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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abwärmenutzungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer derart betriebenen Abwärmenutzungseinrichtung.
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Eine Abwärmenutzungseinrichtung kommt zur Nutzung der im Betrieb eines zugehörigen Systems entstehenden Abwärme zum Einsatz. In einem Kraftfahrzeug wird eine Abwärmenutzungseinrichtung gewöhnlich eingesetzt, um die im Betrieb des Kraftfahrzeugs üblicherweise zum Antreiben des Kraftfahrzeugs entstehende Abwärme zu nutzen.
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Derartige Abwärmenutzungseinrichtungen weisen in der Regel einen Kreislauf auf, durch welchen in einem normalen Betrieb, nachfolgend auch als Regelbetrieb bezeichnet, ein Arbeitsmedium zirkuliert. Das Arbeitsmedium nimmt im Regelbetrieb die Abwärme auf und treibt dabei gewöhnlich, beispielsweise mittels einer Expansionsmaschine der Abwärmenutzungseinrichtung, einen Generator an.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein Verfahren zum Betreiben einer Abwärmenutzungseinrichtung der eingangs genannten Art in einem Kraftfahrzeug sowie für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Abwärmenutzungseinrichtung verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche Nachteile aus dem Stand der Technik bekannter Lösungen beseitigen. Insbesondere beschäftigt sich die vorliegende Erfindung mit der Aufgabe, für das Verfahren zum Betreiben der Abwärmenutzungseinrichtung sowie für das Kraftfahrzeug Ausführungsformen anzugeben, welche sich durch eine erhöhte Sicherheit auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhaft Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einer in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Abwärmenutzungseinrichtung beim Erkennen eines Aufpralls, insbesondere eines Unfalls, des Kraftfahrzeugs den Druck in einem in einem Kreislauf der Abwärmenutzungseinrichtung vorhandenen Arbeitsmediums zu verringern und/oder das Arbeitsmedium kontrolliert aus dem Kreislauf abzuführen. Somit wird verhindert, dass bei einem Aufprall, insbesondere Unfall, des Kraftfahrzeugs, das Arbeitsmedium unkontrolliert aus dem Kreislauf strömt oder die Wahrscheinlichkeit einer solchen unkontrollierten Strömung zumindest reduziert. In der Folge wird die Sicherheit erhöht. Insbesondere bei einem brennbaren Arbeitsmedium wird somit die Gefahr einer bei einem Aufprall oder einem Unfall möglichen Entzündung des Arbeitsmediums auf diese Weise zumindest reduziert.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend kommt die Abwärmenutzungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz. Dabei zirkuliert in einem normalen Betrieb der Abwärmenutzungseinrichtung, welcher nachfolgend auch als Regelbetrieb bezeichnet ist, dass Arbeitsmedium durch den Kreislauf der Abwärmenutzungseinrichtung. Dabei nimmt das Arbeitsmedium im Kraftfahrzeug entstehende Abwärme auf. Wird ein Aufprall, insbesondere ein Unfall, des Kraftfahrzeugs erkannt, so wird die Abwärmenutzungseinrichtung in einem sich vom Regelbetrieb unterscheiden Modus betrieben, welcher nachfolgend auch als Unfallmodus bezeichnet wird.
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Im Unfallmodus werden der Druck im Arbeitsmedium im Kreislauf im Vergleich zum Regelbetrieb reduziert und/oder das Arbeitsmedium zumindest teilweise und kontrolliert aus dem Kreislauf abgeführt.
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Die Abwärmenutzungseinrichtung weist vorteilhaft einen im Kreislauf eingebundenen Verdampfer zum Aufnehmen von Abwärme auf. Insbesondere wird dabei im Verdampfer mittels eines Übertragungsmediums Wärme auf das Arbeitsmedium übertragen. Dabei strömt das Übertragungsmedium fluidisch vom Arbeitsmedium getrennt durch den Verdampfer.
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Die Abwärmenutzungseinrichtung weist vorteilhaft eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Pumpe, zum Fördern des Arbeitsmediums durch den Kreislauf auf.
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Bevorzugt weist die Abwärmenutzungseinrichtung eine Expansionsmaschine auf, welche im Regelbetrieb das Arbeitsmedium expandiert.
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Vorteilhaft weist die Abwärmenutzungseinrichtung einen Generator auf, welcher im Regelbetrieb mittels des Arbeitsmediums angetrieben wird. Vorteilhaft ist der Generator mit der Expansionsmaschine antriebsverbunden, sodass die Expansionsmaschine den Generator antreibt.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen wird im Umfallmodus die Fördereinrichtung deaktiviert. Somit wird die mit der Fördereinrichtung im Arbeitsmedium erzeugte Druckerhöhung eingestellt. In der Folge steht der Kreislauf nicht oder vermindert unter Druck. Somit wird die Sicherheit erhöht. Auf diese Weise kommt es ferner zu einer Verhinderung oder zumindest Reduzierung von einem unkontrollierten Strömen des Arbeitsmediums aus dem Kreislauf, sodass die Sicherheit wiederum erhöht ist.
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Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen im Unfallmodus der Druck in einem mit dem Kreislauf fluidisch verbundenen Behälter zum Ausgleichen des im Kreislauf vorhandenen Arbeitsmediums, nachfolgend auch als Ausgleichsbehälter bezeichnet, auf maximal Umgebungsdruck, insbesondere auf Unterdruck, eingestellt wird, sodass Arbeitsmedium aus dem Kreislauf in den Ausgleichsbehälter strömt. Die Abwärmenutzungseinrichtung weist also den Ausgleichsbehälter auf, welcher im Regelbetrieb zum Ausgleichen des im Kreislauf vorhandenen Arbeitsmediums zum Einsatz kommt. Im Unfallbetrieb wird der Druck im Ausgleichsbehälter maximal auf Umgebungsdruck, bevorzugt auf einen Unterdruck, eingestellt. In der Folge strömt im Kreislauf vorhandenes Arbeitsmedium in den Ausgleichsbehälter. Somit kommt es zu einem kontrollierten Abführen des Arbeitsmediums aus dem Kreislauf. Da der Ausgleichsbehälter bevorzugt mechanisch stabiler ist als der Kreislauf, kommt es somit ferner zu einem verbesserten Schutz vor einem unkontrollierten Strömen des Arbeitsmediums aus der Abwärmenutzungseinrichtung. Dementsprechend wird auf diese Weise die Sicherheit insgesamt erhöht.
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Die Abwärmenutzungseinrichtung kann einen Lüfter aufweisen, welcher im Betrieb des Lüfters Luft, vom Arbeitsmedium fluidisch getrennt, durch den Kondensator fördert. Somit kommt es zu einer verstärkten Kondensation des Arbeitsmediums in Kondensator.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen wird im Unfallmodus der vom Lüfter geförderte Volumenstrom erhöht, insbesondere maximiert. Dies erfolgt insbesondere durch eine Erhöhung, insbesondere Maximierung, der Drehzahl des Lüfters. Somit kommt es zu einer verstärkten Kondensation des Arbeitsmediums im Kondensator. Auf diese Weise wird die Menge des gasförmig vorhandenen Arbeitsmediums reduziert, insbesondere derart, dass möglichst wenig, vorzugsweise kein, gasförmiges Arbeitsmedium vorhanden ist. Dies führt zu einem reduzierten Druck im Arbeitsmedium innerhalb des Kreislaufs. Auf diese Weise lässt sich die Sicherheit erhöhen. Darüber hinaus lässt sich das Arbeitsmedium auf diese Weise vereinfacht und verbessert kontrolliert aus dem Kreislauf Abführen, sodass die Sicherheit wiederum erhöht ist.
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Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen im Unfallmodus die Strömung des Übertragungsmediums durch den Verdampfer zumindest reduziert, insbesondere unterbrochen, wird. In der Folge wird die Wärmeübertragung vom Übertragungsmedium auf das Arbeitsmedium unterbrochen oder zumindest reduziert. Folglich wird der Druck im Arbeitsmedium reduziert. Somit kommt es zur einer erhöhten Sicherheit.
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Zur Reduzierung, insbesondere Unterbrechung, der Strömung des Übertragungsmediums durch den Verdampfer kann das Übertragungsmedium über einen Bypass am Verdampfer vorbeigeführt werden. Vorteilhaft kann dabei mittels eines Ventils und/oder einer Klappe die Strömung des Übertragungsmedium durch den Verdampfer entsprechend eingestellt werden.
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Bei vorteilhaften Ausführungsformen wird der Generator im Unfallmodus elektrisch von einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs getrennt. Somit werden Beschädigungen des Bordnetzes verhindert oder zumindest reduziert. Auf diese Weise kann das Bordnetz des Kraftfahrzeugs auch bei einem Aufprall oder einen Unfall benötigte elektrische Verbraucher mit erhöhter Zuverlässigkeit versorgen. Dies führt zu einer erhöhten Sicherheit.
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Die Herstellung und Trennung der elektrischen Verbindung des Generators mit dem Bordnetz erfolgt vorteilhaft über einen zwischen dem Bordnetz, insbesondere einer Batterie des Kraftfahrzeugs, und dem Generator angeordneten Schalter. Der Schalter kann dabei prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere kann der Schalter zumindest einen MOSFET und/oder ein Relais aufweisen.
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Die Abwärmenutzungseinrichtung kann einen Behälter aufweisen, in den im Umfallmodus Arbeitsmedium aus dem Kreislauf strömt, wenn der Behälter fluidisch mit dem Kreislauf verbunden wird. Der Behälter wird nachfolgend auch als Sicherheitsbehälter bezeichnet. Der Sicherheitsbehälter ist im Regelbetrieb vorteilhaft fluidisch vom Kreislauf getrennt.
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Vorteilhaft wird dabei im Unfallmodus der Druck im Sicherheitsbehälter auf maximal Umgebungsdruck, bevorzugt auf Unterdruck, eingestellt und der Sicherheitsbehälter mit dem Kreislauf fluidisch verbunden. In der Folge strömt das Arbeitsmedium aus dem Kreislauf in den Sicherheitsbehälter. Bevorzugt wird dabei das Arbeitsmedium aus dem Kreislauf in den Sicherheitsbehälter evakuiert. Somit kommt es zu einem kontrollierten Abführen des Arbeitsmediums aus dem Kreislauf. Da der Sicherheitsbehälter bevorzugt gegenüber dem Kreislauf eine erhöhte mechanische Stabilität aufweist, kommt es somit ferner zu einer Verhinderung oder zumindest Reduzierung einer unkontrollierten Strömung des Arbeitsmediums aus der Abwärmenutzungseinrichtung.
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Vorteilhaft ist zwischen dem Kreislauf und dem Sicherheitsbehälter ein Ventil vorgesehen, welches zum Herstellen und Trennen der fluidischen Verbindung zwischen dem Sicherheitsbehälter und im Kreislauf verstellbar ist.
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Die Einstellung des Drucks im Sicherheitsbehälter auf maximal Überdruck kann auf beliebige Weise erfolgen. Vorstellbar ist es, im Sicherheitsbehälter zu diesem Zweck ein Vakuum zu erzeugen. Ebenso kann im Sicherheitsbehälter eine verformte und die ursprüngliche Form anstrebende Membran angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Sicherheitsbehälter verformt sein und die ursprüngliche Form anstreben.
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Alternativ oder zusätzlich ist es vorstellbar, die Abwärmenutzungseinrichtung mit einem Behälter zu versehen, in welchen im Unfallmodus aktiv Arbeitsmedium gefördert wird. Der Behälter ist dabei fluidisch mit dem Kreislauf verbunden oder verbindbar. Der Behälter wird nachfolgend auch als Unfallbehälter bezeichnet. Vorteilhaft ist der Unfallbehälter im Regelbetrieb fluidisch vom Kreislauf getrennt.
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Bevorzugt wird im Unfallmodus der Unfallbehälter fluidisch mit dem Kreislauf verbunden und der Kreislauf mit einem Gas, insbesondere mit Luft, beaufschlagt, sodass das Gas das Arbeitsmedium aus dem Kreislauf in den Unfallbehälter verdrängt.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen erfolgt das beaufschlagen des Kreislaufs mit dem Gas, insbesondere mit Luft, mittels eines Fahrzeugdruckluftsystems. Das Fahrzeugdruckluftsystem versorgt dabei das Fahrzeug mit unter Druck stehendem Gas, insbesondere Luft. Zu diesem Zweck weist das Fahrzeugdruckluftsystem vorteilhaft eine Druckluftpumpe auf. Dabei wird das Fahrzeugdruckluftsystem, insbesondere die Druckluftpumpe, im Unfallbetrieb ferner zum Beaufschlagen des Kreislaufs mit Gas, insbesondere mit Luft, eingesetzt.
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Die Ventile sind vorteilhaft jeweils elektrisch betrieben. Auf diese Weise lassen sich die Ventile auf einfache Weise verstellen.
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Es versteht sich, dass neben dem Verfahren zum Betreiben der Abwärmenutzungseinrichtung auch ein Kraftfahrzeug mit einer derart betriebenen Abwärmenutzungseinrichtung zum Umfang dieser Erfindung gehört.
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Das Kraftfahrzeug weist eine Einrichtung zum Erkennen eines Aufpralls, insbesondere eines Unfalls, des Kraftfahrzeugs auf. Die Einrichtung wird nachfolgend auch als Aufprallerkennungseinrichtung bezeichnet.
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Die Aufprallerkennungseinrichtung kann beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Aufprallerkennungseinrichtung zumindest einen Beschleunigungssensor umfassen.
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Das Fahrzeug weist dabei eine Einrichtung, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, auf, welche im Betrieb Wärme erzeugt. Die Wärme wird dabei, insbesondere über den Verdampfer, auf das Arbeitsmedium übertragen.
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Vorstellbar ist es insbesondere, im Betrieb der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs entstehendes Abgas als Übertragungsmedium durch den Verdampfer zu führen. Zu diesem Zweck weist das Kraftfahrzeug bevorzugt einen Abgasstrang zum Abführen des Abgases auf, wobei der Abgasstrang zumindest teilweise und vom Arbeitsmedium fluidisch getrennt durch den Verdampfer führt.
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Das Kraftfahrzeug weist zum Ausführen des Verfahrens eine entsprechend ausgestaltete Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung kann ein fahrzeugseitiges Steuergerät, nachfolgend auch als Fahrzeug-Steuergerät bezeichnet, und/oder ein Steuergerät der Abwärmenutzungseinrichtung, nachfolgend auch als Einrichtung-Steuergerät bezeichnet, umfassen.
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Die Steuereinrichtung ist vorteilhaft kommunizierend mit der Aufprallerkennungseinrichtung verbunden. Dabei kann die Aufprallerkennungseinrichtung mit dem Fahrzeug-Steuergerät und/oder dem Einrichtung-Steuergerät kommunizierend verbunden sein.
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Bevorzugt ist die Steuereinrichtung ferner mit der Fördereinrichtung und/oder mit dem jeweiligen Ventil kommunizierend verbunden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Abwärmenutzungseinrichtung,
- 2 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Detaildarstellung des Kraftfahrzeugs.
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Eine Abwärmenutzungseinrichtung 1, wie sie in den 1 und 2 beispielhaft und stark vereinfacht gezeigt ist, kommt zur Nutzung von im Betrieb eines in den 1 und 2 beispielhaft gezeigten Kraftfahrzeugs 50 entstehender Abwärme zum Einsatz. Im in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel wird die im Betrieb einer Brennkraftmaschine 51 (siehe 1) des Kraftfahrzeugs 50 entstehende Abwärme mittels des im Betrieb der Brennkraftmaschine 51 entstehenden Abgases auf die Abwärmenutzungseinrichtung 1 übertragen. Das Abgas dient somit als Übertragungsmedium.
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Wie 1 entnommen werden kann, weist die Abwärmenutzungseinrichtung 1 einen Kreislauf 2 auf, in welchem beim normalen Betrieb der Abwärmenutzungseinrichtung 1, nachfolgend auch als Regelbetrieb bezeichnet, ein Arbeitsmedium zirkuliert. Dabei nimmt das Arbeitsmedium im Regelbetrieb im Betrieb des Kraftfahrzeugs 50 entstehende Abwärme, im gezeigten Ausführungsbeispiel also Wärme vom Abgas, auf.
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Die Abwärmenutzungseinrichtung 1 weist eine Fördereinrichtung 3, insbesondere eine Pumpe 4, zum Fördern des Arbeitsmediums durch den Kreislauf 2 auf. Die Abwärmenutzungseinrichtung 1 weist ferner einen im Kreislauf 2 eingebundenen Verdampfer 5, einen im Kreislauf 2 eingebundenen Kondensator 6 sowie eine im Kreislauf 2 eingebundene Expansionsmaschine 7 auf. Der Verdampfer 5, der Kondensator 6 sowie die Expansionsmaschine 7 können beim Zirkulieren des Arbeitsmediums jeweils vom Arbeitsmedium durchströmt sein. Die Übertragung der Wärme auf das Arbeitsmedium erfolgt dabei über den Verdampfer 5. Der Verdampfer 5 ist zu diesem Zweck vom Arbeitsmedium fluidisch getrennt vom Abgas durchströmt. Hierzu führt ein Abgasstrang 52 zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine 51 durch den Verdampfer 5. Die im Verdampfer 5 aufgenommene Wärme wird in der Expansionsmaschine 7 abgegeben, indem das Arbeitsmedium expandiert wird. Die Expansionsmaschine 7 ist dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Generator 8 verbunden, welcher mittels der Expansionsmaschine 7 und somit mittels des Arbeitsmediums angetrieben wird. Mit dem Generator 8 kann somit eine elektrische Leistung erzeugt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird, wie 2 entnommen werden kann, die mittels des Generators 8 erzeugte elektrische Leistung über ein Bordnetz 53 des Kraftfahrzeugs 50 einer Batterie 54 des Kraftfahrzeugs 50 zugeführt. Das Bordnetz 53 ist in 2 zur besseren Unterscheidung mit Doppellinien gezeigt. Im Regelbetrieb der Abwärmenutzungseinrichtung 1 zirkuliert das Arbeitsmedium also durch den Kreislauf 2, um über die Expansionsmaschine 7 den Generator 8 anzutreiben.
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Wird ein Aufprall, insbesondere ein Unfall, des Kraftfahrzeugs 50 erkannt, so wird die Abwärmenutzungseinrichtung 1 in einem vom Regelbetrieb unterschiedlichen Modus betrieben, welcher nachfolgend auch als Unfallmodus bezeichnet wird. Zum Erkennen des Aufpralls, insbesondere des Unfalls, kann das Kraftfahrzeug 50, wie 2 entnommen werden kann, eine Einrichtung 55 aufweisen. Die Einrichtung 55 wird nachfolgend auch als Aufprallerkennungseinrichtung 55 bezeichnet. Wie den Figuren ferner entnommen werden kann, weist das Kraftfahrzeug 50 vorteilhaft ferner eine in 1 lediglich angedeutete Steuereinrichtung 56 auf, welche zum Betreiben der Abwärmenutzungseinrichtung 1 ausgestaltet ist. Wie 2 entnommen werden kann, kann die Steuereinrichtung 56 ein Steuergerät 57 des Kraftfahrzeugs 50, nachfolgend auch als Fahrzeug-Steuergerät 57 bezeichnet, und ein Steuergerät 14 der Abwärmenutzungseinrichtung 1, nachfolgend auch als Einrichtung-Steuergerät 14 bezeichnet, umfassen. Dabei ist die Steuereinrichtung 56, wie 2 entnommen werden kann, kommunizierend mit der Aufprallerkennungseinrichtung 55 verbunden. In 2 sind die kommunizierenden Verbindungen und somit die Signalübertragung mit durchgezogenen Linien dargestellt. Wie 2 ferner entnommen werden kann, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel das Fahrzeug-Steuergerät 57 und das Einrichtung-Steuergerät 14 miteinander kommunizierend verbunden. Wie in 2 mit einer gestrichelten sowie einer punktgestrichelten Linie angedeutet, kann die Aufprallerkennungseinrichtung 55 mit dem Fahrzeug-Steuergerät 57 und/oder mit dem Einrichtung-Steuergerät 14 kommunizierend verbunden sein.
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Dabei wird bei Erkennen eines Aufpralls, insbesondere eines Unfalls, im Unfallmodus das Arbeitsmedium aus dem Kreislauf 2 abgeführt und/oder der Druck im Arbeitsmedium im Kreislauf 2 reduziert. Somit wird insbesondere verhindert, dass Arbeitsmedium aufgrund des Aufpralls bzw. des Unfalls unkontrolliert aus dem Kreislauf 2 gelangt oder die Möglichkeit des unkontrollierten Strömens aus dem Kreislauf 2 zumindest reduziert. Auf diese Weise wird die Sicherheit erhöht. Insbesondere bei Arbeitsmedien, welche brennbar sind, wird somit die Gefahr, dass das Arbeitsmedium bedingt durch den Aufprall, insbesondere durch den Unfall, brennt, zumindest reduziert.
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Im Unfallmodus kann dabei eine der nachfolgend beschriebenen Maßnahmen oder können zumindest zwei der nachfolgend beschriebenen Maßnahmen in Kombination durchgeführt werden.
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Im Umfallmodus kann die Fördereinrichtung 3 deaktiviert werden. Somit wird der Druck im Arbeitsmedium innerhalb des Kreislaufs 2 reduziert. Insbesondere wird somit eine mittels der Fördereinrichtung 3 bewirkte Strömung des Arbeitsmediums durch den Kreislauf 2 unterbrochen.
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Wie 1 entnommen werden kann, kann die Abwärmenutzungseinrichtung 1 einen Behälter 9 aufweisen, welcher im Regelbetrieb dem Ausgleich des im Kreislauf 2 vorhandenen Arbeitsmediums dient. Der Behälter 9, welcher nachfolgend auch als Ausgleichsbehälter 9 bezeichnet wird, ist dabei fluidisch mit dem Kreislauf 2 verbunden. Im Unfallmodus kann der Druck im Ausgleichsbehälter 9 auf maximal Umgebungsdruck, vorteilhaft auf Unterdruck, eingestellt werden. In der Folge strömt Arbeitsmedium aus dem Kreislauf 2 in den Ausgleichsbehälter 9. Bevorzugt erfolgt dies derart, dass der Ausgleichsbehälter 9 möglichst mit dem Arbeitsmedium gefüllt ist. Da der Ausgleichsbehälter 9 mechanisch stabiler ist als der Kreislauf 2, kommt es auf diese Weise zu einem verbesserten Schutz des Arbeitsmediums vor einem unkontrollierten Strömen aus der Abwärmenutzungseinrichtung 1.
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Wie 1 entnommen werden kann, weist die Abwärmenutzungseinrichtung 1 im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Lüfter 10 auf, welcher im Betrieb Luft durch den Kondensator 6 fördert. Dabei durchströmt die Luft den Kondensator 6 vom Arbeitsmedium fluidisch getrennt. Der Lüfter 10 dient im Regelbetrieb der erhöhten Effizienz des Kondensators 6.
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Im Unfallmodus kann der vom Lüfter 10 geförderte Volumenstrom der Luft erhöht, insbesondere maximiert, werden. Somit kommt es zu einer Erhöhung der Kondensation des Arbeitsmediums im Kreislauf 2. Im Ergebnis ist im Kreislauf 2 weniger gasförmiges Arbeitsmedium vorhanden. In der Folge kommt es zu einer Reduzierung des Drucks im Kreislauf 2. Ferner kann das Arbeitsmedium auf diese Weise vereinfacht kontrolliert aus dem Kreislauf 2 strömen.
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Ebenso kann im Unfallmodus die Strömung des Abgases durch den Verdampfer 5 zumindest reduziert werden. Bevorzugt wird die Strömung des Abgases durch den Verdampfer 5 unterbrochen. In der Folge kommt es zu einer entsprechend reduzierten, insbesondere unterbrochenen, Übertragung von Wärme auf das Arbeitsmedium. Somit wird der Druck im Arbeitsmedium reduziert. Zum Reduzierten, insbesondere Unterbrechen, der Strömung des Abgases durch den Verdampfer 5 weist, wie 1 entnommen werden kann, der Abgasstrang 52 im gezeigten Beispiel einen den Verdampfer 5 umgehenden Bypass 58 auf. Zum Einstellen der Strömung des Abgases durch den Verdampfer 5 und durch den Bypass 58 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Abgasventil 59 und/oder eine Abgasklappe 60 vorgesehen. Dabei ist das Abgasventil 59 und/oder die Abgasklappe 60 mit der Steuereinrichtung 56 kommunizierend verbunden.
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Im Unfallmodus kann alternativ oder zusätzlich der Generator 8 elektrisch vom Bordnetz 53 des Kraftfahrzeugs 50 getrennt werden. Somit wird das Bordnetz 53 geschützt. Zur Trennung und Herstellung der elektrischen Verbindung des Generators 8 mit dem Bordnetz 53 kann, wie 2 entnommen werden kann, zwischen dem Generator 8 und der Batterie 54, ein Schalter 11 angeordnet sein. Der Schalter 11 ist kommunizierend mit der Steuereinrichtung 56 verbunden. Dabei kann der Schalter 11, wie 2 entnommen werden kann, mit dem Einrichtung-Steuergerät 14 kommunizierend verbunden sein. Vorstellbar ist es auch, den Schalter 11, wie in 2 mit einer gestrichelten Linie angedeutet, direkt kommunizierend mit der Aufprallerkennungseinrichtung 55 zu verbinden.
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Wie 1 entnommen werden kann, kann die Abwärmenutzungseinrichtung 1 einen zum Ausgleichsbehälter 9 zusätzlichen Behälter 12 aufweisen. Der Behälter 12 wird nachfolgend auch als Sicherheitsbehälter 12 bezeichnet. Der Sicherheitsbehälter 12 ist vorteilhaft im Regelbetrieb fluidisch vom Kreislauf 2 getrennt. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Kreislauf 2 und dem Sicherheitsbehälter 12, wie 1 entnommen werden kann, ein Ventil 15 vorgesehen, welches nachfolgend auch als Sicherheitsbehälterventil 15 bezeichnet wird. Das Sicherheitsbehälterventil 15 ist vorteilhaft elektrisch betrieben und kommunizierend mit der Steuereinrichtung 56 verbunden. Im Sicherheitsbehälter 12 herrscht zumindest beim Erkennen eines Aufpralls maximal Umgebungsdruck. Bevorzugt wird im Sicherheitsbehälter 12 ein maximal dem Umgebungsdruck entsprechender Druck, bevorzugt Unterdruck, eingestellt. Im Unfallmodus kann dabei der Kreislauf 2 mittels des Sicherheitsbehälterventils 15 fluidisch mit dem Sicherheitsbehälter 12 verbunden werden. Durch den im Sicherheitsbehälter 12 maximal Umgebungsdruck entsprechenden Druck, insbesondere durch den im Sicherheitsbehälter 12 herrschenden Unterdruck, strömt Arbeitsmedium aus dem Kreislauf 2 in den Sicherheitsbehälter 12. Bevorzugt erfolgt dies derart, dass das Arbeitsmedium aus dem Kreislauf 2 in den Sicherheitsbehälter 12 evakuiert wird. Der Sicherheitsbehälter 12 weist dabei gegenüber dem Kreislauf 2 eine erhöhte mechanische Stabilität auf. Auf diese Weise kommt es zu einem verbesserten Schutz des Arbeitsmediums vor einem unkontrollierten Strömen aus der Abwärmenutzungseinrichtung 1. Zum Einstellen des Drucks im Sicherheitsbehälter auf maximal Umgebungsdruck, bevorzugt Unterdruck, kann im Sicherheitsbehälter 12 ein Vakuum erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine verformte und die ursprüngliche Form anstrebende Membran (nicht gezeigt) im Sicherheitsbehälter 12 angeordnet sein. Durch die ihre ursprüngliche Form anstrebende Membran kommt es unmittelbar nach dem Herstellen der fluidischen Verbindung zwischen dem Sicherheitsbehälter 12 und dem Kreislauf 2 zum Ansaugen von Arbeitsmedium in den Sicherheitsbehälter 12. Ebenso ist es vorstellbar, den Sicherheitsbehälter 12 zu verformen und derart auszugestalten, dass der Sicherheitsbehälter 12 die ursprüngliche Form anstrebt. Hierdurch kommt es, sobald die fluidische Verbindung zwischen dem Sicherheitsbehälter 12 und dem Kreislauf 2 hergestellt ist, zu einem Ansaugen von Arbeitsmedium in den Sicherheitsbehälter 12. Der Sicherheitsbehälter 12 wird saugt also im Umfallmodus Arbeitsmedium aus dem Kreislauf 2 an.
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Vorstellbar ist es auch, die Abwärmenutzungseinrichtung 1 mit einem Behälter 13 (vergleiche 1) zu versehen, in welchen im Umfallmodus aktiv Arbeitsmedium gefördert wird. Der Behälter 13 wird nachfolgend auch als Unfallbehälter 13 bezeichnet. Der Unfallbehälter 13 ist im Regelbetrieb fluidisch vom Kreislauf 2 getrennt. Zu diesem Zweck kann zwischen dem Unfallbehälter 13 und der Kreislauf 2, wie 1 entnommen werden kann, ein Ventil 16 vorgesehen sein. Das Ventil 16 wird nachfolgend auch als Unfallbehälterventil 16 bezeichnet und ist vorteilhaft elektrisch betrieben. Das Unfallbehälterventil 16 ist kommunizierend mit der Steuereinrichtung 56 verbunden. Im Unfallmodus wird der Unfallbehälter 13 mittels des Unfallbehälterventils 16 fluidisch mit dem Kreislauf 2 verbunden. Zudem wird der Kreislauf 2 mit einem Gas, insbesondere mit Luft, beaufschlagt, sodass das Gas das Arbeitsmedium aus dem Kreislauf 2 in den Unfallbehälter 13 verdrängt. Zum Beaufschlagen des Kreislaufs 2 mit dem Gas kommt beim in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Pumpe 61 des Kraftfahrzeugs 50 zum Einsatz. Die Pumpe 61 dient dabei hauptsächlich dem Fördern von Gas, insbesondere von Luft, welche zum Betreiben des Kraftfahrzeugs 50 verwendet wird. Im Unfallmodus wird die Pumpe 61, welche nachfolgend auch als Druckluftpumpe 61 bezeichnet wird, mit dem Kreislauf 2 verbunden, um den Kreislauf 2 mit Gas, insbesondere mit Luft, zu beaufschlagen. Dabei ist, wie 1 entnommen werden kann, zwischen der Druckluftpumpe 61 und dem Kreislauf 2 ein Ventil 62 angeordnet, welches nachfolgend auch als Pumpenventil 62 bezeichnet wird. Das Pumpenventil 62 ist vorteilhaft kommunizierend mit der Steuereinrichtung 56 verbunden und bevorzugt elektrisch betrieben.
