(57)【要約】  排出ガスの熱エネルギーを利用して発電を行うために、内燃機関（３）の排気管路（２）に配置される熱電発電機（ＴＥＧ）（１）用の冷却系統であって、前記ＴＥＧ（１）が専用のクーラント回路（４）を利用できるようになっており、前記クーラント回路（４）が、内燃機関および／またはシャーシおよび／または変速機の各種コンポーネントの加熱、および／または車室の暖房のために構成されている、冷却系統。本発明に従った構成方式により、変速機用潤滑剤、内燃機関用潤滑剤の加熱、車室の暖房、終減速装置の暖機が加速化され、それに伴い二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量が低減されるという追加利益がもたらされる。
2011521139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出ガスの熱エネルギーを利用して発電を行うために、内燃機関（３）の排気管路（２）に配置される熱電発電機（ＴＥＧ）（１）用の冷却系統であって、前記ＴＥＧ（１）が専用のクーラント回路（４）を利用できるようになっている、冷却系統において、
前記クーラント回路（４）が、内燃機関および／またはシャーシおよび／または変速機の各種コンポーネントの加熱、および／または車室の暖房のために、構成されることを特徴とする、冷却系統。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却系統において、
前記クーラント回路（４）にクーラントポンプ（５）と熱交換器（６）が配置されていることを特徴とする、冷却系統。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却系統において、
前記クーラントポンプ（５）が、電気的または機械的に駆動可能であることを特徴とする、冷却系統。
【請求項４】
請求項２または３に記載の冷却系統において、
前記熱交換器（６）が、内燃機関ルーム内、および／またはホイールハウス内、および／または車両ボディのアンダーフロアに配置されることを特徴とする、冷却系統。
【請求項５】
内燃機関が一次クーラント回路を有している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却系統において、
前記クーラント回路（４）が、前記一次クーラント回路（７）に、これと協働するように接続されていることを特徴とする、冷却系統。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念（所謂おいて部分、プリアンブル部分）に記載の各特徴を具備した熱電発電機（ＴＥＧ）用の冷却系統に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術については、例えば特許文献１を参照されたい。この文献からは、排気管路と新気管路とを有する内燃機関用のＥＧＲ（排気再循環）システムが知られているが、そこではＥＧＲラインを利用して、排気管路と新気管路とが、ガスの導通が行われるように接続されている。このＥＧＲラインは、ＥＧＲクーラを有しており、これに発電目的で熱電発電機（ＴＥＧ）の高温側が配置されている。そこに提案される構成方式により、最小限のコストで補助的な発電器が使用に供されることになる。このＴＥＧにとり、発電のために十分な温度勾配が常に存在するようにするために、ＴＥＧの低温側は内燃機関のクーラント回路に結合されている。
【０００３】
特許文献２からも同様に、吸気管路と排気管路とを有する内燃機関が知られている。この内燃機関もまたＥＧＲシステムを有しており、これを利用して排出ガスを排気管路からＥＧＲラインに通して新気管路に戻すことができるようにしている。このＥＧＲラインにも、発電目的で熱電発電機（ＴＥＧ）の高温側が配置されている。このＴＥＧは、特殊な実施例においては、専用のクーラント回路を有しているが、このクーラント回路は、同時にインバータの冷却用としても構成されている。このインバータは、その方としては、内燃機関の代わりに、または内燃機関と同時に運転できるようになっている電気機械の回転数を制御するために、いわゆる自動車のハイブリッド駆動装置に、利用されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２００６０１９２８２号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１４７５５３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記で引用した従来技術においては、根本的な短所であると認められるものが皆無であるとはいえ、本発明は、排出ガスの熱エネルギの利用度をさらに一段と改善することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴部分に記載の特徴により解決される。
本発明に従った構成方式により、ＴＥＧは、最終的には拡張型の排出ガス熱交換器として具現されることになる。このため、電気エネルギーの発生という、その主たる機能に補足して、排出ガスから熱を取り出すことにより、様々な付加機能を生じている。これらの機能が関しているのは、何よりも特に、変速機ならびに終減速装置の暖機が緩慢にしか行われない冷間始動ないしは内燃機関の低負荷期である。本ＴＥＧにより、暖機を加速化する次の諸機能がもたらされることになる。
‐クーラント回路を利用した補助暖房による、車両の室内暖房の支援
‐クーラント回路を利用した変速機用潤滑剤の急速加熱
‐内燃機関用潤滑剤および／または内燃機関の構成部品の加熱支援、およびそれに伴う内燃機関の暖機の加速化
‐シャーシの構成部品、例えば終減速装置の、その潤滑剤による急速加熱
【０００７】
そこでは、このクーラント回路内の熱流の分割が、例えば中央方式で、例えば一つの多機能弁を利用して行われるか、または分散方式で、例えば一体型暖房／空調装置において使用されるような、複数の単機能型２ポート２位置切換え弁により、行われるようにするとよい。本発明に従った構成方式により、ＴＥＧの格段と高い電気出力がもたらされ、ＴＥＧ空冷方式よりも一段と柔軟な運転が可能となる。有利なことにも、発電機の負担が軽減されることにより、燃料消費量が低減される（ＣＯ２排出量の低減）。本発明に従った構成方式では、主な長所を、例えば変速機用潤滑剤、内燃機関用潤滑剤の加熱および車室暖房の加速化という追加利益に見出すことができる。それ以外にも本発明に従った構成方式は、有利なことにも、ＴＥＧの加熱の加速化にも寄与し、低負荷点におけるＴＥＧの冷却を遅速化する。
【０００８】
請求項２に記載の構成方式は、ＴＥＧ冷却系統の非常に好ましい変形実施形態である。
請求項３に記載の構成方式により、クーラントポンプの延長運転によるＴＥＧの「事後加熱」を回避し、それによりＴＥＧの万一の過熱を回避することが可能となる。
【０００９】
熱交換器の好ましい配置場所は、請求項４の場所に関する記載から明らかにされる。
請求項５に記載の構成方式により、有利なことにも、代案として実行される、内燃機関のクーラントポンプを利用したＴＥＧクーラント回路の絞りが不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従って冷却される熱電発電機（ＴＥＧ）の、内燃機関の排気管路への結合方式を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
熱電発電機（ＴＥＧ）は、単独のＴＥＧであると解釈されるだけではなく、これは、複数のＴＥＧを一つのブロックにまとめた配列であっても、またはその他の配列であってもかまわない。ＴＥＧの作動原理および作動方式については、従来技術から十分に知られているために、以下ではこれ以上説明しない。コンセプト全体の中へのＴＥＧの電気的な結合方式についても、明示的には立ち入らないものとする。
【００１２】
図１には、本発明に従って冷却される熱電発電機（ＴＥＧ）１の、内燃機関３に配置される排気管路２への結合方式が概略図で示されている。排気管路２は、内燃機関の近傍ではデュアルパイプ式に実施されているが、そこでは、それぞれの排気管路部分に、排気浄化装置９が一つずつ配置されている。それぞれの排気管路部分は、排出ガスの流れの向きで排気浄化装置９の下流側で一本の共通排気管路に合流しているが、この共通排気管路は引き続いて二つの排気管路部分に再度分割されており、一方の排気管路部分に熱電発電機１の高温側が配置されている。両排気管路部分は、いずれの排気管路部分にも排出ガスの最大質量流量を通して導くことができるように、諸元決定されると好適である。両排気管路部分には、排気弁１３が一つずつ配置されているが、図示の実施例においては、一方の排気弁１３が熱電発電機１の下流側に配置されている。これらの排気弁１３の下流側で、両排気管路部分は再び一本の共通排気管路２に合流しているが、そこではこの排気管路２に、排出ガスの流れの向きで最初に数字が付されていないサブマフラー（ＭＳＤ）が組み込まれ、さらに同様に数字が付されていないメインマフラー（ＮＳＤ）が組み込まれている。
【００１３】
これらの排気弁１３は、制御装置１０により、内燃機関３の運転状態に応じて制御できるようになっている。内燃機関３はさらに、内燃機関の温度調整用の、第１のクーラントポンプ８を有する一次クーラント回路７、ならびに第１の熱交換器１１およびサーモスタット弁１２を有している。
【００１４】
この排気弁１３は、さらにもう一つの実施例において、排出ガスの流れの向きで熱電発電機１の上流側に配置されてもかまわない。排気弁１３としては、例えば排気フラップまたはロータリーバルブ、またはその他の遮断機構が使用されるとよい。ほかにも排気管路２は、内燃機関の近傍で、排気マニホールドの下流側でシングルパイプ式に実施されてもかまわない。また排気浄化装置９の配置方式も、図示の実施例とは異なっていてもかまわない。制御装置１０は、例えば内燃機関３用の制御装置であってもかまわない。
【００１５】
熱電発電機１を冷却するために、その低温側には、本発明に従って、専用のクーラント回路４が備えられている。このクーラント回路４には、第２のクーラントポンプ５ならびに一つの弁１４、図示の実施例においては、例えば一体型暖房／空調装置から知られているような多機能弁が備えられている。熱電発電機１により加熱されたクーラントは、この弁１４を通り第２の熱交換器に送られることで、内燃機関および／またはシャーシおよび／または変速機の様々な構成部品の加熱、および／または車室の暖房のために、これを利用できるようにしている。
【００１６】
図示の実施例においては、この第２の熱交換器６の代案として、内燃機関の構成部品、例えばオイルパン用の第３の熱交換器１６、シャーシの構成部品、例えば終減速装置用の第４の熱交換器１７、変速機の構成部品、例えばトランスミッションオイル用の第５の熱交換器１８、ならびに車室暖房用の第６の熱交換器１９が備えられている。
【００１７】
図１に示される実施例においては、熱電発電機１のクーラント回路４が、内燃機関３の一次クーラント回路７にも、クーラントが導通されるように接続されている。
本発明に従った構成方式により、ＴＥＧは、最終的には拡張型の排出ガス熱交換器として具現されることになる。このため、電気エネルギーの発生という、その主たる機能に補足して、排出ガスから熱を取り出すことにより、様々な付加機能を生じている。これらの機能が関しているのは、何よりも特に、変速機ならびに終減速装置の暖機が緩慢にしか行われない冷間始動もしくは内燃機関の低負荷期である。本ＴＥＧにより、暖機を加速化する次の諸機能がもたらされることになる。
‐クーラント回路を利用した補助暖房による車両の室内暖房の支援
‐クーラント回路を利用した変速機用潤滑剤トランスミッションオイルの急速加熱
‐内燃機関用潤滑剤および／または内燃機関の構成部品の加熱支援、およびそれに伴う内燃機関の暖機の加速化
‐シャーシの構成部品、例えば終減速装置の、その潤滑剤による急速加熱
【符号の説明】
【００１８】
１  熱電発電機（ＴＥＧ）
２  排気管路
３  内燃機関
４  クーラント回路
５  第２クーラントポンプ
６  第２熱交換器
７  一次クーラント回路
８  第１クーラントポンプ
９  排気浄化装置
１０  制御装置
１１  第１熱交換器
１２  サーモスタット弁
１３  排気弁
１４  弁
１５  混合弁
１６  第３熱交換器  内燃機関構成部品
１７  第４熱交換器  シャーシ構成部品
１８  第５熱交換器  変速機構成部品
１９  第６熱交換器  車室
ＭＳＤ  サブマフラー
ＮＳＤ  メインマフラー
【図１】
2011521139.tif 000003
【国際調査報告】
2011521139.tif 000004
2011521139.tif 000005
2011521139.tif 000006
2011521139.tif 000007