[发明专利]用于内燃机的废热利用的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于根据权利要求1的总述的废热利用的装置和方法。

背景技术

由DE102006057247A1已经公开一种增压装置，该增压装置用作内燃机的废热利用。在内燃机的排气组中，至少工作介质的循环的换热器被安装。此外，在循环中设置涡轮机零件和输送机组。通过涡轮机零件，在内燃机的吸气组中压缩机零件被驱动。

发明内容

根据本发明的、用于内燃机的废热利用的装置和附属的、根据本发明的、具有从属权利要求的特征的方法具有优点，即通过与膨胀机并联连接的旁路连接，蒸汽形的工作介质在膨胀机旁边被输送。通过控制经过旁通压力调节阀可以有针对性地影响用于废热利用的热力学过程。根据内燃机的运行情况，膨胀机可在功率循环中被接通或断开。如果在膨胀机上不存在负载要求，蒸汽可在膨胀机旁边被输送。在从属权利要求中给出根据本发明的方法的和根据本发明的装置的、有利的构型和改进方案。

有利地，设置旁通压力调节阀和/或溢流阀在旁路连接中，由于通过调节元件蒸汽在膨胀机上经过在需要时可被控制。溢流阀一打开，预先规定的压力就被超过并且因此，可通过高压在功率循环中保护构件并且防止膨胀机损坏。旁通压力调节阀可根据各个负载要求输送膨胀机的蒸汽或蒸汽在膨胀机旁边输送。

在供给泵和换热器之间的管路中的溢流阀的优点是，由于通过溢流阀用于蒸发的压力水平和因此蒸发温度被调节。替代地或补充地，高压阀也可被设置。在这种情况下，只单个压力水平是可调节的，然而产生很少的、关于接通和调节的费用。

有利地，连接冷凝器和内燃机的冷却循环回路。热由换热器可通过旁路连接和冷凝器被排放到内燃机的冷却循环上。能量可在膨胀机开始运转之前被使用于内燃机的快速热态运转。

特别有利的是，当旁路连接的至少一个管路通过膨胀机的壳体或在壳体附近延伸时。结冰或残渣通过冻结的工作介质处于膨胀机中，这样通过打开旁通压力调节阀加热的蒸汽可通过膨胀机的壳体或在壳体附近被输送。通过加热的蒸汽，结冰或残渣被去除并且在启动膨胀机时的损坏被避免。

如果内燃机在降低的功率时被运行或在内燃机上的负载要求短时间内被降低，这样的优点是，当通过打开旁通压力调节阀旁路连接由工作介质流过，并且通过这种方式，膨胀机的功率输出被降低时。通过内燃机和膨胀机同时的功率降低可防止根据具有某种延时的热力学惯性生产机械能，该机械能没有消费者。

有利地，降低在换热器中和/或在连接的管路中的压力波动和压力振动是通过有节拍地打开旁通压力调节阀，由于通过其他用于压力振动的高压的构件不产生费用。

为了防止膨胀机通过水滴损坏，这些水滴在冷凝器中由不足够过热的蒸汽产生，旁通压力调节阀在太小的蒸汽质量时打开，使得蒸汽在膨胀机旁边被输送。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中进一步阐明。附图示出了：

图1：根据第一实施例的用于废热利用的装置的示意图和

图2：根据第二实施例的用于废热利用的装置的示意图。

具体实施方式

图1和2示出了用于具有管路回路4的内燃机2的废热利用的装置和方法，在所述管路回路4中工作介质循环。在管路回路4中至少设置换热器8、膨胀机10，冷凝器12,和供给泵6。

内燃机2尤其可构造为空气压缩的、自动点火的或混合气压缩的、外源点火的内燃机2。特别地，废热利用的装置适用于应用在机动车中。本发明的废热利用的装置当然也适用于其他应用情况。

内燃机2燃烧燃料，以产生机械能。在这种情况下产生的废气通过排气装置排放，在该排气装置中可设置废气催化器。排气装置的管路段通过换热器8被引导。来自废气或废气再循环的热能通过管路段22在换热器8中被排放到工作介质上，使得在换热器8中的工作介质可蒸发并且过热。

管路回路4的换热器8通过管路26与膨胀机10连接。膨胀机10可构造为涡轮机或活塞式压缩机。通过管路26蒸发的工作介质流到膨胀机10并且驱动膨胀机。膨胀机10具有驱动轴11，通过该驱动轴11膨胀机10与负载连接。因此，机械能例如可传递到传动系上或用作驱动电动机、泵或类似的。在充满膨胀机10之后，工作介质通过管路28输送到冷凝器12。通过膨胀机10降低压力的工作介质在冷凝器12中冷却。冷凝器可与冷却循环回路20连接。在冷却循环回路20情况下，例如可涉及内燃机2的冷却循环回路。在冷凝器中，液化的工作介质通过管路29从供给泵6输送到管路24中。