DE102010063379B4 - Expansion machine and method for waste heat utilization of internal combustion engines - Google Patents

Expansion machine and method for waste heat utilization of internal combustion engines Download PDF

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Abstract

Expansionsmaschine (10) mit mindestens einer Kolben-Zylindereinheit (11), die einen Zylinder (12) mit einem Einlass- und einem Auslassventil (17; 19) für ein gasförmiges Arbeitsmedium (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Leerlaufbetrieb der Kolben-Zylindereinheit (11) die Zuführung des Arbeitsmediums (5) in den Zylinder (12) gesperrt ist und dass die Kolben-Zylindereinheit (11) ein Unterdruckventil (21) aufweist, das im Leerlaufbetrieb bei einem im Zylinder (12) gegenüber einem Umgebungsdruck herrschenden Unterdruck öffnet und den Zylinder (12) mit einer Umgebungsatmosphäre (22) verbindet.Expansion machine (10) having at least one piston-cylinder unit (11), which has a cylinder (12) with an inlet and an outlet valve (17; 19) for a gaseous working medium (5), characterized in that in an idling mode the piston Cylinder unit (11), the supply of the working medium (5) in the cylinder (12) is locked and that the piston-cylinder unit (11) comprises a vacuum valve (21), which prevails in idling operation in the cylinder (12) relative to an ambient pressure Opens negative pressure and the cylinder (12) with an ambient atmosphere (22) connects.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Expansionsmaschine, einer Vorrichtung zur Abwärmenutzung von Verbrennungskraftmaschinen und einem entsprechenden Verfahren nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on an expansion machine, a device for waste heat utilization of internal combustion engines and a corresponding method according to the preamble of the independent claims.

Derartige Expansionsmaschinen sind seit langem bekannt und werden vornehmlich zur Abwärmenutzung von stationären Motoren bzw. Großmotoren eingesetzt. Die Wandlung von thermischer Energie in mechanische Energie erfolgt üblicherweise in einen ORC-Prozess (Organic Rankine Cycle). Dabei wird die Abwärme aus dem Abgas bzw. der Abgasrückführung eines Verbrennungsmotors über Wärmetauscher an das Arbeitsmedium des ORC-Prozesses übertragen, welches dadurch verdampft und überhitzt wird. Dieser Dampf wird anschließend in einer Expansionsmaschine entspannt, wobei mechanische Energie gewonnen und an die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors abgegeben wird. Als Expansionsmaschinen kommen dabei Kolbenmaschinen oder Turbinen zum Einsatz. Die am Markt verfügbaren Expansionsmaschinen sind auf ein konstantes Angebot an Abwärme ausgerichtet und arbeiten daher bei einem schwankenden Angebot an Abwärme, d. h. bei einem schwankenden Volumenstrom eines durch die Abwärme erhitzten Arbeitsmediums, wie sich dies beispielsweise bei Kraftfahrzeugen aus dem jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungsmotors (Verkehrssituation, Beladung, Steigung, Fahrgeschwindigkeit, ...) ergibt, wenig effizient.Such expansion machines have long been known and are used primarily for waste heat utilization of stationary engines or large engines. The conversion of thermal energy into mechanical energy usually takes place in an ORC process (Organic Rankine Cycle). The waste heat from the exhaust gas or the exhaust gas recirculation of an internal combustion engine is transferred via heat exchangers to the working medium of the ORC process, which is thereby vaporized and overheated. This steam is then expanded in an expansion machine, wherein mechanical energy is recovered and delivered to the crankshaft of the engine. Piston machines or turbines are used as expansion machines. The expansion machines available on the market are aimed at a constant supply of waste heat and therefore work with a fluctuating supply of waste heat, ie. H. at a fluctuating volume flow of a heated by the waste heat working medium, as is the case, for example, in motor vehicles from the respective operating state of the engine (traffic situation, load, slope, speed, ...), little efficient.

Die Anpassung des Volumenstroms kann bei einer Kolbenmaschine prinzipiell über eine Abschaltung von einzelnen Kanälen bzw. Kolben erfolgen. Werden einzelne Zuströmkanäle der Expansionsmaschine über entsprechende Ventile abgeschaltet, so werden der oder die abgeschalteten Zylinder nicht mehr mit dem Arbeitsmedium (Dampf) gefüllt. Da die Kolben jedoch fest mit einer Kurbelwelle der Expansionsmaschine verbunden sind, vollziehen diese Kolben nach wie vor eine Hubbewegung. Zu Beginn des Kolbenarbeitstaktes ist das Einlassventil geöffnet, durch die Abschaltung des Kanals wird der Zylinder jedoch nicht mit Dampf gefüllt. Nach dem Schließen des Einlassventils wird die Zylinderfüllung durch die Abwärtsbewegung des Kolbens entspannt. Da sich im Zylinder jedoch kein Dampf unter hohem Druck befindet, kann der Koben keine Arbeit gewinnen, sondern muss gegen den vorherrschenden Druck im Kurbelgehäuse Arbeit aufwenden, um diese Entspannung zu vollziehen. Da nach dem Ende der Entspannung das Auslassventil geöffnet wird und nun ein Druckausgleich mit dem Auslasskanal erfolgt, kann diese Arbeit während des Auslasstakts nicht wieder zurückgewannen werden. Eine mögliche Abhilfe besteht im Öffnen der Auslassventile während des Arbeitstaktes, so dass im Zylinder keine Expansion aufgrund der Abwärtsbewegung des Kolbens erfolgt. Dies setzt allerdings eine Verstelleinrichtung für die Auslassventile voraus. Da nicht immer alle, sondern auch nur einzelne Kolben abschaltbar sein sollen, muss diese Verstelleinrichtung für jedes Auslassventil separat vorhanden und ansteuerbar sein, was einen hohen Aufwand bedeutet.The adjustment of the volume flow can in principle be carried out in a piston engine via a shutdown of individual channels or pistons. If individual inflow channels of the expansion machine are switched off via corresponding valves, the cylinder (s) switched off are no longer filled with the working medium (steam). However, since the pistons are fixedly connected to a crankshaft of the expansion machine, these pistons still make a stroke movement. At the beginning of the piston stroke, the inlet valve is opened, but the shutdown of the channel does not fill the cylinder with steam. After closing the intake valve, the cylinder charge is released by the downward movement of the piston. However, since there is no steam in the cylinder under high pressure, the piston can not gain work, but has to work against the prevailing pressure in the crankcase to complete this relaxation. Since the outlet valve is opened after the end of the expansion and pressure equalization with the outlet channel takes place, this work can not be recovered during the exhaust stroke. One possible remedy is to open the exhaust valves during the power stroke so that there is no expansion in the cylinder due to the downward movement of the piston. However, this requires an adjustment for the exhaust valves. Since not always all, but only individual pistons should be switched off, this adjustment must be present separately and controllable for each outlet valve, which means a lot of effort.

In der DE 10 2007 019 422 A1 ist eine Expansionsmaschine für ein Fahrzeug gezeigt, die in einem geschlossenen Kreislauf für ein Arbeitsmedium aufgenommen ist. Die Expansionsmaschine folgt einem Verdampfer für das Arbeitsmedium und geht einem Kondensator für das Arbeitsmedium voraus. Es ist eine Bypassverbindung zur Herstellung einer Druckausgleichverbindung zwischen der ersten und der zweiten volumenvariablen Komponente vorgesehen.In the DE 10 2007 019 422 A1 an expansion machine for a vehicle is shown, which is housed in a closed circuit for a working medium. The expansion machine follows an evaporator for the working medium and precedes a condenser for the working medium. There is provided a bypass connection for establishing a pressure equalization connection between the first and the second volume-variable component.

Ein weiteres Verfahren zur Nutzung der Abwärme von Verbrennungsmotorantrieben wird in der DE 10 2005 039 294 A1 vorgeschlagen. Hier wird die im Abgas befindliche Energie zur Erhitzung des Abgases eine einem Heißluftmotor verwendet. Der Heißluftmotor ist als Zusatzmotor unmittelbar an den Explosionsmotor angebaut.Another method for utilizing the waste heat of internal combustion engine drives is in the DE 10 2005 039 294 A1 proposed. Here, the energy contained in the exhaust gas for heating the exhaust gas is used in a hot air engine. The hot air engine is mounted as an additional motor directly to the explosion engine.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Expansionsmaschine derart weiterzubilden, dass ihre Nutzleistung bei variablen Volumen- bzw. Massenströmen eines an die Expansionsmaschine herangeführten Arbeitsmediums auf einfache und kostengünstige Weise optimiert werden kann.The object of the invention is to further develop a generic expansion machine such that its useful power can be optimized in a simple and cost-effective manner with variable volume or mass flows of a working medium brought to the expansion machine.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Expansionsmaschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved by an expansion machine with the features specified in claim 1.

Erfindungsgemäß wird während des Leerlaufbetriebs einer oder auch mehrerer Kolben-Zylindereinheiten eine Überexpansion des darin befindlichen Arbeitsmediums zuverlässig verhindert, wodurch der Wirkungsgrad der Expansionsmaschine insgesamt verbessert werden kann. Werden einzelne Zylinder der Expansionsmaschine abgeschaltet, so werden diese nicht mit Dampf befüllt. Sobald das zugehörige Einlassventil schließt und der Arbeitstakt des Kolbenelements beginnt, ist das Volumen im Zylinder bereits auf dem Druckniveau des vollständig expandierten Dampfes. Eine weitere Expansion dieses Volumens wird durch das Unterdruckventil verhindert, das vorzugsweise im Kolben der Kolben-Zylindereinheit integriert ist. Somit ist eine Anpassung des Hubraums der Expansionsmaschine auf variable Volumenströme des zur Abwärmenutzung zur Verfügung stehenden Arbeitsmediums möglich, ohne dabei die Auslassventile verstellen bzw. deren Ventilsteuerung verändern zu müssen.According to the invention, an over-expansion of the working medium therein is reliably prevented during idling operation of one or more piston-cylinder units, whereby the efficiency of the expansion machine can be improved overall. If individual cylinders of the expansion machine are switched off, they will not be filled with steam. As soon as the associated inlet valve closes and the stroke of the piston element begins, the volume in the cylinder is already at the pressure level of the fully expanded vapor. Further expansion of this volume is prevented by the vacuum valve, which is preferably integrated in the piston of the piston-cylinder unit. Thus, an adaptation of the displacement of the expansion machine to variable volume flows of the waste heat for use available working medium is possible, without while adjusting the exhaust valves or to change their valve control.

Des Weiteren kann während der Anlaufphase des ORC-Prozesses, d. h. wenn die Verdampfertemperatur noch nicht das gewünschte Temperaturniveau erreicht hat, die Expansionsmaschine bereits ohne Verluste betrieben werden, da eine Überexpansion mit Hilfe des Unterdruckventils verhindert ist. Dies ermöglicht es zudem, die Auslegung der Expansionsmaschine auf das maximale Expansionsverhältnis abzustimmen und die Expansionsmaschine bei Betriebszuständen, für die der ORC-Prozess ein geringeres als das maximale Expansionsverhältnis fordert, verlustfrei zu betreiben.Furthermore, during the start-up phase of the ORC process, i. H. if the evaporator temperature has not yet reached the desired temperature level, the expansion machine are already operated without losses, since an over-expansion by means of the vacuum valve is prevented. This also makes it possible to match the design of the expansion machine to the maximum expansion ratio and to operate lossless the expansion machine in operating conditions for which the ORC process requires a lower than the maximum expansion ratio.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Abwärmenutzung von Verbrennungskraftmaschinen gemäß Anspruch 6 und ein entsprechendes Verfahren gemäß Anspruch 8.The invention also relates to a device for waste heat utilization of internal combustion engines according to claim 6 and a corresponding method according to claim 8.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are the description, the drawings and claims removed.

Zeichnungendrawings

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung stark schematisiert wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen stark schematisierten Querschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Abwärmenutzung des Abgases 2 einer Verbrennungskraftmaschine 3.The invention will be explained in more detail with reference to a highly schematically illustrated in the drawing embodiment. The single figure shows a highly schematic cross-section of a device according to the invention 1 for waste heat utilization of the exhaust gas 2 an internal combustion engine 3 ,

Die nach dem so genannten ORC(Organic Rankine Cycle)-Prozess arbeitende Vorrichtung 1 umfasst einen Wärmetauscher 4, in dem die Abwärme des Abgases 2 auf ein Arbeitsmedium 5 übertragen wird, welches in der flüssigen Phase von einer Pumpe (nicht gezeigt) auf das für eine Verdampfung erforderliche Druckniveau komprimiert ist, sowie eine als Kolbenmaschine ausgeführte Expansionsmaschine 10, der das im Wärmetauscher 4 erwärmte Arbeitsmedium 5 zugeführt wird. Durch die im Wärmetauscher 4 stattfindende Erwärmung wird das Arbeitsmedium 5 isobar verdampft und anschließend überhitzt. Danach wird das nun dampfförmige Arbeitsmedium 5 in der Expansionsmaschine 10 adiabat entspannt. Dabei wird mechanische Energie gewonnen und auf eine Kurbelwelle 6 der Expansionsmaschine 10 übertragen. Das Arbeitsmedium 5 wird nun in einem Kondensator (nicht gezeigt) abgekühlt und wieder der Pumpe zugeführt.The device operating according to the so-called ORC (Organic Rankine Cycle) process 1 includes a heat exchanger 4 in which the waste heat of the exhaust gas 2 on a working medium 5 is transferred, which is compressed in the liquid phase by a pump (not shown) to the pressure level required for evaporation, and an expansion machine designed as a piston machine 10 that in the heat exchanger 4 heated working medium 5 is supplied. Through the in the heat exchanger 4 heating takes place becomes the working medium 5 Isobar evaporates and then overheats. Thereafter, the now vaporous working medium 5 in the expansion machine 10 adiabatic relaxes. This mechanical energy is gained and on a crankshaft 6 the expansion machine 10 transfer. The working medium 5 is now cooled in a condenser (not shown) and returned to the pump.

Die Expansionsmaschine 10 weist eine Mehrzahl von in Reihe angeordneten baugleichen Kolben-Zylindereinheiten 11 auf, von denen in der Zeichnung nur eine gezeigt ist. Die Kolben-Zylindereinheiten 11 weisen jeweils einen Zylinder 12 und einen darin verschiebbar geführten Kolben 13 auf. Die Kolben 13 der einzelnen Kolben-Zylindereinheiten 11 sind über ein Pleuelgestänge 14 mit der in einem Kurbelgehäuse 15 angeordneten Kurbelwelle 6 der Expansionsmaschine 10 verbunden und somit miteinander bewegungsgekoppelt. Die Kolben-Zylindereinheiten 11 weisen weiterhin jeweils ein Einlassventil 17 für das über eine Zuführleitung 18 zugeführte dampfförmige Arbeitsmedium 5 sowie ein Auslassventil 19 für das entspannte Arbeitsmedium 5 auf. Die Ventile 17, 19 der Kolben-Zylindereinheiten 11 sind über eine Steuereinheit 20 elektronisch angesteuert. The expansion machine 10 has a plurality of identical piston-cylinder units arranged in series 11 of which only one is shown in the drawing. The piston-cylinder units 11 each have a cylinder 12 and a piston displaceably guided therein 13 on. The pistons 13 the individual piston-cylinder units 11 are via a connecting rod linkage 14 with the in a crankcase 15 arranged crankshaft 6 the expansion machine 10 connected and thus coupled with each other motion. The piston-cylinder units 11 continue to each have an inlet valve 17 for that via a supply line 18 supplied vaporous working medium 5 and an exhaust valve 19 for the relaxed working medium 5 on. The valves 17 . 19 the piston-cylinder units 11 are via a control unit 20 electronically controlled.

In den Kolben 13 der Kolben-Zylindereinheiten 11 ist jeweils ein als federbelastetes Kugelrückschlagventil ausgeführtes Unterdruckventil 21 angeordnet, durch das der Zylinder 12 mit dem Kurbelgehäuse 15 oder dem Kondensator verbindbar ist. Wenn der im Zylinder 12 herrschende Druck kleiner als der im Kurbelgehäuse 15 herrschende Umgebungsdruck ist, öffnet das Unterdruckventil 21 und verbindet so den Zylinder 12 mit dem Kurbelgehäuse 15 bzw. mit der Kondensatoratmosphäre 22. Dadurch ist eine Überexpansion des im Zylinder 14 befindlichen Arbeitsmediums 5 verhindert.In the pistons 13 the piston-cylinder units 11 is in each case designed as a spring-loaded ball check valve vacuum valve 21 arranged through which the cylinder 12 with the crankcase 15 or connectable to the capacitor. When in the cylinder 12 prevailing pressure smaller than that in the crankcase 15 is prevailing ambient pressure, opens the vacuum valve 21 and thus connects the cylinder 12 with the crankcase 15 or with the condenser atmosphere 22 , This is an overexpansion of the cylinder 14 located working medium 5 prevented.

Je nach Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 3 variieren der Abgasmassenstrom, der Massenstrom der Abgasrückführung und die Temperaturen von Abgas 2 und Abgasrückführung. Der Volumenstrom des Arbeitsmediums 5 muss dabei auf das Wärmeangebot der Verbrennungskraftmaschine 3 angepasst werden, da einerseits ein möglichst großer Anteil der thermischen Energie in mechanische Energie umgewandelt und andererseits die Abgasrückführung möglichst stark abgekühlt werden soll. Die Anpassung der Expansionsmaschine 10 auf unterschiedliche Volumenströme des Arbeitsmediums 5 erfolgt durch Abschaltung (Leerlauf) von einzelnen Kolben-Zylindereinheiten 11, indem die zugehörigen Einlassventile 17 nicht mehr geöffnet werden und die zugehörigen Zylinder 12 nicht mit mehr mit dem Arbeitsmedium 5 befüllt werden. Sobald das zugehörige Einlassventil 17 schließt und der Arbeitstakt des Kolbens 13 beginnt, ist das Volumen im Zylinder 12 bereits auf dem Druckniveau des vollständig expandierten Arbeitsmediums 5. Eine weitere Expansion (Überexpansion) dieses Volumens wird durch das Unterdruckventil 21 verhindert. Da sich im Kurbelgehäuse 15 ein Anteil an bereits expandiertem dampfförmigem Arbeitsmedium 5 befindet, kann nun Arbeitsmedium 5 aus dem Kurbelgehäuse 15 in den Zylinder 12 gelangen, so dass der Kolben 13 keine Arbeit durch eine weitere Expansion der Zylinderfüllung gegen den Umgebungsdruck im Kurbelgehäuse 15 verrichten muss. Somit ist eine Anpassung des Hubraums der Expansionsmaschine 10 auf variable Volumenströme des zur Abwärmenutzung zur Verfügung stehenden Arbeitsmediums 5 möglich, ohne dabei die Auslassventile 19 zu verstellen bzw. deren Ventilsteuerung zu verändern.Depending on the operating point of the internal combustion engine 3 vary the exhaust gas mass flow, the mass flow of the exhaust gas recirculation and the temperatures of exhaust gas 2 and exhaust gas recirculation. The volume flow of the working medium 5 it must on the heat supply of the internal combustion engine 3 be adapted, on the one hand as large a proportion of the thermal energy is converted into mechanical energy and on the other hand, the exhaust gas recirculation should be cooled as much as possible. The adaptation of the expansion machine 10 to different volume flows of the working medium 5 is done by switching off (idling) of individual piston-cylinder units 11 by taking the associated inlet valves 17 no longer be opened and the associated cylinder 12 not with more with the working medium 5 be filled. As soon as the associated inlet valve 17 closes and the power stroke of the piston 13 starts, is the volume in the cylinder 12 already at the pressure level of the completely expanded working medium 5 , Further expansion (overexpansion) of this volume is achieved by the vacuum valve 21 prevented. As in the crankcase 15 a share of already expanded vaporous working medium 5 can now be working medium 5 from the crankcase 15 in the cylinder 12 arrive, so that the piston 13 no work by a further expansion of the cylinder filling against the ambient pressure in the crankcase 15 must do. Thus, an adjustment of the displacement of the expansion machine 10 to variable volume flows of the available for waste heat utilization working medium 5 possible without removing the exhaust valves 19 to adjust or change their valve control.

Wie gestrichelt angedeutet, kann dem Einlassventil 17 in der Zuführleitung 18 auch ein von der Steuereinheit 20 ansteuerbares Absperrelement 23 vorgeordnet sein, um im Leerlaufbetrieb die Zufuhr zum zugehörigen Zylinder 12 abzusperren. Dies ermöglicht eine vom Kolbenhub abhängige mechanische Zwangssteuerung der Ein- und Auslassventile 17, 19.As indicated by dashed lines, the inlet valve 17 in the supply line 18 also one from the control unit 20 controllable shut-off element 23 upstream to idle the supply to the associated cylinder 12 shut off. This allows a dependent of the piston stroke mechanical positive control of the intake and exhaust valves 17 . 19 ,

Claims (8)

Expansionsmaschine (10) mit mindestens einer Kolben-Zylindereinheit (11), die einen Zylinder (12) mit einem Einlass- und einem Auslassventil (17; 19) für ein gasförmiges Arbeitsmedium (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Leerlaufbetrieb der Kolben-Zylindereinheit (11) die Zuführung des Arbeitsmediums (5) in den Zylinder (12) gesperrt ist und dass die Kolben-Zylindereinheit (11) ein Unterdruckventil (21) aufweist, das im Leerlaufbetrieb bei einem im Zylinder (12) gegenüber einem Umgebungsdruck herrschenden Unterdruck öffnet und den Zylinder (12) mit einer Umgebungsatmosphäre (22) verbindet.Expansion machine ( 10 ) with at least one piston-cylinder unit ( 11 ), which is a cylinder ( 12 ) with an inlet and an outlet valve ( 17 ; 19 ) for a gaseous working medium ( 5 ), characterized in that in an idling operation of the piston-cylinder unit ( 11 ) the supply of the working medium ( 5 ) in the cylinder ( 12 ) is locked and that the piston-cylinder unit ( 11 ) a vacuum valve ( 21 ), which in idling mode in an in-cylinder ( 12 ) opens against an ambient pressure prevailing vacuum and the cylinder ( 12 ) with an ambient atmosphere ( 22 ) connects. Expansionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kolben-Zylindereinheiten (11) vorgesehen sind, deren Kolben (13) miteinander bewegungsgekoppelt sind, wobei zumindest einige der Kolben-Zylindereinheiten (11) in ihrem Leerlaufbetrieb von der Zuführung des Arbeitsmediums (5) in ihre Zylinder (12) abgesperrt sind und jeweils ein Unterdruckventil (21) aufweisen, das in dem Leerlaufbetrieb bei einem im jeweiligen Zylinder (12) gegenüber einem Umgebungsdruck herrschenden Unterdruck öffnet und den Zylinder (12) mit der Umgebungsatmosphäre (22) verbindet.Expansion machine according to claim 1, characterized in that a plurality of piston-cylinder units ( 11 ) are provided, the piston ( 13 ) are motion-coupled with each other, wherein at least some of the piston-cylinder units ( 11 ) in its idling operation of the supply of the working medium ( 5 ) in their cylinders ( 12 ) are shut off and in each case a vacuum valve ( 21 ), which in the idle mode at one in each cylinder ( 12 ) opens against an ambient pressure prevailing vacuum and the cylinder ( 12 ) with the ambient atmosphere ( 22 ) connects. Expansionsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Leerlaufbetrieb einer Kolben-Zylindereinheit (11) die Zuführung des Arbeitsmediums (5) in den jeweiligen Zylinder (12) durch das jeweilige Einlassventil (17) oder ein diesem vorgeordnetes Sperrelement (23) abgesperrt ist.Expansion machine according to claim 1 or 2, characterized in that in the idling operation of a piston-cylinder unit ( 11 ) the supply of the working medium ( 5 ) in the respective cylinder ( 12 ) through the respective inlet valve ( 17 ) or an upstream blocking element ( 23 ) is locked. Expansionsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdruckventil (21) einer Kolben-Zylindereinheit (11) im jeweiligen Kolben (13) angeordnet ist.Expansion machine according to one of the preceding claims, characterized in that the vacuum valve ( 21 ) a piston-cylinder unit ( 11 ) in the respective piston ( 13 ) is arranged. Expansionsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdruckventil (21) als ein federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet ist.Expansion machine according to one of the preceding claims, characterized in that the vacuum valve ( 21 ) is formed as a spring-loaded check valve. Vorrichtung (1) zur Abwärmenutzung von Verbrennungskraftmaschinen, mit einem Wärmetauscher (4), in dem die Abwärme des Abgases (2) einer Verbrennungskraftmaschine (3) auf ein Arbeitsmedium (5) übertragen wird, und mit einer nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildeten Expansionsmaschine (10), der das im Wärmetauscher (4) erwärmte Arbeitsmedium (5) zugeführt wird.Contraption ( 1 ) for waste heat utilization of internal combustion engines, with a heat exchanger ( 4 ), in which the waste heat of the exhaust gas ( 2 ) an internal combustion engine ( 3 ) on a working medium ( 5 ) is transferred, and with an expansion machine according to one of the preceding claims ( 10 ), which in the heat exchanger ( 4 ) heated working medium ( 5 ) is supplied. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (13) mehrerer Kolben-Zylindereinheiten (11) über eine Kurbelwelle (6) der Expansionsmaschine (10) miteinander bewegungsgekoppelt sind.Device according to claim 6, characterized in that the pistons ( 13 ) a plurality of piston-cylinder units ( 11 ) via a crankshaft ( 6 ) of the expansion machine ( 10 ) are motion-coupled with each other. Verfahren zur Abwärmenutzung von Verbrennungskraftmaschinen, wobei die Abwärme des Abgases (2) einer Verbrennungskraftmaschine (3) auf ein Arbeitsmedium (5) übertragen wird, das dann in einer als Kolbenmaschine mit mehreren Kolben-Zylindereinheiten (11) ausgebildeten Expansionsmaschine (10) entspannt wird, und die dabei gewonnene mechanische Energie auf eine Kurbelwelle (6) der Verbrennungskraftmaschine (3) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Leerlaufbetrieb mindestens einer der Kolben-Zylindereinheiten (11) die Zuführung des Arbeitsmediums (5) in den Zylinder (12) der leerlaufenden Kolben-Zylindereinheit (11) abgesperrt wird und dass in dem Leerlaufbetrieb der Zylinder (12) der leerlaufenden Kolben-Zylindereinheit (11) bei einem im Zylinder (12) gegenüber einem Umgebungsdruck herrschenden Unterdruck mit einer Umgebungsatmosphäre (22) verbunden wird.Method for waste heat utilization of internal combustion engines, wherein the waste heat of the exhaust gas ( 2 ) an internal combustion engine ( 3 ) on a working medium ( 5 ), which is then in a piston machine with a plurality of piston-cylinder units ( 11 ) trained expansion machine ( 10 ) is relaxed, and the mechanical energy thereby obtained on a crankshaft ( 6 ) of the internal combustion engine ( 3 ) is transmitted, characterized in that in an idling operation of at least one of the piston-cylinder units ( 11 ) the supply of the working medium ( 5 ) in the cylinder ( 12 ) of the idling piston-cylinder unit ( 11 ) and that in idling mode the cylinder ( 12 ) of the idling piston-cylinder unit ( 11 ) in a cylinder ( 12 ) relative to an ambient pressure prevailing negative pressure with an ambient atmosphere ( 22 ) is connected.
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