专利名称：用于回收热量并且将其转换成机械功率的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分的用于在用于机动车的驱动系统中回收热量并且将其转换成机械功率的方法，以及一种根据权利要求9的前序部分的用于执行这样的方法的装置。
背景技术：
这样的方法通常是已知的。系统部件、尤其蒸发器、膨胀机(Expansionsmaschine)(流体机械或往复活塞式机械)和冷凝器的结构设计考虑传统的高速公路-长途交通应用(Autobahn-Fernverkehrseinsatz)、即内燃机的几乎稳态的运行并且在该运行中有助于提高驱动系统的效率。作为可应用的热量载体，例如可使用冷却剂或增 压空气、然而尤其内燃机的排气。内燃机的运行变得越不稳定(诸如在交替的上坡和下坡的情况下或者对于分配交通(Verteilerverkehr)中的车辆)，热量回收的可获得的效率越进一步下降。
发明内容
本发明的目的是如此改进一种用于在用于机动车的驱动系统中回收热量并且将其转换成机械功率的方法，使得在非稳态的运行中也可获得驱动系统的令人满意的效率。此外，应说明一种特别适合于执行用于在用于机动车的驱动系统中回收热量并且将其转换成机械功率的方法的装置。该目的利用独立权利要求的特征来实现。有利的设计方案是相应回引于此的从属权利要求的内容。根据权利要求1，提出一种用于在用于机动车的驱动系统中回收热量并且将其转换成机械功率的方法，在其中在工作介质循环中所引导的工作介质利用至少一个集成到工作介质循环中的蒸发器借助于机动车的内燃机的废热被蒸发，其中，所产生的蒸汽被输送给与内燃机相连结的膨胀机，并且来自膨胀机的废蒸汽(Abdampf)接下来在至少一个冷凝器中又被引回到液态相中。根据本发明，在至少一个蒸发器下游，至少一个借助于(开环)控制和/或(闭环)调节装置可控制和/或调节的阀以及蒸汽存储器这样集成到工作介质循环中，使得尤其在不需要膨胀机的驱动功率时并且/或者在内燃机不以动力运行时(尤其在惯性运行(Schubbetrieb)和/或发动机制动运行中)，优选地同时在膨胀机关断时所产生的蒸汽至少一部分被输入到蒸汽存储器中。在膨胀机需要驱动功率时并且/或者在内燃机以动力运行时，存储到蒸汽存储器中的蒸汽优选地直接紧接蒸汽存储阶段至少部分地又被或可被引回到工作介质循环中用于驱动膨胀机。根据本发明的方法在非稳态的运行中实现两个重要的改进膨胀机(其机械功率尤其在惯性运行和/或发动机制动运行中不被需要)可被与蒸汽供应至少部分地、优选地完全关断，同时在系统中还产生的蒸汽或热蒸汽(由于余热、系统中的惯性、在发动机制动运行中的废气热)可被输送并且/或者存储到蒸汽存储器中。在又需要膨胀机的驱动功率时或在内燃机又以动力运行时，那么膨胀机可直接以蒸汽存储器的蒸汽或热蒸汽来加载并且因此几乎无延迟地又提供附加的功率。因此在内燃机的非稳态的运行中膨胀器功率的供应也可在消耗集中的(verbrauchsintensiv)加速阶段中实现，这改善了其响应特性并且在非稳态的运行中抵抗驱动系统的效率的下降。为了例如建立从膨胀机的操纵蒸汽存储器的存储器运行(Speicherbetrieb)又到正常的经由蒸发器的蒸汽供应的特别平稳的过渡，根据一特别优选的具体的方法指导提出，在工作介质循环的优选地直接紧接蒸汽存储阶段(尤其惯性运行和/或发动机制动运行)的加热阶段期间，一方面蒸汽存储器被与膨胀机相连接，而另一方面该至少一个蒸发器(或者多个蒸发器中的至少一个)被与短接(kurzschliessend)膨胀机的旁通管路(Umgehungsleitung)相连接,使得膨胀机一直从蒸汽存储器被供应以蒸汽，直到工作介质循环的工作介质借助于至少一个蒸发器又加热到限定的和/或规定的热蒸汽温度。这样的方法指导此外可在控制或调节技术上被简单地实现且功能可靠地运行。与这样的加热阶段相联系地此外提出，在达到限定的和/或规定的热蒸汽温度时，来自蒸汽存储器的蒸汽输送被停止，此外旁通管路又被关断并且最后膨胀机在传统的膨胀机运行中又仅从至少一个蒸发器被供应以蒸汽。
对此备选地或附加地可设置成，在达到限定的和/或规定的热蒸汽温度时，旁通管路又被关断，并且因此膨胀机又如在传统的膨胀机运行中那样从至少一个蒸发器被供应以蒸汽，其中，当蒸汽存储器完全或直到限定的余量被排空时，来自蒸汽存储器的蒸汽输送那么才被停止。在这样的混合运行(Mischbetrieb)中保证，蒸汽存储器以所期望的方式被排空，其中，存有的剩余蒸汽在该混合运行中在膨胀机前或在其中在合适的部位处被引入且输送。蒸汽存储器的可用的容积在适宜的改进方案中优选地被这样设计，使得可存储对应于平均的发动机制动运行阶段的蒸汽量(Dampfmasse)。这样的平均值必要时可凭经验值来确定并且保证，例如在机动车的下坡行驶之后，膨胀机可一直被供应以所存储的蒸汽或热蒸汽，直到带有至少一个蒸发器的蒸发系统又充分地准备好运行。另一方面，还应考虑蒸汽存储器的安装标准和装载时间(Aufladezeit)。此外，根据一特别优选的方法指导设置成，在达到蒸汽存储器在蒸汽存储阶段期间最大的运行压力时，短接膨胀机的旁通管路被开启并且/或者打开。这提高运行可靠性并且帮助避免在蒸汽存储器中的过压。在蒸汽产生足够的情况下，在没有管路和功能件的冷却并且没有系统过压的情况下系统准备性(Systembereitschaft)经由旁通管路可被维持并且因此在过渡到驱动运行中时同样有助于改善的响应特性。特别优选地，在蒸汽存储阶段期间或在惯性阶段和/或发动机制动阶段期间，尤其当内燃机在排气系(Abgasstrang)中具有用于产生发动机制动功率的至少一个节流装置时，内燃机的排气系统用作用于至少一个蒸发器的热源。这样的节流装置(例如排气活门(Abgasklappe)、气体交换阀的可变控制部等)使也能够在发动机制动运行阶段中维持高的排气温度。备选或附加于排气系统，但是原理还可使用其它的车辆侧的热源，例如发动机冷却剂和/或增压空气，仅列举两个另外的示例。在一有利的附加功能中，在内燃机停止运行之后并且/或者在冬天的温度的情况下，在蒸汽存储器中所收集的蒸汽附加地可被用于从工作介质循环的功能件中排出冷凝的工作介质。由此例如可在负外界温度的情况下抵抗控制阀或蒸发器的冻结，而没有空气进入热量回收系统的工作介质循环中的危险。该附加功能尤其在相对于环境封闭的工作介质循环中是有利的。蒸汽存储器可通过合适的绝缘介质热绝缘地来包入(u_anteln)。然而优选地提出，例如两壳式地实施的蒸汽存储器被内燃机的废气加热并且因此无热量损失地在行驶运行中还在更长的时间间隔上作为存储介质保持有效。根据权利要求9，一种用于执行用于在用于机动车的驱动系统中回收热量并且将其转换成机械功率的方法的特别有 利的装置包括作为驱动源的内燃机、与内燃机以驱动的方式(trieblich)连结的膨胀机，其联接在至少一个可由内燃机的废热加热的蒸发器处，蒸发器接入带有至少一个冷凝器的工作介质循环中。根据本发明，在工作介质循环的前流管路(Vorlauf leitung)中，在至少一个蒸发器下游布置有至少一个借助于控制和/或调节装置可控制和/或调节的阀，借助于其尤其在不需要膨胀机的驱动功率时并且/或者在内燃机不以动力运行时，优选地至少在惯性运行和/或发动机制动运行中，前流管路可与蒸汽存储器连接并且/或者膨胀机可关断。在前流管路中，优选地可设置有多路阀，借助于其，在结构上和控制技术上膨胀机和/或蒸汽存储器可简单地与至少一个蒸发器连接。此外，短接膨胀机的旁通管路、优选地带有节流阀的旁通管路附加地可联接到控制蒸汽进入蒸汽存储器中的阀(其优选地是多路阀)处，其中，经由控制蒸汽进入蒸汽存储器中的阀，蒸汽存储器和/或膨胀机和/或旁通管路利用较少的管路技术上的费用可与至少一个蒸发器连接。在此，在后置于膨胀机的止回阀下游，旁通管路此外可通入至冷凝器的废蒸汽管路中。止回阀可靠地避免在蒸汽流动经由旁通管路时可能出现损害膨胀机的功能的到其中的回流。蒸汽存储器经由具有可控制的阀的、分离的压力管路可在控制蒸汽进入蒸汽存储器中的阀、尤其多路阀下游与前流管路相连接并且在膨胀机上游与其相连接。但是备选地，蒸汽存储器也可经由具有可控制的阀的压力管路平行于前流管路与膨胀机相连接。由此在蒸汽膨胀期间、亦即优选地在膨胀腔的压力减小的区域中，可有目的地将蒸汽以提高功率的方式引入膨胀机中。这具有特别的优点，即通过更大的压力降，蒸汽存储器可以以更高的程度利用或在存储运行中排空到更低的压力上。为了利用废气能量，该至少一个蒸发器可相应地加到内燃机的排气管路系统处。但是必要时，内燃机的冷却剂或增压的内燃机中的增压空气也可用作热量载体。同样适用于蒸汽存储器或其壳体，该壳体优选地经由内燃机的废气来加热。在热量回收系统的优选的附加功能中，蒸汽存储器可经由可控制的阀和排出管路(Ausblasleitung)联接到蒸发器的进入侧处，其中，存储在蒸汽存储器中的热蒸汽用于排出必要时在蒸发器中和在接下来的管路系统中所存放的液态的工作介质，以便例如在冬天的运行中尽可能排除蒸发器由于冻结的损坏，而没有空气进入热量回收系统的工作介质循环中的危险。该附加功能尤其在相对于环境封闭的工作介质循环中是有利的。热量回收系统的另一功能改进可由此获得，即蒸汽存储器具有多个腔，其经由过压阀(充填阀和排空阀)这样相互连接，使得其填充可相继地或者彼此分离地并且其排空可共同地实现。利用在各个腔中相对快的压力建立，由此获得蒸汽存储器的可变的装载时间。如果蒸汽存储器的第一腔达到规定的存储压力，那么至第二腔的过压阀(充填阀)打开，等等。相反，在膨胀机的存储器运行中，所有的腔共同通过打开另外的过压阀(排空阀)排空。当所有另外的填充的腔降到存在于部分填充的腔中的压力时，部分填充的腔才被排空。过压阀的打开或关闭通过腔中的压力关系来控制。在本发明的有利的设计方案中，此外，当多个、例如两个蒸发器联接到内燃机的排气管路系统处时，可以是有利的，其相应与在工作介质循环中经由阀可控制的输送管路和结合的前流管路相连接并且其经由阀控制和/或调节地可单独地、按组地或共同地加载以工作介质。当在内燃机的高功率要求的情况下仅仅一个蒸发器而在低功率要求的情况下多个、例如两个蒸发器主动地接通时，尤其可以是适宜的，以便一方面与膨胀机的相应的吞吸能力(Schluckvermoegen)并且另一方面与车辆冷却系统的散热能力相符。必要时,此外可以是可能的是，在存储器运行中在膨胀机关断的情况下由于各个热源的可使用的热量仅仅一个蒸发器而在正常的驱动运行中全部的或两个蒸发器主动地接通。此外，蒸汽存储器可经由至少一个测地学上位于低处的冷凝管路与工作介质循环在冷凝器下游相连接，以便必要时可靠地导出在蒸汽存储器中所收集的冷凝物。
最后，特别适宜地在热量回收系统的工作介质循环中在液体侧可设置有从储备容器供应蒸发器的供给泵、定位在冷凝器上游的且输送到储备容器中的抽吸泵(其带有接在其之间的过滤器)和具有用于供给泵的限压阀的至储备容器的回流管路。位于储备容器中的工作介质可以是脱离子的水或其混合物。
本发明的实施例下面利用进一步的细节和可获得的优点来详细阐述。在附图中 图I作为方块图显示了在以蒸汽加载的膨胀机的正常的驱动运行中泵运行的热量回
收装置，其带有用于机动车的驱动系统中的内燃机的膨胀机，此外带有两个蒸发器、冷凝器、蒸汽存储器和多个可控制的阀；
图2显示了根据图I的装置，然而在惯性运行和/或发动机制动运行中并且带有接至装载蒸汽存储器的阀；
图3显示了在蒸汽存储器装置并且激活旁通管路用于膨胀机的情况下根据图2的装
置；
图4显示了在直接在从惯性运行和/或发动机制动运行过渡到内燃机的驱动运行之后根据图3的装置，其中蒸汽存储器向膨胀机打开并且旁通管路也打开用于工作介质循环的加热；
图5显示了在受控制的混合运行中根据图4的装置，在其中蒸发器和蒸汽存储器接到膨胀机上；
图6显示了根据图I至5的装置的备选的实施形式，在其中蒸汽存储器实施有多个腔并且经由分离的压力管路可直接与膨胀机连接；
图7显示了多腔式蒸汽存储器的第一示例性实施形式；以及 图8显示了多腔式蒸汽存储器的第二示例性实施形式。附图标记清单
I热量回收装置2蒸发器
3蒸发器
4膨胀机4a第二入口
5冷凝器
6储备容器
7输送管路7a输送管路7b输送管路
8供给泵 9分配管
10流量调节阀
11回流管路
12限压阀
13回流管路
14抽吸泵
15过滤单元
16前流管路16a前流管路部段
17多路阀
18废蒸汽管路
19止回阀
20压力管路
21蒸汽存储器
22压力管路
23阀
24节流阀
25旁通管路
26阀
27排出管路
28管路
29排出阀
30蒸汽存储器30a壳体
30b腔
31分离的压力管路
32充填阀
33排空阀
34蒸汽收集条(Dampfsammelleiste)35绝缘/加热罩
36分离壁。
具体实施例方式在图I中作为方块图显示了一种用于回收热量并且将其转换成用于带有作为驱动源的内燃机(没有示出)的机动车中、尤其商用车(例如载重汽车或者公共汽车)中的驱动系统的机械功率的装置，其具有工作介质循环1，此外这里例如两个蒸发器2、3、膨胀机4和冷凝器5集成到其中。例如除离子的水用作工作介质，其注入储备容器6中，在储备容器6的下侧处分支有输送管路7。在输送管路7中设置有供给泵8，其经由分配器这里供应两个分离的输送管路7a、7b(其在入口侧联接到蒸发器2、3处)。在此此外例如电气的比例-流 量调节阀10各安装到输送管路7a、7b中，借助于其可控制工作介质质量流和因此蒸汽产生。带有集成的限压阀12的回流管路11联接到分配器9处，其中，回流管路11通入储备容器6中。此外，在出口侧另一回流管路13联接到冷凝器5处，其同样通入储备容器6中并且在其中在流动方向上布置有冷凝物抽吸泵14和过滤单元15。在此仅仅示例性地两个蒸发器2、3以未示出的方式例如加到内燃机的排气装置处或与排气装置传热地连结并且在热交换中被加载以内燃机的热的废气，以便将液态的工作介质转化成蒸汽相。在蒸发器2、3中优选地转变成热蒸汽的工作介质在此例如经由首先两个和然后一个结合的前流管路16以限定的或者规定的过压被引导至膨胀机4，其中，在前流管路16中布置有多路阀17，借助于其热蒸汽可如下面所说明的那样分配。膨胀机4例如可以是限定的设计和功率的流体机械或往复活塞式机械，其(优选地以处于过压下的蒸汽或热蒸汽加载)直接或间接地作用于内燃机作为附加驱动。然而，膨胀机4必要时也可驱动机动车的其它装置，例如空调、压缩机、风扇、发电机等。在出口侧，废蒸汽管路18联接到膨胀机4处，此外，止回阀19接入其中并且其在入口侧通入将工作介质通过冷凝又转化成液态相的冷凝器5中。第一压力管路20联接到多路阀17处，其引导至布置在机动车中的蒸汽存储器21。蒸汽存储器21以未示出的方式热绝缘且关于其容积或其存储容量这样来设计，使得其在填充的状态中在限定的时间间隔上可以以处于过压或系统压力下的热蒸汽供应膨胀机4。对此，在蒸汽存储器21处联接有第二压力管路22，其在多路阀17下游、然而在膨胀机4上游通入前流管路16或者其部段16a中并且在其中布置有可控制的阀23，借助于其，压力管路22可关断或可向膨胀机4开通。此外，从多路阀17分支有带有集成的节流阀24的旁通管路25，其在止回阀19下游联接到废蒸汽管路18中。此外，从蒸汽存储器21分出有经由阀26可控制的排出管路27 (以点划线示出)，其在其流入侧处联接到蒸发器2、3处并且其例如在内燃机每次停止时通过阀26的短时打开在必要时排出所收集的冷凝物的情况下相应地以热蒸汽冲洗蒸发器2、3和接下来的阀和管路。
经由在蒸汽存储器21处带有在测地学上位于低处的排出阀29的同样以点划线示出的冷凝管路28，在蒸汽存储器21中所收集的冷凝物必要时可在抽吸泵14上游暂时(zeitweilig)被排出到回流管路13中。所提及的阀17、23、26和29以及在输送管路7a、7b中在此示例性地两个流量调节阀10经由未示出的电子控制仪如下面所说明的那样来电气控制；控制仪必要时可以是内燃机的电子控制仪，在其中反正已检测对于控制必需的驱动参数(如内燃机的负荷状态、车辆速度、发动机惯性运行和发动机制动运行、发动机温度、废气温度等)并且因此可实现以相对小的额外花费执行。附加地，至少在蒸汽存储器21中并且/或者在前流管路16中为了避免不允许的过压或为了检测系统压力设置有压力传感器(没有示出)。图I显示了在正常的行驶运行(或多或少静态)中的用于热量回收的装置1，在行驶运行中两个蒸发器2、3经由流量调节阀10以工作介质加载并且产生热蒸汽，其经由前流 管路16和多路阀17被引导至膨胀机4并且从其通过机械的驱动功率的输出而相应地缓和地经由废蒸汽管路18流动至冷凝器5。在冷凝器5后，冷凝的、又液态的工作介质经由过滤单元15流回到储备容器6中。所描述的循环过程经由两个泵8、14来维持。根据内燃机的运行点和由此在各个热源中存在的质量流和温度，通过借助于流量调节阀10所调节的可产生的蒸汽量和膨胀机的取决于转速的吞吸能力在蒸发器2、3下游产生系统压力。从多路阀17分支的管路20和25关断(以虚线示出)。此外，从蒸汽存储器21至前流管路16a的压力管路22经由阀23关闭。图2显示了装置1，区别在于机动车处于发动机制动运行中，其中，布置在内燃机中和/或在排气系统(未示出)中的节流装置(气体交换阀、排气活门等)被激活用于产生发动机制动效果并且由此引起高的废气温度。在该运行状态中，多路阀17经由发动机控制仪首先这样转换，使得现在前流管路16的部段16a中断(以虚线示出)并且压力管路20向蒸汽存储器21打开。因此，蒸汽存储器21在发动机制动运行的时间间隔上或者直至达到最大系统压力被以热蒸汽装载。如果必要时在发动机制动运行期间达到最大系统或者存储器压力时，那么通过打开带有集成的节流阀24的旁通管路25并且因此将剩余的热蒸汽导出到废蒸汽管路18中，多路阀17如在图3中所示转换到节流运行上。必要时存在的节流运行保证，在多路阀17上游维持系统的运行。位于蒸汽存储器21中的、处于过压下的热蒸汽通过关闭的阀17、23、26和29密封地关断。如果内燃机在发动机制动运行后又过渡到供以动力的驱动运行，那么在还继续的节流运行中根据图4在蒸汽存储器21处的阀23被开通并且膨胀机4几乎无延迟地经由压力管路22和前流管路16a被加载以所存储的热蒸汽并且因此立即可供最大的附加驱动功率的输出使用。同时，在节流运行中系统在多路阀17上游可被加速，直至在达到限定的和/或规定的热蒸汽温度时旁通管路又被关断并且因此膨胀机又如在传统的膨胀机运行中那样从至少一个蒸发器被供应以蒸汽。图5最终显示了从膨胀机的存储运行到近似稳态的运行中的过渡区域，在其中多路阀17又这样来接通，使得其将蒸发器2、3或者前流管路16、16a与膨胀机4相连接(根据图I)，但是在蒸汽存储器21处的阀23还是打开的。
当在蒸汽存储器21中存在还可使用的蒸汽压力(其然后被与在前流管路16、16a中的系统压力叠加)时，该混合运行例如那么是适宜的。通过在蒸汽存储器21中和在前流管路16中压力传感器的压力值的比较，该控制在此可经由电子控制仪实现。如果蒸汽存储器21排空或者其蒸汽压力过低，那么在压力管路22中的阀23又被关闭并且存在膨胀机4的根据图I直接经由蒸发器2和/或3的正常的蒸汽供应。图6显示了热量回收装置I’的一备选的实施方案，然而其仅当其与图I至5有区别时才来说明。相同的部件设有相同的附图标记。在图6中使用蒸汽存储器30，其壳体30a实施成双壁式。图6中的蒸汽存储器以图7和8中的不同的实施形式详细示出，而没有外围的功能构件或者至工作介质循环的接口 17、4、4’、29、28、26、27。位于壳体壁之间的罩35可抽真空以防止热量损失、以空气或适宜的绝缘材料来填充或者例如以未示出的方式联接到内燃机的排气系统处或者经由其来加热。
此外，蒸汽存储器30借助于分离壁36划分成多个腔30b。这些腔经由过压阀(充填阀32和排空阀33)这样相互连接，使得其填充可相继地或者彼此分离地实现而其排空可共同地实现。因此，在存储运行中首先填充最靠近压力管路20的腔30b并且在达到规定的蒸汽压力后填充邻近该腔30b的腔30b等。由此，尽管蒸汽存储器30总容积相对大，快速地存在足够的蒸汽压力，其然后从腔30b传播到腔30b并且随时、即使在短的填充持续期中保证膨胀机4高效地加载以高的压力。在从内燃机的惯性运行和/或发动机制动运行变换到驱动运行中时蒸汽存储器30的排空在所有的腔中通过阀23的打开并且因此通过另外的过压阀(排空阀33)的打开而实现，其中，分出的、由阀23控制的压力管路31根据图7的实施形式联接到蒸汽收集条34处。在图8的备选的实施形式中，腔的排空通过排空阀33相继实现。当所有另外的填充的腔降低到存在于部分填充的腔中的压力时，部分填充的腔才被排空。过压阀的打开或关闭通过腔中的压力关系来控制。此外，压力管路31在此实施为分离的、平行于前流管路16a伸延的管路并且联接到膨胀机4’的压力减小的入口 4a处。对此，在膨胀机4’处例如可设置有另一进气阀(未示出)，利用其，存储在蒸汽存储器30中的热蒸汽被直接引导到膨胀腔中。因为压力在此在膨胀阶段期间有时比在膨胀机4’的蒸汽入口处明显更小，蒸汽存储器30可被排空至更低的压力并且引起其容量被提高并且所存储的热蒸汽被更有效地利用。此外，由于更少的所存储的蒸汽余量，更少的冷凝物收集在蒸汽存储器30中产生。此外，热量回收装置I’(图6)的工作原理等同于在图I至5中所说明的装置I并且所以不进一步阐述。除了所说明的发动机制动运行(持续制动)之外，蒸汽存储器21或30也可相应已在惯性运行中和在特殊的运行情况中甚至在机动车的供以动力的运行中通过多路阀17的相应的转换来装载并且同时膨胀机4、4’的供应被中断。
权利要求
1.一种用于在用于机动车的驱动系统中回收热量并且将其转换成机械功率的方法，在其中在工作介质循环中所引导的工作介质利用至少一个集成到所述工作介质循环中的蒸发器借助于机动车的内燃机的废热被蒸发，其中，所产生的蒸汽被输送给与所述内燃机相连结的膨胀机，并且来自所述膨胀机的废蒸汽接下来在至少一个冷凝器中又被引回到液态相中，其特征在于，在所述至少一个蒸发器(2，3)下游，至少一个借助于控制和/或调节装置能够控制和/或调节的阀(17，23)以及蒸汽存储器(21; 30)这样集成到所述工作介质循环中，使得尤其在不需要所述膨胀机(4; 4’)的驱动功率时并且/或者在内燃机不以动力运行时，优选地在膨胀机(4; 4’)关断时所述所产生的蒸汽至少一部分被输入到所述蒸汽存储器(21; 30)中，其中，在所述膨胀机(4; 4’)又需要驱动功率时并且/或者在内燃机以动力运行时，存储到所述蒸汽存储器(21; 30)中的所述蒸汽优选地直接紧接蒸汽存储阶段至少部分地又被引回到所述工作介质循环中用于驱动所述膨胀机(4; 4’)。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，至少在机动车的形成所述蒸汽存储阶段的惯性运行阶段和/或发动机制动运行阶段期间蒸汽被存储到所述蒸汽存储器(21; 30)中，并且相应地，所述蒸汽存储器(21; 30)与所述蒸发器(2，3)中的至少一个流动连接。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，在优选地直接紧接蒸汽存储阶段的加热阶段中，一方面所述蒸汽存储器(21; 30)被与所述膨胀机(4; 4’)相连接，而另一方面所述至少一个蒸发器(2，3)或者至少一个蒸发器(2，3)被与短接所述膨胀机(4; 4’)的旁通管路(25)相连接，使得所述膨胀机(4; 4’)优选地一直仅从所述蒸汽存储器(21;30)被供应以蒸汽，直到所述工作介质循环的工作介质借助于所述至少一个蒸发器(2，3)加热到限定的和/或规定的热蒸汽温度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在达到所述限定的和/或规定的热蒸汽温度时，来自所述蒸汽存储器(21; 30)的蒸汽输送被停止，此外所述旁通管路(25)又被关断并且最后所述膨胀机(4; 4’)在传统的膨胀机运行中仅从所述至少一个蒸发器(2，3)被供应以蒸汽。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在达到所述限定的和/或规定的热蒸汽温度时，所述旁通管路(25)又被关断并且因此所述膨胀机(4; 4’)又如在所述传统的膨胀机运行中从所述至少一个蒸发器(2，3)被供应以蒸汽，其中，当所述蒸汽存储器(21;30)完全或直到限定的余量被排空时，来自所述蒸汽存储器(21; 30)的蒸汽输送那么才被停止。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在达到所述蒸汽存储器(21;30)在所述蒸汽存储阶段期间最大的运行压力时，短接所述膨胀机(4; 4’)的旁通管路(25)被开启并且/或者打开。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述惯性阶段和/或发动机制动阶段期间，尤其当所述内燃机在排气系中具有至少一个用于产生发动机制动功率的节流装置时，所述内燃机的排气系统用作用于所述至少一个蒸发器(2，3)的热源。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，尤其在所述内燃机停止运行的情况下并且/或者在冬天的温度的情况下，在所述蒸汽存储器(21; 30)中所收集的蒸汽被用于从所述工作介质循环的功能件(2，3，17，16，18)中排出冷凝的工作介质。
9.一种用于执行用于在用于机动车的驱动系统中回收热量并且将其转换成机械功率的方法、尤其用于执行根据上述方法权利要求中任一项所述的方法的装置，其带有作为驱动源的内燃机、与内燃机以驱动的方式连结的膨胀机(4; 4’)，所述膨胀机(4; 4’)联接在至少一个能够由所述内燃机的废热加热的蒸发器(2，3)处，所述蒸发器(2，3)接入带有至少一个冷凝器(5)的工作介质循环中，其特征在于，在所述工作介质循环的前流管路(16)中，在所述至少一个蒸发器(2，3)下游布置有至少一个借助于控制和/或调节装置能够控制和/或调节的阀(17，23)，借助于所述阀(17，23)尤其在不需要所述膨胀机(4;4’)的驱动功率时并且/或者在内燃机不以动力运行时，所述前流管路(16)能够与蒸汽存储器(21; 30)连接并且/或者所述膨胀机(4; 4’)能够关断。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述前流管路(16)中设置有多路阀(17)，借助于其，所述膨胀机(4;4’)和/或所述蒸汽存储器(21; 30)能够与所述至少一个蒸发器(2，3)连接。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，附加地短接所述膨胀机(4;4’)的旁通管路(25)、优选地带有节流阀(24)的旁通管路(25)联接到控制所述蒸汽进入所述蒸汽存储器(21; 30)中的阀(17)处，所述阀(17)尤其是多路阀，其中，经由控制所述蒸汽进入所述蒸汽存储器(21; 30)中的所述阀(17)，所述蒸汽存储器(21; 30)和/或所述膨胀机(4; 4’)和/或旁通管路(25)能够与所述前流管路(16)并且因此与所述至少一个蒸发器(2，3)连接。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，其特征在于，短接所述膨胀机(4;4’)的旁通管路(25)在布置到废蒸汽管路(18)中的止回阀(19)下游通入所述废蒸汽管路(18)中，其中，所述废蒸汽管路(18)从所述膨胀机(4;4’)离开被引导至所述冷凝器(5)。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的装置，其特征在于，所述蒸汽存储器(21)经 由具有可控制的阀(23)的压力管路(22)在控制所述蒸汽进入所述蒸汽存储器(21; 30)中的阀(17)、尤其多路阀下游与所述前流管路(16a)相连接并且在所述膨胀机(4)上游与其相连接。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述蒸汽存储器(30)经由具有可控制的阀(23)的压力管路(31)平行于所述前流管路(16a)与所述膨胀机(4’)中的膨胀腔的压力减小的区域(4a)相连接。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个蒸发器(2，3)与所述内燃机的排气管路系统相连结并且/或者所述蒸汽存储器(30)或其壳体(30a)经由所述内燃机的排气管路系统来加热。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述蒸汽存储器(21;30)经由可控制的阀(26)和排出管路(27)联接到所述至少一个蒸发器(2，3)的进入侧处。
17.根据上述权利要求9至16中任一项所述的装置，其特征在于，所述蒸汽存储器(30)具有多个腔(30b)，其经由过压阀、尤其充填阀(32)和排空阀(33)这样相互连接，使得其填充相继地或者彼此分离地实现，并且其排空相继地或者大致共同地实现，并且/或者所述蒸汽存储器(21; 30)经由至少一个冷凝管路(28)与所述工作介质循环在所述冷凝器(5)下游相连接，并且/或者所述蒸汽存储器(21; 30)的可用的容积这样来设计，使得能够存储对应于平均的制动运行阶段的蒸汽量。
18.根据上述权利要求9至17中任一项所述的装置，其特征在于，多个蒸发器(2，3)联接到所述内燃机的排气管路系统处，其相应与在所述工作介质循环中经由流量调节阀(10)可控制的输送管路(7a，7b)和优选地结合的前流管路(16)相连接，并且其经由所述流量调节阀(10)控制和/或调节地能够单独地、按组地或共同地加载以工作介质。
19.根据权利要求9至18中任一项所述的装置，其特征在于，在所述工作介质循环中在液体侧设置有从储备容器(6)供应所述蒸发器(2，3)的供给泵(8)、定位在所述冷凝器(5)上游的且输送到所述储备容器￠)中的抽吸泵(14)，优选地带有接在其之间的过滤单元(15)，和具有用于所述供给泵(8)的限压阀(12)的至所述储备容器￠)的回流管路(11)。
20.一种机动车、尤其商用车、最优选地载重汽车或公共汽车，其带有根据权利要求9至19中任一项所述的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于回收热量并且将其转换成机械功率的方法和装置，在工作介质循环中所引导的工作介质利用至少一个集成到工作介质循环中的蒸发器借助于机动车的内燃机的废热被蒸发，所产生的蒸汽被输送给与内燃机相连结的膨胀机，并且来自膨胀机的废蒸汽接下来在至少一个冷凝器中又被引回到液态相中。在至少一个蒸发器下游至少一个阀以及蒸汽存储器这样集成到工作介质循环中，使得尤其在不需要膨胀机的驱动功率时并且/或者在内燃机不以动力运行时，所产生的蒸汽至少一部分被输入到蒸汽存储器中，其中，在膨胀机又需要驱动功率时并且/或者在内燃机以动力运行时，存储到蒸汽存储器中的蒸汽至少部分地又被引回到工作介质循环中用于驱动膨胀机。
文档编号F02G5/02GK102865155SQ20121020711
公开日2013年1月9日 申请日期2012年6月21日 优先权日2011年6月22日
发明者G.拉布, J.克拉默尔 申请人:曼卡车和巴士股份公司