废热利用装置，特别是机动车辆内燃机的废热利用装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于操作具有包括废热利用循环的废热利用装置的内燃机的方法，在废热利用循环中循环工作流体并布置用于蒸发工作流体的蒸发器。膨胀机布置在蒸发器下游，其可在通过释放工作流体而进行机械做功的活动状态与非活动状态之间切换。蒸发器具有废气管线，蒸发器中用于从废气吸收热量的工作流体与废气进行热相互作用。废热利用装置包括：废气旁通管线；阀装置，其可在蒸发器位置与旁通位置之间调节；和控制/调节装置。根据所述方法，所述控制/调节装置根据内燃机的至少一个操作参数将阀装置在蒸发器位置与旁通位置之间调节，计算可由废热利用装置产生的功率和/或能量，并且分别根据此计算的功率或能量在活动状态与非活动状态之间切换。

Waste heat utilization device, especially for internal combustion engine of motor vehicle

【技术实现步骤摘要】
废热利用装置，特别是机动车辆内燃机的废热利用装置
本专利技术涉及一种废热利用装置，特别是用于机动车辆的内燃机的废热利用装置。
技术介绍
常规废热利用装置优选地分别根据兰金循环过程(Rankinecycleprocess)或根据兰金-克劳修斯循环过程(Rankine-Clausiuscycleprocess)操作，常规废热利用装置通常包括废热利用循环，工作流体在所述废热利用循环中循环。在废热利用循环中，用于驱动工作流体的输送装置、用于蒸发工作流体的蒸发器、用于释放(Entspannen)工作流体的膨胀机、以及用于冷凝工作流体的冷凝器在工作流体的流动方向上一个接一个地布置。在此背景中，DE102012020176A1公开一种包括废气系统的内燃机，所述废气系统具有两个废气导管。换热器布置在两个废气导管中的一个中。废气可借助于废气控制装置而分配到两个废气导管。DE102007033611A1涉及一种用于废气热量利用的布置，其包括蒸汽形成装置，其中容纳在废气中的热量可被传递到工作介质以用于进一步使用。所述布置包括：热量储存装置，其可由废气作用；和控制装置，其用于根据表示废气的可用热能的值控制部分废气流动通过热量储存装置和蒸汽形成布置。当与蒸汽形成所需的相比需要更多废气热量时，从内燃机喷射的部分废气流被引导到热量储存装置中。DE102010048918B4公开一种废气系统，其包括用于每个汽缸的两根废气管线。废气系统包括用于调节流动通过两根废气管线的废气体积的装置。DE102010055914A1描述一种用于分配车辆中的内燃机的废气流的装置，所述车辆包括废气系统，所述废气系统包括废气管线。废气后处理装置和/或热量回收装置布置在废气系统中。绕过废气后处理装置和/或热回收装置的旁通管线此外布置在废气系统中。DE102010055915A1涉及一种用于分配内燃机的废气流的方法，所述内燃机包括废气系统和下游的或整合的废气后处理装置。废气的至少一部分可被应用到旁通管线，所述旁通管线被布置成绕过废气后处理装置。DE102012204262A1涉及一种热机，其包括工作介质循环。可借助于废气旁通管线绕过的废气换热器设置在工作介质循环中。本专利技术的目标是形成一种用于包括废热利用装置的内燃机的操作方法的改进的实施例，其使内燃机的操作效率提高。这些目标借助于独立专利权利要求的主题解决。优选实施例是从属专利权利要求的主题。
技术实现思路
因此，本专利技术的基本构思是一方面根据内燃机的一个或多个操作参数改变被引入废热利用装置的蒸发器中的废气的量，且另一方面任选地打开或关闭存在于废热利用装置中的膨胀机以进行机械做功。废气中包含的热量可以此方式最佳地使用以产生机械能，所述机械能根据需要进而可借助于发电机而被转换成电能或可直接耦合到内燃机的传动系作为驱动力。就本文所介绍的方法而言，本专利技术所必要的是根据所述操作参数计算当前可由废热利用装置提供的功率或能量，且分别响应于膨胀机或蒸发器的控制而加以考虑。以此方式，废热利用装置的效率与常规操作方法相比得以增大。根据本专利技术的方法用于操作包括废热利用装置的内燃机。废热利用装置包括废热利用循环，工作流体在所述废热利用循环中循环且用于蒸发工作流体的蒸发器布置在所述废热利用循环中。膨胀机布置在废热利用循环中且位于蒸发器下游。所述膨胀机可在通过释放工作流体进行机械做功的活动状态与不进行机械做功的非活动状态之间切换。蒸发器具有用于将废气引导出内燃机的废气管线，在内燃机的操作期间由所述内燃机产生的气体通过所述废气管线以流体分离方式被引导至工作流体。蒸发器中用于从废气吸收热量的工作流体由此与所述废气进行热相互作用。废热利用装置此外包括废气旁通管线，经由该废气旁通管线，废气可与废热利用循环流体分离地穿过蒸发器或绕过蒸发器而被引导出内燃机。根据本专利技术的废热利用装置此外包括阀装置，所述阀装置可在蒸发器位置与旁通位置之间调节，在所述蒸发器位置中废气被引导穿过蒸发器且绕过废气旁通管线，在所述旁通位置中废气被引导穿过废气旁通管线且因此绕过蒸发器。阀装置可因此还被调节到中间位置中，在所述中间位置中废气被部分地引导通过废气旁通管线且部分地通过蒸发器。与阀装置和膨胀机配合的控制/调节装置此外被设置成用于控制阀装置和膨胀机，且用于能够以此方式分别在蒸发器位置与旁通位置或在活动与非活动状态之间调节。根据本专利技术的方法，控制/调节装置根据内燃机的当前操作状态将阀装置在蒸发器位置与旁通位置之间调节。控制/调节装置此外根据内燃机的至少一个操作参数计算当前可由废热利用装置产生的功率和/或能量。控制/调节装置分别根据此计算的功率或能量使膨胀机在活动状态与非活动状态之间切换。根据优选实施例，当内燃机被停止时，控制/调节装置将废热利用装置调节成第一状态。在第一状态下，阀装置在旁通位置中且膨胀机在非活动状态下。以此方式确保当内燃机被停止时膨胀机和阀装置在限定状态下。根据优选的实施例，当内燃机启动时，控制/调节装置将废热利用装置从第一状态调节成第二状态。在第二状态下，控制/调节装置由此将阀装置调节成离开第一状态的旁通位置，而膨胀机保持在非活动状态下。当内燃机启动时，即使膨胀机在此状态下尚未启动且可能因此尚未进行任何机械做功，蒸发器也至少被加热。特别优选地，控制/调节装置将废热利用装置从第二状态变换成第三状态，在所述第三状态下膨胀机从非活动状态切换成活动状态，其中所述变换或所述切换分别根据所计算的功率或能量而分别进行，当膨胀机被启动时废热利用装置可产生所述功率或能量。根据另一个优选实施例，当废热利用装置待产生的额定功率增大时，控制/调节装置将阀装置朝向蒸发器位置调节。就此实施例而言，当废热利用装置待产生的额定功率减小时，控制/调节装置将阀朝向旁通位置调节。根据另一个优选实施例，控制/调节装置将废热利用装置从第二状态变换成第三状态，在所述第三状态下，膨胀机从非活动状态切换成活动状态。由此，分别根据所计算的功率或能量(所述功率或能量是当膨胀机启动时可由废热利用装置在当前产生的)分别进行所述变换或所述切换。根据另一个优选实施例，控制/调节装置在废热利用装置的第二和第三状态下分别根据所计算的功率或能量将阀装置在蒸发器位置与旁通位置之间调节。控制/调节装置优选地分别根据所计算的功率或能量使废热利用装置在第二与第三状态之间切换。这意味着控制/调节装置分别根据所计算的功率或能量使膨胀机在活动与非活动状态之间来回切换。第二状态与第三状态之间的调节优选地借助于控制/调节装置进行，因此膨胀机的切换也取决于废热利用装置的至少一个特征值。此至少一个特征值可有利地为工作流体的温度，所述温度在蒸发器的输入端和/或输出端处测量。以此方式，可确保膨胀机仅当工作流体的温度和由此的压力已分别达到或超出膨胀机的操作所需的阈值时被启动。根据另一个优选实施例，当内燃机被用户停止时，控制/调节装置将废热利用装置切换成第一状态。以此方式确保废热利用装置在内燃机停止之后处于明确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作内燃机(7)的方法，所述内燃机(7)具有废热利用装置(1)，所述废热利用装置(1)包括废热利用循环(2)，工作流体(3)在所述废热利用循环(2)中循环并且用于蒸发所述工作流体(3)的蒸发器(5)布置在所述废热利用循环(2)中，其中膨胀机(9)布置在所述废热利用循环(2)中且位于所述蒸发器(5)下游，所述膨胀机能够在活动状态和非活动状态之间切换，在所述活动状态中所述膨胀机通过释放所述工作流体(3)而进行机械做功，在所述非活动状态中所述膨胀机(9)不进行任何机械做功，/n-其中所述蒸发器(5)具有用于将废气(A)引导出所述内燃机(7)的废气管线(6)，在所述内燃机(7)的操作期间，由所述内燃机产生的废气(A)通过所述废气管线(6)以流体分离方式被引导至所述工作流体(3)，其中所述蒸发器(5)中用于从所述废气(A)吸收热量的所述工作流体(3)与所述废气(A)进行热相互作用，/n-其中所述废热利用装置(1)包括废气旁通管线(8)，所述废气(A)可借助于所述废气旁通管线(8)被引导绕过所述蒸发器(5)，/n-其中所述废热利用装置(1)包括阀装置(11)，所述阀装置(11)能够在蒸发器位置与旁通位置之间调节，在所述蒸发器位置中所述废气(A)被引导穿过所述蒸发器(5)且绕过所述废气旁通管线(8)，在所述旁通位置中所述废气(A)被引导穿过所述废气旁通管线(8)且绕过所述蒸发器(5)，/n-包括控制/调节装置(15)，所述控制/调节装置(15)与所述阀装置(11)和所述膨胀机(9)配合，/n-其中根据所述方法，所述控制/调节装置(15)根据所述内燃机(7)的至少一个操作参数将所述阀装置(11)在所述蒸发器位置与所述旁通位置之间调节，/n-其中根据所述方法，所述控制/调节装置(15)根据所述内燃机(7)的所述至少一个操作参数计算能够由所述废热利用装置(1)产生的功率和/或能量，且分别根据所述计算的功率或能量使所述膨胀机(9)在所述活动状态与所述非活动状态之间切换。/n...

【技术特征摘要】
20181022 DE 102018218065.21.一种用于操作内燃机(7)的方法，所述内燃机(7)具有废热利用装置(1)，所述废热利用装置(1)包括废热利用循环(2)，工作流体(3)在所述废热利用循环(2)中循环并且用于蒸发所述工作流体(3)的蒸发器(5)布置在所述废热利用循环(2)中，其中膨胀机(9)布置在所述废热利用循环(2)中且位于所述蒸发器(5)下游，所述膨胀机能够在活动状态和非活动状态之间切换，在所述活动状态中所述膨胀机通过释放所述工作流体(3)而进行机械做功，在所述非活动状态中所述膨胀机(9)不进行任何机械做功，
-其中所述蒸发器(5)具有用于将废气(A)引导出所述内燃机(7)的废气管线(6)，在所述内燃机(7)的操作期间，由所述内燃机产生的废气(A)通过所述废气管线(6)以流体分离方式被引导至所述工作流体(3)，其中所述蒸发器(5)中用于从所述废气(A)吸收热量的所述工作流体(3)与所述废气(A)进行热相互作用，
-其中所述废热利用装置(1)包括废气旁通管线(8)，所述废气(A)可借助于所述废气旁通管线(8)被引导绕过所述蒸发器(5)，
-其中所述废热利用装置(1)包括阀装置(11)，所述阀装置(11)能够在蒸发器位置与旁通位置之间调节，在所述蒸发器位置中所述废气(A)被引导穿过所述蒸发器(5)且绕过所述废气旁通管线(8)，在所述旁通位置中所述废气(A)被引导穿过所述废气旁通管线(8)且绕过所述蒸发器(5)，
-包括控制/调节装置(15)，所述控制/调节装置(15)与所述阀装置(11)和所述膨胀机(9)配合，
-其中根据所述方法，所述控制/调节装置(15)根据所述内燃机(7)的至少一个操作参数将所述阀装置(11)在所述蒸发器位置与所述旁通位置之间调节，
-其中根据所述方法，所述控制/调节装置(15)根据所述内燃机(7)的所述至少一个操作参数计算能够由所述废热利用装置(1)产生的功率和/或能量，且分别根据所述计算的功率或能量使所述膨胀机(9)在所述活动状态与所述非活动状态之间切换。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
当所述内燃机(7)停止时，所述控制/调节装置(15)将所述废热利用装置(1)变换成第一状态(Z1)，在所述第一状态(Z1)中所述阀装置(11)在所述旁通位置中且所述膨胀机(9)在所述非活动状态下。


3.根据权利要求2所述的方法，
其特征在于，
当所述内燃机(7)启动时，所述控制/调节装置(15)将所述废热利用装置(1)从所述第一状态(Z1)变换成第二状态(Z2)，其中在所述第二状态下，所述阀装置(11)被调节成离开所述旁通位置，但所述膨胀机(9)保持在所述非活动状态下。


4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
在所述第二状态(Z2)下，当所述废热利用装置(1)将产生的额定功率或额定能量增大时，所述控制/调节装置(15)将所述阀装置(11)朝向所述蒸发器位置调节，且当所述废热利用装置(1)将产生的额定功率或额定能量减小时，所述控制/调节装置(15)将所述阀装置(11)朝向所述旁通位置调节。


5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
所述控制/调节装置(15)将所述废热利用装置(1)从所述第二状态(Z2)变换成第三状态(Z3)，在所述第三状态(Z3)下所述膨胀机(9)从所述非活动状态切换...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·布彻，M·霍特格，H·马洛克，H·舍尔格库尔姆斯，G·维尔佐雷克，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE