Motornahe thermoelektrische Rekuperation der Abgasenergie an einem turboaufgeladenen direkteinspritzenden Ottomotor

Den überwiegenden Anteil des zugeführten Kraftstoffs gibt ein Verbrennungsmotor über thermische Verluste ungenutzt an die Umwelt ab. Das Abgas als exergiereichste Abwärme wird bisher nur teilweise über die Turboaufladung zurückgewonnen. Ein zweites System zur Abgasenergienachnutzung kann somit den Gesamtwirkungsgrad des Motors steigern. Der in dieser Arbeit bis hin zum realen Prototypen untersuchte Ansatz ist die Integration eines thermoelektrischen Generators (TEG) vor dem Abgasturbolader eines Ottomotors. Wesentliche Zielstellung dabei ist die direkte Umwandlung ungenutzter exergiereicher Abgasenergie in elektrische Energie zur Bordnetzversorgung und eine deutliche Reduzierung der bauteilschutzbedingten Volllastanreicherung infolge der impliziten Abgaskühlung. Zentraler Schwerpunkt bei der detailliert beschriebenen Auslegung stellt die Gewährleistung einer zum Serienstand vergleichbaren Performance des TEGMotors dar. Diese wird mithilfe einer geregelten Aufteilung des Abgasenthalpiestroms auf einen TEG-Abgaswärmetauscher und einem als Innenkrümmer ausgeführten Wärmetauscherbypass realisiert. Als Stellgröße zur Strömungsverteilung wird anstelle zusätzlicher Klappen eine asynchrone Steuerung der wärmetauscherseitigen Auslassventile verwendet.