AT512639B1

AT512639B1 - vehicle

Info

Publication number: AT512639B1
Application number: ATA50175/2012A
Authority: AT
Inventors: Peter Dipl Ing Dr Schoeggl
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2013-10-15
Also published as: AT512639A4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Rennfahrzeug, mit einer eine Brennkraftmaschine (2) aufweisenden Antriebseinheit (1), und zumindest einer Wärmekraftanlage (30) zur Rückgewinnung von Wärme aus einem wärmeabgebenden Bauteil oder einer Wärme abgebenden Baugruppe, wobei der Bauteil oder die Baugruppe an zumindest einen von einem Arbeitsgas, insbesondere Luft, durchströmten Raum (6) grenzt, insbesondere zumindest teilweise von dem durchströmten Raum (6) umgeben ist, mit einem ersten Verdichter (9) und einer ersten Turbine (10), wobei die Austrittsseite (9b) des ersten Verdichters (9) mit einem Einlassbereich (7) des Raumes (6) strömungsverbunden ist, dessen Auslassbereich (8) mit der Eintrittsseite (10a) der ersten Turbine (10) strömungsverbunden ist. Um auf möglichst einfache Weise den Wirkungsgrad des Fahrzeuges zu verbessern, ist vorgesehen, dass der Austrittsströmungsweg (12) der ersten Turbine (10) und der Austrittsströmungsweg (11b) des ersten Verdichters (9), vorzugsweise über zumindest einen ersten Wärmetauscher (40), thermisch miteinander verbunden sind und dass im Austrittsströmungsweg (12) der ersten Turbine (10), vorzugsweise stromabwärts der thermischen Verbindung mit dem Austrittsströmungsweg (11b) des ersten Verdichters (9), zumindest eine abtriebserhöhende Einrichtung (32) angeordnet ist.The invention relates to a vehicle, in particular a racing vehicle, with a drive unit (1) having an internal combustion engine (2) and at least one thermal power plant (30) for recovering heat from a heat emitting component or a heat dissipating assembly, the component or assembly at least one of a working gas, in particular air, flows through space (6) is bordered, in particular at least partially surrounded by the space flowed through (6), with a first compressor (9) and a first turbine (10), wherein the outlet side (9b) of the first compressor (9) is fluidly connected to an inlet region (7) of the space (6), the outlet region (8) of which is flow-connected to the inlet side (10a) of the first turbine (10). In order to improve the efficiency of the vehicle in the simplest possible way, it is provided that the outlet flow path (12) of the first turbine (10) and the outlet flow path (11b) of the first compressor (9), preferably via at least one first heat exchanger (40), are thermally interconnected and that in the outlet flow path (12) of the first turbine (10), preferably downstream of the thermal connection with the outlet flow path (11b) of the first compressor (9), at least one output-increasing means (32) is arranged.

Description

österreichisches Patentamt AT512 639B1 2013-10-15Austrian Patent Office AT512 639B1 2013-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere Rennfahrzeug, mit einer eine Brennkraftmaschine aufweisenden Antriebseinheit, und zumindest einer Wärmekraftanlage zur Rückgewinnung von Wärme aus einem wärmeabgebenden Bauteil oder einer Wärme abgebenden Baugruppe, wobei der Bauteil oder die Baugruppe an zumindest einen von einem Arbeitsgas, insbesondere Luft, durchströmten Raum grenzt, insbesondere zumindest teilweise von dem durchströmten Raum umgeben ist, mit einem ersten Verdichter und einer ersten Turbine, wobei die Austrittsseite des ersten Verdichters mit einem Einlassbereich des Raumes strömungsverbunden ist, dessen Auslassbereich mit der Eintrittsseite der ersten Turbine strömungsverbunden ist.The invention relates to a vehicle, in particular racing vehicle, with a drive unit having an internal combustion engine, and at least one heat power plant for recovering heat from a heat-emitting component or a heat-dissipating assembly, wherein the component or assembly to at least one of a working gas , in particular air, flows through space bordered, in particular at least partially surrounded by the flow-through space, with a first compressor and a first turbine, wherein the outlet side of the first compressor is flow-connected to an inlet region of the space whose outlet region with the inlet side of the first turbine fluidly connected is.

[0002] Bei Renn- und Sportfahrzeuge werden Beschleunigungen, Verzögerungen und Kurvenbeschleunigungen erzielt, die den Wert von 1 g (= Erdbeschleunigung) erheblich überschreiten. Solche Werte sind nur möglich, wenn die Haftungsgrenzen zwischen den Reifen und der Fahrbahnoberfläche mit aerodynamischen Hilfsmitteln heraufgesetzt werden. Am Fahrzeugkörper wird starker Abtrieb erzeugt. Diesem Zweck dienen Frontflügel, Heckflügel und eine besondere Formgebung des eigentlichen Fahrzeugkörpers. Eine dominierende Rolle spielt dabei die Gestaltung des Fahrzeugunterbodens. Es wird angestrebt, die unter dem Fahrzeugboden strömende Luft so stark wie nur möglich zu beschleunigen. Je höher deren Geschwindigkeit, desto stärker ist nach dem Bernoullischen Gesetz deren Saugkraft und desto stärker ist der auf den Fahrzeugunterboden ausgeübte Abtrieb. Um eine möglichst starke Beschleunigung der Unterbodenluft zu erreichen, wird bei heutigen Rennfahrzeugen die kinetische Energie der Abgase herangezogen: Der Unterboden wird am Heck des Fahrzeugs nach oben gebogen und meist mit senkrechten aerodynamischen Luftleitblechen zur Seite hin abgeschirmt und eventuell noch in der Mitte unterteilt. Auf diese Weise entsteht für die Luft, die unter dem Fahrzeug entlang strömt, ein Diffusor. In diese Diffusorzone werden die Enden der Auspuffrohre mit waagrechten nach hinten zielender Strahlrichtung eingeleitet. Die mit hoher Geschwindigkeit austretenden Abgase üben auf die Luft unter dem Unterboden eine Saugwirkung aus. Sie erhöhen deren Geschwindigkeit und damit deren Saugwirkung auf den Unterboden und somit den Abtrieb des Fahrzeugs.In racing and sports vehicles accelerations, decelerations and cornering accelerations are achieved, which exceed the value of 1 g (= gravitational acceleration) considerably. Such values are only possible if the limits of adhesion between the tires and the road surface are increased with aerodynamic aids. On the vehicle body strong downforce is generated. Front wing, rear wing and a special shaping of the actual vehicle body serve this purpose. A dominating role is played by the design of the vehicle underbody. The aim is to accelerate the air flowing under the vehicle floor as much as possible. The higher their speed, the stronger according to the Bernoulli law their suction power and the stronger the force exerted on the vehicle underbody downforce. To achieve the greatest possible acceleration of the underbody air, the kinetic energy of the exhaust gases is used in today's racing cars: The underbody is bent upwards at the rear of the vehicle and shielded to the side usually with vertical aerodynamic baffles and possibly divided in the middle. In this way creates a diffuser for the air flowing under the vehicle. Into this diffuser zone, the ends of the exhaust pipes are introduced with horizontal jet direction aiming backwards. The exiting at high velocity exhaust gases exert on the air under the subsoil a suction effect. They increase their speed and thus their suction on the underbody and thus the output of the vehicle.

[0003] Die DE 2 554 953 A1 beschreibt eine Antriebseinheit für ein eine Brennkraftmaschine aufweisendes Fahrzeug mit einer Einrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgasstrang, wobei ein Teil des Auslasssystems von einem Mantelraum umgeben ist, dessen Eintrittsbereich mit einem Verdichter und dessen Austrittsbereich mit einer Heißluftturbine strömungsverbunden ist. Der Verdichter ist mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antriebsverbunden. Die Heißluftturbine steht über ein Getriebe und eine Überholkupplung mit dem Differential des Fahrzeuges in mechanischer Verbindung. Nachteilig ist, dass zum Antrieb des Verdichters mechanische Leistung von der Kurbelwelle aufgebracht werden muss.DE 2 554 953 A1 describes a drive unit for a vehicle having an internal combustion engine with a device for recovering heat from the exhaust line, wherein a part of the exhaust system is surrounded by a jacket space, the inlet region with a compressor and the outlet region with a Hot air turbine is fluidly connected. The compressor is drive connected to the crankshaft of the internal combustion engine. The hot air turbine is in mechanical communication with the differential of the vehicle via a transmission and an overrunning clutch. The disadvantage is that mechanical power must be applied by the crankshaft to drive the compressor.

[0004] Die DE 40 15 104 A1 beschreibt eine kombinierte Wärmekraftanlage aus teils hintereinander geschalteten Wärmekraftmaschinen, die ihre nutzbare Abwärme auf eine der jeweils kombinierten anderen Kraftmaschinen übertragen, wobei die vorgeschaltete Wärmekraftmaschine bei der Ausgestaltung als Brennkraftmaschine ihr Abgas als Druckgas für die nachfolgende Wärmekraftmaschine liefert und hierzu einen Verdichter treibt und das Abgas der nachfolgenden Wärmekraftmaschine als Einsatzwärme auf eine Dampfkraftanlage überträgt.DE 40 15 104 A1 describes a combined heat and power plant from partly successively connected heat engines, which transfer their usable waste heat to one of the other combined other engines, the upstream heat engine supplies in the embodiment as an internal combustion engine exhaust as compressed gas for the subsequent heat engine and this drives a compressor and transfers the exhaust gas of the subsequent heat engine as heat input to a steam power plant.

[0005] Aus der DE 10 2010 003 537 A1 ist eine Wärmekraftanlage mit einem Verdichter, einer Druckgas-Arbeitsmaschine, einen Gaserhitzer und einem Gaskühler in einer zum Verdichter führenden Druckgasverbindung bekannt, wobei der Verdichter, die Druckgas-Arbeitsmaschine, der Gaserhitzer und der Gaskühler in einem geschlossenen Joule-Kreisprozess Zusammenwirken.From DE 10 2010 003 537 A1 discloses a thermal power plant with a compressor, a compressed gas working machine, a gas heater and a gas cooler in a pressure gas connection leading to the compressor, the compressor, the compressed gas working machine, the gas heater and the gas cooler Collaborate in a closed Joule cycle.

[0006] Die US 3,554,849 A offenbart ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, deren Abgaswärme über einen in den Abgasstrang mündenden Wärmetauscher und einen dampfbetriebenen Motor genutzt werden kann. 1 /12 österreichisches Patentamt AT512 639B1 2013-10-15 [0007] Weiters ist aus der US 5,806,332 A ein Energieerzeugungssystem für ein Motorfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine bekannt, dessen Abgasenergie mittels eines geschlossenen Kreisprozesses mit Wärmetauschern im Abgassystem und eine mit einem Generator verbundene Expansionseinheit zum Teil rückgewonnen wird, wobei Energie in einer Batterie gespeichert wird.The US 3,554,849 A discloses a vehicle with an internal combustion engine, the exhaust heat can be used via an opening into the exhaust system heat exchanger and a steam-powered engine. A power generation system for a motor vehicle with an internal combustion engine is known from US 5,806,332 A, the exhaust gas energy by means of a closed cycle with heat exchangers in the exhaust system and an expansion unit connected to a generator for Part is recovered, whereby energy is stored in a battery.

[0008] Die US 5,442,904 A offenbart eine Gasturbine mit einem Luftturbinen-Nachschaltpro-zess zur Rückgewinnung von Wärme aus Abgas, wobei ein abgasführender Wärmetauscher an einen von Luft durchströmten Raum grenzt, der zuflussseitig mit einem Verdichter und abflussseitig mit einer Turbine verbunden ist, wobei Turbine und Verdichter wellengleich ausgebildet sind. Die Gasturbine samt Nachschaltprozess ist Teil einer Industrieanlage oder eines Antriebes eines Frachtschiffes oder einer Fähre. Der US 5,442,904 A ist kein Hinweis zu entnehmen, dass das System für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Rennfahrzeug verwendet werden kann, dessen Antriebseinheit eine Brennkraftmaschine aufweist.US 5,442,904 A discloses a gas turbine with an air turbine Nachschaltpro- zess for recovering heat from exhaust gas, wherein an exhaust gas-carrying heat exchanger adjacent to an air-flow space, which is connected to the inflow side with a compressor and the discharge side with a turbine Turbine and compressor are formed wave-like. The gas turbine and downstream process is part of an industrial plant or a drive of a cargo ship or a ferry. The US 5,442,904 A is no indication that the system can be used for a vehicle, in particular for a racing vehicle whose drive unit has an internal combustion engine.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfache Weise die Abgaswärme auf effiziente Weise zu nutzen. Dabei sollen gute Strömungseigenschaften des Fahrzeuges erzielt und insbesondere der Strömungswiderstand und die Straßenlage des Fahrzeuges verbessert werden.The object of the invention is to use the exhaust heat as efficiently as possible in the simplest possible way. In this case, good flow properties of the vehicle to be achieved and in particular the flow resistance and the road holding of the vehicle to be improved.

[0010] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Austrittsströmungsweg der ersten Turbine und der Austrittsströmungsweg des ersten Verdichters, vorzugsweise über zumindest einen ersten Wärmetauscher, thermisch miteinander verbunden sind und dass im Austrittsströmungsweg der ersten Turbine, vorzugsweise stromabwärts der thermischen Verbindung mit dem Austrittsströmungsweg des ersten Verdichters, zumindest eine abtriebserhöhende Einrichtung angeordnet ist.According to the invention this is achieved in that the outlet flow path of the first turbine and the outlet flow path of the first compressor, preferably via at least a first heat exchanger, are thermally connected to each other and that in the outlet flow path of the first turbine, preferably downstream of the thermal connection with the outlet flow path of first compressor, at least one output-increasing device is arranged.

[0011] Die thermische Verbindung mit dem Austrittsströmungsweg des ersten Verdichters ist im Austrittsströmungsweg der ersten Turbine stromaufwärts einer Austrittsöffnung des Austrittsströmungsweges der ersten Turbine angeordnet. Weiters ist die thermische Verbindung mit dem Austrittsströmungsweg der ersten Turbine im Austrittsströmungsweg des ersten Verdichters stromaufwärts des Einlassbereiches des Raumes angeordnet.The thermal connection with the exit flow path of the first compressor is disposed in the exit flow path of the first turbine upstream of an exit opening of the exit flow path of the first turbine. Further, the thermal connection with the exit flowpath of the first turbine is located in the exit flowpath of the first compressor upstream of the inlet area of the room.

[0012] Die erste Turbine kann durch eine Heißluftturbine gebildet sein, wobei zumindest ein Austrittsbereich des durchströmten Raumes mit der Heißluftturbine strömungsverbunden sein kann.The first turbine may be formed by a hot air turbine, wherein at least one outlet region of the flow-through space may be fluidly connected to the hot air turbine.

[0013] Der erste Verdichter wird bevorzugt durch die erste Turbine angetrieben. Der durch die erste Turbine angetriebene erste Verdichter fördert Luft.The first compressor is preferably driven by the first turbine. The first compressor driven by the first turbine delivers air.

[0014] Besonders vorteilhaft ist, wenn im Strömungsweg zum ersten Verdichter, vorzugsweise stromaufwärts einer Ansaugöffnung des ersten Verdichters, zumindest ein Kühler, vorzugsweise ein Luft-/Wasserkühler und/oder ein Luft-/Ölkühler, angeordnet ist. Die Ansaugöffnung des ersten Verdichters ist bevorzugt im Bereich der Kühlflächen des Luft-/Wasserkühlers bzw. Luft-/Ölkühlers so angeordnet, dass der Verdichter Luft durch die Kühlflächen ansaugt. Dadurch, dass der Verdichter die zu verdichtende Luft durch die Kühlflächen des Luft-/Wasserkühlers oder des Luft-/Ölkühlers ansaugt, können die Kühlflächen auf Grund der höheren Strömungsgeschwindigkeiten wesentlich verringert werden. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausführung der Kühleinrichtungen und reduziert den Luftwiderstand und damit die Strömungsverluste. Gegebenenfalls kann durch Einsatz des durch die Kühlflächen des Kühlers ansaugenden ersten Verdichters auf einen separaten Kühlerventilator verzichtet oder dieser zumindest wesentlich kleiner dimensioniert werden. Dies wirkt sich äußerst vorteilhaft auf den Raumbedarf, das Gewicht und den Energiehaushalt des Fahrzeuges aus.It is particularly advantageous if in the flow path to the first compressor, preferably upstream of a suction port of the first compressor, at least one cooler, preferably an air / water cooler and / or an air / oil cooler, is arranged. The suction opening of the first compressor is preferably arranged in the region of the cooling surfaces of the air / water cooler or air / oil cooler so that the compressor sucks air through the cooling surfaces. The fact that the compressor sucks the air to be compressed through the cooling surfaces of the air / water cooler or the air / oil cooler, the cooling surfaces can be significantly reduced due to the higher flow rates. This allows a particularly compact design of the cooling devices and reduces the air resistance and thus the flow losses. Optionally, by using the first compressor sucking through the cooling surfaces of the radiator, a separate radiator fan may be dispensed with or at least substantially smaller in size. This has an extremely beneficial effect on the space requirements, the weight and the energy balance of the vehicle.

[0015] Bei Fahrzeugen mit aerodynamischen abtriebserhöhenden Einrichtungen, insbesondere bei Rennfahrzeugen, ist es von besonderem Vorteil, wenn die abtriebserhöhende Einrichtung im druckseitigen Strömungsweg des ersten Verdichters so angeordnet ist, dass das verdichtete Arbeitsgas, insbesondere verdichtete Luft, auf die abtriebserhöhende Einrichtung geleitet wird. Somit kann der aus der Heißluftturbine ausströmende Volumenstrom genutzt werden, um zu- 2/12 österreichisches Patentamt AT512 639B1 2013-10-15 sätzlichen Abtrieb zu erzeugen. Die Austrittsöffnungen sind dabei so angeordnet, dass der entstehende Überdruck den Wirkungsgrad von aerodynamischen Bauteilen erhöht. Dadurch kann der Abtrieb des Fahrzeuges wesentlich erhöht werden. Die abtriebserhöhende Einrichtung kann dabei durch einen Heckflügel gebildet sein, wobei vorzugsweise zumindest eine Austrittsöffnung aus dem druckseitigen Strömungsweg des ersten Verdichters eines von der ersten Turbine kommenden Austrittsströmungsweges im Bereich unterhalb der der Fahrbahn zugewandten Unterseite des Heckflügels, besonders vorzugsweise im Bereich der Vorderkante des Heckflügels angeordnet ist. Die abtriebserhöhende Einrichtung kann auch durch einen vorzugsweise durch einen Fahrzeugunterboden des Fahrzeuges gebildeten Diffusor im Heckbereich des Fahrzeuges gebildet sein, wobei zumindest eine Austrittsöffnung aus dem druckseitigen Strömungsweg des ersten Verdichters und/oder eines von der ersten Turbine kommenden Austrittsströmungsweges im Bereich des Diffusors angeordnet ist. Insbesondere kann dabei die Austrittsöffnung im Bereich eines Staupunktes an der der Fahrbahn zugewandten Seite des Diffusors angeordnet oder auf der der Fahrbahn zugewandten Seite des Diffusors angeordnet sein, wobei vorzugsweise die Austrittsöffnung in einem Anfangsbereich des Diffusors angeordnet ist.For vehicles with aerodynamic output-enhancing devices, especially in racing cars, it is particularly advantageous if the output-increasing device is arranged in the pressure-side flow path of the first compressor so that the compressed working gas, in particular compressed air, is directed to the output-increasing device. Thus, the volumetric flow out of the hot air turbine can be used to generate additional downforce. The outlet openings are arranged so that the resulting overpressure increases the efficiency of aerodynamic components. As a result, the output of the vehicle can be significantly increased. The output-increasing device can be formed by a rear wing, wherein preferably at least one outlet opening from the pressure-side flow path of the first compressor of the first turbine exit flow path in the area below the road surface facing bottom of the rear wing, particularly preferably arranged in the region of the front edge of the rear wing is. The output-increasing device can also be formed by a preferably formed by a vehicle underbody of the vehicle diffuser in the rear of the vehicle, wherein at least one outlet opening from the pressure-side flow path of the first compressor and / or one coming from the first turbine exit flow path is arranged in the region of the diffuser. In particular, the outlet opening can be arranged in the region of a stagnation point on the side of the diffuser facing the road surface or arranged on the side of the diffuser facing the roadway, the outlet opening preferably being arranged in an initial region of the diffuser.

[0016] Dadurch, dass die Antriebseinheit eine Wärmekraftanlage zur Rückgewinnung von Wärme aus einem wärmeabgebenden Bauteil oder einer Wärme abgebenden Baugruppe aufweist, können Wärmeverluste verringert werden. Der Bauteil oder die Baugruppe grenzt dabei an zumindest einen von einem Gas, vorzugsweise Luft, durchströmten Raum, wobei der Bauteil oder die Baugruppe zumindest teilweise oder überwiegend, vorzugsweise vollständig, von dem durchströmten Raum umgeben sein kann. Der Wärme abgebenden Bauteil oder die Wärme abgebenden Baugruppe kann dabei beispielsweise durch das Auslasssystem der Brennkraftmaschine gebildet sein. Die Wärme des Auslasssystems kann besonders effektiv genutzt werden, wenn das Auslasssystem zumindest einen von mindestens einem luftdurchströmten Raum umgebenen Abgaskrümmer und/oder zumindest einen von mindestens einem luftdurchströmten Raum umgebenen Abgaskanal im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine aufweist. Es ist aber auch möglich, dass der luftdurchströmte Raum Teil eines zweiten Wärmetauschers ist. Zumindest ein Eintrittsbereich des luftdurchströmten Raumes ist mit der Druckseite des ersten Verdichters strömungsverbunden. In dieser Ausführung ist die erste Turbine bevorzugt durch eine Heißluftturbine gebildet, wobei zumindest ein Austrittsbereich des luftdurchströmten Raumes mit der Heißluftturbine strömungsverbunden ist. Die erste Turbine ist somit im druckseitigen Strömungsweg des ersten Verdichters stromabwärts des luftdurchströmten Raumes angeordnet.Characterized in that the drive unit has a thermal power plant for the recovery of heat from a heat-emitting component or a heat-dissipating assembly, heat losses can be reduced. In this case, the component or the assembly is adjacent to at least one space through which a gas, preferably air, flows, wherein the component or the assembly may be surrounded at least partially or predominantly, preferably completely, by the space through which it flows. The heat-emitting component or the heat-emitting assembly may be formed, for example, by the exhaust system of the internal combustion engine. The heat of the exhaust system can be used particularly effectively if the exhaust system has at least one exhaust manifold surrounded by at least one air-flowed space and / or at least one exhaust duct surrounded by at least one air-flowed space in the cylinder head of the internal combustion engine. But it is also possible that the air-flow space is part of a second heat exchanger. At least one inlet region of the space through which air flows is flow-connected to the pressure side of the first compressor. In this embodiment, the first turbine is preferably formed by a hot air turbine, wherein at least one outlet region of the air-flow space is fluidly connected to the hot air turbine. The first turbine is thus arranged in the pressure-side flow path of the first compressor downstream of the air-flow space.

[0017] Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Verdichter und/oder die erste Turbine, vorzugsweise über eine gemeinsame Welle, mit einer elektrischen Maschine antriebsverbunden ist. Die nach Antrieb des ersten Verdichters verbleibende restliche kinetische Energie der Heißluftturbine kann somit zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden. Weiters kann mittels der elektrischen Maschine das Laufzeug der ersten Turbine bzw. des ersten Verdichters besonders rasch auf Betriebsdrehzahl gebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die erste Turbine mit dem Antriebsstrang des Fahrzeuges mechanisch verbunden ist, wobei vorzugsweise die erste Turbine parallel zur Brennkraftmaschine und/oder parallel zu einer elektrischen Antriebsmaschine angeordnet sein kann.It when the first compressor and / or the first turbine, preferably via a common shaft, is drivingly connected to an electric machine is particularly advantageous. The residual kinetic energy of the hot air turbine remaining after the first compressor has been driven can therefore be used to generate electrical energy. Furthermore, the power tool of the first turbine or of the first compressor can be brought to operating speed very quickly by means of the electric machine. Alternatively or additionally, it may also be provided that the first turbine is mechanically connected to the drive train of the vehicle, wherein preferably the first turbine may be arranged parallel to the internal combustion engine and / or parallel to an electric drive machine.

[0018] Sowohl die Heißluftturbine, als auch der erste Verdichter, werden bevorzugt im Wesentlichen nur von Luft - und nicht hauptsächlich etwa von Abgas - durchströmt.Both the hot air turbine, and the first compressor, are preferably substantially only of air - and not mainly about exhaust gas - flows through.

[0019] Somit ist in den meisten Fällen keine Strömungsverbindung zwischen Abgasströmungsweg und luftdurchströmtem Raum erforderlich.Thus, in most cases, no flow connection between the exhaust gas flow path and air-flow space is required.

[0020] Abhängig von der Konfiguration kann es aber auch durchaus vorteilhaft sein, wenn zwischen dem Auslasssystem und dem Raum zumindest eine vorzugsweise über ein Ventil steuerbare Strömungsverbindung, beispielsweise stromaufwärts einer im Auslasssystem der Brennkraftmaschine vorgesehenen zweiten Turbine - einer Abgasturbine eines Abgasturboladers - angeordnet ist. Das steuerbare Ventil kann dabei etwa das Wastegate des Abgasturbola- 3/12 österreichisches Patentamt AT512 639 B1 2013-10-15 ders ersetzen und zum Beispiel in Abhängigkeit des Ladedruckes betätigt werden. Somit kann über das Ventil in den luftdurchströmten Raum abgeblasenes Abgas noch zusätzlich zum Antrieb der Heißluftturbine genutzt werden.Depending on the configuration, it may also be quite advantageous if at least one preferably via a valve controllable flow connection, for example upstream of a provided in the exhaust system of the internal combustion engine second turbine - an exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger - is arranged between the exhaust system and the space. In this case, the controllable valve can replace, for example, the wastegate of the exhaust-gas turbocharger and, for example, be actuated as a function of the boost pressure. Thus, exhaust gas blown off via the valve into the space through which air flows can additionally be used to drive the hot air turbine.

[0021] Dadurch, dass der erste Verdichter direkt durch die Heißluftturbine angetrieben wird, ist keine zusätzliche Antriebsenergie für die Verdichtung der Luft erforderlich, welche durch den vorzugsweise als Mantelraum ausgebildeten Raum des Wärme abgebenden Bauteils strömt.Characterized in that the first compressor is driven directly by the hot air turbine, no additional drive energy for the compression of the air is required, which flows through the preferably designed as a jacket space space of the heat-emitting component.

[0022] Eine besonders effektive Nutzung der Wärmeenergie des Auslasssystems kann erfolgen, wenn die erste Turbine mehrflutig oder mehrstufig ausgebildet ist.A particularly effective use of the heat energy of the exhaust system can take place when the first turbine is formed mehrflutig or multi-stage.

[0023] [0024] [0025][0026] [0027][0027]

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS. They show schematically:

Fig. 1 Fig.2 Fig. 3 bis Fig. 4 [0028] Fig. 5 bis Fig. 8 [0029] [0030]FIG. 1 FIG. 2 FIG. 3 to FIG. 4 FIG. 5 to FIG. 8 [0029] FIG.

Fig. 9 Fig. 10 eine Antriebseinheit eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges in einer ersten Ausführungsvariante; das Detail II aus Fig. 1; verschiedene Ausführungsvarianten von Antriebseinheiten von erfindungsgemäßen Fahrzeugen; verschiedenen Varianten für die Anordnung der Austrittsöffnung des Verdichters; eine Antriebseinheit mit parallelen Antriebsmaschinen; und eine weitere Variante einer Antriebseinheit mit parallel geschalteten Antriebsmaschinen.9 shows a drive unit of a vehicle according to the invention in a first embodiment variant; the detail II of Fig. 1; various embodiments of drive units of vehicles according to the invention; various variants for the arrangement of the outlet opening of the compressor; a drive unit with parallel drive machines; and another variant of a drive unit with parallel drive machines.

[0031] Funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

[0032] Die in Fig. 1 dargestellte Antriebseinheit 1 weist eine Brennkraftmaschine 2 mit einem Einlasssystem 3 und einem Auslasssystem 4 auf. Mit E ist die Abgasströmung und mit T die Einlassströmung angedeutet. Es ist eine Wärmekraftanlage 30 zur Rückgewinnung der Wärmeenergie aus dem Abgas vorgesehen. Das Auslasssystem 4 ist dabei zumindest teilweise mit einem durch einen Mantelraum gebildeten luftdurchströmten Raum 6 umgeben, welcher bezüglich der Abgasströmung nach dem Gleich- oder Gegenstromprinzip von verdichteter Luft entsprechend den Pfeilen A durchströmt wird. Der Raum 6 weist einen Einlassbereich 7 und einen Auslassbereich 8 auf, wobei der Einlassbereich 7 mit einem ersten Verdichter 9 und der Austrittsbereich 8 mit einer durch eine Heißluftturbine 100 gebildeten ersten Turbine 10 strömungsverbunden ist. Die Eintrittsseite des ersten Verdichters 9 ist mit 9a und die Austrittsseite des ersten Verdichters 9 mit 9b bezeichnet. Die Heißluftturbine 100 ist dabei wellengleich mit dem ersten Verdichter 9 angeordnet und treibt somit den ersten Verdichter 9 über die Welle 13 an. Der Ansaugströmungsweg in den ersten Verdichter 9 ist mit Bezugszeichen 11, der stromab des ersten Verdichters 9 angeordnete Austrittsströmungsweg aus der Heißluftturbine 100 ist mit Bezugszeichen 12 bezeichnet. Im Ein- und Auslasssystem 3, 4 kann ein Abgasturbolader 5 angeordnet sein, welcher eine zweite Turbine 5a (Abgasturbine) im Auslasssystem 4 und einen zweiten Verdichter 5b im Einlasssystem 3 aufweist. Die Eintrittsseite der ersten Turbine 10 ist mit Bezugszeichen 10a, die Austrittsseite der Turbine 10 mit 10b bezeichnet.The drive unit 1 shown in FIG. 1 has an internal combustion engine 2 with an inlet system 3 and an outlet system 4. E is the exhaust gas flow and T is the inlet flow indicated. There is provided a thermal power plant 30 for recovering the heat energy from the exhaust gas. The exhaust system 4 is at least partially surrounded by an air-flow space 6 formed by a jacket space, which is flowed through with respect to the exhaust gas flow according to the DC or countercurrent principle of compressed air according to the arrows A. The space 6 has an inlet area 7 and an outlet area 8, wherein the inlet area 7 is flow-connected to a first compressor 9 and the outlet area 8 to a first turbine 10 formed by a hot-air turbine 100. The inlet side of the first compressor 9 is designated by 9a and the outlet side of the first compressor 9 by 9b. The hot air turbine 100 is arranged in correspondence with the first compressor 9 and thus drives the first compressor 9 via the shaft 13. The Ansaugströmungsweg in the first compressor 9 is denoted by reference numeral 11, the downstream of the first compressor 9 arranged exit flow path from the hot air turbine 100 is denoted by reference numeral 12. In the intake and exhaust system 3, 4, an exhaust gas turbocharger 5 may be arranged, which has a second turbine 5a (exhaust gas turbine) in the exhaust system 4 and a second compressor 5b in the intake system 3. The inlet side of the first turbine 10 is denoted by reference numeral 10a, the outlet side of the turbine 10 by 10b.

[0033] Der Austrittsströmungsweg 12 der ersten Turbine 10 und der Austrittsströmungsweg 11b des ersten Verdichters 9 sind über zumindest einen ersten Wärmetauscher 40, thermisch miteinander verbunden sind.The outlet flow path 12 of the first turbine 10 and the outlet flow path 11b of the first compressor 9 are thermally connected to each other via at least a first heat exchanger 40.

[0034] Über den Ansaugströmungsweg 11 wird durch den ersten Verdichter 9 Umgebungsluft bei beispielsweise einer Temperatur = 20° C angesaugt und verdichtet. Nach dem ersten Verdichter 9 weist die verdichtete Luft beispielsweise eine Temperatur T2 von etwa 90 - 100° C auf. Die verdichtete Luft gelangt über den Eintrittsbereich 7 in den Raum 6, der Teil eines zweiten Wärmetauschers sein kann, und umströmt den ummantelten Bereich des Auslasssystems 4, zum Beispiel nicht weiter dargestellte Abgasnachbehandlungseinrichtungen, die Abgasturbi- 4/12 österreichisches Patentamt AT512 639B1 2013-10-15 ne 5a des Abgasturboladers 5, sowie die Krümmer-Anordnung 4a des Auslasssystems 4 im Gegenstromprinzip. Die Temperatur der Luft nimmt dabei im Raum 6 stetig zu und kann (ohne erstem Wärmetauscher 40) im Auslassbereich 8 eine Temperatur T3 = 530° - 600 betragen. Die erhitzte Luft verlässt den Raum 6 im Austrittsbereich 8 und gelangt zur Heißluftturbine 100, wobei unter Arbeitsverrichtung eine Entspannung der verdichteten Luft eintritt. Auf der Austrittsseite 10b der ersten Turbine 10 können beispielsweise T4 = 460°- 470*Ό beobachtet werden. Die Heißluftturbine 100 treibt dabei den ersten Verdichter 9 an. Über den Austrittsströmungsweg 12 wird die entspannte Luft zumindest einer Austrittsöffnung 12a zugeführt.About the Ansaugströmungsweg 11 9 ambient air is sucked in, for example, a temperature = 20 ° C and compressed by the first compressor. After the first compressor 9, the compressed air, for example, a temperature T2 of about 90 - 100 ° C. The compressed air passes via the inlet region 7 into the space 6, which may be part of a second heat exchanger, and flows around the shrouded region of the exhaust system 4, for example, exhaust gas aftertreatment devices, not shown further, the exhaust gas turbine AT512 639B1 2013-10 -15 ne 5a of the exhaust gas turbocharger 5, and the manifold arrangement 4a of the exhaust system 4 in countercurrent principle. The temperature of the air increases steadily in the space 6 and can (without the first heat exchanger 40) in the outlet 8 a temperature T3 = 530 ° - 600 amount. The heated air leaves the space 6 in the outlet region 8 and reaches the hot air turbine 100, wherein a relaxation of the compressed air occurs under Arbeitsverrichtung. On the exit side 10b of the first turbine 10, for example T4 = 460 ° - 470 * Ό can be observed. The hot air turbine 100 drives the first compressor 9. Via the outlet flow path 12, the expanded air is supplied to at least one outlet opening 12a.

[0035] Die thermische Verbindung zwischen dem Austrittsströmungsweg 12 der ersten Turbine 10 und dem Austrittsströmungsweg 11b des ersten Verdichters 9 bewirkt, dass Wärmeenergie aus dem Austrittströmungsweg 12 der ersten Turbine 10 dem Austrittsströmungsweg des ersten Verdichters 9 zugeführt wird. Dadurch kann restliche Wärme im Austrittsströmungsweg 12 der ersten Turbine 10 genutzt werden und das Energieniveau der Luft stromabwärts des ersten Verdichters 9 gesteigert werden. Dadurch lässt sich eine deutliche Effizienzsteigerung erzielen.The thermal connection between the exit flowpath 12 of the first turbine 10 and the exit flowpath 11b of the first compressor 9 causes heat energy from the exit flowpath 12 of the first turbine 10 to be delivered to the exit flowpath of the first compressor 9. As a result, residual heat in the outlet flow path 12 of the first turbine 10 can be utilized and the energy level of the air downstream of the first compressor 9 can be increased. As a result, a significant increase in efficiency can be achieved.

[0036] Wie in Fig. 1 durch strichlierte Linien dargestellte ist, kann die Welle 13 des ersten Verdichters 9 und der Heißluftturbine 100 mit einer elektrischen Maschine 14, welche an einen elektrischen Speicher 15 angeschlossen ist, antriebsverbunden sein, wodurch ein Teil der Wärmeenergie zur Stromerzeugung verwendet werden kann. Weiters kann die elektrische Maschine 14 zum Hochfahren des ersten Verdichters 9 verwendet werden.As shown in Fig. 1 by dashed lines, the shaft 13 of the first compressor 9 and the hot air turbine 100 with an electric machine 14, which is connected to an electrical memory 15, be drivingly connected, whereby a portion of the heat energy to Power generation can be used. Furthermore, the electric machine 14 can be used to start up the first compressor 9.

[0037] Fig. 2 zeigt ein Detail einer Ausführungsvariante der Erfindung, bei der das Abgassystem 4 und der luftdurchströmte Raum 6 durch eine Strömungsverbindung 6a miteinander verbunden sind, wobei in der Strömungsverbindung 6a ein Ventil 6b angeordnet ist, welches beispielsweise in Abhängigkeit des Ladedruckes steuerbar sein kann. Das steuerbare Ventil 6b kann dabei die Funktionen eines Wastegates 5c der Abgasturbine 5a des Abgasturboladers 5 übernehmen. Das Ventil 6b kann aber auch ein durch Differenzdruck betätigtes Rückschlagventil sein.Fig. 2 shows a detail of an embodiment of the invention in which the exhaust system 4 and the air-flow space 6 are interconnected by a flow connection 6a, wherein in the flow connection 6a, a valve 6b is arranged, which can be controlled, for example, in dependence on the boost pressure can be. The controllable valve 6b can assume the functions of a wastegate 5c of the exhaust gas turbine 5a of the exhaust gas turbocharger 5. But the valve 6b may also be a non-return valve actuated by differential pressure.

[0038] Neben der Stromerzeugung können erster Verdichter 9 und Heißluftturbine 100 auch zur Unterstützung der Kühlung von Kühlkreisläufen in Fahrzeug und/oder zur Generierung von zusätzlicher Abtriebskraft für das Fahrzeug eingesetzt werden, wie in den Fig. 3 bis Fig. 9 dargestellt ist.In addition to power generation, first compressor 9 and hot air turbine 100 can also be used to support the cooling of cooling circuits in the vehicle and / or to generate additional output force for the vehicle, as shown in FIGS. 3 to 9.

[0039] In der in Fig. 3 gezeigten Ausführung ist die Ansaugöffnung 11a des ersten Verdichters 9 im Bereich eines Kühlers 16 (Wärmetauschers) einer Kühleinrichtung angeordnet, wobei die Ansaugöffnung 11a nahe der Kühlfläche des Kühlers 16 so positioniert ist, dass der erste Verdichter 9 Luft durch den Kühler 16 ansaugt. Dies ermöglicht es, die Kühlfläche des Kühlers 16 wesentlich zu reduzieren und somit eine kompakte Bauweise zu realisieren. Weiters ist es möglich den Kühlerlüfter des Kühlers 16, der beispielsweise ein Luft-/Wasserkühler bzw. Luft-/Ölkühlers sein kann, kleiner zu dimensionieren oder eventuell ganz durch den ersten Verdichter 9 zu ersetzen.In the embodiment shown in Fig. 3, the suction port 11a of the first compressor 9 in the region of a cooler 16 (heat exchanger) is arranged a cooling device, wherein the suction port 11a is positioned near the cooling surface of the radiator 16 so that the first compressor. 9 Air sucks through the radiator 16. This makes it possible to substantially reduce the cooling area of the cooler 16 and thus to realize a compact design. Furthermore, it is possible to dimension the radiator fan of the radiator 16, which may be, for example, an air / water radiator or air / oil radiator, smaller or possibly completely replaced by the first compressor 9.

[0040] Die in Fig. 4 gezeigte Ausführung entspricht im Wesentlichen der Fig. 1, wobei in einer Umgehungsleitung der zweiten Turbine 5a ein Wastegate 5c vorgesehen ist. Die Ansaugöffnung 11a des Ansaugströmungsweges 11 des ersten Verdichters 9 kann - wie in Fig. 2 gezeigt - nahe der Kühlfläche des Kühlers 16 angeordnet sein, so dass die in den Ansaugströmungsweg 11 eintretende Luft vom ersten Verdichter 9 durch die Kühlfläche angesaugt wird.The embodiment shown in Fig. 4 corresponds substantially to the Fig. 1, wherein in a bypass line of the second turbine 5a, a wastegate 5c is provided. The suction port 11a of the suction flow path 11 of the first compressor 9 may be disposed near the cooling surface of the radiator 16, as shown in FIG. 2, so that the air entering the suction flow path 11 is drawn from the first compressor 9 through the cooling surface.

[0041] Alternativ oder zusätzlich kann die Austrittsöffnung 12a aus dem Austrittsströmungsweg 12 so angeordnet sein, dass die Wirkung einer abtriebserhöhenden Einrichtung 32 gesteigert werden kann, wie im Detail im Folgenden noch anhand der Fig. 6 bis Fig. 9 erläutert wird.Alternatively or additionally, the outlet opening 12a can be arranged from the outlet flow path 12 so that the effect of an output-increasing device 32 can be increased, as will be explained in detail below with reference to FIGS. 6 to 9.

[0042] Die Fig. 5 bis Fig. 8 zeigen Ausführungsvarianten, bei denen durch eine definierte Anordnung der Austrittsöffnung 12a des ersten Verdichters 9 bzw. der ersten Turbine 10 im Bereich einer abtriebserhöhenden Einrichtung 32 eine Abtriebserhöhung des Fahrzeuges erreicht werden kann. Die abtriebserhöhende Einrichtung 32 kann dabei beispielsweise durch eine spezielle Form der Karosserie, des Fahrzeugbodens 19 und/oder durch aerodynamische Ele- 5/12 österreichisches Patentamt AT512 639 B1 2013-10-15 mente wie zum Beispiel Heckflügel 22 gebildet sein. In den Fig. 6 bis Fig. 8 ist schematisch ein Fahrzeug, beispielsweise ein Rennfahrzeug, angedeutet. Mit Bezugszeichen 18 sind die Hinterräder des Fahrzeuges bezeichnet. Der in weiten Bereichen parallel zur Fahrbahn 20 ausgebildete Fahrzeugunterboden 19 weist im Bereich der Hinterräder 18 einen ansteigenden Bereich 19a auf, welcher einen sogenannten Diffusor 21 ausbildet. Dadurch, dass der Fahrzeugunterboden 19 am Heck des Fahrzeuges nach oben gebogen und eventuell mit senkrechten aerodynamischen Luftleitblechen zur Seite hin abgeschirmt ist, entsteht für die Luft, die unter dem Fahrzeug entlang strömt, ein Diffusor 21, welcher die Abtriebswirkung im restlichen Bereich des Fahrzeugunterbodens 19 erhöht. Zusätzliche Abtriebskräfte können durch gezielte Positionierung der Austrittsöffnung 12a des Austrittsströmungsweges 12 generiert werden.FIGS. 5 to 8 show variant embodiments in which an output increase of the vehicle can be achieved by a defined arrangement of the outlet opening 12a of the first compressor 9 or of the first turbine 10 in the region of an output-increasing device 32. The output-increasing device 32 may be formed, for example, by a special shape of the body, of the vehicle floor 19 and / or by aerodynamic elements such as rear wings 22, for example. A vehicle, for example a racing vehicle, is indicated schematically in FIGS. 6 to 8. Reference numeral 18 denotes the rear wheels of the vehicle. The vehicle underbody 19, which is formed in a wide area parallel to the roadway 20, has a rising area 19a in the area of the rear wheels 18, which forms a so-called diffuser 21. The fact that the vehicle underbody 19 is bent upwards at the rear of the vehicle and possibly shielded to the side with vertical aerodynamic air baffles creates a diffuser 21 for the air which flows under the vehicle, which effects the output in the remaining area of the vehicle underbody 19 elevated. Additional output forces can be generated by targeted positioning of the outlet opening 12a of the outlet flow path 12.

[0043] Fig. 5 zeigt dazu eine Anordnung, bei der die Austrittsöffnung 12a unterhalb des -in Fahrtrichtung gesehen - vorderen Bereiches 22a des Heckflügels 22 angeordnet ist. Eine Abtriebserhöhung kann auch erreicht werden, wenn die Austrittsöffnung 12a im Bereich des Staupunktes des Diffusors 21 (Fig. 6) oder innerhalb des Diffusors 21, beispielsweise im Anfangsbereich des Diffusors 21 (Fig. 7) oder in einem zentralen Bereich des Diffusors 21 (Fig. 8) angeordnet wird.Fig. 5 shows an arrangement in which the outlet opening 12a below the - seen in the direction of travel - front portion 22a of the rear wing 22 is arranged. An increase in output can also be achieved if the outlet opening 12a in the region of the stagnation point of the diffuser 21 (Fig. 6) or within the diffuser 21, for example in the initial region of the diffuser 21 (Fig. 7) or in a central region of the diffuser 21 (Fig 8).

[0044] Insbesondere für die Erhöhung des Abtriebs des Fahrzeuges lässt sich die Kombination aus erstem Verdichter 9 und erster Turbine 10, insbesondere Heißluftturbine 100, mit besonderem Vorteil einsetzen, da die Heißluftturbine 100 nur sehr träge auf Drehzahl - und Laständerungen der Brennkraftmaschine 2 reagiert. Während ein in konventioneller Weise durch die Abgasströmung induzierter Abtrieb stark von der Motordrehzahl abhängig ist, kann der durch die Heißluftturbine 100 gestützte Abtrieb auch bei plötzlichen Drehzahlverminderungen der Brennkraftmaschine 2, insbesondere in Kurvenfahrten aufrecht erhalten werden. Dies verbessert wesentlich die Straßenlage und die Fahrsicherheit des Fahrzeuges.In particular, for the increase of the output of the vehicle, the combination of the first compressor 9 and first turbine 10, in particular hot air turbine 100, use with particular advantage, since the hot air turbine 100 reacts only very sluggish on speed and load changes of the internal combustion engine 2. While an output induced in a conventional manner by the exhaust flow is highly dependent on the engine speed, the output supported by the hot air turbine 100 can be maintained even with sudden reductions in engine 2 speed, especially when cornering. This significantly improves the road holding and driving safety of the vehicle.

[0045] Die aus der Austrittsöffnung 12a austretende Luft kann aber nicht nur zur Abtriebserhöhung, sondern eventuell auch zur Störung des Abtriebes verwendet werden, indem absichtlich ein Strömungsabriss bei abtriebserhöhenden Einrichtungen herbeigeführt wird, um den Strömungswiderstand zu verringern. Dies kann beispielsweise auf langen geraden Streckenabschnitten einer Rennstrecke von Vorteil sein, um die Spitzengeschwindigkeit zu steigern. Dazu wird die Luft der abtriebserhöhenden Einrichtung an einer Stelle zugeführt, die besonders sensitiv für Strömungsabrisse ist, beispielsweise in einem der Fahrtrichtung abgewandten Bereich des Heckflügels oder Diffusors. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Luft mit Schaltorganen wahlweise zwischen abtrittserhöhenden und abtriebsvernichtenden Austrittsöffnungen 12a bei Bedarf manuell oder automatisch umgeschaltet werden kann.The emerging from the outlet opening 12a air can not only be used to increase the output, but possibly also for disturbing the output by deliberately causing a stall in output-increasing devices to reduce the flow resistance. This can be advantageous, for example, on long straight sections of a racetrack in order to increase the top speed. For this purpose, the air is supplied to the output-increasing device at a location which is particularly sensitive to stalls, for example, in a direction away from the direction of the rear wing or diffuser. It is advantageous if the air can optionally be switched manually or automatically with switching elements optionally between outlet-increasing and output-destroying outlet openings 12a as needed.

[0046] Zum Anfahren der Wärmekraftanlage kann gegebenenfalls Druckluft zwischen dem Raum 6 und der ersten Turbine 10, eventuell durch den über die elektrische Maschine 14 angetriebenen ersten Verdichter 9, eingeblasen werden. Weiters kann es in gewissen Betriebsbereichen vorteilhaft sein, einen Teil der heißen Luft vom Austritt aus der ersten Turbine 10 stromaufwärts des ersten Verdichters 9 rückzuführen.For starting the thermal power plant optionally compressed air between the space 6 and the first turbine 10, possibly by the driven via the electric machine 14 first compressor 9, are blown. Furthermore, in certain operating ranges, it may be advantageous to recirculate some of the hot air from the exit from the first turbine 10 upstream of the first compressor 9.

[0047] Die Einrichtung 30 zur Rückgewinnung von Wärmeenergie aus dem Abgas kann weiters zum Antrieb des Fahrzeuges im Antriebsstrang parallel zur Brennkraftmaschine 2 und parallel zur einer elektrischen Antriebsmaschine 31 angeordnet sein, wie in den Fig. 9 und Fig. 10 dargestellt ist. Dabei wirken die erste Turbine 10 - insbesondere die Heißluftturbine 100 - der Wärmekraftanlage 30, die Brennkraftmaschine 2 und die elektrische Antriebsmaschine 31 über eine oder mehrere Kupplungen 24, 25, 26, 27 und/oder über Übersetzungs- und/oder Planetengetriebe 29, 29a, 29b auf eine Antriebswelle 28 ein. 6/12The means 30 for recovering heat energy from the exhaust gas can further be arranged to drive the vehicle in the drive train parallel to the engine 2 and parallel to an electric drive machine 31, as shown in FIGS. 9 and 10. Here, the first turbine 10 - in particular the hot air turbine 100 - the thermal power plant 30, the internal combustion engine 2 and the electric drive machine 31 via one or more clutches 24, 25, 26, 27 and / or via gear and / or planetary gear 29, 29 a, 29b on a drive shaft 28 a. 6/12

Claims

Austrian Patent Office AT512 639B1 2013-10-15 Claims 1. Vehicle, in particular racing vehicle, with a drive unit (1) having an internal combustion engine (2), and at least one heat power plant (30) for recovering heat from a heat-emitting component or a heat-dissipating assembly wherein the component or the assembly is adjacent to at least one space (6) through which a working gas, in particular air, is surrounded, in particular at least partially, by the space (6) through which it flows, with a first compressor (9) and a first turbine (10 ), wherein the outlet side (9b) of the first compressor (9) is fluidly connected to an inlet region (7) of the space (6) whose outlet region (8) is fluidly connected to the inlet side (10a) of the first turbine (10) in that the outlet flow path (12) of the first turbine (10) and the outlet flow path (11b) of the first compressor (9), preferably via at least one first heat exchanger (40), are thermally interconnected and that in the outlet flow path (12) of the first turbine (10), preferably downstream of the thermal connection with the outlet flow path (11b) of the first compressor (9), at least one output-increasing means (32 ) is arranged.

Vehicle according to claim 1, characterized in that the thermal connection with the outlet flow path (11b) of the first compressor (9) in the outlet flow path (12) of the first turbine (9) upstream of an outlet opening (12a) of the outlet flow path (12) of the first Turbine (10) is arranged.

Vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the thermal connection with the outlet flow path (12) of the first turbine (10) in the outlet flow path (11b) of the first compressor (9) upstream of the inlet region (7) of the space (6). is arranged.

4. Vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first turbine (10) by a hot air turbine (100) is formed wherein at least one outlet region (8) of the flowed space (6) with the hot air turbine (100) is fluidly connected ,

5. Vehicle according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first compressor (9) with the first turbine (10), preferably via a common shaft (13), is drivingly connected.

6. Vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first compressor (9) and / or the first turbine (10), preferably via a common shaft (13), is drivingly connected to an electric machine (14).

7. Vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first turbine (10) is formed mehrflutig or multi-stage.

8. Vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the Ansaugströmungsweg (11) to the first compressor (9), preferably upstream of a suction port (11a) of the first compressor (9), at least one cooler (16), preferably a Air / water cooler and / or an air / oil cooler, is arranged, wherein preferably the suction port (11a) of the first compressor (9) in the region of the cooling surfaces of the air / erk / asserkühlers or air / oil cooler is arranged so that the compressor (9) draws air through the cooling surfaces.

9. Vehicle according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one outlet opening (12a) of the outlet flow path (11b, 12) of the first turbine (10) in the region of the output-increasing device (32) of the vehicle is arranged.

10. Vehicle according to one of claims 1 to 9, characterized in that the output-increasing means (32) by a rear wing (22) is formed, wherein preferably at least one outlet opening (12 a) in the region below the road (20) facing the underside of Rear wing (22), particularly preferably in the - seen in Fahrtrich- 7/12 Austrian Patent Office AT512 639 B1 2013-10-15 tion-front region (22a), in particular in the front third of the rear wing (22) is arranged.

11. Vehicle according to one of claims 1 to 10, characterized in that the output-increasing means (32) by a preferably formed by a vehicle underbody (19) of the vehicle diffuser (21) is formed in the rear of the vehicle, wherein at least one outlet opening (12a ) is arranged in the region of the diffuser (21).

12. Vehicle according to claim 11, characterized in that the outlet opening (12a) in the region of a stagnation point on the roadway (20) facing side of the diffuser (21) is arranged.

13. Vehicle according to claim 11 or 12, characterized in that at least one outlet opening (12a) on the roadway (20) facing side of the diffuser (21) is arranged, wherein preferably the outlet opening (12a) in an initial region of the diffuser (21 ) is arranged.

14. Vehicle according to one of claims 1 to 13, characterized in that the first turbine (10) - preferably via at least one clutch (24, 27) or a transmission (29 a, 29 b, 29) - with a drive shaft (28) of the Vehicle is connected, wherein preferably the hot air turbine (10) in the drive train of the vehicle parallel to the internal combustion engine (2), particularly preferably parallel to an electric drive machine (31) is arranged.

15. Vehicle according to one of claims 1 to 14, characterized in that the through-flowed space (6) is a jacket space, which surrounds the component or the assembly at least partially, preferably predominantly.

16. Vehicle according to one of claims 1 to 15, characterized in that the heat-emitting component or the heat-dissipating assembly by the exhaust system (4) of the internal combustion engine (2) is formed.

17. Vehicle according to claim 16, characterized in that the exhaust system (4) at least one of at least one flowed through space (6) surrounded exhaust manifold (4a) and / or at least one of at least one space flowed through (6) surrounding the exhaust duct in the cylinder head of the internal combustion engine (2).

18. Vehicle according to one of claims 1 to 17, characterized in that the flow-through space (6) is part of at least one second heat exchanger.

19. Vehicle according to one of claims 17 to 18, characterized in that between the outlet system (4) and the space (6) at least one flow connection (6a) is arranged.

20. Vehicle according to claim 19, characterized in that the flow connection (6a) upstream of a in the exhaust system (4) of the internal combustion engine (2) arranged second turbine (5a) of an exhaust gas turbocharger (5) is arranged.

21. Vehicle according to claims 19 or 20, characterized in that in the flow connection (6a) at least one preferably controllable valve (6b) is arranged.

22. Vehicle according to one of claims 1 to 21, characterized in that the thermal power plant (30) has an open cycle. 4 sheets of drawings 8/12