AT15044U2 - Brennkraftmaschine mit einem abwärmerückgewinnungssystem - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einem abwärmerückgewinnungssystem Download PDF

Info

Publication number
AT15044U2
AT15044U2 ATGM50112/2016U AT501122016U AT15044U2 AT 15044 U2 AT15044 U2 AT 15044U2 AT 501122016 U AT501122016 U AT 501122016U AT 15044 U2 AT15044 U2 AT 15044U2
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
exhaust
combustion engine
exhaust gas
internal combustion
expansion device
Prior art date
Application number
ATGM50112/2016U
Other languages
English (en)
Other versions
AT15044U3 (de
Inventor
Josef Wolkerstorfer
Original Assignee
Avl List Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avl List Gmbh filed Critical Avl List Gmbh
Publication of AT15044U2 publication Critical patent/AT15044U2/de
Publication of AT15044U3 publication Critical patent/AT15044U3/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/101—Regulating means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/085—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio the fluid drive using expansion of fluids other than exhaust gases, e.g. a Rankine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem zumindest eine Verdampfungseinrichtung (5) und eine Expansionseinrichtung (8) aufweisenden Abwärmerückgewinnungssystem (3) zum Rückgewinnen von Energie aus Abwärme aus dem Abgassystem (1), wobei im Abgassystem (1) zumindest eine vorzugsweise als SCR-Katalysator oder Oxidationskatalysator ausgebildete Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) angeordnet ist, wobei im Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) zumindest eine Verdampfungseinrichtung (5) angeordnet ist, wobei auch die Expansionseinrichtung (8) im Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) angeordnet ist. Um den Wirkungsgrad des Abwärmerückgewinnungssystems (3) zu verbessern, ist vorgesehen, dass die Expansionseinrichtung (8) im Abgasstrom des Abgassystems (1), vorzugsweise in einer Abgasleitung (13) des Abgassystems (1), angeordnet ist und vom Abgas zumindest teilweise umströmt wird.

Description

Beschreibung
BRENNKRAFTMASCHINE MIT EINEM ABWÄRMERÜCKGEWINNUNGSSYSTEM
[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem zumindest eine Verdampfungseinrichtung und eine Expansionseinrichtung aufweisenden Abwärmerückgewinnungssystem zum Rückgewinnen von Energie aus Abwärme aus dem Abgassystem, wobei im Abgassystem zumindest eine vorzugsweise als SCR- Katalysator oder Oxidationskatalysator ausgebilde-te Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet ist, wobei im Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung zumindest eine Verdampfungseinrichtung angeordnet ist, wobei auch die Expansionseinrichtung im Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet ist.
[0002] Abwärmerückgewinnungssysteme bzw. WHR-Systeme (WHR-Waste Heat Recovery) zur Rückgewinnung von Energie aus Abwärme aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine arbeiten beispielsweise nach dem Organic-Rankine-Kreisprozess (ORC-Organic Rankine Cycle). Dabei wird die Abwärme in mechanische Energie umgewandelt, indem ein in einem geschlossenen Kreislauf geführtes Arbeitsmedium abwechselnd bei niedrigem Druck in einer Kondensationseinrichtung kondensiert und bei höherem Druck in einer durch die Abwärme des Abgases erhitzten Verdampfungseinrichtung verdampft. Der Druck wird durch die Abgaswärme in der Verdampfungseinrichtung erzeugt und in einer Expansionseinrichtung, beispielsweise einer Turbine, einem Schraubenexpander oder Hubkolbenexpander, unter Abgabe von Arbeit abgebaut. Die benötigte Zufuhr des Arbeitsmediums zur Verdampfungseinrichtung wird von einer Speisepumpe durch Aufwand von Arbeit erbracht. Das Abwärmerückgewinnungssystem kann dabei zusätzlich noch einen durch einen Wärmetauscher gebildeten Regenerator zwischen der Verdampfungseinrichtung und der Speisepumpe aufweisen, welcher dazu dient, das Arbeitsmedium nach der Speisepumpe vorzuwärmen. Eine Brennkraftmaschine mit einem nach dem ORC arbeitenden Wärmerückgewinnungssystem ist beispielsweise aus der WO 2014/083074 A1 bekannt.
[0003] Es ist bekannt die Verdampfungseinrichtung eines Abwärmerückgewinnungssystems zum Rückgewinnen von Energie aus Abwärme aus einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine im Bereich einer Abgasnachbehandlungseinrichtung anzuordnen. Derartige Anordnungen werden beispielsweise in den Dokumenten EP 1 455 074 A1, EP 1 361 346 A1, EP 1 249 584 A1 oder WO 2012/021539 A1 offenbart.
[0004] Dabei kann es bei ungünstigen Rahmenbedingungen zu sogenannter Blitzkondensation (= Filmkondensation des Arbeitsmediums an den Innenwänden der Expansionseinrichtung beim Befüllen des Expansionsraumes) und Eisbildung im Bereich der Expansionseinrichtung kommen, was den Wirkungsgrad des Abwärmerückgewinnungssystems nachteilig beeinflusst.
[0005] Aus der DE 10 2009 045 380 A1 ist eine Antriebseinrichtung mit einer durch einen Abgasturbolader gebildeten Aufladevorrichtung zur Erhöhung des Drucks und des Massenstroms der Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine bekannt, welche einen Dampferzeuger zur Verdampfung eines Fluids unter Verwendung von dem Abgas der Brennkraftmaschine entnommener thermischer Energie aufweist. Der Dampferzeuger ist an einen Dampfspeicher angeschlossen. Die Abgasturbine des Abgasturboladers ist sowohl mit Abgas, als auch mit Dampf aus dem Dampfspeicher beaufschlagbar.
[0006] Die DE 10 2009 042 584 A1 beschreibt ein System zur Nutzung von Abwärme eines Verbrennungsmotors mittels eines Clausius-Rankine-Kreisprozesses, wobei eine Expansionsmaschine nahe einer Abgasleitung des Abgassystems des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Um Schäden am Wärmeüberträger zu vermeiden, weist dieser ein Ausdehnvolumen auf.
[0007] Weder bei der DE 10 2009 045 380 A1, noch bei der DE 10 2009 042 584 A1 werden Expansionseinrichtung vom heißen Abgas umströmt.
[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteil zu vermeiden und den Wirkungsgrad des Abwärmerückgewinnungssystems zu erhöhen.
[0009] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Expansionseinrichtung im Abgasstrom des Abgassystems, vorzugsweise in einer Abgasleitung des Abgassystems, angeordnet ist und vom Abgas zumindest teilweise umströmt wird.
[0010] Dabei wird das Gehäuse der Expansionseinrichtung, also quasi die Außenhaut der Expansionseinrichtung, vom heißen Abgas umströmt. Umströmt bedeutet hier, dass eine Außenumfangsfläche der Expansionseinrichtung oder eines die Expansionseinrichtung umgebenden und mit dieser thermisch verbundenen Gehäuseteils großflächig vom heißen Abgas benetzt wird.
[0011] Die Expansionseinrichtung wird vom heißen Abgas umströmt und mit diesem geheizt, sodass es keine Wärmeverluste des Arbeitsmediums in der Expansionseinrichtung an die Außenwände der Expansionseinrichtung gibt. Insbesondere erfolgt somit keine Blitzkondensation. Dies ist gewährleistet, da die Oberflächentemperatur des Expansionsraums der Expansionseinrichtung durch die Wärmeübertragung heißer ist als das Arbeitsmedium bzw. über der Sättigungstemperatur des Arbeitsmediums liegt.
[0012] Der Expander wird vom heißen Abgas umströmt und mit diesem geheizt.
[0013] Durch die Umströmung wird das Gehäuse der Expansionseinrichtung über eine sehr große Umfangsfläche vom heißen Abgas benetzt und die Abgaswärme in das Gehäuse der Expansionseinrichtung geleitet, ohne dass eine Vermischung des Arbeitsmediums mit dem Abgas erfolgt.
[0014] Die Expansionseinrichtung kann beispielsweise durch eine Turbine, einen Schraubenexpander oder einen Hubkolbenexpander gebildet sein.
[0015] Um die Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht nachteilig zu beeinflussen kann die Expansionseinrichtung stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet sein.
[0016] Die Expansionseinrichtung treibt eine Abtriebswelle an, welche mit einer Arbeitsmaschine, beispielsweise einem Generator zur Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie, antriebsverbunden ist. Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Arbeitsmaschine außerhalb des Abgasstroms, vorzugsweise außerhalb der Abgasleitung des Abgassystems angeordnet ist. Dadurch wird die thermische Belastung der Arbeitsmaschine möglichst gering gehalten.
[0017] Zur bestmöglichen Nutzung der Abwärme des Abgases ist es vorteilhaft, wenn auch die Verdampfungseinrichtung im Abgasstrom des Abgassystems, vorzugsweise in einer Abgasleitung des Abgassystems, angeordnet ist und vom heißen Abgas der Brennkraftmaschine zumindest teilweise umströmt wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird das Arbeitsmedium in der Verdampfungseinrichtung im Abgasstrom stromabwärts der Position der Expansionseinrichtung erhitzt bzw. verdampft und somit mit leicht kühleren Abgas als die Verdampfungseinrichtung umströmt.
[0018] Die Verdampfungseinrichtung kann dabei stromaufwärts oder stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Verdampfungseinrichtung stromabwärts der Expansionseinrichtung angeordnet. Dadurch, dass die Expansionseinrichtung auf eine Temperatur erhitzt wird, welche höher ist als die Temperatur in der Verdampfungseinrichtung, kann das Auftreten von Blitzkondensation in der Expansionseinrichtung zuverlässig ausgeschlossen werden.
[0019] Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung zwischen Verdampfungseinrichtung und Expansionseinrichtung angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Verdampfungseinrichtung stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet ist.
[0020] Zum Schutz gegen das korrosiv wirkende Abgas können Verdampfungseinrichtung und/oder Expansionseinrichtung von einem Schutzgehäuse umgeben sein.
[0021] Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Schutzgehäuse durch eine im Abgasstrom, vorzugsweise in der Abgasleitung angeordnete, Tauchhülse gebildet ist, in welche die Expansionseinrichtung bzw. Verdampfungseinrichtung mit überwiegendem Flächenkontakt eingesetzt ist. Dies ermöglicht eine einfache Wartung. Durch den Flächenkontakt zwischen der vom Abgas umströmten Tauchhülse und dem Expander bzw. dem Verdampfer wird ein guter Wärmeübergang ermöglicht, ohne dass das der Expander bzw. der Verdampfer direkt dem Abgas ausgesetzt ist.
[0022] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert.
[0023] Die Fig. 1, Fig. 1a und Fig. 2 zeigen schematisch Anordnungen von Komponenten eines Abwärmerückgewinnungssystems einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in verschiedenen Ausführungsvarianten, wobei in Fig. 1a ein Detail einer modifizierten Ausführung der Fig. 1 dargestellt ist.
[0024] In den Ausführungsvarianten sind funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[0025] In den Figuren ist jeweils ein Teil eines Abgassystem 1 mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 2, beispielsweise einem SC Ft-Katalysator (SCR=Selective Catalytic Reduction) oder einem Oxidationskatalysator, dargestellt. Zur Rückgewinnung von Energie aus Abwärme aus dem Abgas weist die Brennkraftmaschine ein Abwärmerückgewinnungssystem 3 auf, welches beispielsweise nach dem ORC -Kreisprozess arbeitet. Dabei wird die Abwärme des Abgases in mechanische Energie umgewandelt, indem ein in einem geschlossenen Kreislauf geführtes Arbeitsmedium abwechselnd bei niedrigem Druck in einer Kondensationseinrichtung 4 kondensiert und bei höherem Druck in einer durch die Abwärme des Abgases erhitzten Verdampfungseinrichtung 5 verdampft. Der Druck wird durch die Abgaswärme in der Verdampfungseinrichtung 5 erzeugt und in einer Expansionseinrichtung 8, beispielsweise einer Turbine, einem Schraubenexpander oder einem Hubkolbenexpander, unter Abgabe von Arbeit abgebaut. Die benötigte Zufuhr des Arbeitsmediums vom Tank 19 zur Verdampfungseinrichtung 5 wird von einer durch einen Motor 6 angetriebenen Speisepumpe 7 unter Aufwand von Arbeit erbracht. Zur Vorwärmung des flüssigen Arbeitsmediums der Speisepumpe 7 stromaufwärts der Verdampfungseinrichtung 5 kann ein durch einen Wärmetauscher gebildeter Regenerator 9 vorgesehen sein. Die Expansionseinrichtung 8 steht über eine Abtriebswelle 10 mit einer außerhalb des Abgasstroms angeordneten Arbeitsmaschine 11, beispielsweise mit einem Generator 12 in Antriebsverbindung, wobei durch den von der Expansionseinrichtung 8 angetriebenen Generator 12 elektrische Energie erzeugt wird. Mit Bezugszeichen 16 sind Leitungen für das Arbeitsmedium des Abwärmerückgewinnungssystems 3 bezeichnet. Die Bezugszeichen 17 und 18 bezeichnen Stromleitungen des Generators 12 bzw. des Motors 6 der Speisepumpe 7.
[0026] Sowohl der Verdampfer 5, als auch die Expansionseinrichtung 8 befinden sich in einem die Abgasnachbehandlungseinrichtung 2 aufweisenden Bereich der Abgasleitung 13 des Abgassystems 1 und werden vom heißen Abgas der Brennkraftmaschine umströmt.
[0027] Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante sind Verdampfer 5 und Expansionseinrichtung 8 stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 2 angeordnet, wobei die Expansionseinrichtung 8 stromaufwärts der Verdampfungseinrichtung 5 angeordnet ist. Die Verdampfungseinrichtung 5 kann abgasseitig durch eine Bypassleitung 14 umgangen werden, deren Durchfluss durch eine Steuerungseinrichtung 15 gesteuert wird. Dadurch, dass die Expansionseinrichtung 8 auf eine Temperatur erhitzt wird, welche höher ist als die Temperatur des Arbeitsmediums in der Verdampfungseinrichtung 5, kann das Auftreten von Blitzkondensation in der Expansionseinrichtung zuverlässig ausgeschlossen werden.
[0028] Fig. 2 zeigt dagegen eine Ausführungsvariante, bei der der die Abgasnachbehandlungseinrichtung 2 zwischen der Verdampfungseinrichtung 5 und der Expansionseinrichtung 8 des Abwärmerückgewinnungssystems 3 in der Abgasleitung 13 des Abgassystems 1 angeordnet und mit Leitungen 16 miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist die Verdampfungseinrich- tung 5 stromaufwärts, und die Expansionseinrichtung 8 stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 2 angeordnet. Weitere Teile des Abwärmerückgewinnungssystems 3 sind nicht dargestellt.
[0029] Eventuell können die Expansionseinrichtung 8 und/oder die Verdampfungseinrichtung 5 mit einem Schutzgehäuse als Schutz gegen die korrosiven Abgase geschützt sein. Eine separate thermische Isolierung ist nicht erforderlich. Da die Expansionseinrichtung 8 im heißen Abgasstrom angeordnet ist, fallen keine Isolationsverluste an.
[0030] Das Schutzgehäuse kann durch eine in der Abgasleitung angeordnete Tauchhülse 20 gebildet sein, in welche die Expansionseinrichtung 8 bzw. Verdampfungseinrichtung 5 eingesetzt ist (Fig. 1a). Die Außenfläche der Expansionseinrichtung 8 bzw. der Verdampfungseinrichtung 5 und die Innenfläche der beispielsweise zylindrischen Tauchhülse 20 stehen dabei im Flächenkontakt, sodass ein guter Wärmeübergang zwischen der von Abgas umströmten Tauchhülse 20 und der Expansionseinrichtung 8 bzw. der Verdampfungseinrichtung 5 besteht. Dies ermöglicht eine einfache Wartung. Durch den Flächenkontakt zwischen der vom Abgas umströmten Tauchhülse 20 und der Expansionseinrichtung 8 bzw. der Verdampfungseinrichtung 5 wird ein guter Wärmeübergang ermöglicht, ohne dass die Expansionseinrichtung 8 bzw. die Verdampfungseinrichtung 5 direkt dem Abgas ausgesetzt ist.

Claims (10)

  1. Ansprüche
    1. Brennkraftmaschine mit einem zumindest eine Verdampfungseinrichtung (5) und eine Expansionseinrichtung (8) aufweisenden Abwärmerückgewinnungssystem (3) zum Rückgewinnen von Energie aus Abwärme aus dem Abgassystem (1), wobei im Abgassystem (1) zumindest eine vorzugsweise als SCR-Katalysator oder Oxidationskatalysator ausgebildete Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) angeordnet ist, wobei im Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) zumindest eine Verdampfungseinrichtung (5) angeordnet ist, wobei auch die Expansionseinrichtung (8) im Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinrichtung (8) im Abgasstrom des Abgassystems (1), vorzugsweise in einer Abgasleitung (13) des Abgassystems (1), angeordnet ist und vom Abgas zumindest teilweise umström-bar ist.
  2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Expansionseinrichtung (8) über eine Abtriebswelle (10) mit einer Arbeitsmaschine (11), vorzugsweise einem Generator (12), antriebsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (11) außerhalb des Abgasstroms, vorzugsweise außerhalb der Abgasleitung (13) des Abgassystems (1) angeordnet ist.
  3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung (5) im Abgasstrom des Abgassystems (1), vorzugsweise in einer Abgasleitung (13) des Abgassystems (1), angeordnet ist und vom Abgas zumindest teilweise umströmbar ist.
  4. 4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung (5) stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) angeordnet ist.
  5. 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) zwischen Verdampfungseinrichtung (5) und Expansionseinrichtung (8) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Verdampfungseinrichtung (5) stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) angeordnet ist.
  6. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung (5) im Eintrittsbereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) angeordnet ist.
  7. 7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinrichtung (8) stromaufwärts der Verdampfungseinrichtung (5) im Abgasstrom angeordnet ist.
  8. 8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinrichtung (8) stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung (2) im Abgasstrom angeordnet ist.
  9. 9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinrichtung (5) und/oder die Expansionseinrichtung (8) von einem Schutzgehäuse umgeben ist.
  10. 10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse durch eine im Abgasstrom, vorzugsweise in der Abgasleitung (13) angeordnete, Tauchhülse (20) gebildet ist, in welche die Verdampfungseinrichtung (5) bzw. die Expansionseinrichtung (8) mit überwiegendem Flächenkontakt eingesetzt ist. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
ATGM50112/2016U 2015-06-24 2016-06-23 Brennkraftmaschine mit einem abwärmerückgewinnungssystem AT15044U3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50534/2015A AT517368B1 (de) 2015-06-24 2015-06-24 Brennkraftmaschine mit einem abwärmerückgewinnungssystem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT15044U2 true AT15044U2 (de) 2016-11-15
AT15044U3 AT15044U3 (de) 2017-05-15

Family

ID=56463964

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA50534/2015A AT517368B1 (de) 2015-06-24 2015-06-24 Brennkraftmaschine mit einem abwärmerückgewinnungssystem
ATGM50112/2016U AT15044U3 (de) 2015-06-24 2016-06-23 Brennkraftmaschine mit einem abwärmerückgewinnungssystem

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA50534/2015A AT517368B1 (de) 2015-06-24 2015-06-24 Brennkraftmaschine mit einem abwärmerückgewinnungssystem

Country Status (3)

Country Link
AT (2) AT517368B1 (de)
DE (1) DE112016002821A5 (de)
WO (1) WO2016205848A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6481025B2 (ja) 2014-09-24 2019-03-13 ジェンテックス コーポレイション アブレーション形成印を持つ電気光学素子およびその製造方法
DE102017105612A1 (de) * 2017-03-16 2018-09-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Antriebssystem und Kraftfahrzeug
CN112282930A (zh) * 2020-10-19 2021-01-29 唐为民 一种集成式自增压变压缩比发动机

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002115505A (ja) * 2000-10-11 2002-04-19 Honda Motor Co Ltd 内燃機関のランキンサイクル装置
EP2180171B1 (de) * 2008-10-24 2012-07-04 Behr GmbH & Co. KG System mit einem Rankine-Kreislauf
JP2010138884A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Toyota Motor Corp 熱交換装置及びエンジン
DE102009029684B4 (de) * 2009-09-23 2020-12-17 Robert Bosch Gmbh Kompaktbauweise eines Systems zur Abwärmenutzung einer Brennkraftmaschine
DE102009042584A1 (de) * 2009-09-24 2011-04-21 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager und System zur Nutzung von Abwärme eines Verbrennungsmotors
DE102009045380A1 (de) * 2009-10-06 2011-04-07 Robert Bosch Gmbh Antriebseinrichtung
US8752378B2 (en) * 2010-08-09 2014-06-17 Cummins Intellectual Properties, Inc. Waste heat recovery system for recapturing energy after engine aftertreatment systems
DE102010042405B4 (de) * 2010-10-13 2024-06-27 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Abwärmenutzung einer Brennkraftmaschine
WO2014123572A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-14 Volvo Truck Corporation Method and apparatus for heating an expansion machine of a waste heat recovery apparatus
DE102013205740A1 (de) * 2013-04-02 2014-10-02 Robert Bosch Gmbh Abwärmerückgewinnungssystem für eine Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016205848A1 (de) 2016-12-29
AT517368A1 (de) 2017-01-15
AT517368B1 (de) 2017-08-15
DE112016002821A5 (de) 2018-03-08
AT15044U3 (de) 2017-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1573194B1 (de) Wärmekraftmaschine
EP2347102B1 (de) Verfahren zum betreiben eines thermodynamischen kreislaufes sowie thermodynamischer kreislauf
DE102004020753A1 (de) Vorrichtung zur Ausnutzung der Abwärme von Verdichtern
DE102018222512B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung
DE102011054744A1 (de) Wärmetauscher für ein Kombikraftwerk
DE102010042405A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Abwärmenutzung einer Brennkraftmaschine
WO2008067855A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur erhöhung von leistung und wirkungsgrad eines orc-kraftwerkprozesses
AT15044U2 (de) Brennkraftmaschine mit einem abwärmerückgewinnungssystem
DE102012100082B4 (de) Abgaswärmetauscher mit integrierter Vorrichtung zum Fördern eines Arbeitsfluids
DE2625745B1 (de) Dieselbrennkraftmaschinenanlage fuer schiffsantrieb
DE10055202A1 (de) Dampfkraft-/Arbeitsprozeß mit erhöhtem mechanischen Wirkungsgrad für die Elektroenergiegewinnung im Kreisprozeß sowie Anordnung zu seiner Durchführung
WO2017054895A1 (de) Vorrichtung zur abwärmerückgewinnung
DE102011112843A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie oder Druckluft aus Wärme und Abwärme unter Einsatz von Scheibenläuferturbinen und verschiedenen Übertragungsmedien
DE102014226837A1 (de) Variabel einsetzbares Wärmetauschersystem und Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschersystems
WO2017178537A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur energierückgewinnung
DE102010011737A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Energieumwandlung
EP2886806B1 (de) Strömungsmaschine
DE102009024776A1 (de) Fahrzeug mit einem geschlossenen Fluidkreislauf
DE102013021394A1 (de) Abwärmenutzungsanordnung eines Kraftfahrzeuges sowie Verfahren zur Nutzung von Abwärme eines Kraftfahrzeuges in einer Abwärmenutzungsanordnung
DE2618584A1 (de) Einrichtung zur rueckgewinnung der abwaerme von wassergekuehlten verbrennungsmotoren
DE102008038351B4 (de) Kraftwerk mit Wärmepumpe
DE102011013129A1 (de) Verlustwärmetauscher im Abgasstrang
DE102017200887A1 (de) Anordnung mit einem System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses und einer Brennkraftmaschine, sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Anordnung
DE102014119686A1 (de) Druckspeicherkraftwerk mit kombiniertem, rekuperativem Abhitzedampferzeuger
DE102016220672B4 (de) Kraftfahrzeug mit Wärmenutzvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20190630