用于从内燃机的排气回收未被利用的能量的装置及相应的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于从内燃机（１）的排气（１０）回收未被利用的能量的装置，其具有：由排气（１０）驱动的增压装置（６），用于产生用于内燃机（１）的被压缩的进气空气；和空气压缩机（１４），该空气压缩机具有至少一个压缩级，并与增压装置（６）连接以取出被压缩的进气空气的至少一部分量，其中能调节增压装置（６）的被压缩的进气空气的、能由空气压缩机（１４）取出的部分量。本发明专利技术还涉及一种具有这种装置的内燃机（１）以及一种相应的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从内燃机的排气回收未被利用的能量的装置和方法o
技术介绍
内燃机、例如汽油机或柴油机经常出于功率密度和效率的原因具 有增压装置。在此，进一步扩展所谓的涡轮增压器或排气涡轮增压器。 其中将发动机的排气在涡轮增压器中引导到其涡轮机上，该涡轮机驱 动压缩轮。该压缩轮将用于发动机的进气空气压缩到最佳的值并且将 它通过发动机的进气门或者作为空气或者作为燃料/空气混合物输送 给发动机。排气涡轮增压器和所属的内燃机必须在空气的输送功率和被压缩 的空气的压力的特性曲线方面相互协调。在加速情况下需要大的空气 量和高的压力，尤其是在这种情况下过尺寸的涡轮增压器是有利的。 另一方面，过高的压力和过大的输送量例如在发动机的静态运行状态下和在车辆内燃机中减速超速运行(Schiebebetrieb)开始时可能是过 大的，由此使涡轮增压器与内燃机的联合体的效率变得更低。对于这种情况的一个解决方案是具有可变几何的涡轮增压器，它 也简称为VTG。在这里，常设的叶轮在排气涡轮机前面可调整地构成， 以匹配于不同的条件。在此缺陷在于，在静态情况下由调整机构产生 较大的流动损失，结果压力降低，这可能导致更高的燃料消耗。另一解决方案是旁通阀，它也称为排气泄压阀(Waste Gate )。该 阀防止发动机被加载过高的增压压力以及涡轮增压器在过高的转速范 围内加速。排气泄压阀是这样的一个阀，它在排气流中设置在排气涡 轮机前面、在确定的运行条件下打开并将一部分排气直接地在绕过排5气涡轮机的情况下以旁路的形式引导到排气管中。由此对于发动机和 增压器在过载方面解决了问题。但作为缺陷，存在非常明显的能量损 失并由此对于内燃机存在较低的效率。还已知，在涡轮增压器的增压空气侧在压缩涡轮机的排气口与发 动机进气口之间在确定的运行状态下在发动机上取出空气。这例如可 以通过增压的空气压缩机来实现，例如对于用于为行车制动器提供压 缩空气的压缩机。不过在此将被压缩的空气的一空气量从发动机的增 压空气回路分支出，它可能具有过小的输送功率并且不匹配于发动机 和增压器的运行状态。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，创造一种用于从内燃机的排气回收能量 的装置，该装置不再具有上述的缺陷并且在充分利用燃料方面提供更 高的效率。所述目的通过一种具有权利要求1的特征的、用于从内燃机的排气回收能量的装置以及通过一种具有权利要求12的特征的方法得以 实现。本专利技术的构思在于，能调节增压装置的被压缩的进气空气的、能 由空气压缩机取出的量。由此可以明显减小或者完全省去排气泄压阀。大部分地回收并且的、早先在未燃烧的燃料中存在的能量，由此该能量在确定的程度上 变成是能调用的。这种调用可以这样提高内燃机的效率，即，将储存 的能量再引导给内燃机，例如用于在确定的运行状态下、例如在起动 时支持发动机。此外，通过可调节地取出被压缩的进气空气能实现精确地调节涡 轮增压器和发动机的联合体，其中通过提高的效率得到更好的经济性。按照本专利技术的操作单元的其它特征和优点是所属的从属权利要求 的主题。在一优选的实施例中规定，被压缩的进气空气的部分量能根据内 燃机的至少 一个运行参数和/或增压装置的至少 一个运行参数来调节。 在此可能的是，将不仅发动机的而且增压器的运行状态考虑到被压缩 的空气的部分量的取出量中，其中在发动机和增压器的每个运行状态 下可以得到该联合体的最佳的效果。发动机和增压装置的各运行状态 能以参数的形式基于已经存在的发动机控制装置的各传感器的测量值 获得，从而为此不需要附加的装备。在另一实施例中规定，被压缩的进气空气的部分量能经由可控的 取出阀来调节。例如通过这种阀的打开角度、通过简单的电的控制脉 冲或控制电压能容易地调节该部分量。这样的阀是商业上常见的、经 济的并且能以高的质量在市场上获得。附加地或代替该取出阀，在又一实施例中规定，被压缩的进气空 气的能取出的部分量能通过调节空气压缩机的吸入量来调节。为此使 用具有更高功率的压缩机，它提供比目前的压缩机更高的压缩压力。 空气压缩机有利地用于为行车制动器提供压缩空气。但这也可以是车 辆中的通过取出空气支持的被驱动的设备，例如用于空调设备的风机等。如果空气压缩机以可控的方式能被驱动地构成以调节吸入量，则 另外可能的是，得到被压缩的进气空气的被取出的部分量的更细分级。 这可以通过空气压缩机的电驱动装置或/和通过与内燃机的耦联装置 来实现。在此，该耦联装置例如有利地是可接通的，如在离合器的情 况下那样。在又一实施例中，空气压缩机具有至少一个控制阀，以调节吸入 量。空气压缩机例如可以是离心压缩器或活塞式压缩器。其各阀可构 成为控制阀并且根据运行状态和需求的不同来调节被压缩的空气的部 分量。空气压缩机也可以具有多个压缩级、气缸或涡轮，它们根据需 求的不同能通过控制阀接通或断开，以取出增压器的被压缩的空气的 部分量。此外，也可以使用在活塞式压缩器中存在的各阀或者可以按 适合的形式改动这些阀。因为通过空气压缩机取出的空气是被压缩的，并且因而具有确定 的、早先已储存在排气中的能量，因此该传递到被压缩的空气上的能 量也可用于支持空气压缩机(或相应设备)的驱动。此外在一实施例中规定，空气压缩机与至少一个空气储存容器连 接，用于储存被压缩的进气空气的部分量。被压缩的空气的、由空气 压缩机取出的部分量可以由该空气压缩机继续压缩并且引导到储存器 中，在那里该部分量例如被添加给用于行车制动器的压缩空气。但该 部分量也可储存在一分开单独的容器中，从该容器为了不同的目的可 以调用该部分量(例如经由确定的阀和驱动回路为了通风驱动目的 等)。当空气压缩机为了通过储存在所述至少 一个空气储存容器中的被 压缩的空气驱动而可逆地构成时，该空气压缩机可以作为马达工作并 且提供储存在空气中的、内燃机的排气能量作为支持，例如在起动时 或在确定的运行状态如在平面上行驶时。此外使用空气压缩机与内燃机的耦联装置，例如借助离合器。该 耦联装置既用于将由储存的空气驱动的空气压缩机的转矩导入内燃机 中，又用于将内燃机的转矩导入空气压缩机中用于在确定的运行状态 时驱动该空气压缩 f几。在一实施例中优选规定，该装置具有一控制装置，用于控制被压 缩的进气空气的可调节的部分量。该控制装置按照内燃机和发动机的 运行参数和特性曲线族执行所有的调节，它们例如以表格形式存储在 储存装置中。该控制装置控制相应的各阀并且可以根据空气压缩机的 运行特性曲线计算要取出或已取出被压缩的空气的哪个部分量，并且 将这些数据提供给上级的发动机控制装置，由此可以优化总效率。在 此，也可以在考虑驾驶员愿望和发动机与增压器的综合特性曲线的情 况下计算在接下去的几个增压循环中产生哪个排气量。有利的是，控制装置是内燃机控制单元的组成部分。由此减少部 件的件数和空间需求。在又一实施例中规定，空气压缩机构成为具有自己的控制装置的、8所谓的智能型空气压缩机。该控制装置可以与现有的发动机控制装置 例如经由车辆内部的总线通讯。在空气压缩机不仅可以形成气动马达 (也称为空气马达)而且可以形成压缩机的情况下，这种智能型压缩 机是特别有利的。在这里，例如可以省去附加的各阀，因为它们已经 集成在其中了。因此，例如只须将相应的各接头连接至空气容本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从内燃机（１）的排气（１０）回收能量的装置，具有：　ａ）由排气（１０）驱动的增压装置（６），用于产生用于内燃机（１）的被压缩的进气空气；和　ｂ）空气压缩机（１４），该空气压缩机具有至少一个压缩级，并与增压装置（６）连接以取出 被压缩的进气空气的至少一个部分量；其特征在于，　ｃ）能调节增压装置（６）的被压缩的进气空气的、能由空气压缩机（１４）取出的部分量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-7-19 102007033693.61.用于从内燃机(1)的排气(10)回收能量的装置，具有a)由排气(10)驱动的增压装置(6)，用于产生用于内燃机(1)的被压缩的进气空气；和b)空气压缩机(14)，该空气压缩机具有至少一个压缩级，并与增压装置(6)连接以取出被压缩的进气空气的至少一个部分量；其特征在于，c)能调节增压装置(6)的被压缩的进气空气的、能由空气压缩机(14)取出的部分量。2. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，被压缩的进气空气的部分量能根据内燃机(1)的至少一个运行参数和/或增压装置(6)的至少 一个运行参数来调节。3. 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，被压缩的进气空气的部分量能经由可控的取出阀(20)来调节。4. 如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，被压缩的进气空气的能取出的部分量能通过调节空气压缩机(14)的吸入量来调节。5. 如权利要求4所述的装置，其特征在于，空气压缩机(14)以可控的方式能被驱动地构成，以调节吸入量。6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，空气压缩机(14)能与内燃机(1)耦联地构成。7. 如权利要求4、 5或6所述的装置，其特征在于，空气压缩机(14)具有至少一个控制阀(21， 22， 23, 24)，以调节吸入量。8. 如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，空气压缩机(14)与至少一个空气储存容器(17， 18)连接，用于储存被压缩的进气空气的部分量。9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，空气压缩机(14)为了通过储存在所述至少一个空气储存容器(17， 18)中的被压缩的空气驱动而可逆地构成。10. 如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该装置还具有一控制装置(25 ),用于控制被压缩的进气空气的可调节的部分11. 如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述控制装置(25)是内燃机(1)的控制单元的组成部分。12. 如权利要求IO所述的装置，其特征在于，空气压缩机(14)构成为具有自己的控制装置(25)的智能型空气压缩机(14)。13. 如权利要求1的前序部分或如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有一与内燃机(1)的排气管路(AG)连接的且能由排气驱动的排气压缩机(32 )，该排气压缩机能与内燃机(1)耦联和/或构成为空气压缩器。14. 如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述排气压缩机(32 )能通过至少一个阀(34)控制。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：E格鲁姆，
申请(专利权)人：克诺尔商用车制动系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]