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    • 专利摘要:
    Ein Borderzeugungssystem eines Fahrzeugs enthält einen Bordbrenner, der an dem Fahrzeug unabhängig von einem Motor davon angebracht ist, eine Hochtemperatursystemleitung zur Lieferung eines thermischen Mediums zur Aufnahme von Wärme, die durch einen Verbrennungsprozess in dem Brenner verursacht wird, eine Niedertemperatursystemleitung zur Lieferung eines Mediums an eine Niedertemperaturseite, das einem Wärmeaustauschen mit dem thermischen Medium unterworfen wird, und einen elektrischen Generator, der zwischen der Hochtemperatursystemleitung und der Niedertemperatursystemleitung angeordnet ist, zur Gewinnung der thermischen Energie des thermischen Mediums als elektrische Energie, wobei die elektrische Energie, die durch den elektrischen Generator erzeugt wird, an eine Energiequelle geliefert wird, die eine Bordbatterie und/oder ein Energielieferelement zum Antreiben einer Fahrzeugeinrichtung enthält.
    公开号:DE102004018631A1
    申请号:DE102004018631
    申请日:2004-04-16
    公开日:2004-11-18
    发明作者:Akihiro Hara；Naruhito Kondo；Shinya Sakurada；Naoki Shutoh；Osamu Tsuneoka
    申请人:Toshiba Corp；
    IPC主号:B60R16-03
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein kompaktes und leichtes Bordenergieerzeugungssystem(im folgenden auch Erzeugungssystem genannt) mit einem Brenner,und insbesondere ein Bordenergieerzeugungssystem mit einem Brennerzur Gewinnung oder Wiederaufbereitung von thermischer Energie, diein dem Bordbrenner erzeugt wird, als elektrische Energie, um dieLast auf eine Energiequelle, beispielsweise auf eine Bordbatteriezu reduzieren. Dieses Bordenergieerzeugungssystem, welches einenBrenner aufweist, wird im Folgenden auch als "Bordverbrennungserzeugungssystem" bezeichnet.
    [0002] Dadie Menschheit mehr und mehr Energie verbraucht, wird die globaleErwärmungaufgrund von Treibhausgasen, beispielsweise CO2,zu einem ernsthaften Problem. Um die Erzeugung von CO2 soweitwie möglichzu reduzieren, ist es erforderlich ein Erzeugungssystem zu realisieren,mit dem es möglichist so weit wie möglich überschüssige Energie, dieim Moment nutzlos freigesetzt wird, als elektrische Energie wiederaufzubereiten.
    [0003] Umdie erzeugte CO2-Menge zu steuern, sindin der Autoindustrie jegliche Anstrengungen unternommen worden,um die Fahrzeugkilometerleistung durch verbesserte Motorleistungund durch ein leichteres Design der Fahrzeugkarosserie zu verbessern.Zusammen mit einer erhöhtenKilometerleistung bei einer Leistungsverbesserung, ist die sogenannteLeerlauf-Anschlag oder Leerlauf-Ende Regelung (idling-stop Regelung)weltweit vermarktet worden. Die Leerlauf-Anschlag Regelung hat Aufmerksamkeiterregt, da sie einfach und wirkungsvoll ohne zusätzliche Kosten zu implementierenist, und weil sie wirkungsvoll bei der Reduzierung der CO2-Emissionsmengeist.
    [0004] Wennder Leerlaufbetrieb eines Fahrzeugs stoppt, da die Motorumdrehungzum Betriebsstartzeitpunkt zunimmt, erhöht sich die Gesamtleistung, dieerforderlich ist zum Starten des Motors während der Operation. Da einBordgenerator, beispielsweise ein Drehstromgenerator nicht als Energiequellezum Starten des Motors verwendet wird, hängt die Energielieferung nurvon einer Batterie ab. Aus diesem Grund erfordert eine Erhöhung derWirksamkeit der Leerlauf-Ende Praxis eine Erhöhung der Kapazität der Batterie.Durch die Erhöhungder Batteriekapazitätvergrößert sichaber das Fahrzeuggewicht, was zu eine Reduzierung der Kilometerleistungführt,was wiederum unerwünschtist.
    [0005] ZurRealisierung des Leerlauf-Anschlags ohne Vergrößerung der Batteriekapazität muss darüber hinausdie Batterie überlastetwerden, was eine Verkürzungder Lebensdauer der Batterie und eine Vergrößerung der Wartungskosten zurFolge hat, was folglich nicht zweckmäßig ist.
    [0006] ImFalle einer unzureichenden Kapazität liefert darüber hinausdie Batterie nicht ausreichend Leistung, wodurch ein Motorstartfehlschlägt.
    [0007] Wenndagegen der Leerlauf ausbleibt, kann keine warme Luft in das Inneredes Fahrzeugs geliefert werden. In Ländern in nördlichen Breitengraden, dieeine lange Wintersaison haben, ist ein Brennofen (Standheizung)für einFahrzeug (also eine Bordheizung) handelsüblich erhältlich, um warme Luft in das Inneredes Fahrzeugs zu liefern, dessen Motor nicht läuft. In derartigen Regionenerwärmtder Brennofen Luft im Fahrzeug bei nichtlaufendem Motor, indem fossileBrennstoffe, beispielsweise Leichtöl oder Benzin verbrannt werden.
    [0008] Dader Fahrzeugbrennofen weniger Kraftstoff verbraucht, als der Motor,der währenddes Leerlaufzustandes warme Luft liefert, kann die CO2-Emissionreduziert werden. Eine Bordbatterie wurde jedoch als Energiequelleverwendet zum Antreiben und Steuern eines Lüfters und einer Warmwasserpumpe,und bei ihrer typischen Kapazitätist die Batterie nicht in der Lage lange zu arbeiten, und folglichnicht brauchbar.
    [0009] Darüber hinausist der Fahrzeugbrennofen, der Abgasluft nach Außen ohne vorherige Verarbeitung(Filterung) abgibt, nicht umweltfreundlich.
    [0010] UnterBerücksichtigungder oben genannten Nacheile beim Stand der Technik, ist es Aufgabeder Erfindung ein Bordenergieerzeugungssystem (im folgenden aucheinfach Borderzeugungsgate genannt) zu schaffen, welches umweltfreundlichund wirtschaftlich ist, und welches überschüssige Wärme von einem Bordbrenner inForm von elektrischer Energie wiedergewinnt, während Energie selbst dann eingespeistwird, wenn der Motor nicht läuft.
    [0011] Eineandere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Borderzeugungssystems,welches angenehme Bedingungen fürFahrzeuginsassen währendeiner Leerlauf-Ende Periode schafft, und den Leerlauf zur Wärmelieferungvermeidet.
    [0012] Eineweitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Borderzeugungssystems,welches die Last auf eine Energiequelle, beispielsweise auf eineBordbatterie reduziert, wobei der Leerlaufbetrieb gestoppt wird,ohne die Kapazitätder Batterie und deren Lebensdauer zu reduzieren, wodurch eine kontinuierlicheVerwendung eines Fahrzeugheizgerätswährendeiner Leerlauf-Ende Periode erlaubt wird und das Problem einer nichtausreichenden Energie gelöstwird.
    [0013] Einenoch weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Borderzeugungssystems,welches eine Energiequelle fürdas Fahrzeugheizgerät während derLeerlauf-Ende Periode bereitstellen und ein Abgas reinigen kann,indem die Energie des Generators in umweltfreundlicher Weise verwendet wird.
    [0014] Einenoch weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines umweltfreundlichenBorderzeugungssystems, welches einen Fahrzeug (Bord-) Brenner inein Brennverfahren setzen kann, unabhängig von einem Motor, um dasAbgas und im Wesentlichen den Benzinverbrauch zu reduzieren.
    [0015] Dieoben genannten und andere Aufgaben können gemäß der Erfindung gelöst werden,indem gemäß einemAspekt der Erfindung ein Borderzeugungssystem geschaffen wird, welchesenthält:einen Bordbrenner, der an einem Fahrzeug unabhängig von einem Motor davonmontiert ist; einen elektrischen Generator, der an dem Bordbrennermontiert ist, zur Gewinnung einer thermischen Energie, die durcheinen Verbrennungsprozess erhalten wird, als elektrische Energie,indem ein thermoelektrischer Konverter verwendet wird, wobei dieelektrische Energie, die von dem elektrischen Generator erzeugt wird,selbst zu einem Zeitpunkt geliefert wird, zu welchem ein Motorbetriebgestoppt ist.
    [0016] Dieoben genannten und andere Aufgaben können ebenfalls gemäß der Erfindunggelöstwerden, indem gemäß einemanderen Aspekt ein Borderzeugungssystem geschaffen wird, welchesenthält:einen Bordbrenner, der an einem Fahrzeug unabhängig von einem Motor davonbefestigt ist; eine Hochtemperatursystemleitung zur Verbreitung(Zirkulierung) eines thermischen Mediums (im Folgenden auch Wärmemediumoder Thermalmedium genannt) zum Empfangen von Wärme, die von einem Verbrennungsprozessin dem Brenner erzeugt wird; eine Niedertemperatursystemleitungzur Verbreitung (Zirkulierung) eines Mediums auf einer Niedertemperaturseite,welches einem Wärmeaustauschmit dem thermischen Medium unterworfen wird; und einen elektrischenGenerator, der zwischen der Hochtemperatursystemleitung und derNiedertemperatursystemleitung angeordnet ist zur Gewinnung der thermischenEnergie des thermischen Mediums als elektrische Energie, wobei dieelektrische Energie, die von dem elektrischen Generator erzeugtwird, an eine Energiequelle geliefert wird, welche eine Bordbatterie und/oderein Energielieferelement zum Antreiben einer Fahrzeugeinrichtungenthält.
    [0017] Gemäß bevorzugtenAusführungsbeispielen deroben genannten Aspekte kann das thermische Medium auf der Hochtemperatursystemleitungein Verbrennungsgas in einer Brennkammer des Bordbrenners sein,und/oder ein Abgas, welches von der Brennkammer abgegeben wird,und das Medium der Niedertemperaturseite kann Luft außerhalbeines Fahrzeugs und/oder Luft innerhalb des Fahrzeugs sein.
    [0018] DasThermalmedium auf der Hochtemperatursystemleitung kann andererseitsein Verbrennungsgas in einer Brennkammer des Bordbrenners und/oderein Abgas sein, welches von der Brennkammer ausgegeben wird, unddas Medium auf der Niedertemperaturseite kann Wasser sein, welchesvon einem Kühlerund/oder einem Bordheizsystem in Umlauf gebracht wird.
    [0019] DasThermalmedium auf der Hochtemperatursystemleitung kann ein Abgassein in Folge des Verbrennungsprozesses in einer Brennkammer des Brenners,und das Medium auf der Niedertemperaturseite Wasser, welches voneinem Kühlerund/oder einem Bordheizsystem in Umlauf gebracht wird.
    [0020] DasBorderzeugungssystem kann ferner eine Abgasreinigungsvorrichtungaufweisen, die in einer Abgasleitung angeordnet ist, die sich vondem Bordbrenner erstreckt, wobei die Abgasreinigungsvorrichtungeinen Entladungsreaktor enthältzur Erzeugung von chemischen aktiven Spezien durch Durchführen einesEntladungsprozesses fürdas Abgas, und einen Katalysatorreaktor, der einen Katalysator aufweist,der durch die chemischen aktiven Spezien aktiviert wird, die indem Entladungsreaktor erzeugt worden sind. Der elektrische Generatorliefert Energie an die Abgasreinigungsvorrichtung und/oder die Energiequelle,die mindestens die Bordbatterie und/oder das Energielieferelementzum Antreiben einer Fahrzeugeinrichtung aufweist.
    [0021] Derelektrische Generator kann einen thermoelektrischen Konverter, einenthermionischen Konverter und/oder eine Kombination davon aufweisen.Der thermoelektrische Konverter, der thermionische Konverter und/odereine Kombination davon, bildet ein Erzeugungsmodul. Der Brennerhat ein zylindrisches Brennergehäuse,welches die Brennkammer definiert, und mindestens eines der Erzeugungsmoduleist an einer äußeren oderinneren Umfangsflächedes Brennergehäusesangebracht.
    [0022] Derelektrische Generator kann eine Spannungserhöhungseinheit (Step-up Einheit)und eine Spannungsreduzierungseinheit (Step-down Einheit) aufweisen,zur Einstellung (Abstimmung) der erzeugten Leistung auf eine Lastwährendder Verwendung.
    [0023] Derelektrische Generator kann ferner eine Spannungsdetektionsschaltungenthalten zum automatischen Detektieren und Unterscheiden der Erzeugungder Spannung, wobei die Spannungsdetektionsschaltung eine Energielieferungsteuert, indem eine elektrische Leitung aktiviert (verbunden) oder deaktiviert(unterbrochen) wird, die Energie von dem elektrischen Generatoran eine Last liefert.
    [0024] Gemäß den Eigenschaftenund den Strukturen der gegenwärtigenErfindung und gemäß den bevorzugtenAusführungsbeispielen,ist das Borderzeugungssystem gemäß der Erfindungumweltfreundlich und wirtschaftlich, und verwertet überschüssige Wärme voneinem Bordbrenner in Form von elektrischer Energie, während Leistung(Energie) selbst dann geliefert wird, wenn der Motor angehaltenist. Das Borderzeugungssystem liefert Vorteile während einer Leerlauf-Ende Zeitperiodeund vermeidet den Leerlauf zum Heizen.
    [0025] Darüber hinauskann das Borderzeugungssystem die Last auf die Fahrzeugbatteriereduzieren, den Leerlaufbetrieb ohne Reduzierung der Kapazität der Batterieund deren Lebensdauer stoppen, eine kontinuierliche Verwendung einesFahrzeugheizgerätswährendder Leerlauf-Ende Zeitperiode erlauben, und das Problem unzureichenderEnergie lösen. Eskann ebenfalls eine Energiequelle geschaffen werden für das Fahrzeugheizgerät während der Leerlauf-EndeZeitperiode, und das Abgas kann gereinigt werden, indem die Energie,die von dem Generator erzeugt wird, in umweltfreundlicher Weise verwendetwird.
    [0026] Dasumweltfreundliche Borderzeugungssystem setzt darüber hinaus den Fahrzeugbrennerin ein Verbrennungsverfahren separat von einem Motor, um Abgas zureduzieren, wodurch im Wesentlichen der Kraftstoffverbrauch, alsoKosten reduziert werden, der Betriebsgeräuschpegel reduziert wird, und einkomfortables Heizen geschaffen wird.
    [0027] WeitereVorteile und Eigenschaften der Erfindung werden im Folgenden unterBezugnahme auf die beigefügtenZeichnungen im Einzelnen erklärt. Eszeigen:
    [0028] 1 ein Blockdiagramm, dasdas Prinzip eines Borderzeugungssystems verdeutlicht, welches miteinem Brenner versehen ist (welches lediglich als (Bord-) Erzeugungssystemoder Bordverbrennungserzeugungssystem im Folgenden bezeichnet wird) gemäß einemersten Ausführungsbeispielder Erfindung;
    [0029] 2 einen internen Aufbaudes Erzeugungssystems gemäß dem erstenAusführungsbeispielder Erfindung;
    [0030] 3 eine Ansicht, die einLayout von Erzeugungsmodulen zeigt, die in einem Generator in demBorderzeugungssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispielder Erfindung untergebracht sind; die 4A und 4B den Aufbau der Erzeugungsmodule;
    [0031] 5 eine Abgasreinigungsvorrichtungin dem Borderzeugungssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispielder Erfindung;
    [0032] 6 einen Abgasreinigungsprozessdes Borderzeugungssystems gemäß dem erstenAusführungsbeispielder Erfindung;
    [0033] 7 einen internen Aufbaueines Borderzeugungssystems gemäß einemzweiten Ausführungsbeispielder Erfindung;
    [0034] 8 ein Blockdiagramm, dasdas Prinzip eines Borderzeugungssystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispielder Erfindung zeigt;
    [0035] 9 ein Blockdiagramm, dasdas Prinzip eines Borderzeugungssystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispielder Erfindung verdeutlicht;
    [0036] 10 den internen Aufbau desBorderzeugungssystems gemäß dem viertenAusführungsbeispielder Erfindung;
    [0037] 11 ein Blockdiagramm, dasdas Prinzip eines Borderzeugungssystems gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindungverdeutlicht;
    [0038] 12 eine erste Modifikationdes Generators in dem Borderzeugungssystem gemäß den oben genannten bevorzugtenAusführungsbeispielender Erfindung; und
    [0039] 13 eine zweite Modifikationdes Generators in dem Borderzeugungssystem gemäß den oben genannten bevorzugtenAusführungsbeispielender Erfindung.
    [0040] EinBorderzeugungssystem gemäß den bevorzugtenAusführungsbeispielender Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungenbeschrieben.
    [0041] 1 zeigt ein Blockdiagramm,das das Prinzip eines Borderzeugungssystems 10 verdeutlicht,welches mit einem Brenner gemäß dem ersten Ausführungsbeispielder Erfindung versehen ist, und 2 verdeutlichtden internen Aufbau des Erzeugungssystems 10 gemäß 1.
    [0042] Wiein den 1 und 2 gezeigt, ist das Bordverbrennungserzeugungssystem 10 ineinem Fach (enthaltend eine Motoreinheit) untergebracht, unabhängig voneinem Motor von schweren Fahrzeugen, handelsüblichen Fahrzeugen und Personenfahrzeugen.Das Bordverbrennungserzeugungssystem 10 enthält einenGenerator, der mit einem Heizgerät(im Folgenden auch als Heizgenerator bezeichnet) 12 versehenist, welches einen kompakten und leichten Bordbrenner 11 aufweist,der darin integriert ausgebildet ist, und erforderliche Leistung(Energie) erzeugt und liefert, selbst wenn der Motor nicht läuft.
    [0043] DasBordverbrennungserzeugungssystem 10 enthält einenAntriebsmotor 14, der von einer Autobatterie 13 oderdergleichen betrieben wird. Ein Lüfter 15 und eine Kraftstoffpumpe 16 werdenvon dem Antriebsmotor 14 angetrieben, wobei der Lüfter 15 unddie Kraftstoffpumpe 16 auf einer Motorausgangswelle 17 desAntriebsmotors 14 derart angeordnet sind, dass sie sicheine gemeinsame Antriebswelle teilen. Alternativ können derLüfter 15 unddie Kraftstoffpumpe 16 separat durch entsprechende Motorenangetrieben werden.
    [0044] DerBordbrenner 11 in dem Bordverbrennungserzeugungssystem 10 enthält eineBrennkammer 20 zum Mischen und Verbrennen einer Ansaugluftund eines Kraftstoffes, eine Hochtemperatursystemleitung 21 zurAufnahme von Wärmevon einem Verbrennungsgas, als Thermalmedium, welches Wärme voneinem Verbrennungsprozess in der Brennkammer 20 erhaltenhat, eine Niedertemperatursystemleitung 22 zur Übertragungder empfangenen Wärmean Ansaugluft oder Wasser, als ein Medium, und einen Generator 12,der zwischen der Hochtemperatursystemleitung 21 und derNiedertemperatursystemleitung 22 angeordnet ist zur Umwandlung derin dem Verbrennungsprozess gewonnenen thermischen Energie in elektrischeEnergie.
    [0045] DerBordbrenner 11, wie in 2 gezeigt, weistein zylindrisches Körpergehäuse 24 auf.Ein Brennergehäuse 25,das im Wesentlichen koaxial in dem Körpergehäuse 24 angeordnetist, bildet einen Brennofen. Eine Brennkammer 20 ist innerhalbdes Brennergehäuses 25 angeordnet.Eine Mehrzahl von Erzeugungsmodulen 26 ist um die äußere Umfangswanddes Brennergehäuses 25 angeordnet.Die Erzeugungsmodule 26, die im Allgemeinen um die äußere Umfangswand(äußere periphereWandoberfläche)des Brennergehäuses 25 verteiltsind, bilden den Generator 12.
    [0046] DerAntriebsmotor 14 wird von der Autobatterie (also einerBordbatterie) 13 oder dergleichen mit Energie versorgt,und der Lüfter 15 unddie Kraftstoffpumpe 16 werden von dem Antriebsmotor 14 angetrieben.Luft außerhalboder innerhalb eines Fahrzeugs wird in das zylindrische Körpergehäuse 24 durchBetrieb des Lüfters 15 über einenLuftversorgungskanal 27 eingesaugt, und dann an einen Wärmeübertragungskanal 28 geliefert,der die Brennkammer 20 und das Brennergehäuse 25 umgibt.Der Wärmeübertragungskanal 28 hateine zylindrische Form, die zwischen dem Körpergehäuse 24 und dem Brennergehäuse 25 definiertist. Bei Empfang der Wärme, dievon dem Brennergehäuse 25 abgegeben wird,erwärmtder Wärmeübertragungskanal 28 die darinbefindliche Luft, die dann erwärmtund in dem Fahrzeuginnenraum als warme Luft verteilt wird, welcheein Niedertemperaturmedium fürdie Niedertemperatursystemleitung 22 ist.
    [0047] DurchRotation (Betrieb) der Kraftstoffpumpe 16 wird die Brennkammer 20 indem Bordbrenner 11 mit Kraftstoff beliefert, beispielsweiseLeichtöloder Benzin, durch einen Kraftstoffversorgungskanal 29 voneinem Kraftstofftank, nicht gezeigt. Der Kraftstoff wird dann mitder Ansaugluft gemischt und in der Brennkammer 20 verbrannt.Ein Verbrennungsgas, das durch den Verbrennungsprozess erzeugt wird, wirdnach außenals Abgas durch einen Gasausgabekanal 30 entladen (ausgegeben).Die Wärme,die in dem Verbrennungsprozess in der Brennkammer 20 erzeugtwird, wird dann überdas Verbrennungsgas, nämlichein Thermalmedium, wiedergewonnen welches eine Hochtemperatursystemleitung 21 bildet undzu dem Generator 12 zirkuliert (verteilt).
    [0048] DieWärme,die an den Generator 12 übertragen wird, wird durchdie Erzeugungsmodule 26 in elektrische Energie umgewandelt.Die resultierende elektrische Energie wird in der Fahrzeugbatterie (Bordbatterie) 13 gespeichert,währenddie Batterie 13 Energie an den Antriebsmotor 14 undStartleistung fürdas Bordverbrennungserzeugungssystem 10 liefert. Während einesderartigen Betriebs kann der Antriebsmotor 14 anstatt vonder Bordbatterie 13 mit Energie versorgt werden, die vondem Generator 12 erzeugt wird. Die Energie, die von demGenerator 12 erzeugt wird, kann an ein Abgasreinigungssystem odereine Einrichtung zum Antreiben der Energiequelle geliefert werden,zusätzlichzu der Batterie 13 oder dergleichen.
    [0049] DieWärme,die an den Generator 12 übertragen wird (also überschüssige Wärme desVerbrennungsgases) wird in elektrische Energie durch den Generator 12 umgewandelt.Die Temperatur der Ansaugluft, die durch den Wärmeübertragungskanal 28 strömt, derder Extrawärmeunterworfen wird, steigt an, wodurch die Luft wärmer wird. Die Luft wird folglich über dasNiedertemperaturleitungssystem 22 als warme Luft ausgegeben.Da diese warme Luft sauber ist, kann sie zum Heizen des Fahrzeuginnenraumsverwendet werden, oder zum Mischen mit dem Abgas, welches über denGasausgabekanal 30 ausgegeben wird.
    [0050] DerGenerator 12 enthältmindestens ein Erzeugungsmodul 26 zur Gewinnung elektrischerEnergie aus Wärmevom Verbrennungsgas. Jedes Erzeugungsmodul 26 enthält eineMehrzahl von thermoelektrischen Konvertern 32, eine Mehrzahlvon thermionische Energiekonverter, oder eine Kombination oder Anordnungdavon. 3 zeigt die Erzeugungsmodule 26,die in Reihe geschaltet sind. Die thermoelektrischen Konverter 32 oderdie thermionischen Energiekonverter, die das Erzeugungsmodul 26 bilden,sind derart angeordnet, dass eine Temperaturdifferenz zwischen einerHochtemperaturseite und einer Niedertemperaturseite im Wesentlichengleichförmig über beideEnden der Konverter verwendet wird.
    [0051] Derthermoelektrische Konverter 32 ist ein thermoelektrischerHalbleiter, der als Hauptkomponenten aufweist: Germanium-Silizium,Bismuth-Tellur, Bismuth-Tellur-Selen,Bismuth-Antimon, Eisen-Antimon, Eisen-Silizium, Blei-Tellur, oder Bor-Kohlenstoff; Skutteruditoder einen thermoelektrischen Halbleiter mit einer gefüllten Skutterudit-Typ Kristallstruktur;oder eine Verbindung vom Halb-Heusler-Typ.
    [0052] ZurBildung der Erzeugungsmodule 26 können eine Anzahl von thermoelektrischenKonvertern 32 oder thermionischen Energiekonvertern parallel geschaltetwerden, wie in 4A gezeigt,oder in Serie, wie in 4B gezeigt.Eine Mehrzahl von thermoelektrischen Konvertern 32 oderthermionischen Energiekonvertern können parallel in einer Gruppe geschaltet(verbunden) sein, und die Gruppen können in Serie geschaltet sein,um das Erzeugungsmodul 26 zu bilden. Jedes Erzeugungsmodul 26,beispielsweise eine Serienschaltung von 32 Paaren von thermoelektrischenKonvertern (64 thermoelektrische Konverter), wiegt von wenigen Grammbis über zehnGramm (10 bis 20 g), wodurch ein kompaktes und leichtesErzeugungsmodul 26 bereitgestellt wird, welches eine DC-Leistungvon beispielsweise 1,5 V und 2 A liefert. Eine Mehrzahl von Erzeugungsmodulen 26,wenn sie entsprechend verbunden sind, liefert eine elektrische Leistungvon über10 Volt (10 bis 20 g) und einige Ampere. Die erzeugte Leistung wird dannan eine Last 33, beispielsweise eine Fahrzeugbatterie 13 undan einen Antriebsmotor 14 geliefert.
    [0053] Aufgrundseines kompakten und leichten Designs kann der Bordbrenner 11 separatvom Motor, nicht gezeigt, in irgendeinem verfügbaren Raum in einem Fahrzeuginnenraum,einschließlicheinem Motorinnenraum angeordnet werden. Der Bordbrenner 11 dientauch als ein kompaktes und leichtes Heizgerät, welches Kraftstoff verbrauchtvon wenigen Prozent bis zwanzig Prozent des Kraftstoffes, der im Leerlaufbetriebverwendet wird, beispielsweise 10 Prozent des Leerlaufbetriebs.Gemäß einemderartigen geringen Kraftstoffverbrauch kann ein Bordbrenner 11 geschaffenwerden, der umweltfreundlich ist.
    [0054] DasBordverbrennungserzeugungssystem 10 enthält fernerein Abgasreinigungssystem 35 zur weiteren Berücksichtigungvon Umweltbelangen. Dieses Abgasreinigungssystem 35 istfür einenGasausgabekanal 30, wie in 5 gezeigt,bereitgestellt.
    [0055] DasAbgasreinigungssystem 35 enthält einen Entladungsreaktor(Entladungsreaktionsabschnitt) 36, der entlang dem Gasausgabekanal 30 angeordnetist, und einen Katalysatorreaktor (Katalysatorreaktionsabschnitt) 37,der stromabwärtsseitig desEntladungsreaktors 36 angeordnet ist. Der Entladungsreaktor 36 wirddurch den Generator 12 oder durch die Bordbatterie 13 voneiner Energieversorgung 38 mit Energie versorgt. Der Entladungsreaktor 36 wirdmit einer Hochspannung versorgt, um eine Koronaentladung oder eineLichtbogenentladung zu erzeugen, und vorzugsweise bewirkt der Entladungsreaktor 36 eineKoronaentladung, indem eine dielektrische Substanz verwendet wird.
    [0056] EinKatalysator 39 wird fürden Katalysatorreaktor 37 verwendet, der stromabwärts vomEntladungsreaktor 36 angeordnet ist. Abgase, die in dem Verbrennungsprozessin dem Bordbrenner 11 erzeugt werden, enthalten gefährlicheStoffe, wie etwa NOx, Dioxinverbindungen, CO, HC und übelriechendeStoffe. Der Entladungsreaktor 36 enthält Entladungselektroden, nichtgezeigt, überwelche eine Pulsspannung oder AC-Spannungangelegt wird. Entsprechend werden nur Elektronen der Abgase, diegefährlicheStoffe enthalten, wirkungsvoll durch die Entladung der Entladungselektrodenbeschleunigt, und die geladenen Teilchen werden dadurch periodischerzeugt, wodurch ein Plasma erzeugt wird.
    [0057] Dieelektrische Energie des Plasmas, welches durch den Entladungsreaktor 36 erzeugtwird, erzeugt wirkungsvoll chemische aktive Spezien, beispielsweiseOzon und OH-Radikale(OH-Gruppen) (OH-). Der Katalysatorreaktor 37 ist mit einemKatalysator 39 versehen, der durch die chemischen aktivenSpezien aktiviert wird. Der Katalysator 39 enthält mindestensein Katalysatormittel (Katalysator) zur Zersetzung des Ozons undein Katalysatormittel (Katalysator), das zur NOx-Reduzierung verwendetwird. Der Katalysator 39 enthält NOx reduzierende Katalysatorenauf Aluminiumoxidbasis, indem HC als ein Reduktionsmittel, Aktivkohle,Zeolith, ein Ozon zerlegender Katalysator oder dergleichen verwendetwerden.
    [0058] DasAbgasreinigungssystem 35 führt den Entladungs- und Reinigungsbetriebin folgender Weise durch.
    [0059] DasAbgas, das durch den Verbrennungsprozess in der Brennkammer 20 desBordbrenners 11 erzeugt wird, überträgt die thermische Energie davonan die Erzeugungsmodule 26 zur Energieerzeugung während desStrömensdurch den Generator 12. Das Verbrennungsgas mit reduzierterthermischer Energie wird zu einem Abgas, welches zu dem Gasausgabekanal 30 geleitetund dann nach Außen durchden Gasausgabekanal 30 gegeben wird.
    [0060] Wenndas Abgas durch den Gasausgabekanal 30 strömt, verursachtdas Plasma, das in dem Entladungsreaktor 36 erzeugt ist,die chemischen aktiven Spezien, beispielsweise Ozon und OH-Radikale(OH-). In dem Entladungsreaktor 36 oxidieren die chemischenaktiven Spezien NO zu NO2, während gleichzeitigDioxinverbindungen oxidiert werden. Die übelriechenden Stoffe des Abgaseswerden in geruchlose Stoffe, beispielsweise CO2 umgewandelt.
    [0061] DasOzon (O3) mit langer Lebensdauer, unter denchemischen aktiven Spezien, wird ferner zusammen mit dem Abgas anden Katalysatorreaktor 37 bewegt. Die Katalysatoren, diedurch die chemischen aktiven Spezien in dem Katalysatorreaktor 37 aktiviertwerden, führeneinen Katalysatorbehandlungsprozess für die gefährlichen Stoffe durch, ohnevon der thermischen Energie des Abgases abzuhängen, zusätzlich zu dem Entladungsreaktionsprozess.
    [0062] 6 zeigt einen Ablauf desReinigungsprozesses des Abgases, der durch das Abgasreinigungssystem 35 durchgeführt wird.In diesem Prozess werden die übelriechendenStoffe durch die katalytische Aktivität von Ozon verarbeitet.
    [0063] Dadie Katalysatoren in dem Abgasreinigungssystem 35 durchchemische aktive Spezien, die in dem Entladungsreaktor 36 erzeugtwerden, aktiviert werden, anstatt durch die Temperatur des Abgases,wird die thermische Energie des Abgases wirkungsvoll als elektrischeEnergie gewonnen, währenddie Emissionsmenge von gefährlichenAbgasverbindungen reduziert wird.
    [0064] DerErzeugungsprozess des Bordverbrennungserzeugungssystems 10 unddie Zersetzung der übelriechendenVerbindungen in dem Abgas wird im Folgenden unter Bezugnahme aufTestergebnisse (Experimente) diskutiert.
    [0065] EinGemisch aus Schwefelwasserstoff (H2S) undLuft, in welchem der Anteil von H2S gleich20 ppm ist, wurde als Modell Geruchgas auf eine Temperatur von 400°C erwärmt undan den Generator 12 geleitet. In dem Generator 12 wurdedas Erzeugungsmodul 26, enthaltend P-Typ oder N-Typ thermoelektrischeKonverter 32, die als Hauptverbindungen Skutterudit, Verbindungenvom Halb-Heusler-Typ, Germanium-Silizium, Blei-Tellur oder Bismuth-Tellur-Antimonenthalten, an das Brennergehäuse 25 oderden Gasausgabekanal 30 geklebt oder daran angebracht. DieErzeugungsmodule 26 erzeugten folglich Energie basierendauf einer Temperaturdifferenz zwischen der Abgastemperatur und derUmgebungslufttemperatur.
    [0066] DasAbgas verlor seine thermische Energie bis zu einer Temperatur von150°C durcheinen elektrischen Erzeugungsprozess und wurde dann an den Entladungsreaktor 36 beieinem Niedertemperaturzustand davon geleitet. Die übelriechendenVerbindungen von 95 % in dem Abgas wurden durch den Ozon zerlegendenKatalysator 39 in dem Katalysatorreaktor 37 aufgrunddes Entladungsprozesses zerlegt. Wenn die übelriechenden Verbindungendes Abgases bei 150°Cgereinigt wurden, indem nur der Katalysator verwendet wurde, betrugdie Zersetzungsrate der übelriechendenVerbindungen 42 %.
    [0067] Wiedurch das oben durchgeführteExperiment (Testergebnis) offensichtlich, kann durch Anbringen desAbgasreinigungssystems 35 an dem Bordverbrennungserzeugungssystem 10 diethermische Energie wirkungsvoll als elektrische Energie von demAbgas gewonnen werden. Wie durch einen Reaktionsprozess, der in 6 gezeigt ist, erwartet, hatsich heraus gestellt, dass der Katalysatoraktivierungsprozess desOzons, welches durch den Entladungsprozess erzeugt wird, eine Zersetzungder übelriechendenVerbindungen erlaubt, selbst bei einer Temperatur von 150°C, was typischerweiseeine zu geringe Temperatur fürden Katalysator ist, um ausreichend genug seine Funktion zu gewährleisten.
    [0068] 7 zeigt den internen Aufbaudes Bordverbrennungserzeugungssystems 10A gemäß dem zweitenAusführungsbeispielder Erfindung.
    [0069] Wiein 7 gezeigt, enthält ein Bordverbrennungserzeugungssystem 10A gemäß dem zweitenAusführungsbeispieleinen Bordbrenner 11A anstelle des Bordbrenners 11 gemäß dem erstenAusführungsbeispielgemäß 2. Die anderen Strukturendes Bordverbrennungserzeugungssystems 10A sind im Wesentlichengleich oder identisch mit denjenigen des Bordverbrennungserzeugungssystems 10, undentsprechende Teile oder Elemente werden dem zu Folge mit gleichenBezugsziffern gekennzeichnet. Eine Erklärung dieser Teile und Elementewird nicht wiederholt.
    [0070] Indem Bordbrenner 11A gemäß 7 ist der Generator 12 aufder inneren Umfangsfläche, alsoinneren peripheren Wandflächeder Brennkammer 20 angeordnet. Die Erzeugungsmodule 26,die den Generator 12 bilden, sind speziell im Wesentlichenauf der inneren peripheren Wandoberfläche des Brennergehäuses 25 angeordnet,welches die Verbrennungskammer des Bordbrenners definiert.
    [0071] Wieoben erwähnt,da die Strukturen, mit der Ausnahme, dass die Erzeugungsmodule 26 aufder inneren peripheren Wandflächedes Brennergehäuses 25 angeordnetsind, im Wesentlichen gleich denen gemäß dem ersten Ausführungsbeispielsind, wird nur der Unterschied zwischen den zwei Brennern 11 und 11A imFolgenden diskutiert.
    [0072] Indem Bordbrenner 11A wirkt die thermische Energie des Verbrennungsgases,das durch den Verbrennungsprozess in der Brennkammer 20 verursachtwird, auf ein Ende jedes der Erzeugungsmodule 26, um dadurcheine Temperaturdifferenz zwischen diesem einen Ende und dem anderenEnde des Erzeugungsmoduls 26 zu erzeugen. Die thermischeEnergie jedes Erzeugungsmoduls 26 wird in Antwort auf dieTemperaturdifferenz in elektrische Energie umgewandelt, die dannals elektrische Leistung entnommen wird.
    [0073] Dieelektrische Leistung der elektrischen Energie, die von dem Generator 12 gewandeltund erzeugt wird, lädtnicht nur die Bordbatterie 13, sondern wird ebenfalls anandere Lasten und/oder Energieversorgungseinheiten, beispielsweiseden Antriebsmotor 14 und den Entladungsreaktor 36 geliefert(siehe 5).
    [0074] DerBordbrenner 11A dient als Heizgerät für ein Fahrzeug, das die Ansaugluftmit Strahlungswärmevon der Brennkammer 20 zu einem Zeitpunkt erwärmt wird,wenn die Ansaugluft durch den zylindrischen Wärmeübertragungskanal 28 strömt. DieerwärmteLuft wird verwendet, um den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen, unddie saubere erwärmteLuft, die keine gefährlichenVerbindungen aufweist, wie das Verbrennungsgas, wird verwendet,um den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen,wodurch ein komfortables und gewünschtesHeizen erreicht wird.
    [0075] DerBordbrenner 11A verbraucht Kraftstoff von wenigen % bisetwa zehn % des Kraftstoffes, der von dem Motor verbraucht wird,so dass die Kraftstoffkosten fürBenzin oder Leichtölwesentlich reduziert werden. Da der Bordbrenner 11A separatvom Motor angetrieben wird, kann ein komfortables Heizen kontinuierlichdurch den Bordbrenner 11A bereitgestellt werden, der selbstdann arbeitet, wenn der Motor nicht in Betrieb ist.
    [0076] Dader Bordbrenner 11A, der eine volumenmäßig kleine Brennkammer 2 0 aufweist,wenig Kraftstoff verbraucht, wobei das Betriebsgeräusch des Bordbrenners 11A inder Praxis nicht stört,kann ein komfortables Heizen zur Verfügung gestellt werden.
    [0077] DerBordbrenner 11A bleibt bei angehaltenem Motor in Betrieb,und die Leistung, die von dem Generator 12 erzeugt wird,der an dem Bordbrenner 11A montiert ist, kann verwendetwerden, um den Antriebsmotor 14 und den Entladungsreaktor 36 des Abgasreinigungssystems 35 zubetreiben, und ebenso um das Bordverbrennungserzeugungssystem 10 zubetreiben. Diese Anordnung eliminiert das Erfordernis, Leistungvon der Bordbatterie 13 zu verwenden, um das Bordverbrennungserzeugungssystem 10 zubetreiben.
    [0078] Während derMotor angehalten ist, wird die Batterie 13 nicht benötigt, umdas Bordverbrennungserzeugungssystem 10 zu steuern, undzur Ansteuerung der Motoren, so dass das Bordverbrennungserzeugungssystem 10 kontinuierlichweiterlaufen kann, um den Fahrzeuginnenraum über lange Zeit zu beheizen.Da darüberhinaus das Beheizen des Inneren des Fahrzeugs (Fahrzeugheizen) kein Motorlaufenerfordert, kann selbst in einem Leerlauf-Ende Zustand komfortabelgeheizt werden. Verglichen mit dem Fall, bei dem das Heizen zu einem Zeitpunktdes Motorleerlaufbetriebs erfolgt, kann der Kraftstoffverbrauchsignifikant reduziert werden, und die CO2-Emissionkann wesentlich reduziert werden. Darüber hinaus kann folglich einumweltfreundlicher Bordbrenner 11A geschaffen werden.
    [0079] 8 zeigt ein Blockdiagramm,das das Prinzip eines Borderzeugungssystems 10B gemäß dem drittenAusführungsbeispielder Erfindung verdeutlicht.
    [0080] DasBordverbrennungserzeugungssystem 10B gemäß dem drittenAusführungsbeispielverwendet einen zylindrischen Wärmestrahlungskanal, derfür dieNiedertemperatursystemleitung 22 als ein Wasserversorgungskanalgebildet ist. Eine Wasserlieferpumpe 40, die durch denAntriebsmotor 14 angetrieben wird, liefert unbeheiztesWasser an den Wasserversorgungskanal. Das unbeheizte Wasser wirderwärmt,wenn es durch den Wasserversorgungskanal fließt, und das erwärmte Wasserwird verwendet, um den Fahrzeugraum oder den Innenraum des Fahrzeugszu erwärmen.
    [0081] Indem Bordverbrennungserzeugungssystem 10B treibt der Antriebsmotor 14 zusätzlich zuder Wasserlieferpumpe 40 den Lüfter 15 und die Kraftstoffpumpe 16 an.Wenn der Lüfter 15 arbeitet,wird Luft an die Brennkammer 20 eines Bordbrenners 11B geliefert.Die Brennkammer 20 wird ebenfalls mit einem Kraftstoffversorgt, beispielsweise Benzin oder Leichtöl, indem die Kraftstoffpumpe 16 betrieben wird,und der gelieferte Kraftstoff und die Luft werden gemischt und inder Brennkammer 20 verbrannt.
    [0082] Diethermische Energie in Form des Verbrennungsgases als ein thermischesMedium, das in dem Verbrennungsprozess in der Brennkammer 20 erzeugtwird, wirkt auf ein Ende des Generators 12, und gemäß der Temperaturdifferenzzwischen diesem einen Ende und dem gelieferten Wasser, welches auf dasandere Ende des Generators 12 wirkt, wird die thermischeEnergie durch den Generator 12 gemäß dieser Temperaturdifferenzin elektrische Energie umgewandelt, wodurch elektrische Energie(Leistung) erzeugt wird. Die erzeugte Energie wird verwendet zumLaden der Batterie 13 und zum Betreiben des Antriebsmotors 14 unddes Abgasreinigungssystems 35.
    [0083] ImVergleich zu dem Bordverbrennungserzeugungssystem 10 gemäß dem erstenAusführungsbeispielenthältdas Bordverbrennungserzeugungssystem 10B den Generator 12,in welchem geliefertes Wasser (unbeheiztes Wasser) anstelle der Ansaugluftverwendet wird, und warmes (erwärmtes) Wasserwird anstelle von warmer Luft verwendet, um dadurch elektrischeEnergie zu gewinnen. Ein Kühlwassereines Kühlers,nicht gezeigt, oder zirkulierendes Wasser eines Fahrzeugheizsystemskönnenfür dasunbeheizte Wasser und das beheizte Wasser, das in dem Bordverbrennungserzeugungssystem 10B gemäß diesemAusführungsbeispielverwendet wird, verwendet werden. Die anderen Strukturen des Bordverbrennungserzeugungssystems 10B sindim Wesentlichen gleich oder identisch mit denjenigen des Bordverbrennungserzeugungssystems 10,so dass die entsprechenden Elemente oder Teile mit gleichen Bezugsziffernversehen sind, und eine Beschreibung dieser nicht wiederholt wird.
    [0084] Die 9 und 10 zeigen Blockdiagramme, die das Grundprinzipeines Borderzeugungssystems 10C gemäß dem vierten Ausführungsbeispielder Erfindung verdeutlichen.
    [0085] DerUnterschied zwischen dem Bordverbrennungserzeugungssystem 10C unddem Bordverbrennungserzeugungssystem 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispielliegt darin, dass der Generator 12 von einem Fahrzeug-(Bord-)Heizgerät 44 getrenntausgebildet und an dem Gasausgabekanal 30 angeordnet ist,der sich von dem Fahrzeugheizgerät 44 auserstreckt. Die anderen Strukturen des Bordverbrennungserzeugungssystems 10C sindim Wesentlichen gleich oder identisch mit denjenigen des Bordverbrennungserzeugungssystems 10,so dass entsprechende Elemente oder Teile mit gleichen Bezugsziffernversehen sind und nicht nochmals beschrieben werden.
    [0086] 10 zeigt den Aufbau desFahrzeugheizgeräts 44.Das Fahrzeugheizgerät 44 ist ähnlich zu demdes Bordbrenners 11 gemäß 2, wobei der Generator 12 entferntist. Die anderen Strukturen des Fahrzeugheizgeräts 44 sind im Wesentlichenidentisch zu denjenigen des in 2 gezeigtenBordbrenners 11, und entsprechende Elemente sind mit gleichenBezugsziffern versehen und werden nicht erneut diskutiert. Das Fahrzeugheizgerät 44 erwärmt dieAnsaugluft durch die Brennkammer 20 und den Verbrennungsprozess,der darin durchgeführtwird. Das Brennergehäuse 25 dientals Wärmetauscher 45,der die Ansaugluft erwärmt.Die Wärme,die von dem Brennergehäuse 26 abgestrahltwird, erwärmt dieAnsaugluft, die durch den zylindrischen Wärmeübertragungskanal 28 strömt, um dadurchwarme Luft zu erzeugen, die dann zur Erwärmung des Fahrzeugraums unddes Innenraums des Fahrzeugs verwendet wird.
    [0087] DerGenerator 12 ist außenan dem Heizgerät 44 montiert.Der Generator 12 enthälteinen Wärmetauscheroder ein Heizgerät 46,das um den Gasausgabekanal 30 herum angeordnet ist, unddie Erzeugungsmodule 26 sind ebenfalls auf der Außenseitedes Wärmetauschersoder des Heizgeräts 46 angeordnet.Ein Wärmeausgabekanal 47 istauf der äußeren peripherenSeite (Umfangsfläche)der Erzeugungsmodule 26 angeordnet.
    [0088] DasAbgas, das durch den Gasausgabekanal 30 strömt, dientals Thermalmedium. Das Abgas und der Wärmetauscher oder das Heizgerät 46 bildeneine Hochtemperatursystemleitung und andererseits, bildet der Wärmeausgabekanal 47 eineNiedertemperatursystemleitung. Wenn der Lüfter 15 arbeitet,wird Luft übereine Rohrleitung 48 angesaugt. Luft, die durch den Wärmeausgabekanal 47 erwärmt wird,wird mit warmer Luft von dem Wärmetauscher 45 gemischt,und die gemischte Luft kann zur Erwärmung (Heizen) des Fahrzeuginnenraumsverwendet oder direkt aus dem Fahrzeug ausgeleitet werden. Der Wärmeausgabekanal 47 bildeteinen Kühlwasserkanal,welcher mit einem Kühler(nicht gezeigt) überdie Rohrleitung 48 verbunden sein kann, um Kühlwasserzwischen diesem und dem Kühlerzirkulieren zu lassen.
    [0089] DerGenerator 12, der gebildet ist durch Zusammensetzen derErzeugungsmodule 26, erzeugt die Leistung (Energie) gemäß der Temperaturdifferenzzwischen der thermischen Energie des Abgases, welches durch denGasausgabekanal 30 strömt, undder Ansaugluft oder dem Kühlwasser,die/das durch den Wärmeausgabekanal 47 zirkuliert.Die Energie, die von dem Generator 12 geliefert wird, wird andie Batterie 13 und andere Lasten geliefert, beispielsweisean den Antriebsmotor 14 und eine Energieversorgungseinheitzur Steuerung.
    [0090] 11 zeigt ein Blockdiagramm,das das Grundprinzip des Bordverbrennungserzeugungssystems 10D gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel derErfindung verdeutlicht.
    [0091] DasBordverbrennungserzeugungssystem 10D gemäß dem fünften Ausführungsbeispielenthält eineFahrzeug-(Bord-) Heizvorrichtung 50, die unabhängig vondem Generator 12 angeordnet ist. Die Fahrzeugheizvorrichtung 50 enthält eineBrennkammer 20 zur Verbrennung einer Mischung aus Ansaugluftund Kraftstoff, und einen Wärmetauscher 51 zur Erwärmung desgelieferten (nicht erwärmten)Wassers. Das Wasser, das durch den Wärmetauscher 51 erwärmt wird,wird zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums verwendet.
    [0092] DerGenerator 12 ist im Wesentlichen in seinem Aufbau identischzu dem Generator gemäß 9. Ähnliche Elemente sind mit gleichenBezugsziffern gekennzeichnet, und eine Beschreibung dieser wirdhier nicht wiederholt.
    [0093] Indem Bordverbrennungserzeugungssystem 10D sind das Fahrzeugheizgerät 50 undder Generator 12 unabhängigvon dem Motor angeordnet. Der Fahrzeuginnenraum wird durch das Wassererwärmt,welches von dem Fahrzeugheizgerät 50 erwärmt wordenist, oder durch warme Luft, die über denWärmeausgabekanal 47 desGenerators 12 ausgegeben wird.
    [0094] 12 zeigt eine erste Modifikationdes Generators in dem Borderzeugungssystem gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen.
    [0095] DerGenerator 12A gemäß der erstenModifikation enthälteine Spannungserhöhungseinheit (Step-upEinheit) 53 in dem Generator 12 gemäß 3. Die Spannungserhöhungseinheit 53 istzwischen dem Generator 12A und der Last 33 angeordnet,um die Spannung des Generators 12A auf die Last 33 abzustimmen.
    [0096] Anstelleder Spannungserhöhungseinheit 53,kann eine Spannungsreduzierungseinheit (Step-down Einheit) verwendetwerden. Diese Spannungserhöhungseinheit 53 undSpannungsreduzierungseinheit könnenbeide vorgesehen sein. Die Spannungsreduzierungseinheit kann aucharbeiten, um die Spannung des Generators 12A auf die Last 33 abzustimmen.Die Strukturen, die andere sind als gemäß dieser Modifikation sindim Wesentlichen gleich oder identisch mit denjenigen des Generators 12 gemäß 3. Ähnliche Elemente sind mit gleichenBezugsziffern versehen, und werden an dieser Stelle nicht erneutbeschrieben.
    [0097] 13 verdeutlicht eine zweiteModifikation 12B des Generators in dem Borderzeugungssystems gemäß den bevorzugtenAusführungsbeispielen.
    [0098] DerGenerator 12B gemäß der zweitenModifikation enthältzusätzlichzu der Spannungserhöhungseinheit 53 oderder Spannungsreduzierungseinheit, die mit der Last 33 verbundensind, eine Spannungsdetektionsschaltung 55, die automatisch dieSpannung des Generators 12B detektiert und unterscheidet.Die Spannungsdetektorschaltung 55 dient ebenso als eineSchalterschaltung zur Durchführungeiner Energiesystemsteuerung, enthaltend die EIN-AUS Steuerung derelektrischen Schaltung. Andere Leistungssteuerschaltungen können ebenfallsam Einbauort der Spannungsdetektorschaltung 55 angeordnetsein.
    [0099] Gemäß der Erfindungkönnenvorteilhafte Wirkungen und/oder Funktionen, wie im Vorangegangenenbeschrieben, erzielt oder realisiert werden.
    [0100] Essei erwähnt,dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispielebeschränkt ist,und viele andere Änderungenund Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereichder Erfindung zu verlassen.
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] Borderzeugungssystem mit einem Bordbrenner(11), der an einem Fahrzeug unabhängig von einem Motor davonangebracht ist; und einem elektrischen Generator (12),der an dem Bordbrenner (11) angebracht ist, zur Gewinnungthermischer Energie, die durch einen Verbrennungsprozess erhaltenwird, als elektrische Energie, indem ein thermoelektrischer Konverter(32) verwendet wird, wobei die elektrische Energie,die von dem elektrischen Generator (12) erzeugt wird, selbstzu einem Zeitpunkt geliefert wird, zu welchem der Motor nicht inBetrieb ist.
    [2] System nach Anspruch 1, ferner mit einer Abgasreinigungsvorrichtung(35), die in einer Abgasleitung angeordnet ist, die sichvon dem Bordbrenner (11) erstreckt, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung (35)einen Entladungsreaktor (36) aufweist zur Erzeugung chemischeraktiver Spezien durch Durchführungeines Entladungsprozesses fürdas Abgas, und einen Katalysatorreaktor (37), der einenKatalysator aufweist, der durch die in dem Entladungsreaktor (36)erzeugten chemischen aktiven Spezien aktiviert wird.
    [3] System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der elektrischeGenerator (12) einen thermoelektrischen Konverter, einenthermionischen Energiekonverter und/oder eine Kombination davonaufweist.
    [4] System nach Anspruch 3, wobei der thermoelektrischeKonverter (32), der thermionische Energiekonverter und/oderdie Kombination davon ein Erzeugungsmodul (26) bilden.
    [5] System nach Anspruch 4, wobei der Brenner (11)ein zylindrisches Brennergehäuse(25) aufweist, und mindestens eines der Erzeugungsmodule(26) an einer äußeren Umfangsfläche desBrennergehäuses(25) angebracht ist.
    [6] System nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Brenner(11) ein zylindrisches Brennergehäuse (25) aufweist,und mindestens eines der Erzeugungsmodule (26) auf einerinneren Umfangsflächedes Brennergehäuses(25) angebracht ist.
    [7] System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der elektrischeGenerator (12) eine Spannungserhöhungseinheit (53)und/oder eine Spannungsreduzierungseinheit aufweist zum Abstimmender erzeugten Leistung (Energie) auf eine Last während der Benutzung.
    [8] System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der elektrischeGenerator (12) eine Spannungsdetektionsschaltung (55)enthältzum automatischen Detektieren und Unterscheiden der Erzeugung der Spannung,wobei die Spannungsdetektionsschaltung (55) eine Energieversorgungsteuert, indem eine elektrische Leitung, die Energie von dem elektrischenGenerator (12) an eine Last liefert, verbunden oder unterbrochenwird.
    [9] Borderzeugungssystem mit einem Bordbrenner (11),der an einem Fahrzeug unabhängigvon einem Motor davon angebracht ist; einer Hochtemperatursystemleitung(22) zur Zirkulierung eines thermischen Mediums zur Aufnahmevon Wärme,die durch einen Verbrennungsprozess in dem Brenner (11)verursacht wird, einer Niedertemperatursystemleitung (21)zum Zirkulieren eines Mediums auf einer Niedertemperaturseite, welcheseinem Wärmetauschenmit dem thermischen Medium unterworfen wird; und einem elektrischenGenerator (12), der zwischen der Hochtemperatursystemleitung(22) und der Niedertemperatursystemleitung (21)angeordnet ist, um die thermische Energie des thermischen Mediumsals elektrische Energie zu gewinnen, wobei die elektrischeEnergie, die von dem elektrischen Generator (12) erzeugtwird, an eine Energiequelle geliefert wird, die eine Bordbatterie(13) und/oder ein Energielieferelement zum Antreiben einerFahrzeugeinrichtung enthält.
    [10] System nach Anspruch 9, wobei das thermische Mediumauf der Hochtemperatursystemleitung (22) ein Verbrennungsgasin einer Brennkammer (20) des Bordbrenners (11)und/oder ein Abgas, das von der Brennkammer (20) ausgegebenwird, ist, und das Medium auf der Niedertemperaturseite Luft außerhalbdes Fahrzeugs und/oder Luft innerhalb des Fahrzeugs ist.
    [11] System nach Anspruch 9 oder 10, wobei das thermischeMedium auf der Hochtemperatursystemleitung (22) ein Verbrennungsgasin einer Brennkammer (20) des Bordbrenners (11)und/oder ein Abgas, das von der Brennkammer (20) ausgegebenwird, ist, und das Medium auf der Niedertemperaturseite Wasser ist,welches von einem Kühlerund/oder einem Bordheizsystem in Umlauf gebracht wird.
    [12] System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das thermischeMedium auf der Hochtemperatursystemleitung (22) Abgas ist,in Folge des Verbrennungsprozesses in der Brennkammer (20)des Brenners (11), und das Medium auf der NiedertemperaturseiteWasser ist, welches von einem Kühler und/odereinem Bordheizsystem in Umlauf gebracht wird.
    [13] System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, ferner mit einerAbgasreinigungsvorrichtung (35), die in einer Abgasleitungangeordnet ist, die sich von dem Bordbrenner (11) erstreckt,wobei die Abgasreinigungsvorrichtung (35) einen Entladungsreaktor (36)aufweist zur Erzeugung chemischer aktiver Spezien durch Durchführung einesEntladungsprozesses fürdas Abgas, und einen Katalysatorreaktor (37), der einenKatalysator aufweist, der durch die in dem Entladungsreaktor (36)erzeugten chemischen aktiven Spezien aktiviert wird.
    [14] System nach Anspruch 13, wobei der elektrische Generator(12) Energie an mindestens die Abgasreinigungsvorrichtung(35) und/oder die Energiequelle liefert, die die Bordbatterie(13) und/oder das Energielieferelement zum Antreiben einerFahrzeugeinrichtung enthält.
    [15] System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei der elektrischeGenerator (12) einen thermoelektrischen Konverter (32),einen thermionischen Energiekonverter und/oder eine Kombinationdavon aufweist.
    [16] System nach Anspruch 15, wobei der thermoelektrischeKonverter (32), der thermionische Energiekonverter und/oderdie Kombination davon ein Erzeugungsmodul (26) bilden.
    [17] System nach einem der Ansprüche 9 bis 16, wobei der Brenner(11) ein zylindrisches Brennergehäuse (25) aufweist,und mindestens eines der Erzeugungsmodule (26) an einer äußeren Umfangsfläche desBrennergehäuses(25) angebracht ist.
    [18] System nach einem der Ansprüche 9 bis 17, wobei der Brenner(11) ein zylindrisches Brennergehäuse (25) aufweist,und mindestens eines der Erzeugungsmodule (26) an einerinneren Umfangsflächedes Brennergehäuses(25) angebracht ist.
    [19] System nach einem der Ansprüche 9 bis 18, wobei der elektrischeGenerator (12) eine Spannungserhöhungseinheit (53)und eine Spannungsreduzierungseinheit aufweist zur Abstimmung dererzeugten Energie auf eine Last während der Benutzung.
    [20] System nach einem der Ansprüche 9 bis 19, wobei der elektrischeGenerator (12) eine Spannungsdetektionsschaltung (55)aufweist, zum automatischen Detektieren und Unterscheiden der Erzeugungder Spannung, wobei die Spannungsdetektionsschaltung (55)eine Energielieferung steuert, indem eine elektrische Leitung verbundenoder unterbrochen wird, die Energie von dem elektrischen Generatoran eine Last liefert.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JP2004314904A|2004-11-11|
    JP4460846B2|2010-05-12|
    US20040261831A1|2004-12-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-11-18| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2012-10-24| R016| Response to examination communication|
    2012-11-09| R002| Refusal decision in examination/registration proceedings|
    2013-03-14| R003| Refusal decision now final|Effective date: 20121218 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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