DE60224607T2 - Abgaswärmerückwinngerät für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abgaswärmerückwinngerät für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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exhaust gas
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Kazuhiro Wako-shi Togawa
Kazuhito Wako-shi TAKEMURA
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solches Gerät kann verwendet werden, um Abwärme von einem Motor rückzugewinnen, und besonders als eine Leistungsquelle in einem Kraft-Wärme-Kopplungssystem. DE 3622631 offenbart einen Abwärmetauscher.
  • Nachdem eine Vielzahl von Ansätzen zum Schutz der Umwelt vorgeschlagen wurde, liegt nun vor dem Hintergrund effizienter Energieverwendung der Fokus auf energiefreundlichen Systemen wie Kraft-Wärme-Kopplungssystemen zur Rückgewinnung der erzeugten Wärme zur Wiederverwendung. Ein solches Kraft-Wärme-Kopplungssystem weist ein bei einer höheren Temperatur als der seines Motors abgegebenes Abgas auf. Deshalb wird im Kraft-Wärme-Kopplungssystem ein Wärmerückgewinnungsmedium (typischerweise eine Motorkühlflüssigkeit) in die Kühlsektion des Motors eingeführt, um die Wärme aus einem Abgas aufzunehmen und dann zum Wärmetauscher zu leiten, wo es die Wärme abgibt (siehe JP Patentnummer Nr. 2691372 offen gelegte JP Patentanmeldung (Heisei) 8-4586 ).
  • 5 ist ein Diagramm, das Änderungen der Temperatur des Wärmerückgewinnungsmediums (ab sofort als Wärmeübertragungsmedium bezeichnet) und dem Abgas in einem konventionellen Abwärme-Rückgewinnungsgerät zeigt, wo die vertikale Achse die Temperatur und die horizontale Achse eine Flussrichtung des Wärmeübertragungsmediums und des Abgases darstellt. Die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums variiert wie durch eine charakteristische Kurve Lm gekennzeichnet, während die Temperatur des Abgases im Abgaswärmetauscher durch die Kurve Lga (im Parallelflussbetrieb) und Lgb (im Gegenflussbetrieb) gekennzeichnet ist. Die Richtungen des Abgasflusses im Parallelflussbetrieb und im Gegenflussbetrieb sind entsprechend durch pf und cf ausgedrückt.
  • Das Wärmeübertragungsmedium gewinnt Wärme vom Motor zurück, während es durch die Motorkühleinheit läuft, wodurch seine Temperatur von p' zu q' erhöht wird. Während das Wärmeübertragungsmedium durch den Abgaswärmetauscher gelangt, gewinnt es Wärme vom Abgas zurück und seine Temperatur erhöht sich von q' auf r'. Gleichzeitig wird das Abgas seiner Wärme beraubt, indem das Wärmeübertragungsmedium seine Temperatur von g' auf ungefähr r' abgesenkt. Nachdem der Abgaswärmetauscher am Abstrom mit der Motorkühleinheit am Zustrom des Zirkulationspfades des Wärmeübertragungsmediums gelegen ist, wird das Wärmeübertragungsmedium dem Abgas von einer höheren Temperatur als der des Motors im Abgaswärmetauscher ausgesetzt, wodurch eine Temperaturdifferenz Δt vor und nach einer Rückgewinnung der Überschusswärme erhöht wird (vergleiche: die Temperaturdifferenz Δt ist etwas größer im Gegenflussbetrieb als im Parallelflussbetrieb).
  • Die rückgewonnene thermische Menge ist proportional zu einem Produkt der Temperaturdifferenz Δt des Wärmeübertragungsmediums zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Abwärmerückgewinnungsgeräts und dem Fluss des Wärmeübertragungsmediums. Je kleiner der Fluss, desto größer wird folglich die Temperaturdifferenz Δt (oder die rückgewonnene thermische Energie) des Wärmeübertragungsmediums, wie in 5 gezeigt. Falls der Fluss des Wärmeübertragungsmediums groß ist, nimmt die Temperaturdifferenz ab.
  • 6 stellt eine Temperaturänderung des Wärmeübertragungsmediums, von dem der Fluss größer ist als der in 5 gezeigte, dar. Die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums variiert wie durch eine Kurve Lm1 gekennzeichnet, wenn ihr Temperaturniveau am Eingang des Abgaswärmetauschers niedriger ist als der Taupunkt W des Abgases. Sie variiert wie durch eine Kurve Lm2 gekennzeichnet, wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums höher ist als der Taupunkt W. Die Temperatur des Abgases wird in beiden Fällen, wie mit den Linien Lg1 und Lg2 angedeutet, geändert. Zur Einfachheit der Beschreibung werden die zwei Fälle in die Parallelflussbetriebsart implementiert.
  • Das zum Motor mit seiner Temperatur a'' niedriger als der Taupunkt W des Abgases eingeführte Wärmeübertragungsmedium gewinnt Wärme vom Motor zurück, worauf seine Temperatur auf c'' ansteigt. Weiter, nachdem das Wärmeübertragungsmedium durch den Abgaswärmetauscher gelangt, wird seine Temperatur in zwei Schritten erhöht. Wenn das Abgas seiner Wärme durch das Wärmeübertragungsmedium beraubt ist, fällt seine Temperatur von g aus rapide. Auf der anderen Seite gewinnt das Wärmeübertragungsmedium Wärme vom Abgas und seine Temperatur steigt auf b'' an, wenn die Temperatur des Abgases auf den Taupunkt W hinunter fällt. Sobald das Abgas den Taupunkt W erreicht, kondensieren seine Inhalte (hauptsächlich im Abgas enthaltener Wasserdampf), womit eine Kondensationswärme erzeugt wird. Die Kondensationswärme wird ebenso vom Wärmeübertragungsmedium absorbiert, von dem wiederum die Temperatur auf f'' ansteigt. Schließlich kann die eine Temperaturdifferenz Δt1 tragende thermische Energie rückgewonnen werden.
  • Alternativ gewinnt das Wärmeübertragungsmedium, das eine Temperatur p'' größer als der Taupunkt W des Abgases aufweist und zum Motor eingeführt wurde, Wärme vom Motor zurück, worauf seine Temperatur auf q'' ansteigt.
  • Weiter, nachdem das Wärmeübertragungsmedium durch den Abgaswärmetauscher gelangt, steigt seine Temperatur auf r'' an. Als ein Ergebnis der gerade erwähnten Wärmerückgewinnung kann eine Temperaturdifferenz Δt2 rückgewonnen werden.
  • Wie aus dem Vergleich zwischen den 5 und 6 klar verständlich, begrenzt das konventionelle Abwärme-Rückgewinnungsgerät, wenn eine große Menge des Wärmeübertragungsmediums zur Wärme-Energie-Rückgewinnung verwendet wird, möglicherweise die Temperaturdifferenz des Wärmeübertragungsmediums zwischen vor und nach einer Rückgewinnung der Überschusswärme auf ein kleineres Niveau als mit der Verwendung einer kleineren Menge des Wärmeübertragungsmediums. Es ist möglich die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums aufgrund einer Kondensationswärme der Abgasinhalte zu erhöhen, wenn die Anfangstemperatur des Wärmeübertragungsmediums niedriger ist als der Taupunkt W des Abgases. Jedoch wird die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums rechtzeitig durch Wärmeübertragung von der Motor-Kühleinheit erhöht, bevor das Wärmeübertragungsmedium am Eingang des Abgaswärmetauschers ankommt. Dies bedingt, dass die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums kaum niedriger bleibt als der Taupunkt W. Es erfordert demnach eine signifikante Zeitlänge, bevor die Abgastemperatur zum Taupunkt W abfällt, wodurch selten die Übertragung der Kondensationswärme bei einer höheren Effizienz ermöglicht wird. Falls die Temperatur des Abgases schnell auf den Taupunkt W abgesenkt wird, könnten größere Teile der Kondensationswärmeenergie auf das Wärmeübertragungsmedium übertragen werden. Dieser Punkt wurde bisher nicht gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Motorabwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß Anspruch 1. Es ist bevorzugt, dass ein solches Gerät ein Motorabwärme-Rückgewinnungsgerät bereitstellt, das effizienter die Kondensationswärme von in einem Abgaswärmetauscher erzeugten Abgasinhalten rückgewinnt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Temperatur des Wasserdampfs im Abgas auf eine kleinere Temperatur als dem Taupunkt durch Wärmeaustausch mit dem in den Abwärmetauscher eingeführten Wärmeübergangsmedium abgesenkt. Nachdem das Wärmeübertragungsmedium zu einer am Abstrom des Zirkulationspfades vorgesehenen Kühlsektion nach Aufnahme der Wärme vom Abgas und der durch Kondensation des Abgases erzeugten Wärme übertragen wurde, schnellt seine Temperatur weiter hoch. Das mehr Wärme aufnehmende Wärmeübertragungsmedium wird dann zum Auslasswärmetauscher zirkuliert.
  • Im Besonderen ist ein Durchgang zum Fördern des Wärmeübertragungsmediums vom Abwärmetauscher zu einem anderen Wärmetauscher vorgesehen. Dies ermöglicht es dem Wärmeübertragungsmedium, Wärme vom Abgas aufzunehmen, wenn seine Temperatur ausreichend niedrig bleibt. Weiter kann besonders die durch die Kondensation des Abgases erzeugte latente Wärme am vorteilhaftesten durch das Wärmeübertragungsmedium rückgewonnen werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine Temperatur des Wasserdampfs im Abgas durch den Wärmerückgewinnungsbetrieb hindurch auf einer Temperatur niedriger als der Taupunkt gehalten werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Wärmerückgewinnungsbetrieb eine Zeitdauer zu einem vorbestimmten Verhältnis auf, um den Wasserdampf bei einer Temperatur niedriger als dem Taupunkt im Abwärmetauscher zu halten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Wasserpumpe angeordnet, wo die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums niedrig bleibt. Nachdem das Wärmeübertragungsmedium vor einer Wärmeaufnahme vom Motor durch die Wasserpumpe gelangt, kann sein direkter Kontakt mit jeglicher Komponente der Wasserpumpe vermieden werden, wenn zu einer höheren Temperatur erwärmt, wodurch die Schwächung der Komponenten W, wie Dichtungen der Wasserpumpe, minimiert wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie selbige ausgeführt werden kann, wird nun mit Hilfe eines Beispiels auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, bei denen:
  • 1 ein Blockdiagramm ist, das einen primären Teil eines Abwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ein Blockdiagramm ist, das eine Anordnung eines Kraft-Wärme-Kopplungssystems zeigt, dass ein Abwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
  • 3 ein Grafikdiagramm ist, das Änderungen in der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums und eines Abgases zeigt;
  • 4 ein Grafikdiagramm ist, das Änderungen in der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums und eines Abgases in einem Abwärmetauscher eines Parallelflussbetriebes zeigt;
  • 5 ein Grafikdiagramm ist, das Änderungen in der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums und eines Abgases gemäß dem Stand der Technik zeigt; und
  • 6 ein Grafikdiagramm ist, das Änderungen in der Temperatur eines Wärmeübertragungsmediums und eines Abgases gemäß einem weiteren Stand der Technik zeigt.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail mit Bezug auf die relevanten Zeichnungen beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 1 ist ein in einem Kraft-Wärme-Kopplungssystem installiertes Abwärme-Rückgewinnungsgerät 1 ausgestaltet, um Wärme vom Motor eines motorbetriebenen Leistungsgenerators rückzugewinnen. Das Überschusswärme-Rückgewinnungsgerät/Abwärme-Rückgewinnungsgerät 1 weist den Motor 2 und den mit dem Motor 2 mechanisch verbundenen Leistungsgenerator 3 auf. Der Leistungsgenerator 3 erzeugt eine wechselnde Spannung entsprechend den Umdrehungen des Motors 2. Der Motor 2 ist mit einem Ölbecken 4 zum Speichern von Schmieröl ausgestattet. Das Ölbecken 4 weist einen Ölkühler (einen Ölwärmetauscher) 5 auf. Der Ölwärmetauscher 5 überträgt Wärme vom Öl im Ölbecken 4 auf ein Wärmeübertragungsmedium (ein Kühlwasser). Ein Luftfluss wird von einem Luftfilter 7 in einen Zylinderkopf 6 des Motors 2 eingeführt. Ein Abgas vom Motor 2 gelangt durch einen Abgasverteiler 8 und einen Abgaswärmetauscher 9 und wird dann vom Motor nach außen ausgelassen.
  • Ein Zirkulationspfad 12 des Wärmeübertragungsmediums ist vorgesehen, um effektiv die durch den Motor 2 erzeugte Wärme rückzugewinnen. Eine Wasserpumpe 10 zum Zirkulieren des Wärmeübertragungsmediums ist am Einlass des Zirkulationspfades 12 angebracht. Diese Anordnung, in der die Wasserpumpe 10 an den Ort angeordnet ist, wo eine Temperatur des Wärmeübertragungsmediums niedrig ist, gestattet anderen Komponenten wie Dichtungen in nicht-direkten Kontakt mit dem Wärmeübertragungsmedium von einer hohen Temperatur zu kommen und kaum in der Qualität geschwächt zu werden, was zum längeren Betriebsleben der Wasserpumpe 10 beiträgt. Nachdem das Wärmeübertragungsmedium mittels der Pumpe 10 angetrieben wird, wird es an erster Stelle zu einem Abwärmetauscher 9 geliefert, wonach es durch den Ölwärmetauscher 5 im Ölbecken 4, dem Motor 2 und dem Zylinderkopf 6 läuft und nach einer thermalen Abdeckung 16 zu einer thermischen Last/Thermallast gelangt, die später detaillierter beschrieben wird. Die thermale Abdeckung 16 kann einen eingebauten Thermostat aufweisen, um den Pfad abzusperren und den Fluss des Wärmeübertragungsmediums zu blockieren, wenn die Temperatur niedriger ist als ein vorbestimmtes Niveau.
  • Nachdem das Wärmeübertragungsmedium entlang dem Zirkulationspfad 12 zirkuliert wird, gewinnt es durch den Motor 2 erzeugte Wärme zurück und überträgt sie auf die Thermallast. Genauer gesagt gewinnt das Wärmeübertragungsmedium Wärme effizient durch Wärmeaustausch mit dem Abgas vom Motor 2 zurück, indem es das Medium zum Abwärmetauscher 9 liefert, während seine Temperatur niedrig gehalten wird. Dann wird das Wärmeübertragungsmedium in den Ölwärmetauscher 5 im Ölbecken 4 gespeist, es entzieht Wärme aus dem vom Motor 2 empfangenen Öl und kühlt das Öl. Das Wärmeübertragungsmedium gelangt dann zum Abgaswärmetauscher 9, wo es Wärme vom aus dem Motor 2 entlassenen Abgas aufnimmt. Das Wärmeübertragungsmedium, das in der Temperatur erhöht wurde, indem es durch sowohl den Abgaswärmetauscher 9 als auch den Ölwärmetauscher 5 in dieser Reihenfolge gelangte, wird weiter durch einen als Motorkühleinrichtung in der Zylinderwand und dem Zylinderkopf 6 vorgesehenen Durchgang oder Kühlwassermantel 6a geleitet, und zieht deshalb mehr Wärme, wodurch seine Temperatur auf ein höheres Niveau ansteigt.
  • 2 zeigt eine Anordnung einer Kraft-Wärme-Kopplungs-Einrichtung, welche den Motorleistungsgenerator in seiner Leistungsgeneratorsektion mit einem kommerziellen Leistungsversorgungssystem verbunden hat.
  • Ein Leistungskonverter 13 hat eine Funktion zum Konvertieren der durch den Leistungsgenerator 3 generierten AC Ausgabe zu einem AC Strom, dessen Charakteristiken (Spannung, Frequenz, Rauschen, usw.) identisch zu denen des kommerziellen Leistungsversorgungssystems sind, und zum Entwickeln einer Phasensynchronisation mit dem kommerziellen Leistungsversorgungssystem. Genauer weist der Leistungskonverter 13 einen Konverter zum Konvertieren der AC-Ausgabe auf, die vom Leistungsgenerator 3 in eine DC-Ausgabe abgegeben wird, einen Inverter zum Invertieren der DC-Ausgabe des Konverters in eine AC-Art, die in der Frequenz und der Spannung mit einem Eingang vom kommerziellen Leistungsversorgungssystem identisch ist, und weitere funktionale Mittel einschließlich Rauschfiltern und Verbindungsschaltern. Ein Beispiel des mit einem anderen (kommerziellen) System verbundenen Leistungskonverters ist in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung (HEI) 4-10302 offenbart. Die durch den Leistungsgenerator 3 erzeugte und durch den Leistungskonverter 13 konvertierte AC-Ausgabe wird dann zu einer elektrischen Last 15 geliefert, die auch mit dem kommerziellen Leistungsversorgungssystem 14 verbunden ist.
  • Die durch den Motor 2 zum Antreiben des Leistungsgenerators 3 erzeugte Wärme wird durch einen thermischen Tauschbetrieb einer Wasserkühlungsvorrichtung und einer Wärmetauscheinheit (allgemein durch eine Nummer 11 gekennzeichnet) eines Abgaswärmetauschers 9 oder Ähnlichem gesammelt. Das Wärme an einer Wärmetauscheinheit 11 sammelnde Kühlwasser wird dann durch einen als ein Medium zum Tragen der Wärme zum Heißwasser-Speichertank 17 verwendeten Kanal 18 in einem Heißwasser-Speichertank 17 geleitet. Der Heißwasser-Speichertank 17 weist einen Abgabe-Wärmetauscher (ab sofort als erster Wärmetauscher bezeichnet) 20 auf, der mit dem Kanal 18 kommuniziert. Das von einer Wasserquelle 31 zum Heißwasserspeichertank 17 gelieferte Wasser wird dann durch den ersten Wärmetauscher 20 erwärmt, um zu einem Heißwasser zu werden. Das im Heißwasser-Speichertank 17 erwärmte und gespeicherte Heißwasser wird dann zur weiteren Verwendung zu einer Heißwasserversorgungseinheit 21 gespeist, die eine erste Thermallast ist.
  • Ein Ventil 32 ist an einem Wasserrohr zwischen der Wasserquelle 31 und dem Heißwasser-Speichertank 17 vorgesehen. Das Ventil 32 wird geöffnet, um Wasser zu liefern, wenn das Heißwasser in dem Heißwasser-Speichertank 17 unter ein vorbestimmtes Niveau absinkt. Die Pumpe 10, die in Synchronisation mit dem Motor 2 zu arbeiten beginnt, kann automatisch nach einer vorgewählten Zeitlänge (durch einen Timer vorbestimmt) abgeschalten werden, nachdem der Motor 2 anhält.
  • Ein zweiter Wärmetauscher 22 ist über dem ersten Wärmetauscher 20 im Tank 17 vorgesehen. Der zweite Wärmetauscher 22 kommuniziert mit einem Kanal 23, der wiederum mit einem Heiz-/Erwärmungssystem 24 verbunden ist, wie z. B. ein zentrales Heizsystem oder ein Bodenheizsystem, das als eine zweite Thermallast dient. Der zweite Kanal 23 bildet einen zweiten Heißwasserpfad, der vom Heißwasserpfad zum Versorgen des Heizwassers vom Heizwasser-Speichertank 17 zur Heißwasserversorgungseinheit 21 getrennt ist. Der zweite Heißwasserpfad 23 führt einen zusätzlichen Wärmetausch vom Heißwasser-Speichertank 17 durch, wodurch die Effizienz der Wärme-Rückgewinnung erhöht wird.
  • Der zweite Wärmetauscher 22 ist an einer Position über erste Wärmetauscher 20 gelegen, weil das durch den ersten Wärmetauscher 20 erwärmte Heißwasser eine höhere Temperatur aufweist und konvektiv vom ersten Wärmetauscher 20 nach oben fließt. Dies gestattet es dem zweiten Wärmetauscher 22, mehr thermische Energie vom nach oben bewegten Heißwasser durch den Konvektionseffekt aufzunehmen.
  • Im zweiten Heißwasserpfad 23 ist ebenso ein Wiedererwärmungsboiler 25 und ein dreidirektionales Ventil 26 vorgesehen. Der Wiedererwärmungsboiler 25 ist mit einer Pumpe 27 zum Zirkulieren des Heißwassers durch den zweiten Heißwasserpfad 23 ausgestattet. Das dreidirektionale Ventil 26 ist ein Mittel, um den Fluss des Heißwassers zu einem Nebenweg 28 oder zu dem Erwärmungssystem 24 zu schalten. Die Fließdurchgänge werden gewählt, indem das dreidirektionale Ventil 26 bedient wird. Wenn das dreidirektionale Ventil 26 zum Erwärmungssystem 24 geschalten wird, wird der Durchgang geöffnet, um Heißwasser via den Wiedererwärmungsboiler 25 und dem Erwärmungssystem 24 von und zum Heißwasser-Speichertank 17 zu fördern. Wenn das dreidirektionale Ventil 26 zum Nebenweg 28 geschalten wird, wird der Durchgang geöffnet, um das Heißwasser via den Nebenweg 28, nicht dem Erwärmungssystem 24, von und zum Heißwasser-Speichertank 17 zu fördern.
  • Ein Temperatursensor TS1 ist dem Heißwasserspeichertank 17 vorgesehen, und durch den Temperatursensor TS1 ermittelte Information über die Temperatur TI des Heißwassers werden zu einer Steuerung 29 übertragen. Der Temperatursensor TS1 kann an einem geeigneten Höhenniveau zwischen im Wesentlichen dem obersten ersten Wärmetauschers 20 und dem untersten des zweiten Wärmetauschers 22 gelegen sein, und am meisten bevorzugt in einer Mitte zwischen dem ersten Wärmetauscher 20 und den zweiten Wärmetauscher 22. Es ist äußerst wahrscheinlich, dass wegen des Konvektionseffekts die Temperatur des Heißwassers am im Wesentlichen untersten des Heißwasser-Speichertanks 17 niedriger ist und am im Wesentlichen obersten höher ist. Nachdem der Temperatursensor TS1 auf dem halben Weg gelegen ist, kann er einen Mittelwert der Temperatur im Heißwasser-Speichertank 17 erfassen.
  • In Antwort auf die Temperaturinformation TI steuert die Steuerung 29 den Start- und Haltebetrieb des Motors 2. Nachdem die Temperaturinformation TI die Wärmeanforderung von der Heißwasser-Versorgungseinheit 21 repräsentiert, die das Heißwasser direkt vom Heißwasser-Speichertank 17 oder vom Erwärmungssystem 24 zieht, die das Heißwasser indirekt via den zweiten Wärmetauscher 22 zieht, beurteilt die Steuerung 29, dass die Forderung übertroffen wird, wenn die Temperaturinformation TI nicht größer ist als ein Referenzniveau Tref-1 und treibt den Motor 2 an, um die wärme zu erzeugen. Auf der anderen Seite, wenn die Temperaturinformation TI größer ist als das Referenzniveau Tref-1, urteilt die Steuerung 29, dass ein ausreichendes Niveau von der Wärmeenergie im Heißwasser-Speichertank 17 angespart ist, und hält den Betrieb des Motors 2 an.
  • Das Referenzniveau Tref-1 der Temperatur wird aus vielen Parametern der Art und der Größe der thermischen Last bestimmt (d. h. die Art und die Kapazität der Heißwasser-Versorgungseinheit 21 und des Erwärmungssystem 24), der thermischen Abgabe der Wärmetauscheinheit 11, dem Volumen des Heißwasser-Speichertank 17, usw. Das Referenzniveau Tref-1 weist eine Hysterese auf, um einen stabilen Betrieb des Motors 2 sicherzustellen, d. h. häufige Start- und Anhaltebetriebe zu vermeiden.
  • Falls der Motor 2 mit der Temperaturinformation TI gesteuert wird, kann sein Betrieb beachtet werden, um den Leistungsgenerator 3 zum Erzeugen einer konstanten Leistungsabgabe anzutreiben oder, in einem von elektrischer Last abhängigen Modus, eine variable Abgabe zu erzeugen, die von der Größe der elektrischen Last 15 abhängt. Im Abgabemodus mit konstanter Leistung wird der Motor 2, als eine Antriebsleistungsquelle, betrieben, um die Anzahl seiner Umdrehungen konstant zu machen und somit durch seinen Betrieb ein höheres Effizienzniveau zu sichern, indem der Treibstoffverbrauch minimiert wird und ein akzeptables Abgasniveau freigegeben wird. Falls die Elektrizitätsanforderung die Abgabe des Leistungsgenerators 3 übersteigt, wird ein Defizit bei der Elektrizität durch die Versorgung vom kommerziellen Leistungsversorgungssystem 14 abgedeckt.
  • Die Temperatur des Heißwassers im Heißwasser-Speichertank 17 variiert signifikant, abhängig vom Verbrauch des Heißwassers, d. h. der Forderung nach Thermalenergie, und der Art des Betriebs des Motorgenerators 10, z. B. der Konstantabgabemodus oder der elektrischen Lastabhängigkeitsmodus. Z. B. in einem System, in dem wenn der Verbrauch des Heißwassers gering ist, kann die Temperatur des Heißwassers bei ungefähr 80°C mit dem in Antwort auf die durch den Temperatursensor TS1 erfasste Temperatur arbeitenden Leistungsgenerator 3, kann sowohl abrupter, massiger Verbrauch von Heißwasser, der aus der Forderung nach Wärme resultiert, die simultan sowohl der Heißwasserversorgungseinheit 21 als auch im Heißwassersystem 24 gegeben ist, oder das Anspringen des Systems die Temperatur des Heißwassers im Heißwasser-Speichertank 17 auf einen Grad abfallen lassen, der so gering ist, wie der des gelieferten Kühlwassers.
  • Falls die Referenztemperatur des Heißwassers im Heißwasser-Speichertank 17 kaum mit der vom Motor 2 gesammelten Wärme gehalten werden kann, funktioniert der Wiedererwärmungsboiler effektiv. Die Heißwasser-Steuerung 30 versieht den Wiedererwärmungsboiler 25 und das dreidirektionale Ventil 26 mit einem Befehl "B" zum Wiedererwärmen, und einem Befehl "C" zum entsprechenden Schalten. Die Heißwasser-Steuerung 30 ist mit einer niedrigeren Referenztemperatur Tref-L vorhanden, die niedriger ist als die Referenztemperatur Tref-L, und wenn die Temperatur T1 des Heißwassers im Heißwasser-Speichertank 17 unter die niedrigere Referenztemperatur Tref-L, schaltet sie den Wiedererwärmungsbefehl "B" und den Schaltbefehl "C" an. Sobald der Wiedererwärmungsbefehl "B" angeschalten ist, beginnt der Wiedererwärmungsboiler 25 zu arbeiten. Sobald der Schaltbefehl "C" angeschalten wird, ändert das dreidirektionale Ventil 26 seinen Durchgang zum Nebenweg 28. Entsprechend zirkuliert das durch den Wiedererwärmungsboiler 25 erwärmte Heißwasser durch die Leitung 23 und erhöht die Temperatur des Heißwassers im Heißwasser-Speichertank 17 via dem zweiten Wärmetauscher 22.
  • Wenn die Temperatur des Heißwassers im Heißwasser-Speichertank 17 die niedrigere Referenztemperatur Tref-L übersteigt, werden der Wiedererwärmungsbefehl "B" und der Schaltbefehl "C" ausgeschalten, um den Betrieb des Wiedererwärmungsboilers 25 anzuhalten/zu stoppen und das dreidirektionale Ventil 26 zum Erwärmungssystem 24 für den Erwärmungsbetrieb zu schalten. Die niedrigere Referenztemperatur Tref-L kann eine Hysterese analog zu der der Referenztemperatur Tref-1 aufweisen.
  • Wie zuvor erwähnt, wenn das dreidirektionale Ventil 26 in Antwort auf eine Heißwasserversorgungs-Forderung zum Nebenweg 28 geschalten wurde, hält die Versorgung des Heißwassers zum Erwärmungssystem 24 an. Wenn die Forderung der Heißwasserversorgungseinheit 21 bedeutet, dass Heißwasser zu einem Bad oder einer Küche zu liefern, wird eine solche Lieferung kaum über eine extensive Zeitlänge fortgeführt und so findet ein Anhalten der Heißwasserversorgung zum Erwärmungssystem 24 auch innerhalb von nur Minuten statt.
  • Entsprechend bleibt auch eine Anhaltedauer der Heißwasserzirkulation zum Erwärmungssystem 24 kurz. Auf der anderen Seite ist in dem als thermische Last agierenden Erwärmungssystem 24, die Variation in der Wärmeforderung eher moderat, wenn einmal die Temperatur im zu erwärmenden Raum zu einen gewünschten Grad angestiegen ist. Nachdem die Temperatur im Raum mit einem Anhalten der Heißwasserzirkulation extrem tief fällt, tritt in der Praxis entsprechend kaum irgendein Problem auf.
  • Weiter, wenn die Wärmeforderung am Erwärmungssystem 24 ansteigt, wird der Wiedererwärmungsboiler 25 mit dem dreidirektionalen Ventil 26 zum Erwärmungssystem 24 geschalten, um so leicht das Erwärmungssystem 24 mit einer ausreichenden Heißwasser-Versorgung zu unterstützen. Ein Ansteigen der Wärmeforderung am Erwärmungssystem 24 kann basierend auf einer im Erwärmungssystem 24 vorliegenden erwünschten Temperatur beurteilt werden. Es ist auch möglich, das dreidirektionale Ventil 26 in der Öffnung variabel zu haben, um zumindest einen Teil des Heißwassers in der Leitung 23 zum zweiten Wärmetauscher 22 zurück zu bringen, anstatt den gesamten Heißwasserfluss mit dem dreidirektionalen Ventil 26 zu schalten.
  • Wenn die Temperatur des Abgases unter den Taupunkt W der Inhalte des Abgases mit einem zwischen dem Einlass und dem Auslass vorgesehenen Ab-(Gas)-Temperaturerfassungsmittel angepasst wurde, kann die Rückgewinnung der Kondensationswärme im Abgaswärmetauscher 9 mit einer höheren Effizienz ausgeführt werden. 3 zeigt eine Änderung in der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums zwischen dem Einlass des Abgaswärmetauschers 9 und dem Zylinderkopf 6. Wie gezeigt, variiert die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums wie durch die Kurve Lm0 gekennzeichnet, während die Temperatur des Abgases wie durch die Kurve LG0 gekennzeichnet variiert. Der Abgaswärmetauscher 9 ist von einer Gegenfluss-Art, wo das Wärmeübertragungsmedium und das Abgas in entgegen gesetzten Richtungen zueinander fließen. In der Figur sind die Flussrichtungen des Wärmeübertragungsmediums und des Abgases entgegen zueinander.
  • Das Abgas mit einer Temperatur g am Wärmeübertragungsmediums-Auslass oder dem Abgaseinlass des Abgaswärmetauschers 9 fällt auf ein Niveau g' niedriger als sein Taupunkt W am Wärmeübertragungsmediums-Einlass oder dem Abgasauslass des Abgaswärmetauschers 9 ab. Das Wärmeübertragungsmedium wiederum, das in den Abgaswärmetauscher 9 eingeführt wurde, zieht die Kondensationswärme des Abgases, und seine Temperatur steigt innerhalb einer kurzen Zeitperiode scharf von a auf a'. Ein Gradient der Temperatursteigung (a-a') des Wärmeübertragungsmediums über dem Abgaswärmetauscher 9 hängt weitgehend von der Flussmenge und der Anfangstemperatur (a) des Wärmeübertragungsmediums ab. Je größer der Fluss des Wärmeübertragungsmediums oder je niedriger die Anfangstemperatur des Wärmeübertragungsmediums, desto intensiver ist der Gradient.
  • Diese Ausführungsform erlaubt es dem Wärmeübertragungsmedium, zuerst, wenn es in das Abwärme-Rückgewinnungsgerät 1 eingeführt wird, vom Abwärmetauscher 9 empfangen zu werden. Folglich, nachdem das Wärmeübertragungsmedium in der Temperatur niedrig bleibt, Wärme vom Abgas im Abwärmetauscher 9 empfängt, wird sein Gradient aa' günstigerweise steil.
  • Während des Wärmeempfangs vom Abgas bei einer hohen Temperatur oberhalb des Taupunktes W steigt die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums schrittweise, wie durch den, verglichen mit dem steilen Gradienten aa', moderaten Gradienten a'c ausgedrückt. Das auf eine Temperatur c erwärmte Wärmeübertragungsmedium empfängt wiederum Wärme vom Ölkühler 5 und dann von der Kühlsektion des Motors 2, bevor es an einem Grad F der Temperatur vom Abgas-Rückgewinnungsgerät 1 ausgestoßen zu werden. Als ein Ergebnis erzielt das Wärmeübertragungsmedium eine Temperaturdifferenz Δt3 während einer Periode von seiner Einführung in den Abwärmetauscher 9 zu seinem Ausstoß von der Kühlsektion des Motors 2.
  • Z. B. ist, wie entlang dem Zirkulationspfad gemessen, die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums 75°C am Einlass des Abwärmetauschers 9, 78°C am Einlass des Ölbeckens 4, 78,5°C am Auslass desselben und 85°C am Auslass des Kühlwassermantels 6a. In einem normalen Betrieb muss das Motoröl im Wesentlichen bei 90°C gehalten werden. Wie aus der vorangegangenen Beschreibung offensichtlich, kann das Motoröl effektiv mit dem vom Abwärmetauscher 9 zum Ölkühler 5 übertragenen Wärmeübertragungsmedium herunter gekühlt werden.
  • Um effizient Wärme vom Abgas mit Hilfe einer Übertragung der Kondensationswärme der Inhalte des Abgases rück zu gewinnen, ist es gewünscht, den Fluss und/oder die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums auf ein solches Niveau zu steuern, dass die Temperatur des vom Abgaswärmetauscher 9 freigegebenen Abgases niedriger als der Taupunkt W bleibt.
  • Indem die Anfangstemperatur des Wärmeübertragungsmediums beim (Einlass vom) Abgaswärmetauscher 9 auf ein festes Niveau gesetzt ist, wenn der Fluss des Wärmeübertragungsmediums groß ist, wird die Effizienz der Wärmeübertragung vom Abgas gesteigert. Falls der Fluss kleiner ist, nimmt die Effizienz der Wärmerückgewinnung vom Abgas ab. Sobald die an der thermischen Last benötigte Temperatur oder die Größe der thermischen Last festgelegt wurde, ist der Sollfluss des Wärmeübertragungsmediums in Kombination mit der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums entsprechend zur Größe der thermischen Last derart festgelegt, dass die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt W bleibt. Der Sollfluss kann durch Experimente bestimmt werden. Der bestimmte Sollfluss kann realisiert werden, indem die Umdrehungen der Wasserpumpe 10 gesteuert werden.
  • Falls die benötigte Temperatur oder Solltemperatur der thermischen Last zu hoch ist, dass eine Temperatur mit dem Flusssoll des Übertragungsmediums nicht erreicht wird, was derart bestimmt, dass die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt W bleibt. Zur Kompensation soll der Fluss des Wärmeübertragungsmediums reduziert werden, um seine Temperatur am Eingang des Wärmetauschers 9 zu erhöhen und somit die Rückgewinnung der Kondensationswärme abzusenken. Sogar in diesem Fall ist es gewünscht, dass die Gesamtbetriebsdauer des Gerätes eine längere Betriebsperiode aufweist, in der das Flusssoll des Wärmeübertragungsmediums derart bestimmt wird, dass die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt W bleibt.
  • Alternativ kann, mit dem Fluss des Wärmeübertragungsmediums auf eine feste Rate gesetzt, die Temperatur des Abgases unter den Taupunkt W reduziert werden, indem die Eingangstemperatur hiervon angepasst wird. Zuerst wird ein Referenzniveau Tw der Eingangstemperatur derart bestimmt, dass die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt W bleibt. Falls die Eingangstemperatur das Referenzniveau Tw übertrifft und die Effizienz der Wärmerückgewinnung absinkt, wird der Motor 2 angehalten. Sobald der Motor 2 angehalten wurde und die Eingangstemperatur unterhalb des Referenzniveaus Tw fällt, wird der Motor 2 wieder gestartet. Auf diese Art kann die Eingangstemperatur des Wärmeübertragungsmediums auf dem Referenzniveau Tw gehalten werden, wodurch eine Wärmerückgewinnung bei einer höheren Effizienz ermöglicht wird. Vorzugsweise ist ein Temperatursensor zum Ermitteln der Eingangstemperatur am Einlass des Abgaswärmetauschers 9 vorgesehen. Alternativ kann der Temperatursensor, über dem Zirkulationspfad des Wärmeübertragungsmediums, an einer stromaufwärtigen Seite der Wasserpumpe 10 oder nahe vor oder nach dem Zylinderkopf 6 angebracht sein.
  • Ein Start- und Anhaltebetrieb des Motors 2 kann gesteuert werden, in dem ein Referenzniveau Tref-1 der Temperaturinformation T1 bestimmt wird. Genauer gesagt wird die Beziehung zwischen der Eingangstemperatur und der Temperaturinformation T1 des Wärmeübertragungsmediums vorbestimmt und benutzt, um das Referenzniveau Tref-1 in Relation zum Referenzniveau Tw zu setzten. Wenn der Motor 2 startet und anhält, entsprechend ob die Eingangstemperatur niedriger ist als das Referenzniveau Tref-1 der Temperaturinformation, kann die Abgastemperatur niedriger als der Taupunkt W gehalten werden.
  • Falls das bei einer höheren thermischen Last mit der Referenztemperatur Tw des Wärmeübertragungsmediums benötigte Temperaturniveau bestimmt ist, um die Temperatur des Abgases niedriger als den Taupunkt W zu halten, kann ein benötigtes Temperaturniveau schwer zu erreichen sein. In diesem Fall ist das Referenzniveau Tw der Eingangstemperatur des Wärmeübertragungsmediums relativ hoch gesetzt, um ein solches Temperaturniveau zu erhalten. Ein solch erhöhter Wert der Referenztemperatur Tw sollte durch Experimente bestimmt werden, vorausgesetzt, dass die Forderungen an der thermischen Last ohne signifikanten Abfall der Effizienz der Wärmeübertragung durch die Betriebsdauer hindurch befriedigt wird, was eine Periode umfasst, in der die Temperatur des Abgases höher als der Taupunkt W gehalten wird. Dasselbe kann sich ergeben, wenn eine zeitliche Koordinierung des Starts und des Anhaltens der Maschine 2 durch Anpassung der Hysterese der Referenztemperatur Tref-1 gesteuert wird.
  • Falls ein Heißwasser-Speichertank 17 vorgesehen ist, ist es gewünscht, die Temperatur des Heißwassers im Tank 17 auf einem bestimmten Niveau entsprechend der Anforderung an der thermischen Last zu halten. Angenommen der Betrieb des Motors 2 wird angehalten, wenn die vom Temperatursensor TS1 empfangene Temperaturinformation T1 größer ist als das Referenzniveau Tref-1, kann der Fluss des Wärmeübertragungsmediums unter Beachtung der Betriebsbedingungen des Motors 2 bestimmt werden. Genauer gesagt, wenn die Start- und Anhaltesteuerung des Motors 2 fortschreitet, um die Temperatur des Heißwassers gleich dem Referenzniveau Tref-1 zu halten, wird das Ergebnis der Betriebsbedingungen verwendet, um die Größe der vom Motor 2 freigegebenen Abwärme durch Experimente und den Fluss des Wärmeübertragungsmediums relativ zur Größe der Abwärme derart zu ermitteln, dass die Temperatur das Referenzniveau Tw nicht überschreitet. Entsprechend, während der Fluss fest gelegt ist, kann die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums auf dem Referenzniveau Tw durch Anschalten und Ausschalten des Motors 2 gehalten werden, wodurch die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt W bleiben kann.
  • Falls die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt W auf der Basis der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums gehalten wird, wie der Fall dass die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt W auf der Basis des Flusses des Wärmeübertragungsmediums gehalten wird, ist es gewünscht, die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums derart zu bestimmen, dass der Gesamtbetrieb eine längere Periode aufweist, wenn die Temperatur des Abgases niedriger als der Taupunkt W bleibt.
  • Die Art der Steuerung ist nicht auf den Fall begrenzt, in dem entweder der Fluss oder die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums gesteuert wird, während das andere gehalten wird, sondern kann ausgeführt werden, wenn beide, der Fluss und die Temperatur, variabel sind. Kurz gesagt, kann die in den Abgaswärmetauscher 9 einzuführende thermische Energie des Wärmeübertragungsmediums vorzugsweise auf ein solches Niveau gesteuert werden, dass die in den Abgaswärmetauscher 9 geladene Wärmeübertragung vom Abgas auf effizienteste Weise durchgeführt wird, während die Forderung an der thermischen Last befriedigt wird.
  • Es kann auch möglich sein die Temperatur des Abgases direkt zu messen und die Temperatur und den Fluss des Wärmeübertragungsmediums derart zu bestimmen, dass sich die Temperatur des Abgases einem Referenzniveau annähert, anstatt die Temperatur und den Fluss des Wärmeübertragungsmediums zu ihren Referenzniveaus zu erfassen und zu steuern, um die Temperatur des Abgases niedriger als den Taupunkt W zu halten. In diesem Fall sind Temperatursensoren zum Messen der Temperatur des Abgases im Abgaswärmetauscher 9 und an der stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Seite derselben (vorzugsweise nahe zum Auslass des Abgases) vorgesehen.
  • Wie beschrieben wird der Fluss und die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums am Eingang des Abgaswärmetauschers 9 gesteuert, um die Temperatur des Abgases niedriger als den Taupunkt W im Abgaswärmetauscher 9 zu halten, wodurch die Effizienz der Übertragung der Kondensationswärme vom Abgas zum Wärmeübertragungsmedium erfolgreich erhöht werden kann. Schließlich ist die Temperaturerhöhung (Temperaturdifferenz Δt3) des Wärmeübertragungsmediums durch die empfangene Wärme höher als die eines in 5 gezeigten konventionellen Gerätes. Besonders wenn die Temperatur des in den Abgaswärmetauscher 9 einzuführenden Wärmeübertragungsmediums niedriger als der Taupunkt W des Abgases ist, wird der zuvorgenannte Effekt gefördert, indem das Wärmeübertragungsmedium vor der Motorkühleinheit zum Abgaswärmetauscher 9 gespeist wird.
  • Obwohl der Abgaswärmetauscher 9 der Ausführungsform von einer Gegenflussart ist, kann er auch mit gleichem Erfolg durch eine Parallelflussart implementiert werden. 4 zeigt ein Temperaturprofil des Wärmeübertragungsmediums zwischen dem Einlass des Abgaswärmetauschers 9 einer Parallelflussart und dem Zylinderkopf 6. Die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums variiert, wenn sie am Eingang des Abgaswärmetauschers 9 niedriger als der Taupunkt W des Abgases ist, wie es durch die Kurve Lm1 gekennzeichnet ist, während die Temperatur des Abgases wie durch die Kurve Lg1 gekennzeichnet variiert.
  • Wie gezeigt wird das Wärmeübertragungsmedium mit einer Temperatur a in den Abgaswärmetauscher 9 eingeführt und es zieht Wärme vom Abgas mit einer Temperatur g, wodurch die Temperatur des Abgases schrittweise gesenkt wird. Durch abfallende Temperatur des Abgases zu seinem Taupunkt W (das Wärmeübertragungsmedium wird auf eine Temperatur b erwärmt), wird der Inhalt des Abgases kondensiert, wodurch die Kondensationswärme freigegeben wird und die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums bei einem steilen Gradienten erhöht wird (gekennzeichnet durch die Linie bc). Schließlich kann die Temperaturdifferenz von Δt3' erreicht werden. Ähnlich zur Gegenflussart wird der Gradient durch den Fluss und die Temperatur (bei dem Niveau a) des in den Abgaswärmetauscher 9 einzuführenden Wärmeübertragungsmedium bestimmt. Je größer der Fluss oder je niedriger die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums, desto steiler wird der Gradient. Dies wird auf ähnliche Weise mit nicht nur der Parallelflussart oder der Gegenflussart des Wärmetauschers erreicht, sondern auch mit einer Ortogonalflussart oder ihrer Modifikation.
  • In der Ausführungsform wird auch der Ölwärmetauscher 5 verwendet, um Wärme vom Öl im Ölbecken 4 rück zu gewinnen. Dies ist besonders effektiv, wenn die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums schwer erhöht werden kann, wie in sehr kalten Gebieten. Während der Ölwärmetauscher 5 es ermöglicht, effektiv die Temperatur des Öles zu reduzieren, kann es, abhängig von den Bedingungen eines Einsatzortes, unterlassen werden.
  • Wie zuvor beschreiben ermöglicht es zumindest eine Ausführungsform, am Motor erzeugte Wärme mit hoher Effizienz rück zu gewinnen. Besonders nachdem das Wärmeübertragungsmedium durch den Abwärmetauscher empfangen wird, wenn seine Temperatur bei einem minimalen Grad bleibt, kann es am besten latente Wärme vom Abgas rück gewinnen. Die Wärmerückgewinnung kann in der Effizienz verbessert werden, wodurch die Laufkosten des Geräts reduziert werden.
  • Beim Starten des Motors in kalten Umgebungen wird durch den Abwärmetauscher rückgewonnene Wärme leicht verteilt, um das Motoröl aufzuwärmen. Sobald das Motoröl in der Temperatur stark erhöht wurde, um zum normalen Betrieb zu schalten, kann eine Leistungseinbuße durch die Reibung des Motoröls minimiert werden.
  • Wie zuvor beschrieben ermöglicht es eine weitere Ausführungsform, die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums anzuheben, während die Effizienz des Wärme-Rückgewinnungsablaufs hoch gehalten wird. Weil der Betrieb Steuerungen aufweist, in denen eine Temperatur und/oder eine Flussrate des Wärmeübertragungsmediums gesteuert werden, um die Temperatur des Wasserdampfs im Abgas unter seinen Taupunkt abzusenken, um die Kondensationswärme zu verwenden.
  • Wie zuvor beschrieben ermöglicht eine weitere Ausführungsform das Betriebsleben der Wasserpumpe zu erhöhen, um das Wärmeübertragungsmedium zu zirkulieren.
  • Wie zuvor beschrieben, weist eine erste Ausführungsform einen Ölwärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen dem Motoröl im Motor und dem Wärmeübertragungsmedium, und einem Wärmeübertragungsmedium-Zirkulationspfad zum Fördern des Wärmeübertragungsmediums zum Abwärmetauscher auf, wo das Wärmeübertragungsmedium Wärme vom Abgas derart empfängt, dass eine Temperatur des Wasserdampfs im Abgas auf eine Temperatur unter den der Taupunkt abgesenkt wird, indem das Wärmeübertragungsmedium durch einen Wärmetauscher gelenkt wird und das Wärmeübertragungsmedium zu einer Kühlsektion des Motors übertragen wird, wo das Wärmeübertragungsmedium Wärme von einem Motorkühlmedium empfängt, in einem Motorabwärme-Rückgewinnungsgerät, um eine Wärmeabgabe durch ein durch Einfluss einer Wasserpumpe über eine Kühlsektion des Motors und einen Abgaswärmetauscher zirkuliertes Wärmeübertragungsmedium bereitzustellen, wobei die Wärmequelle mit dem Abgas des Motors erzeugter Wärme versehen ist.
  • In einer zweiten Ausführungsform ist das Wärmeübertragungsmedium in der Temperatur und/oder der Flussrate vorbestimmt, um eine Wasserdampftemperatur im Abgas zu haben, die bei einer Temperatur unter dem Taupunkt durch den Wärmetausch im Abwärmetauscher während des Betriebs gehalten wird.
  • In einer dritten Ausführungsform ist das Wärmeübertragungsmedium in der Temperatur und/oder der Flussrate vorbestimmt, um eine Wasserdampftemperatur im Abgas zu haben, die bei einer Temperatur unter dem Taupunkt durch den Wärmetausch im Abwärmetauscher während einer vorbestimmten Zeitlänge in Betrieb gehalten wird.
  • In einer vierten Ausführungsform wird das Wärmeübertragungsmedium weiter vom Wärmeübertragungsmedium-Zirkulationspfad zu einem Ausgab-Wärmetauscher übertragen, wo Wärme vom Wärmeübertragungsmedium frei gegeben wird.
  • In einer fünften Ausführungsform ist die Wasserpumpe auf der Einlassseite des Abgaswärmetauschers gelegen.

Claims (4)

  1. Ein Motorabwärme-Rückgewinnungsgerät, um eine Wärmeabgabe durch ein durch Einfluss einer Wasserpumpe (10) über eine Kühlsektion (6A) einer Brennkraftmaschine (2) und einen Abgaswärmetauscher (9) zirkuliertes Wärmeübertragungsmedium bereitzustellen, wobei die Wärmequelle mit im Abgas der Brennkraftmaschine erzeugter Wärme versehen ist, umfassend: einen Ölwärmetauscher (5) für einen Wärmeaustausch zwischen einem Motoröl im Motor (2) und dem Wärmeübertragungsmedium, gekennzeichnet durch einen Wärmeübertragungsmedium-Zirkulationspfad (12), der das Wärmeübertragungsmedium zu dem Abwärmetauscher (9) leitet, wo das Wärmeübertragungsmedium derart Wärme vom Abgas aufnimmt, dass eine Wasserdampftemperatur im Abgas auf eine Temperatur unter dem Taupunkt abgesenkt wird, wonach das Wärmeübertragungsmedium durch den Ölwärmetauscher (5) geführt wird und dann das Wärmeübertragungsmedium zur Kühlsektion (6A) des Motors (2) transferiert wird, wo das Wärmeübertragungsmedium Wärme von einem Motorkühlmedium aufnimmt.
  2. Ein Motorabwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem das Wärmeübertragungsmedium eine vorbestimmte Temperatur und/oder einen vorbestimmten Durchsatz aufweist, um die Temperatur des Wasserdampfs im Abgas auf einer Temperatur unter dem Taupunkt durch den Wärmeaustausch im Abgaswärmetauscher (9) hindurch während des Betriebs oder einer vorbestimmten Zeitlänge in Betrieb zu halten.
  3. Ein Motorabwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß Anspruch 1, bei der das Wärmeübertragungsmedium vom Wärmeübertragungsmedium-Zirkulationspfad (12) zu einem Abgabewärmetauscher (17) weiter transferiert wird, um Wärme vom Wärmeübertragungsmedium abzugeben.
  4. Ein Motorabwärme-Rückgewinnungsgerät gemäß Anspruch 1, bei der die Wasserpumpe (10) auf der Einlassseite des Abgaswärmetauschers (9) angeordnet ist.
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