sein. Wie in 3 gezeigt, kann ein erster Verzweigungsfluidkanal 11 bis dritter Verzweigungsfluidkanal 13 innerhalb des Abzweigrohrs 10 ausgebildet sein. Jeder von dem ersten Verzweigungsfluidkanal 11 zu dem dritten Verzweigungsfluidkanal 13 ist derart ausgestaltet, dass das Abgas E, welches zu dem Abgasrohr 70 strömt, den relevanten Verzweigungsfluidkanal durchläuft.
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Zum Beispiel, wie in den 3 und 4 gezeigt, kann der erste Verzweigungsfluidkanal 11 einen ersten Einlass 11a, der in einem ersten Endabschnitt des ersten Verzweigungsfluidkanal 11 ausgebildet ist, um das entlang des Abgasrohrs 70 in den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 strömende Abgas E einzuleiten, und einen ersten Auslass 11b aufweisen, der in einem zweiten Endabschnitt des ersten Verzweigungsfluidkanal 11 ausgebildet ist (z. B. ein gegenüberliegendes Ende von dem ersten Ende), um das durch den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 hindurchtretende Abgas E wieder in das Abgasrohr 70 einzuleiten. Zum Beispiel, wie in den 3 und 4 gezeigt, kann der zweite Verzweigungsfluidkanal 12 einen zweiten Einlass 12a, der in einem ersten Endabschnitt des zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 ausgebildet ist, um das entlang des Abgasrohrs 70 in den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 strömende Abgas E einzuleiten und einen zweiten Auslass 12b aufweisen, der in einem zweiten Endabschnitt des zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 (z. B. einem entgegengesetzten Ende von dem ersten Ende) ausgebildet ist, um das durch den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 hindurchtretende Abgas E in das Abgasrohr 70 wieder einzuleiten.
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Zum Beispiel, wie in den 3 und 4 gezeigt, kann der dritte Verzweigungsfluidkanal 13 einen dritten Einlass 13a, der in einem ersten Endabschnitt des dritten Verzweigungsfluidkanal 13 ausgebildet ist, um das entlang des Abgasrohrs 70 in den dritten Verzweigungsfluidkanal 13 strömende Abgas E einzuleiten und einen dritten Auslass 13b aufweisen, der in einem zweiten Endabschnitt des dritten Verzweigungsfluidkanals 13 (z. B. einem gegenüberliegenden Ende von dem ersten Ende) ausgebildet ist, um das durch den dritten Verzweigungsfluidkanal 13 strömende Abgas E in das Abgasrohr 70 wieder einzuleiten. Die Art der Ausbildung der Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 innerhalb des Abzweigrohrs 10 ist nicht räumlich begrenzt. Zum Beispiel, wie in den 3 und 4 gezeigt, kann das Abzweigrohr 10 eine Außenwand 14 mit einem darin ausgebildeten Abgasfluidkanal und eine Unterteilung 15 aufweisen, die den Abgasfluidkanal der Außenwand 14 unterteilt, um die Verzweigungsfluidkanal 11, 12 und 13 auszubilden.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, hat die Außenwand 14 die Form eines Rohrs, in dem der Auslassfluidkanal ausgebildet ist. Die äußere Wand 14 kann die Form eines Polygonabschnitts haben. Zum Beispiel, wie in 3 gezeigt, kann die Außenwand 14 eine erste Außenwand 14a bis eine sechste Außenwand 14f aufweisen, die so angeordnet sind, dass die Außenwand 14 die Form eines regelmäßigen Sechseckabschnitts hat. Die Unterteilung 15 kann innerhalb der Außenwand 14 angeordnet sein, um den Abgasfluidkanal der Außenwand 14 in die Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 zu unterteilen. Wie in 3 gezeigt, kann die Unterteilung 15 eine erste Unterteilung 15a bis eine dritte Unterteilung 15c aufweisen, die innerhalb der Außenwand 14 angeordnet ist, um den Abgasfluidkanal der Außenwand 114 in den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 bis dritten Verzweigungsfluidkanal 13 zu teilen.
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Wie in 3 gezeigt, kann die erste Unterteilung 15a zu der dritten Unterteilung 15c radial von dem zentralen Abschnitt 18 des Zweigrohrs 10 angeordnet sein. Dann kann der erste Verzweigungsfluidkanal 11 zu dem dritten Verzweigungsfluidkanal 13 radial von dem zentralen Abschnitt 18 des Abzweigrohrs 10 angeordnet sein, um den dritten Verzweigungsfluidkanal 13 zwischen dem ersten Verzweigungsfluidkanal 11 und dem zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 zwischenzuschalten.
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Zusätzlich kann die erste Unterteilung 15a zu der dritten Unterteilung 15c radial in einem Winkel von etwa 120° zueinander angeordnet sein, so dass der erste Verzweigungsfluidkanal 11 zu dem dritten Verzweigungsfluidkanal 13 die gleiche Querschnittsfläche aufweist. Somit kann der erste Verzweigungsfluidkanal 11 so ausgebildet sein, dass er von der ersten Außenwand 14a, der zweiten Außenwand 14b, der ersten Unterteilung 15a und der dritten Unterteilung 15c umgeben ist. Außerdem kann der zweite Verzweigungsfluidkanal 12 so ausgebildet sein, dass er von der dritten Außenwand 14c, der vierten Außenwand 14d, der ersten Unterteilung 15a und der zweiten Unterteilung 15b umgeben ist. Der dritte Verzweigungsfluidkanal 13 kann so ausgebildet sein, dass er von der fünften Außenwand 14e, der sechsten Außenwand 14f, der zweiten Unterteilung 15b und der dritten Unterteilung 15c umgeben ist.
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Darüber hinaus können die Einlässe 11a, 12a und 13a und die Auslässe 11b, 12b und 13b der Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 so ausgebildet sein, dass sie gekrümmte Formen aufweisen. Dementsprechend kann eine erste Wand 16 durch einen ersten Endabschnitt des Abzweigrohrs 10 ausgebildet werden, um die Formen des ersten Einlasses 11a mit dem dritten Einlass 13a miteinander zu kombinieren, um eine Kreisform zu bilden. Entsprechend zu der ersten Wand 16, wie in 4 gezeigt, kann eine zweite Wand 17 durch einen zweiten Endabschnitt des Abzweigrohrs 10 (z. B. ein gegenüberliegendes Ende von dem ersten Ende) ausgebildet sein, um die Formen des ersten Einlasses 11b mit dem dritten Einlass 13b miteinander zu kombinieren, um eine Kreisform zu bilden.
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Ein Ventil 20 kann ausgestaltet sein, um die Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 selektiv zu öffnen oder zu schließen, um das entlang des Abgasrohrs 70 strömende Abgas E selektiv in mindestens einen der Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 einzuleiten. Der Aufbau des Ventils 20 ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, kann das Ventil 20 eine Abdeckplatte 22, die dazu vorgesehen ist, einige der Einlässe 11a, 12a und 13a selektiv abzudecken, so dass einige Einlässe geschlossen werden können, und einen Antriebsmotor 24, der die Abdeckung schwenkbar antreibt, aufweisen. Insbesondere kann die Abdeckplatte 22 die Form eines Sektors haben. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, kann die Abdeckplatte 22 die Form eines Sektors haben, der eine Fläche aufweist, die zwei der Einlässe 11a, 12a und 13a der Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 entspricht, um die zwei Einlässe abzudecken. Mit anderen Worten, die Abdeckplatte 22 kann die Form eines Sektors haben, der in einem Winkel von etwa 240° gespreizt ist, um gleichzeitig zwei der Einlässe 11a, 12a und 13a abzudecken.
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Wie in den 1 und 3 gezeigt, kann die Abdeckplatte 22 schwenkbar an einem ersten Endabschnitt des Abzweigrohrs 10 montiert sein, um den zentralen Abschnitt der Abdeckplatte 22 mit dem zentralen Abschnitt des Abzweigrohrs 10 auszurichten. Wie in 1 gezeigt, kann der Antriebsmotor 24 axial mit dem zentralen Abschnitt der Abdeckplatte 22 gekoppelt sein, um die Abdeckplatte 22 schwenkbar anzutreiben. Der Antriebsmotor 24 kann angeordnet sein, um die Abdeckplatte 22 in einer Vorwärtsrichtung oder einer Rückwärtsrichtung vollständig zu verschwenken, um einen beliebigen der Einlässe 11a, 12a und 13a zu öffnen, während die verbleibenden zwei der Einlässe 11a, 12a und 13a vollständig geschlossen werden, oder um zwei der Einlässe 11a, 12a und 13a teilweise zu öffnen, während der verbleibende der Einlässe 11a, 12a und 13a vollständig geschlossen wird. Dann kann das Abgas E, das entlang des Abgasrohrs 70 strömt, selektiv in mindestens einen der Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 durch mindestens einen der Einlässe 11a, 12a und 13a eingeleitet werden, der durch die Abdeckplatte 22 geöffnet wird.
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Ferner kann das thermoelektrische Modul 30 dazu ausgestaltet sein, eine thermoelektrische Stromerzeugung durch einen Seebeck-Effekt zum Erzeugen einer elektromotorischen Kraft aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen beiden Enden einer thermoelektrischen Vorrichtung durchzuführen. Das thermoelektrische Modul 30 kann thermoelektrische Vorrichtungen (nicht dargestellt) aufweisen, von denen jede ausgestaltet sein kann, um eine thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung der Temperaturdifferenz zwischen beiden Enden und Elektroden (nicht dargestellt), die die thermoelektrischen Vorrichtungen miteinander verbinden oder verbunden sind, mit einem externen elektrischen Gerät auszuführen. Da das thermoelektrische Modul 30 die gleiche Struktur wie ein typisches thermoelektrisches Modul aufweist, werden die Details der Struktur des thermoelektrischen Moduls 30 weggelassen.
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Das thermoelektrische Modul 30 kann ausgestaltet sein, um eine thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung der Abgaswärme des Abgases E, das durch spezifische Verzweigungsfluidkanäle der Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 strömt, durchzuführen. Beispielsweise kann das thermoelektrische Modul 30 installiert sein, um die thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung der Abgaswärme des Abgases E, das durch die ersten Verzweigungsfluidkanäle 11 strömt, durchzuführen. Wie in 1 gezeigt, kann das thermoelektrische Modul 30 auf einem ersten Wärmetauscher 52 angeordnet sein, so dass ein erstes Ende jeder der thermoelektrischen Vorrichtungen thermisch mit dem zu beschreibenden ersten Wärmetauscher 52 in Kontakt kommt. Dann kann die Abgaswärme des Abgases E, das durch den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 strömt, durch den ersten Wärmetauscher 52 zu den ersten Enden der thermoelektrischen Vorrichtungen übertragen werden.
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Die Anzahl der installierten thermoelektrischen Module 30 ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, kann ein Paar thermoelektrischer Module 30 installiert sein, wobei erste Enden der thermoelektrischen Vorrichtungen auf einem der ersten Wärmetauscher 52 sitzen. Das thermoelektrische Modul 30 kann dazu ausgestaltet sein, die thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung des Abgases E, das durch den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 als Wärmequelle strömt, durchzuführen. Die Details der thermoelektrischen Stromerzeugung unter Verwendung des thermoelektrischen Moduls 30 werden nachstehend beschrieben.
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Obwohl das thermoelektrische Modul 30 mit ersten Enden der thermoelektrischen Vorrichtungen beschrieben wurde, die einen thermischen Kontakt mit dem ersten Wärmetauscher 52 herstellen, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten, das thermoelektrische Modul 30 kann auf mindestens einer der ersten Außenwand 14a und der zweiten Außenwand 14b sitzen, so dass die ersten Enden der thermoelektrischen Vorrichtungen thermisch in Kontakt mit mindestens einer der ersten Außenwand 14a und der zweiten Außenwand 14b kommen.
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Zusätzlich kann das Kühlelement 40 als ein Wärmer arbeiten, der ausgestaltet ist, um ein Kühlfluid C unter Verwendung der Abgaswärme des Abgases E zu erwärmen, oder als eine kalte Quelle zu arbeiten, um die thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung des thermoelektrischen Moduls 30 durchzuführen. Wie in 2 gezeigt, kann das Kühlelement 40 ein Kühlfluidrohr 42, durch welches das Kühlfluid C strömt, und einen Kühlmantel 44 aufweisen, um zu ermöglichen, dass das Kühlfluidrohr 42 thermisch mit dem thermoelektrischen Modul 30 oder einem zweiten Wärmeaustauscher 54 in Kontakt kommt.
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Das Kühlfluidrohr 42 kann mit einer externen Kühlfluidversorgungsquelle (nicht dargestellt) verbunden sein, um zu ermöglichen, dass Kühlfluid C, das von der externen Kühlfluidversorgungsquelle zugeführt wird, durch das Kühlfluidrohr 42 entlang eines spezifischen Pfades strömt. Die Art des Kühlfluids C ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel kann das Kühlfluid C ein Kühlmittel sein, das an einem Motor zirkuliert. Wie in den 1 und 2 gezeigt, kann das Kühlfluidrohr 42 einen ersten Abschnitt 42a aufweisen, der zum Austauschen von Wärme mit dem thermoelektrischen Modul 30 angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt 42b, der zum Austauschen von Wärme mit dem zweiten Wärmetauscher 54 angeordnet ist.
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Zusätzlich können der erste Abschnitt 42a und der zweite Abschnitt 42b miteinander in Reihe verbunden sein, um zu ermöglichen, dass das Kühlfluid C von der Kühlfluidversorgungsquelle nacheinander durch den ersten Abschnitt 42a und den zweiten Abschnitt 42b strömt und erneut an die Kühlfluidversorgungsquelle übertragen wird. Insbesondere können der erste Abschnitt 42a und der zweite Abschnitt 42b in einer solchen Weise vorgesehen sein, dass der zweite Abschnitt 42b an einer Position höher als diejenige des ersten Abschnitts 42a angeordnet ist, um zu ermöglichen, dass das Kühlfluid C in den ersten Abschnitt 42a eintritt wenn das Kühlfluid C zuerst in dem zweiten Abschnitt 42b erwärmt wird, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
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Wie in 2 gezeigt, kann der Kühlmantel 44 einen ersten Kühlmantel 44a aufweisen, der den ersten Abschnitt 42a des Kühlfluidrohrs 42 in thermischen Kontakt mit dem thermoelektrischen Modul 30 bringt, und einen zweiten Kühlmantel 44b, der den zweiten Abschnitt 42b des Kühlfluidrohrs 42 in Kontakt mit dem zweiten Wärmetauscher 54 bringt. Wie in den 1 und 2 gezeigt, kann der erste Kühlmantel 44a so ausgebildet sein, dass der erste Abschnitt 42a des Kühlfluidrohrs 42 in dem ersten Kühlmantel 44a eingebettet ist und auf dem thermoelektrischen Modul 30 aufliegen kann, um einen thermischen Kontakt mit gegenüberliegenden Enden der thermoelektrischen Vorrichtungen herzustellen. Die Anzahl der installierten ersten Kühlmäntel 44a ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, kann jedes Paar von ersten Kühlmänteln 44a auf irgendeinem thermoelektrischen Modul 30 sitzen.
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Der erste Kühlmantel 44a kann den ersten Abschnitt 42a des Kühlfluidrohrs 42 in Kontakt mit den gegenüberliegenden Enden der thermoelektrischen Vorrichtungen, die in dem thermoelektrischen Modul 30 angeordnet sind, bringen. Dementsprechend können die gegenüberliegenden Enden der thermoelektrischen Vorrichtungen durch das Kühlfluid C gekühlt werden, das durch den ersten Abschnitt 42a des Kühlfluidrohrs 42 strömt, um eine Temperatur zu haben, die geringer ist als die der ersten Enden der thermoelektrischen Vorrichtungen. Dementsprechend kann das thermoelektrische Modul 30 dazu ausgestaltet sein, die thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung der Temperaturdifferenz zwischen beiden Enden der thermoelektrischen Vorrichtung durchzuführen, die durch das durch den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 hindurchtretende Abgas E und das hindurchtretende Kühlfluid C, das durch das Kühlfluidrohr 42 strömt, hergestellt wird, wodurch die Abgaswärme des Abgases E, das durch den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 strömt, zurückgewonnen wird.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, kann der zweite Kühlmantel 44b so ausgebildet sein, dass der zweite Abschnitt 42b des Kühlfluidrohrs 42 in dem zweiten Kühlmantel 44b eingebettet ist und auf dem zweiten Wärmetauscher 54 sitzen kann, um einen thermischen Kontakt mit dem zweiten Wärmetauscher 54 herzustellen, der nachstehend beschrieben wird. Die Anzahl der installierten zweiten Kühlmäntel 44b ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, kann jedes Paar von zweiten Kühlmänteln 44b auf einem beliebigen zweiten Wärmetauscher 54 sitzen.
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Der zweite Kühlmantel 44b kann den zweiten Abschnitt 42b des Kühlfluidrohrs 42 in thermischen Kontakt mit dem zweiten Wärmetauscher 54 bringen. Dann kann die Abgaswärme des Abgases E, das durch den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 strömt, auf das Kühlfluid C übertragen werden, das durch den zweiten Abschnitt 42b des Kühlfluidrohrs 42 durch den zweiten Wärmetauscher 54, den zweiten Kühlmantel 44b und den zweiten Abschnitt 42b des Kühlfluidrohrs 42 strömt. Dementsprechend kann das Kühlfluid C, das durch den zweiten Abschnitt 42b des Kühlfluidrohrs 42 strömt, durch das Abgas E erwärmt werden, das durch den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 strömt. Da das Kühlfluid C, das unter Verwendung der Abgaswärme des Abgases E erhitzt wird, als die Kältequelle des thermoelektrischen Moduls 30 durch das Kühlelement 40 verwendet wird, können das Volumen, das Gewicht und die Installationskosten des Abgaswärmerückgewinnungssystems 1 verglichen mit dem Fall, bei dem die Kältequelle des thermoelektrischen Moduls 30 getrennt vorgesehen ist, weiter verringert werden.
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Ferner kann der Wärmetauscher 50 dazu ausgestaltet sein, die Abgaswärme des Abgases E, das durch den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 strömt, an das thermoelektrische Modul 30 zu übertragen oder die Abgaswärme des durch das zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 strömenden Abgas E zu dem Kühlelement 40 zu übertragen. Wie in 1 gezeigt, kann der Wärmetauscher 50 den ersten Wärmetauscher 52, der zwischen der Außenwand 14 des Abzweigrohrs 10 und dem thermoelektrischen Modul 30 angeordnet ist, und den zweiten Wärmetauscher 54 aufweisen, der zwischen der Außenwand 14 des Abzweigrohrs 10 und dem zweiten Kühlmantel 44b des Kühlelements 40 angeordnet ist.
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Wie in 3 gezeigt, kann ein Paar erster Wärmetauscher 52 installiert sein, um zwischen der ersten Außenwand 14a und einem thermoelektrischen Modul 30 und zwischen der zweiten Außenwand 14b und einem anderen thermoelektrischen Modul 30 angeordnet zu sein. Jeder der ersten Wärmetauscher 52 kann Wärmeaustauschrippen 52a aufweisen, die durch die erste Außenwand 14a oder die zweite Außenwand 14b in den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 eingeführt sind. Dementsprechend kann jeder erste Wärmetauscher 52 dazu ausgelegt sein, Abgaswärme des Abgases E, das durch den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 strömt, unter Verwendung der Wärmeaustauschrippen 52a zu absorbieren, und kann dazu ausgestaltet sein, die Abgaswärme an die ersten Enden der thermoelektrischen Vorrichtungen zu übertragen, die in dem thermoelektrischen Modul 30 angeordnet sind.
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Wie in 3 gezeigt, kann ein Paar zweiter Wärmetauscher 54 installiert sein, um zwischen der dritten äußeren Wand 14c und einem zweiten Kühlmantel 44b und zwischen der vierten äußeren Wand 14d und einem weiteren zweiten Kühlmantel 44b angeordnet zu sein. Jeder der zweiten Wärmetauscher 54 kann Wärmeaustauschrippen 54a aufweisen, die durch die dritte Außenwand 14c oder die vierte Außenwand 14d in den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 eingesetzt sind. Dementsprechend kann jeder der zweiten Wärmetauscher 54 dazu ausgestaltet sein, Abgaswärme des Abgases E, das durch den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 strömt, unter Verwendung der Wärmeaustauschrippen 54a zu absorbieren. Die Abgaswärme des von den zweiten Wärmetauschern 54 absorbierten Abgases E kann durch den zweiten Kühlmantel 44b und den zweiten Abschnitt 42b auf das Kühlfluid C übertragen werden, das durch den zweiten Abschnitt 42b des Kühlfluidrohrs 42 strömt.
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5 bis 8 sind Ansichten, die eine Art und Weise zum Rückgewinnen von Abgaswärme unter Verwendung des Abgaswärmerückgewinnungssystems veranschaulichen, das in 1 dargestellt ist. Nachstehend wird die Art und Weise der Rückgewinnung der Abgaswärme unter Verwendung des Abgaswärmerückgewinnungssystems 1 unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 beschrieben.
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Zunächst, bezugnehmend auf 5, kann eine Steuerung 60 des Abgaswärmerückgewinnungssystems 1 ausgestaltet sein, um das Ventil 20 zu betätigen, um den ersten Einlass 11a und den dritten Einlass 13a zu schließen, während der zweite Einlass 12a geöffnet wird, wenn eine Temperatur des Kühlfluids C, das durch das Kühlfluidrohr 42 strömt, kleiner als eine vorbestimmte Referenzaufwärmtemperatur (z.B. ein Kühlfluidaufwärmmodus) ist. Das Abgas E, das entlang des Abgasrohrs 70 strömt, kann dann durch den zweiten Auslass 12b zu dem Abgasrohr 70 zurück übertragen werden, nachdem es durch den zweiten Einlass 12a selektiv in den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 eingeführt wurde. In dem Kühlfluidaufwärmmodus kann das Kühlfluid C, das durch den zweiten Abschnitt 42b des Kühlfluidrohrs 42 strömt, durch das Abgas E erwärmt werden, das durch den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 strömt.
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Die Referenzaufwärmtemperatur ist nicht besonders begrenzt. Wenn beispielsweise das Kühlfluid C, das durch das Kühlfluidrohr strömt, ein Kühlmittel ist, kann die Temperatur des Kühlfluids C, das zum Betreiben eines Motors geeignet ist, als die Referenzaufwärmtemperatur bestimmt werden. Obwohl es bevorzugt ist, dass die Temperatur des Kühlfluids C, das durch das Kühlfluidrohr 42 strömt, durch einen Temperatursensor (nicht dargestellt) erfasst wird, der in dem Kühlfluidrohr 42 installiert ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
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Wenn ferner im Kühlfluidaufwärmmodus die Temperatur des Kühlfluids C geringer ist als die Referenzaufwärmtemperatur wie beim Kaltstart des Motors ist, kann das Kühlfluid C unter Verwendung der Abgaswärme des Abgases E, das durch den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 strömt, erwärmt werden, um die Temperatur des Kühlfluids C auf die Referenzaufwärmtemperatur zu erhöhen, wodurch die Abgaswärme des Abgases E zurückgewonnen wird.
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Bezugnehmend auf 1 kann, wenn die Temperatur des Kühlfluids C, das durch das Kühlfluidrohr 42 strömt, gleich oder größer als die spezifische Referenzaufwärmtemperatur ist, die Steuerung 60 so ausgestaltet sein, dass er das Ventil 20 so betreibt, dass der erste Einlass 11a geöffnet wird, wobei der zweite Einlass 12a und der dritte Einlass 13a (thermoelektrischer Stromerzeugungsmodus) geschlossen sind. Dann kann das Abgas E, das entlang des Abgasrohrs 70 strömt, durch den ersten Auslass 11b zu dem Abgasrohr 70 zurück übertragen werden, nachdem es durch den ersten Einlass 11a selektiv in den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 eingeführt wurde. In dem thermoelektrischen Stromerzeugungsmodus kann die thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung der Temperaturdifferenz zwischen beiden Enden der thermoelektrischen Vorrichtungen durchgeführt werden, die durch das Abgas E und das Kühlfluid C erzeugt wird, um die Abgaswärme des Abgases E in Form von Strom wiederzugewinnen, wodurch die Rückgewinnungsrate der Abgaswärme des Abgases E verbessert wird.
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Weiter bezugnehmend auf 6, kann die Steuerung 60 ausgestaltet sein, das Ventil 20 zu betreiben, um den dritten Einlass 13a zu öffnen, während der erste Einlass 11a und der zweite Einlass 12a geschlossen sind, wenn eine Temperatur des thermoelektrischen Moduls 30 gleich oder größer als eine vorbestimmte Referenzstromerzeugungsgrenztemperatur (Bypass-Modus) ist. Dann kann das Abgas E, das entlang des Abgasrohrs 70 strömt, durch den dritten Auslass 13b wieder zu dem Abgasrohr 70 übertragen werden, nachdem es durch den dritten Einlass 13a selektiv in den dritten Verzweigungsfluidkanal 13 eingeführt wurde. Der dritte Verzweigungsfluidkanal 13 kann thermisch von dem thermoelektrischen Modul 30 und dem Kühlfluidrohr 42 isoliert sein. Dementsprechend kann im Bypass-Modus die Abgaswärme des Abgases E durch den dritten Verzweigungsfluidkanal 13 erneut an das Abgasrohr 70 übertragen werden, ohne durch das thermoelektrische Modul 30 zu strömen und ohne das Kühlfluid C verloren geht.
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Die Referenzstromerzeugungsgrenztemperatur ist nicht speziell begrenzt. Zum Beispiel kann die Temperatur des thermoelektrischen Moduls 30, die eine thermische Beschädigung der thermoelektrischen Vorrichtungen oder anderer Teile verursacht, die in dem thermoelektrischen Modul 30 aufgrund von Überhitzung angeordnet sind, auf die Referenzstromerzeugungsgrenztemperatur eingestellt werden. Die Referenzstromerzeugungsgrenztemperatur kann abhängig von einer Umgebungsbedingung wie dem Material der thermoelektrischen Vorrichtungen variieren. Obwohl die Temperatur des thermoelektrischen Moduls 30 durch den Temperatursensor (nicht dargestellt) erfasst werden kann, der in dem thermoelektrischen Modul 30 installiert ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zusätzlich kann die Temperatur des thermoelektrischen Moduls 30 eine Temperatur eines ersten Endes einer thermoelektrischen Vorrichtung sein, die ausgestaltet ist, um die Abgaswärme des Abgases E aufzunehmen, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In dem Bypass-Modus kann verhindert werden, dass die thermoelektrische Vorrichtung oder andere Teile, die in dem thermoelektrischen Modul 30 angeordnet sind, aufgrund von Überhitzung beschädigt werden.
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Währenddessen beginnt die thermoelektrische Stromerzeugung, die das thermoelektrische Modul 30 verwendet, wenn die Temperatur des durch das Kühlfluidrohr 42 strömenden Kühlmittels die Referenzaufwärmtemperatur erreicht, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann, bezugnehmend auf 7, die Steuerung 60 ausgestaltet sein, um das Ventil 20 zum teilweisen Öffnen des ersten Einlasses 11a und des zweiten Einlasses 12a zu betätigen, während ein verbleibender Teil des ersten Einlasses 11a, ein verbleibender Teil des zweiten Einlasses 12a und der gesamte Teil des der dritte Einlass 13a geschlossen ist, wenn die Temperatur des Kühlfluids C, das durch das Kühlfluidrohr 42 strömt, gleich oder größer als eine vorbestimmte erste Modusumschalttemperatur ist und kleiner als die Referenzaufwärmtemperatur ist (z.B. ein erster Mischmodus).
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Ferner kann das Abgas E, das entlang des Abgasrohrs 70 strömt, in zwei Teile unterteilt sein, durch den ersten Einlass 11a und den zweiten Einlass 12a in den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 und den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 eingeführt werden, und über den ersten Auslass 11b und den zweiten Auslass 12b zu dem Abgasrohr 70 übertragen werden. In dem ersten Mischmodus kann die thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung der Abgaswärme des Abgases E durchgeführt werden, das durch den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 strömt, während das Kühlfluid C durch die Abgaswärme des Abgases E erwärmt wird, das durch den zweiten Verzweigungsfluidkanal 12 strömt.
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Die erste Modusumschalttemperatur ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel kann die erste Modusumschalttemperatur auf die Temperatur des Kühlfluids C eingestellt werden, wenn bestimmt wird, dass die Temperatur des Kühlfluids C auf die Bezugstemperatur erhöht ist, wobei nur latente Wärme des zweiten Wärmetauschers 54 und Abgaswärme verwendet wird, die weniger als die Abgaswärme ist, die in dem Kühlfluidaufwärmmodus verwendet wird, wenn die Temperatur des Kühlfluids C auf einen relativen Wert gegenüber der Referenzaufwärmtemperatur erhöht wird.
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Insbesondere sind die Öffnungsrate des ersten Einlasses 11a und die Öffnungsrate des zweiten Einlasses 12a nicht speziell begrenzt. Zum Beispiel kann die Steuerung 60 ausgestaltet sein, um das Ventil 20 zu betreiben, um die Öffnungsrate des ersten Einlasses 11a allmählich zu erhöhen, während die Öffnungsrate des zweiten Einlasses 12a allmählich abnimmt, wenn sich die Temperatur des Kühlfluids C der Referenzaufwärmtemperatur annähert. In dem ersten Mischmodus kann, da die Startzeit der thermoelektrischen Stromerzeugung fortgeschritten ist, die Rückgewinnungsrate der Abgaswärme des Abgases E weiter verbessert werden.
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Obwohl die thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung des thermoelektrischen Moduls 30 beendet wird, wenn die Temperatur des thermoelektrischen Moduls 30 die Referenzstromerzeugungsgrenztemperatur erreicht, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann bezugnehmend auf 8 die Steuerung 60 ausgestaltet sein, das Ventil 20 zum teilweisen Öffnen des ersten Einlasses 11a und des dritten Einlasses 13a zu betätigen, während ein verbleibender Teil des ersten Einlasses 11a, ein verbleibender Teil des dritten Einlasses 13a und ein gesamter Teil des zweiten Einlasses 12a geschlossen ist, wenn die Temperatur des thermoelektrischen Moduls 30 gleich oder größer als die Referenzstromerzeugungsgrenztemperatur ist und kleiner als eine zweite Modusumschalttemperatur ist (z.B. ein zweiter Mischmodus). Mit anderen Worten sind der erste Einlass 11a und der dritte Einlass 13a teilweise geöffnet, während der zweite Einlass 12a in einer geschlossenen Position gehalten wird. Dann kann das Abgas E, das entlang des Abgasrohrs 70 strömt, in zwei Teile geteilt werden, durch den ersten Einlass 11a und den dritten Einlass 13a in den ersten Verzweigungsfluidkanal 11 und den dritten Verzweigungsfluidkanal 13 eingeführt und erneut zum Abgasrohr 70 durch den ersten Auslass 11b und den dritten Auslass 13b übertragen werden. In dem zweiten Mischmodus kann die thermoelektrische Stromerzeugung unter Verwendung von Abgaswärme irgendeines Teils des Abgases E durchgeführt werden, während ein anderer Teil des Abgases E ohne die Rückgewinnung der Abgaswärme geführt wird.
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Die zweite Modusumschalttemperatur ist nicht besonders beschränkt. Zum Beispiel kann die zweite Modusumschalttemperatur auf die Temperatur des thermoelektrischen Moduls 30 eingestellt werden, die bestimmt ist, thermoelektrische Vorrichtungen oder andere Teile, die in dem thermoelektrischen Modul 30 angeordnet sind, thermisch nicht zu beschädigen, wenn die thermoelektrische Stromerzeugung nur unter Verwendung der Abgaswärme von Abgas E, die weniger als die Abgaswärme, die in dem thermoelektrischen Stromerzeugungsmodus verwendet wird, ist.
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Die Öffnungsrate des ersten Einlasses 11a und die Öffnungsrate des dritten Einlasses 13a sind nicht speziell begrenzt. Zum Beispiel kann die Steuerung 60 ausgestaltet sein, das Ventil 20 zu betätigen, um die Öffnungsrate des ersten Einlasses 11a allmählich zu verringern, während die Öffnungsrate des dritten Einlasses 13a allmählich erhöht wird, wenn sich die Temperatur des thermoelektrischen Moduls 30 der zweiten Modusumschalttemperatur annähert. In dem zweiten Mischmodus kann, da die Beendigungszeit der thermoelektrischen Stromerzeugung verzögert ist, die Rückgewinnungsrate der Abgaswärme des Abgases E weiter verbessert werden.
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Wie oben beschrieben, kann das Abgaswärmerückgewinnungssystem ausgestaltet sein, um jeden der Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 unter Verwendung des Ventils 20 zu öffnen oder zu schließen, um die Art und Weise der Rückgewinnung der Abgaswärme des Abgases E auf verschiedene Weise zu ändern. Gemäß dem Abgaswärmerückgewinnungssystem 1 kann die Art und Weise der Rückgewinnung der Abgaswärme in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen wie der Fahrzeit und dem Fahrverhalten eines Fahrzeugs geändert werden, wodurch die Rückgewinnungsrate der Abgaswärme des Abgases E maximiert wird.
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Zusätzlich kann das Abgaswärmerückgewinnungssystem 1 so ausgestaltet sein, dass es die Art und Weise der Rückgewinnung der Abgaswärme durch Öffnen oder Schließen der Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13 unter Verwendung eines einzelnen Ventils 20 einstellt, da die Verzweigungsfluidkanäle 11, 12 und 13, die einzeln mit voneinander verschiedenen Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtungen wie dem thermoelektrischen Modul 30 und dem Kühlelement 40 gekoppelt sind, in einem einzigen Abzweigrohr 10 integral miteinander ausgebildet sein können. Dementsprechend kann in dem Abgaswärmerückgewinnungssystem 1 eine integrale Struktur vorgesehen werden, so dass mehrere Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtungen miteinander integriert sind, und die Anzahl von Ventilen, die für den Wechsel zwischen Fluidkanälen für das Abgas E notwendig sind und die Anzahl von Teilen, die für die Installation anderer Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtungen erforderlich sind, kann reduziert werden. In dem Abgaswärmerückgewinnungssystem 1 ist die Struktur des Abgaswärmerückgewinnungssystems 1 in kompakterer Größe realisiert, um das Volumen, das Gewicht und die Installationskosten des Abgaswärmerückgewinnungssystems 1 zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs zu verbessern.
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Wie oben beschrieben, betrifft die vorliegende Offenbarung ein Abgaswärmerückgewinnungssystem und weist die folgenden Effekte auf.
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Erstens kann die vorliegende Offenbarung die Rückgewinnungsrate der Abgaswärme des Abgases maximieren, indem die Art und Weise der Rückgewinnung der Abgaswärme in Abhängigkeit von der Umgebungsbedingung, wie der Fahrzeit oder der Fahrweise des Fahrzeugs, verändert wird.
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Zweitens kann die vorliegende Offenbarung das Volumen, das Gewicht und die Installationskosten des Abgaswärmerückgewinnungssystems reduzieren und kann die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessern, da das Abgaswärmerückgewinnungssystem in einer kompakteren Struktur realisiert ist, in dem mehrere Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtungen miteinander integriert sind.
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Vorstehend wurde, obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen und die begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt, sondern kann von Fachleuten auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, auf verschiedene Art und Weise modifiziert und geändert werden ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung, die in den folgenden Ansprüchen beansprucht wird, abzuweichen. Daher sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht dazu gedacht, den technischen Geist der vorliegenden Offenbarung zu beschränken, sondern dienen lediglich dem veranschaulichenden Zweck. Der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung sollte durch die beigefügten Ansprüche ausgelegt werden, und alle Äquivalente davon sollten so ausgelegt werden, dass sie im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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