专利名称：用于热电发生器(teg)的冷却系统的制作方法
用于热电发生器(TEG)的冷却系统本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的用于热电发生器(TEG)的冷却 系统。对于技术背景，例如可参见德国公开文献DE 102006019282A1。该文献公开了 一种用于内燃机的废气再循环系统，包括一排气管路和一新鲜空气管路，其中，所述排 气管路和新鲜空气管路与一废气再循环管道连接，将排气加以引导。废气再循环管道具 有一废气冷却器，热电发生器(TEG)以其热侧连接在该废气冷却器上，进行发电。通过 所提出的这种设计，用最小的费用提供了一个附加的发电机。为实现发电，TEG必须要 持续地有足够的温度梯度，为此目的，TEG在其冷侧接入到内燃机的冷却剂循环。同样，欧洲专利申请EP 1475532A2公开了一种带有进气管路和排气管路的内燃 机。该内燃机也具有一废气再循环系统，借其可将排气管路的废气通过一废气再循环管 道回送到新鲜空气管路中。在该废气再循环管道上也有一热电发生器(TEG)以其热侧设 置，用以进行发电。在一种特别的实施例中，TEG具有自己的冷却剂循环，它同时设置 为用以冷却一个电气逆变器。该逆变器则又用于一台电动机的转速调节，该电动机可按 选择工作或者可同时与内燃机一起工作，即汽车的所谓混合驱动。即便在所引用的现有技术中没有发现什么原则性缺点，本发明还是提出了这样 的目的，即，更好地对废气热能加以充分利用。上述目的通过权利要求1特征部分的特征得以实现。通过本发明的设计，TEG最终构成了一种扩展的废气热交换器，因此，作为对 主功能(亦即产生电能)的补充，通过从废气中分离热量，还产生了一些附加的功能。这 特别涉及到内燃机的冷起动或低负荷阶段，其中，传动机构(变速器)或者后桥传动只是 缓慢地变热。通过TEG，产生了用于实现热机加速的下列功能-利用冷却剂循环供热而支持对车辆乘客室的加热。-用冷却剂循环将传动机构润滑剂快速加热。-支持对内燃机润滑剂和/或内燃机部件的加热，从而加速内燃机暖机加热。-将行驶机构部件快速加热，例如后桥传动通过其润滑剂得以快速加热。在此，热量流在冷却剂循环中的分配例如可以集中地实现，例如借助于一个多 功能阀，或者分散地通过一些单一/2/2通阀(Mono-/2/2-Wege_Ventil)来实现，比如 像将它们举例来说装入整体式加热/空调器中。通过本发明的设计，得到了明显更高的 TEG电功率，并且与TEG空气冷却的情况相比能够实现更为灵活的操作。有利的是， 通过电发生器的卸载降低了燃料消耗(降低CO2排放)。本发明的主要优点在于例如对 传动机构润滑剂、内燃机润滑剂和乘客室加热的热机加速提供的附加有益作用。有利的 是，按照本发明的设计还进一步有助于加速TEG加热，并且在低负荷点放慢了对TEG的 冷却。按照权利要求2的设计是用于TEG冷却的一种特别优选的实施方案。利用按照权利要求3的设计可实现通过冷却剂泵的空转来避免TEG的“再加 热(Nachheizen) ”，从而避免TEG可能出现的过热。
由按照权利要求4的位置说明可得知热交换器的优选设置位置。按照权利要求5的设计有利地省出了经由内燃机的冷却剂泵对TEG冷却剂循环 的可选的节流控制。
图1示意性地示出了按照本发明的受冷却的热电发生器(TEG)在内燃机排气管 路中的接入情况。对于热电发生器(TEG)，不应理解为只是唯一一个TEG，而是也可以指多个 TEG在一个组块中的设置或者其他的设置方式。下文不再讨论TEG的功能原理和工作方 式，因为这些内容由现有技术是充分已知的。还有，对于TEG在总体设计中的电气接入 方式也不作详尽探讨。图1示意性地示出了按照本发明的受冷却的热电发生器(TEG)I在内燃机3上所 设的排气管路2中接入的情况。排气管路2在内燃机附近构造为两流道形式，其中，在 每一分排气管路中分别设置了一个废气净化设备9。沿着废气流动方向在废气净化设备9 之后，各分排气管路通入到一个共同的排气管路2，该排气管路接着又分成两个分排气管 路，其中，热电发生器1以其热侧设置在一个分排气管路内。两个分排气管路的尺寸优 选这样确定，即，通过每一分排气管路能够导引最大的废气质量流量。在两分排气管路 中分别设置一个排气阀13，其中，所述排气阀13在该实施例中是设置在热电发生器1的 后面。在排气阀13之后，各分排气管路又重新通入到共同的排气管路2，其中，沿着废 气流动方向，首先是有一个未加数字标记的中间消音器、再是有另一同样未加数字标记 的后消音器被组装于排气管路2中。排气阀13可以根据内燃机3的工作状态经由控制器10进行控制。此外，该内 燃机3还具有一初级冷却剂循环7，其包括第一冷却剂泵8以及第一热交换器11和一个用 于内燃机3温度调节的恒温器阀门12。在另一实施例中，排气阀13沿着废气流动方向也是设置在热电发生器1之前。 作为排气阀13，例如可以使用排气活门或旋转滑阀或者其他的闭锁机构。排气管路2在 内燃机附近也可以随一排气弯管构造成单流道的形式。废气净化设备9的设置方式也可 以与所示实施例有所不同。对于所述控制器10，也可以例如是用于内燃机3的控制器。按照本发明，为了冷却热电发生器1，在其冷侧上设置自己的冷却剂循环4。在 该冷却剂循环4中设有第二冷却剂泵5和一个阀14，在本实施例中是一个多功能阀，如同 其例如由整体式加热/空调器已知的那样。通过阀14，可以将由热电发生器1加热的冷 却剂应用于第二热交换器6，以便加热内燃机部件和/或行驶机构部件和/或传动机构部 件和/或车辆乘客室。在该实施例中，除所述第二热交换器6，可选择设置一个第三热交换器16用于 内燃机部件(例如润滑剂槽)、一个第四热交换器17用于行驶机构部件(例如后桥传 动)、一个第五热交换器18用于传动机构部件(例如传动机构润滑剂)以及一个第六热交 换器19用于车辆乘客室。在图1所示的实施例中，热电发生器1的冷却剂循环4还与内燃机3的初级冷却 剂循环7相连接，实现对冷却剂的导引。通过本发明的设计，TEG最终构成了一种扩展的废气热交换器，因此，作为对 主功能(亦即产生电能)的补充，通过从废气中提取热量，还产生了一些附加的功能。这特别涉及到内燃机的冷起动或低负荷阶段，其中，传动机构或者后桥传动只是缓慢地变 热。通过TEG，产生了用于实现热机加速的下列功能-利用冷却剂循环供热而支持对车辆乘客室的加热。-用冷却剂循环将传动机构润滑剂快速加热。-支持对内燃机润滑剂和/或内燃机部件的加热，从而加速内燃机暖机加热。-将行驶机构部件快速加热，例如后桥传动通过其润滑剂得以快速加热。附图标记清单1热电发生器(TEG)2排气管路3内燃机4冷却剂循环5第二冷却剂泵6第二热交换器7初级冷却剂循环8第一冷却剂泵9废气净化设备10控制器11第一热交换器12恒温器阀门13排气阀14 阀15混合阀16第三热交换器，17第四热交换器，18第五热交换器，19第六热交换器，
用于内燃机部件 用于行驶机构部件 用于传动机构部件 用于乘客室
权利要求
1.用于热电发生器(TEG)(1)的冷却系统，所述热电发生器(TEG)设置在一内燃机 (3)的排气管路(2)中，以利用废气热能进行发电，其中，TEG(I)具有自己的冷却剂循 环(4)，其特征在于，所述冷却剂循环(4)设置为，用于加热内燃机部件和/或行驶机构 部件和/或传动机构部件和/或乘客室。
2.按照权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，在所述冷却剂循环(4)中设置有冷 却剂泵(5)和热交换器(6)。
3.按照权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却剂泵(5)能被电动地或机 械地驱动。
4.按照权利要求2或3所述的冷却系统，其特征在于，所述热交换器(6)设置在内燃 机室中和/或车轮罩中和/或汽车车身的底板下面。
5.按照权利要求1至4之一项所述的冷却系统，其中，内燃机具有一初级冷却剂循 环，其特征在于，所述冷却剂循环(4)与所述初级冷却剂循环(7)作用连接。
全文摘要
用于热电发生器(TEG)(1)的冷却系统，所述热电发生器设置在一内燃机(3)的排气管路(2)中，以利用废气热能进行发电，其中，TEG(1)具有自己的冷却剂循环(4)，并且，该冷却剂循环(4)设置为，用于加热内燃机部件和/或行驶机构部件和/或传动机构部件和/或乘客室。本发明的设计在传动机构润滑剂、内燃机润滑剂、乘客室加热、后桥传动的热机加速中提供了一种附加有益作用，从而降低二氧化碳排放(CO2)。
文档编号F01N5/02GK102016256SQ200980114572
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月21日 优先权日2008年5月15日
发明者B·马扎尔, G·施勒特, R·里希特, S·明希, S·鲁特 申请人:宝马股份公司