DE202012001916U1

DE202012001916U1 - Generatorisch wirkender Kraftfahrzeugmotor (Zylinderblock / Zylinderkopf und Ölwanne) mittels Einsatz von thermoelektrischen Wandlern

Info

Publication number: DE202012001916U1
Application number: DE202012001916U
Authority: DE
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Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2012-03-19
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: DE202012001916U9

Abstract

Generatorisch wirkende Kraftfahrzeugmotorhaube (Abk.: KFZ-Moorhaube) mittels Einsatz von thermoelektrischen Wandlern (Thermoelementen), basierend auf den Seebeck-Effekt, zur elektrischen Energiegewinnung aus Verbrennungsrestwärme (Benzin/Diesel/Gas), dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund des Einbauortes, das bislang ungenutzte Raumvolumen zw. der KFZ-Motorhauben „Aussenhaut” und der KFZ-Motorhauben „Innenhaut” zur Verwendung kommt

Description

A. Die Erfindung betrifft einen generatorisch wirkenden Motorenzylinderblock bzw. Motorenölwanne bzw. Motorzylinderkopfaufsatz mittels Einsatz von thermoelektrischen Wandlern (Thermoelementen), basierend auf den Seebeck-Effekt, zur elektrischen Energiegewinnung aus Verbrennungsrestwärme unter Verwendung der momentan ungenutzten, Motorenzylinderblockaussenoberfläche bzw. Motorenölwannenaussenoberfläche bzw. Motorenzylinderkopfaufsatzbereich.
B. 1. Basierend auf den Stand der Technik ist hinreichend bekannt und dokumentiert, daß sich zw. metallisch verbundenen Metallen und/oder Halbleitern sich Thermospannungen bei Temperaturunterschieden nach dem Seebeck-Effekt bilden. In den verschiedensten Gebrauchsmusterschriften und Patentschriften (z. B. DE: 101 12 383 oder DE: 4110 653 bzw. DE: 100 38 891 ) wird beschrieben, wie diese Thermospannung mittels Thermoelementen „nutzbar” gemacht werden kann. Desweiteren ist auch hinreichend in den verschiedensten Gebrauchsmusterschriften und Patentschriften [z. B. ( DE: 10 2005 009 480 ) oder DE: 10 333 084 )] beschrieben, wie mittels verschalteter und konstruktiven Zusammensetzungen aus mehreren Thermoelementen → Thermogeneratoren hergestellt werden können, die die relativen Umgebungstemperaturschwankungen ( DE: 10 2008 031 266 ) oder absolute Temperaturdifferenzen zw. Wärmekreislauf bzw. Kühlkreislauf erfassen. ( DE: 199 46 806 ). Auch hinsichtlich der eingesetzten Wärmespeichermedien [Solarwärmeflüssigkeiten ( DE: 10 2009 005 382 ) bzw. Rauchgasabwärme ( DE: 197 159 89 ) etc.] und Kühlspeichermedien (Kühlwasserkreisläufe oder Luftkühlung) gibt es sehr viele Publikationen. 2. Basierend auf den Stand der Technik, wird momentan die Motorenzylinderblockaussenoberfläche bzw. Motorenölwannenaussenoberfläche bzw. Motorenzylinderkopfaufsatzbereich nicht genutzt und liegt funktionell brach.
C. Die bisherigen Lösungsansätze unter B.1 haben folgende Nachteile. 1. künstlich geschaffene Kühlkreisläufe, die die gewonnene Energie größtenteils anteilig verbrauchen 2. natürlich genutzte Kühlkreisläufe, die flächen- und volumenmäßig, aber nicht praktikabel umsetzbar sind/waren.
D. Beide Nachteile unter C. verhinderten bis jetzt eine kommerzielle & wirtschaftliche Nutzung, die Restwärme (Kühlwasser) von Verbrennungsmotoren (Benzin/Diesel/Gas) effektiv und praktikabel zu nutzen. Diese Nachteile werden erfindungsgemäß, durch den in den Schutzansprüchen dargestellten Einsatzort und den anhängigen Konstruktionsmerkmalen gelöst.

Mittels der/des erfindungsgemäß, generatorisch wirkenden Motorenzylinderblockaussenoberfläche bzw. Motorenölwannenaussenoberfläche bzw. Motorenzylinderkopfaufsatzbereich, wird erreicht, daß kein separater und im Kosten-Nutzenvergleich unwirtschaftlicher Kühlkreislauf aufgebaut wird und die vom Motorblock zur Verfügung gestellten natürlich vorhandenen Kühlfläche ausreicht, um die anfallende Motorenrestwärme wirtschaftlich zu nutzen. Dies wird mittels folgenden erfindungsgemäßen Konstruktionsmerkmalen (Kon-M1–Kon-M3) realisiert.
E. Beschreibung: Konstruktionsmerkmal 1: (Kon-M1)
Die bei momentan herkömmlichen Motorenblöcke ungenutzte „wölbige” & „rauhe” Zylinderblockoberfläche, [Anm.: Kühloberfläche zu erreichen], wird entsprechend bearbeitet.
Die Zylinderblockoberfläche [1] wird links sowie rechts, längs, vom Gußteil her großflächig geradlinig gegossen, und entsprechend glatt nachbehandelt gehont und poliert [2]. Um einen zusätzlichen entsprechenden Wärmeübergang zu realisieren, wird die Oberfläche mit Aluminiumoxid Al2 O3 [3] eloxiert. Auf diese „nachbehandelte” Zylinderblockoberfläche, werden mittels Wärmeleitpaste, direkt autark Thermoelemente bzw. Thermoelementhalbmodule aufgebracht.
Das Aufbringen der Thermoelemente auf die Aluminiumoxidschicht Al2 O3 des Zylinderkopfes, wie unter (Kon-M1) hergestellt, erfolgt entsprechend direkt autark mit handeslüblichen Elementen oder vorgefertigten Halbmodulen.
→ Direkt: [siehe Fig. 1 unter Zeichnungen]
Auf die AL2 O3 Schicht (3) werden die handelsüblichen Thermoelemente (5) (z. B. TEG 241-200-1) mittels Wärmeleitpaste und wärmebeständigen Kleber (4) aufgebracht und entsprechend elektrisch verbunden und die elektrischen. Anschlüsse (6) nach Außen geführt. Die Thermoelemente werden anschließend mit einer Platte aus Aluminiumlegierung (8) (z. B. Al Mg SI 0,5) abgedeckt unter Verwendung von Wärmeleitpaste (7). Anschließend wird ein Wärmetauscher (9) aus Aluminiumlegierung (z. B. Al Mg SI 0,5) aufgesetzt der mit Zugang (10) und Abgang (11) am Kühlwasserkreislauf direkt angebunden ist.
→ Halbmodule: [siehe Fig. 2 unter Zeichnungen]
Auf die AL2 O3 Schicht (3) werden die handelsüblichen Halbmodule (5), welche die Thermoelemente fixiert beinhalten mit elektrischen Anschlüsse (6), mittels Schrauben unter Verwendung von Wärmeleitpaste (4) aufgebracht. Anschließend wird ein Wärmetauscher (8) mit Wärmeleitpaste (7) aus Aluminiumlegierung (z. B. Al Mg SI 0,5) aufgesetzt der mit Zugang (9) und Abgang (10) am Kühlwasserkreislauf direkt angebunden ist
Beschreibung: Konstruktionsmerkmal 2: (Kon-M2)
Die bei momentan herkömmlichen Motorenölwannen [1] ungenutzte „wölbige” & „rauhe” Ölwannenoberfläche, wird entsprechend bearbeitet.
Die Motorenölwannenoberfläche wird unterseitig, vom Gußteil her großflächig geradlinig gegossen, und entsprechend glatt nachbehandelt gehont und poliert [2]. Um einen zusätzlichen entsprechenden Wärmeübergang zu realisieren, wird die äußere Oberfläche mit Aluminiumoxid Al2 O3 [3] eloxiert.
Das Aufbringen der Thermoelemente auf die Aluminiumoxidschicht Al2 O3 der Motorenölwanne, wie unter (Kon-M2) hergestellt, erfolgt entsprechend direkt autark mit handeslüblichen Elementen oder vorgefertigten Halbmodulen. Beide Verfahren können auch in die Ölwanne selber integriert werden, so dass später eine einzige Montageeinheit entsteht.
→ Direkt: [siehe Fig. 3 unter Zeichnungen]
Auf die AL2 O3 Schicht (3) werden die handelsüblichen Thermoelemente (5) (z. B. TEG 241-200-1) mittels Wärmeleitpaste und wärmebeständigen Kleber (4) aufgebracht und entsprechend elektrisch verbunden und die elektrischen. Anschlüsse (6) nach Außen geführt. Die Thermoelemente werden anschließend mit einer Platte aus Aluminiumlegierung (8) (z. B. Al Mg SI 0,5) abgedeckt unter Verwendung von Wärmeleitpaste (7). Anschließend wird ein Wärmetauscher (9) aus Aluminiumlegierung (z. B. Al Mg SI 0,5) aufgesetzt der mit Zugang (10) und Abgang (11) am Kühlwasserkreislauf direkt angebunden ist
→ Halbmodule: [siehe Fig. 4 unter Zeichnungen]
Auf die AL2 O3 Schicht (3) werden die handelsüblichen Halbmodule (5), welche die Thermoelemente fixiert beinhalten mit elektrischen Anschlüsse (6), mittels Schrauben unter Verwendung von Wärmeleitpaste (4) aufgebracht. Anschließend wird ein Wärmetauscher (8) mit Wärmeleitpaste (7) aus Aluminiumlegierung (z. B. Al Mg SI 0,5) aufgesetzt der mit Zugang (9) und Abgang (10) am Kühlwasserkreislauf direkt angebunden ist
Beschreibung: Konstruktionsmerkmal 3: (Kon-M3)
Die bei momentan herkömmlichen Zylinderköpfe [1] ungenutzte „wölbige” & „rauhe” Zylinderkopfoberfläche, wird entsprechend bearbeitet.
Die Zylinderkopfoberfläche wird obenseitig, vom Gußteil her großflächig geradlinig gegossen, und entsprechend glatt nachbehandelt gehont und poliert [2]. Um einen zusätzlichen entsprechenden Wärmeübergang zu realisieren, wird die äußere Oberfläche mit Aluminiumoxid Al2 O3 [3] eloxiert.
Das Aufbringen der Thermoelemente auf die Aluminiumoxidschicht Al2 O3 der Zylinderkopfoberfläche, wie unter (Kon-M3) hergestellt, erfolgt entsprechend direkt autark mit handeslüblichen Elementen oder vorgefertigten Halbmodulen. Beide Verfahren können auch im Zylinderkopf selber integriert werden, so dass später eine einzige Montageeinheit entsteht bzw. separat als Aufsatzelement über den Zylinderkopf.
→ Direkt: [siehe Fig. 5 unter Zeichnungen]
Auf die AL2 O3 Schicht (3) werden die handelsüblichen Thermoelemente (5) (z. B. TEG 241-200-1) mittels Wärmeleitpaste und wärmebeständigen Kleber (4) aufgebracht und entsprechend elektrisch verbunden und die elektrischen. Anschlüsse (6) nach Außen geführt. Die Thermoelemente werden anschließend mit einer Platte aus Aluminiumlegierung (8) (z. B. Al Mg SI 0,5) abgedeckt unter Verwendung von Wärmeleitpaste (7). Anschließend wird ein Wärmetauscher (9) aus Aluminiumlegierung (z. B. Al Mg SI 0,5) aufgesetzt der mit Zugang (10) und Abgang (11) am Kühlwasserkreislauf direkt angebunden ist
→ Halbmodule: [siehe Fig. 6 unter Zeichnungen]
Auf die AL2 O3 Schicht (3) werden die handelsüblichen Halbmodule (5), welche die Thermoelemente fixiert beinhalten mit elektrischen Anschlüsse (6), mittels Schrauben unter Verwendung von Wärmeleitpaste (4) aufgebracht. Anschließend wird ein Wärmetauscher (8) mit Wärmeleitpaste (7) aus Aluminiumlegierung (z. B. Al Mg SI 0,5) aufgesetzt der mit Zugang (9) und Abgang (10) am Kühlwasserkreislauf direkt angebunden ist
→ Aufsatzelement (A): [siehe Fig. 7 unter Zeichnungen]
Ein entsprechend konstruierter großflächiger Wärmetauscher (3) aus Aluminiumlegierung (z. B.: Al Mg SI 0,5) wird über einen Zugang (1) bzw. Abgang (2) mit Heißwasserkreislauf des Motors verbunden. Zur besseren Wärmeleitfähigkeit wird dieser mit Aluminiumoxid (4) AL2 O3 eloxiert. Mittels Wärmeleitpaste und wärmebeständigen Kleber (5) werden handelsüblichen Halbmodule (6), welche die Thermoelemente fixiert mit elektrischen Anschlüsse (7) beinhalten, aufgebracht. Zur besseren Wärmeleitfähigkeit wird dieser mit Aluminiumoxid (8) AL2 O3 eloxiert Anschließend wird ein Wärmetauscher (10) mit Wärmeleitpaste (9) aus Aluminiumlegierung (z. B. Al Mg SI 0,5) aufgesetzt der mit Zugang (11) und Abgang (12) am Kühlwasserkreislauf direkt angebunden ist. Zur weiteren Kühlung kann ein passives Kühlgerippe (13) den Abschluß machen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10112383 [0001]
DE 4110653 [0001]
DE 10038891 [0001]
DE 102005009480 [0001]
DE 10333084 [0001]
DE 102008031266 [0001]
DE 19946806 [0001]
DE 102009005382 [0001]
DE 19715989 [0001]

Claims

Generatorisch wirkende Kraftfahrzeugmotorhaube (Abk.: KFZ-Moorhaube) mittels Einsatz von thermoelektrischen Wandlern (Thermoelementen), basierend auf den Seebeck-Effekt, zur elektrischen Energiegewinnung aus Verbrennungsrestwärme (Benzin/Diesel/Gas), dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund des Einbauortes, das bislang ungenutzte Raumvolumen zw. der KFZ-Motorhauben „Aussenhaut” und der KFZ-Motorhauben „Innenhaut” zur Verwendung kommt
Generatorisch wirkende Kraftfahrzeugmotorhaube (Abk.: KFZ-Motorhaube) mittels Einsatz von thermoelektrischen Wandlern (Thermoelementen), basierend auf den Seebeck-Effekt, zur elektrischen Energiegewinnung aus Verbrennungsrestwärme (Benzin/Diesel/Gas), dadurch gekennzeichnet, daß bei KFZ-Motorhauben, gemäß Konstruktionsmerkmal 1: (Kon-M1), die „Innenhaut” zum Wärmetauscher wird. (1 bzw. 2)
Generatorisch wirkende Kraftfahrzeugmotorhaube (Abk.: KFZ-Motorhaube) mittels Einsatz von thermoelektrischen Wandlern (Thermoelementen), basierend auf den Seebeck-Effekt, zur elektrischen Energiegewinnung aus Verbrennungsrestwärme (Benzin/Diesel/Gas), dadurch gekennzeichnet, daß in der KFZ-Motorhauben, gemäß Konstruktionsmerkmal 3: (Kon-M3), bei indirekter Kühlung (5), die Blechoberfläche der „Innenhaut”, aufgrund Lüftungsschlitz im Frontbereich des KFZ, zur Kühlfläche wird.
Generatorisch wirkende Kraftfahrzeugmotorhaube (Abk.: KFZ-Motorhaube) mittels Einsatz von thermoelektrischen Wandlern (Thermoelementen), basierend auf den Seebeck-Effekt, zur elektrischen Energiegewinnung aus Verbrennungsrestwärme (Benzin/Diesel/Gas), dadurch gekennzeichnet, daß die KFZ-Motorhauben, gemäß Konstruktionsmerkmal 3: (Kon-M3), bei direkter Kühlung (6) die „obere Außenhautfläche”, zur Kühlfläche wird.