Titelaufnahme

Titel
Intelligente Nutzung der Abwärme von Verbrennungskraftmaschinen im Fahrzeugbau
Weitere Titel
Intelligent use of waste heat from internal combustion engines in vehicle
VerfasserMüllner, Karl
Betreuer / BetreuerinSandtner, Heimo
Erschienen2012
Datum der AbgabeJuni 2012
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Abwärmenutzung im Kraftfahrzeug / Einsatz von Wärmetauschern für Wärmerückgewinnungssysteme / Effizienzsteigerung von Verbrennungsmotoren / Treibstoffeinsparungen durch Wärmerückgewinnung / Wandlung von chemischer Energie / Wärmerückgewinnungssysteme in Kraftfahrzeugen
Schlagwörter (EN)Conversion of chemical energy / Heat recovery systems in vehicles / Improve efficienc of internal combustion engine / Saving fuel with heat recovery systems / Using heat exchangers for heat recovery systems
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit beschäftigt sich maßgeblich mit der Frage, wie man die Effizienz von Verbrennungsmotoren durch die Verwendung der Abwärme verbessern kann. In Versuchsfahrzeugen werden heutzutage Wärmerückgewinnungssysteme unterschiedlichster Art bereits verwendet. Nicht nur die Effizienz, sonder auch der damit verbundene Umweltaspekt spielen eine wesentliche Rolle, da solche Systeme neben der Leistungssteigerung, die sie mit sich bringen, auch Vorteile für die Umwelt, wie eine Verringerung der Emissionen, haben. Da es verschiedenste Systeme zur Wärmerückgewinnung gibt, wurde die Arbeit auf lediglich die drei Systeme, welche das größte Entwicklungspotential besitzen, beschränkt. Peltierelement, Turbosteamer und das Heat2Power-System gehören zu den gewählten Wärmerückgewinnungssystemen, die auf unterschiedlichste Weise die bisher ungenutzte Wärmeenergie des Verbrennungsmotors zum Teil rückgewinnen.

Das Peltierelement nutzt den Temperaturunterschied zwischen Abgasanlage und Umgebungstemperatur und generiert daraus direkt elektrische Energie. Der Turbosteamer verfolgt das Prinzip eines Dampfmotors. Bei diesem System werden Wasser und Ethanol mit der Abgaswärme und der Wärme des Kühlwassers verdampft. Mit diesem Dampf wird eine Expansionsmaschine betrieben, welche den Verbrennungsmotor mit zusätzlicher mechanischer Energie versorgt. Das Heat2Power-System arbeitet ähnlich wie ein Stirlingmotor, da die erhitzte und damit ausgedehnte Luft eine Kolbenmaschine betreibt, die auch den Verbrennungsmotor mit zusätzlicher mechanischer Energie versorgt. Um einen direkten Vergleich der Systeme zu erhalten, wurde in dieser Arbeit eine Bewertung durchgeführt, in welcher sich diverse Vor- und Nachteile beziehungsweise Stärken und Schwächen ablesen lassen.

Zusammenfassung (Englisch)

The task of this thesis is how to increase the efficiency of an internal combustion engine by using the waste heat. To achieve this aim, different types of heat recovery systems are used. Not only the efficiency but also the environmental aspect is a reason to use heat recovery systems, which can reduce the fuel consumption and also the emissions of the vehicle. There are different heat recovery systems on the market, but in this thesis only three of them are chosen for a detailed description because of their significant potential for development. The thermoelectric generator, the turbo steamer and the heat2power-system are the three types of heat recovery systems which are chosen. All of them recover the unused heat energy of the internal combustion engine, but every system has its own operating principle.

The thermoelectric generator uses the difference in temperature of the exhaust system and ambient air temperature to produce electrical power. The turbo steamer follows the principle of a steam engine. Therefore water and ethanol are evaporated by the heat of the cooling water and the exhaust system. With the generated steam an expansion turbine is driven, which supports the internal combustion engine with extra mechanical power. The heat2power-system works nearly like a Stirling engine, because it uses the expansion of air, which is heated up to move a piston engine, so also a mechanical power supports the internal combustion engine. This thesis includes a ranking of these three heat recovery systems, to show the advantages and the disadvantages.