CN101092915B - 具有处于热量回收循环中的膨胀单元的增压内燃机 - Google Patents

具有处于热量回收循环中的膨胀单元的增压内燃机 Download PDF

Info

Publication number
CN101092915B
CN101092915B CN2007101262177A CN200710126217A CN101092915B CN 101092915 B CN101092915 B CN 101092915B CN 2007101262177 A CN2007101262177 A CN 2007101262177A CN 200710126217 A CN200710126217 A CN 200710126217A CN 101092915 B CN101092915 B CN 101092915B
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion engine
engines
piston type
single stroke
stroke piston
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
CN2007101262177A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101092915A (zh
Inventor
H·莫勒
G·拉布
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
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 MAN Truck and Bus SE filed Critical MAN Truck and Bus SE
Publication of CN101092915A publication Critical patent/CN101092915A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101092915B publication Critical patent/CN101092915B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P3/00Liquid cooling
    • F01P3/22Liquid cooling characterised by evaporation and condensation of coolant in closed cycles; characterised by the coolant reaching higher temperatures than normal atmospheric boiling-point
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B67/00Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
    • F02B67/04Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus
    • F02B67/06Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus driven by means of chains, belts, or like endless members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/02Intercooler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2260/00Recuperating heat from exhaust gases of combustion engines and heat from cooling circuits
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

在此说明一种汽车增压内燃机,该内燃机具有冷却循环,在该冷却循环中循环着一种工作介质,该工作介质至少部分地转换为蒸汽状或气状的聚合状态,其中设置了至少一个通过传动线路与所述内燃机(1)的输出轴处于有效连接之中的膨胀单元,在该膨胀单元中所述膨胀单元的输出轴可以通过转换包含在至少部分蒸汽状或气状的工作介质中的能量来移动。所说明的技术解决方案的基本构思是,所述膨胀单元构造为两冲程活塞式发动机(2),该两冲程活塞式发动机(2)间接或直接通过所述传动线路与所述内燃机的输出轴处于有效连接之中。

Description

具有处于热量回收循环中的膨胀单元的增压内燃机
技术领域
本发明涉及一种汽车增压内燃机,该内燃机具有冷却循环,在该冷却循环中循环着一种工作介质,该工作介质至少部分地转换为蒸汽状或气状的聚合状态。在此设置了至少一个与所述内燃机的输出轴处于有效连接之中的膨胀单元,在该膨胀单元中所述至少部分蒸汽状或气状的工作介质得到卸压并且所述蒸汽或气体的动力能转换为运动能。
背景技术
在过去数年里,在开发或者说改进内燃机时,工作的主要注意力一方面在于将有害物质降低到最小程度,并且另一方面在于提高机组的效率。在这方面,提高现代内燃机的效率的方案在于,最佳地利用在相应的内燃机的区域中出现的热量。通过采取相应的措施,不仅可以限制所需要的冷却设备的结构尺寸,而且可以将在其它情况下仅仅排放给周围环境的损耗热在汽车的区域中用于其它用途。至今为止,所述在汽车上的内燃机的区域中产生的热量主要用于对汽车内室进行加热。不过,在这种情况下产生的问题是,汽车乘客所需要的热量是不同的,但首先仅仅在例外情况下与相应地由内燃机排放的功率相一致。除此以外,尤其在夏季月份不存在热量需求,更确切地说存在致冷需求,其中借助于相应的冷却设备来实现汽车内室的冷却。
为改善发动机冷却,在过去数年里已经继续如此对内燃机尤其对汽车发动机进行了改进,使得相应的系统可以以尽可能有效的方式利用在内燃机的区域中出现的热量。在这方面,一方面存在着将所出现的热量用于其它设置在汽车中的散热片这种方案,或者另一方面存在着借助于相应的循环过程将热能转换为机械能尤其转换为运动能这样的方案。
在DE 197 45 758 A1中公开了一种用于汽车内燃机的冷却设备,该冷却设备在使用较小的传热面的情况下可以对内燃机进行最佳冷却。这种在该公开文献中所说明的系统具有汽化冷却装置,在该汽化冷却装置上所使用的冷却水、优选一种水-防冻液-混合物在该冷却系统运行过程中经历一种液态-蒸汽态-液态的相变。在这种情况下利用了这样的效应,即不仅从热的壁体到沸腾的液体的传热系数,而且从蒸汽到冷的壁体的传热系数都高于在液体或者说气体与壁体之间对流时的传热系数。所说明的汽化冷却装置的使用由此最终保证,可以使用与传统的对流传热器相比具有较小的传热器表面的传热器。这就显著减小所述冷却设备尤其传热器所需要的结构空间。
在使用汽化冷却装置时,在冷却剂循环中使用了一种材料特别是水,在此仅仅将一种用于防止冻结的添加物混入这种材料中,除了这种汽化冷却装置之外,比如在JP 09072255 A中公开了一种用于内燃机的冷却系统,该冷却系统具有两个冷却循环,其中在这两个冷却循环中的任一个中使用一种双材料混合物作为工作介质。在这种情况下,首先将在内燃机的区域中出现的过剩热量通过第一冷却循环排放出去并且借助于传热器传输给在第二冷却循环中输送的工作介质。所述处于第二冷却循环中的、构造为双材料混合物的工作介质是一种水-氨-混合物。这种混合物的突出之处主要在于,混合物成份在压力情况相同时具有不同的汽化温度。一种所述的系统首先提供这样的优点,即在低温度水平下就已经产生蒸汽,该蒸汽随后被利用。
作为主要的部件,在所说明的技术解决方案中在第二冷却循环中设置了发生器、相分隔器、冷凝器以及具有后置的汽化器的节流阀并且最后还有吸收器,其中在所述发生器中所述水-氨-混合物的氨汽化,在所述相分隔器中液相与汽相分开,在所述冷凝器中所述氨再次液化,并且在所述吸收器中所述气态氨在释放热量的情况下溶解在水中。在所说明的冷却系统中,所述从内燃机的区域中排放出来的热量在所述发生器的区域中传输给所述水-氨-混合物,并且最后首先借助于所述冷凝器用于对燃料进行预热。同样在这种情况下,由于发生了相变,所以使用了较小的传热面。
此外,由“BMW:Power aus dem Abgas;2005年12月8日的AutoMotor Sport(同样参见网页:http://www.auto-motor-sport.de/d/98231)”公开了一种汽车的冷却系统,在该冷却系统上从废气和冷却水中提取热能,该热能随后在膨胀单元中转换为动力能。所使用的膨胀单元具有两台蒸汽-轴向活塞式发动机,这两台蒸汽-轴向活塞式发动机通过带传动机构与原来的内燃机的输出轴相耦合。这种用于产生蒸汽的系统也具有两个单独的冷却循环,在这两个冷却循环中一方面将水加热到超过500℃,并且另一方面将乙醇加热到105℃。两种介质在前述温度下以热蒸汽的形式存在于相应的冷却循环中,而这种热蒸汽则分别输送给所述两台蒸汽-轴向活塞式发动机中的其中一台。储存在蒸汽中的动力能以这种方式转换为运动能,而运动能则通过所述带传动机构传输给所述内燃机的输出轴,用于由此实现所述内燃机的效率的提升。
发明内容
在公开的现有技术中,在内燃机的冷却循环中首先产生蒸汽,并且随后在使用膨胀单元的情况下该蒸汽再次卸压以产生运动能。根据这种现有技术,本发明的任务是说明一种技术解决方案,在该解决方案中,在内燃机的区域中,在使用十分经济的、仅仅需要很小的结构空间的部件的情况下实现能量转换。有待说明的解决方案在此尤其具有比较简单的设计结构,并且可以在没有巨大开销的情况下集成在内燃机的外围设备中。此外,应该注意,内燃机的主要结构以及附加机组的布置不会由于使用附加的膨胀单元而作根本改变。
用于解决前述任务的增压内燃机是权利要求1的主题。本发明优选的实施方式是从属权利要求的主题,并且在参照附图进行的说明中进行详细解释。
按本发明,汽车的增压内燃机具有一个冷却循环,在该冷却循环中循环着一种工作介质,该工作介质至少部分地转换为蒸汽状或气状的聚合状态,其中设置了至少一个通过传动线路与内燃机的输出轴处于有效连接之中的膨胀单元,在该膨胀单元中,所述膨胀单元的输出轴可以通过包含在至少部分蒸汽状或气状的工作介质中的能量的转换来移动,在此如此对该增压内燃机进行改进,即将所述膨胀单元构造为两冲程活塞式发动机,优选为星形发动机,该膨胀单元间接或直接通过所述传动线路与所述内燃机的输出轴处于有效连接之中。
在这方面可以设想,所述两冲程活塞式发动机要么布置在将所述内燃机包围的外壳内部,要么布置在所述内燃机外壳的外部。在本发明的一种非常特殊的改进方案中,所述两冲程活塞式发动机在所述内燃机的外壳内部布置在贮油槽的区域中。通过这种方式,可以在特别节省空间的情况下将所述两冲程活塞式发动机固定在所述内燃机的区域中。
由于按本发明将所述膨胀单元构造为星形发动机,所以可以提供一种增压内燃机,在该内燃机上所述包含在工作介质中的动力能可以在极窄的空间中转换为额外的运动能。在此,所述星形发动机的突出之处首先在于其径向结构,尤其在于将至少两个气缸布置在一个平面中,该平面优选按照垂直于所述增压内燃机的输出轴的方式进行布置。优选如此设计所述蒸汽发生单元以及星形发动机,从而可以在长途营运汽车发动机上在星形发动机的输出轴上实现高达40kW的最大功率。在这方面,星形发动机的使用尤为合适,该星形发动机的气缸具有55到65毫米优选60毫米的内直径。
在所述按本发明提出的技术解决方案中,,至少在一个用于将热量从所述增压内燃机中优选从发动机缸体中排放出去的冷却循环中至少暂时地产生蒸汽,该蒸汽输送给所述星形发动机,在那里在单个的气缸中将活塞置于运动之中并且通过这种方式也将所述星形发动机的输出轴置于旋转之中。所述星形发动机的输出轴的旋转能量又传输给所述增压内燃机的输出轴。在这方面,可以设想要么比如通过将所述星形发动机直接布置在所述内燃机的输出轴上这种方式使所述星形发动机及内燃机的输出轴直接彼此相耦合,要么可以比如通过带传动机构或齿轮传动机构或者甚至通过传动机构在所述输出轴之间进行一种间接连接。
在本发明一种优选的实施方式中,将所述星形发动机设置在所述增压内燃机的风扇叶轮的区域中。在此考虑到,所述风扇叶轮通常与所述内燃机的输出轴尤其内燃机的曲轴处于有效连接之中或者说直接布置在所述输出轴或曲轴上。借助于如此布置的风扇叶轮,通常向所述内燃机的空气/水换热器和/或外壁加载冷却空气。优选将所述星形发动机布置在所述内燃机的外壳特别是曲轴箱与所述风扇叶轮之间,从而可以用特别节省空间的方式布置附加的膨胀单元。
按照所述按本发明的内燃机的一种特殊的结构,所述内燃机的输出轴是曲轴,所述星形发动机与该曲轴处于有效连接之中。优选所述星形发动机固定在所述输出轴上,在该输出轴上也设置了所述内燃机的风扇。在一种所述的实施方式中,由此所述星形发动机以及风扇叶轮固定在所述内燃机的输出轴上尤其是曲轴上。在此一方面可以设想,所述星形发动机的输出动力直接作用于所述内燃机的相应输出轴上,或者中间连接了相应的比如行星传动机构(Sonnengetriebe)形式的传动机构。
与此相反,增压内燃机的另一种特殊的实施方式具有单独的输出轴,所述星形发动机固定在该输出轴上,其中所述星形发动机的输出轴又通过齿轮传动机构与所述内燃机的输出轴尤其与内燃机的曲轴相连接。此外,按照一种作为替代方案的实施方式,代替所述齿轮传动机构,在所述发动机的曲轴和所述星形发动机的输出轴之间布置带传动机构,优选布置齿带传动机构。在这种情况下,也完全可以在所述星形发动机的输出轴和所述曲轴之间设置传动机构。仅仅为良好的次序起见在此指出,在前面所描述的本发明的实施方式中,将所述与星形发动机的输出轴和内燃机的曲轴处于相应的有效连接之中的星形发动机布置在曲轴箱的内部还是曲轴箱的外部是无关紧要的。尽管如此,将所述星形发动机以及用于在星形发动机及所述内燃机的曲轴之间建立有效连接的元件布置在曲轴箱的外部不仅对于驱动单元的保养而且对于其安装都是有利的。
所述星形发动机优选具有至少一个进气阀和一个排气阀,它们可以借助于凸轮控制机构或者相应的滑阀控制机构根据需要加以调节。通过如此构成的阀门机构,将在蒸汽发生单元中产生的工作介质蒸汽导入所述星形发动机的气缸的工作室中,使得所述活塞最终执行一种线性运动。一旦该活塞到达下死点,蒸汽就开始通过所述排气阀排出。在所述星形发动机的所谓的驱动模式中,蒸汽的导入、活塞的运动以及卸压的蒸汽通过所述排气阀的排出以一种周期性的次序重复进行,从而将所述星形发动机的输出轴置于旋转之中。
在本发明的一种特殊的实施方式中,作为驱动模式的补充,所述星形发动机也可以转换为一种制动模式。对于所述制动模式的设计原则上可以设想三种可选的技术方案。
在所述制动模式的第一方案中,与驱动模式相比,蒸汽以相反的顺序穿过所述星形发动机的气缸,从而蒸汽或气体以相反的方向从所述单个气缸的气缸室中流过。在此,所述在驱动模式中作为排气阀工作的阀门变成进气阀,并且所述在驱动模式中作为进气阀工作的阀门变为排气阀。通过这种方式,所述星形发动机的输出轴与驱动模式相比以相反的方式置于旋转之中。
在所述制动模式的优选的第二技术方案中,设置了一种可变的阀门控制机构,从而根据相应的运行模式向所述进气阀及排气阀加载蒸汽或气体。在一种非常特殊的实施方式中,在这种情况下根据相应的运行模式对打开和关闭时刻或者说相应的打开及关闭时间间隔进行调节。由此利用此前描述的阀门控制机构可以如此将蒸汽或气体加入到所述星形发动机的气缸室中,使得所述星形发动机向所述由增压内燃机驱动的曲轴施加制动作用。
在一种按本发明构造的星形发动机的第三方案中,在凸轮轴上设置了不同的凸轮也就是驱动凸轮和制动凸轮,它们间接地或直接地致动所述阀门。在一种优选的实施方式中,在此所述凸轮通过相应的推杆和摇杆与所述阀门处于有效连接之中。此外,在这方面可以设想,此前提到的推杆为分开结构,用于以优选的方式在驱动模式或制动模式中驱动所述星形发动机。
利用具有如此前所述构成的制动模式的星形发动机,可以以优选的方式向增压内燃机的曲轴施加制动作用。
借助于中央调节及控制单元来调节输送到所述星形发动机中的蒸汽,用于比如激活所述驱动模式和/或制动模式。优选将一种所述的控制和调节单元集成在中央汽车控制计算机中或者内燃机控制单元或者说发动机控制单元中。此外,按照本发明的另一种特殊的实施方式,在所述冷却循环内部设置相应的传感器,在所述冷却循环中工作介质至少部分地转换为蒸汽相或气相,利用所述传感器可以探测所述工作介质的压力、温度和/或蒸汽含量或者说气体含量,并且可以传输给所述控制及调节单元。
在按本发明设置在增压内燃机上的星形发动机的一种非常特殊的设计方案中,设置了一种用于所述进气阀和排气阀的操纵机构,该操纵机构布置在所述星形发动机的外侧面上并且在不同的滑阀上由于所述星形发动机的输出轴的旋转而转换为平移运动。如此初始化这种平移运动,从而根据需要来打开以及关闭所述星形发动机的进气阀或者排气阀。
按照所述星形发动机的另一种优选的实施方式,设置了至少三个具有相应的进气阀和排气阀的气缸。在此,就象早已提到的一样,每个气缸都优选具有一个进气阀和一个排气阀。当然也可以为每个气缸设置更多数目的进气阀和/或排气阀。在这方面,进气阀或者说排气阀这个名称与驱动模式中蒸汽或气体的流动方向有关。
在一种非常特殊的设计方案中,所述星形发动机或者说至少星形发动机的部件由一种耐温度变化的材料制成。在这方面,尤其在考虑到所述星形发动机的重量的情况下,可以设想用一种相应地耐久的塑料来制造所述活塞或者其它的部件,比如阀门、推杆、摇杆、连杆或者甚至所述星形发动机的曲轴。
附图说明
下面在不限制总的发明构思的情况下参照附图对本发明进行详细解释。其中:
图1是内燃机的安装位置的侧视图,该内燃机具有附加的星形发动机,所述星形发动机的输出轴与布置在该星形发动机曲轴箱内部的风扇轴相耦合;
图2是星形发动机的剖面图,该星形发动机的输出轴与布置在所述星形发动机曲轴箱内部的风扇轴相耦合;
图3是内燃机的安装位置的侧视图,该内燃机具有附加的星形发动机,所述星形发动机的输出轴与布置在该星形发动机曲轴箱的风扇轴外部的轴相耦合,该轴与所述内燃机处于有效连接之中;
图4是星形发动机的剖面图,该星形发动机的输出轴与布置在所述星形发动机曲轴箱外部的轴相耦合,该轴与所述内燃机处于有效连接之中。
具体实施方式
图1示出了内燃机1的安装位置的侧视图,该内燃机1具有星形发动机2和风扇叶轮3。在所示出的技术解决方案上重要的是,所述星形发动机2通过传动线路与所述内燃机1的输出轴处于有效连接之中,也就是通常与所述内燃机1的曲轴处于有效连接之中。在所述内燃机的运行过程中向所述星形发动机2供给处于压力之下的工作介质蒸汽,该工作介质蒸汽将所述布置在气缸中的活塞以及所述星形发动机2的与所述活塞相连接的曲轴4置于运动之中,并且通过这种方式得到卸压。重要的是,所述星形发动机2的曲轴4与所述风扇轴6处于有效连接之中。在这种情况下,在一种按本发明构成的增压内燃机1的在图1和2中示出的实施方式中,将所述风扇轴6布置在所述星形发动机的曲轴箱11的内部,从而将在风扇轴6和所述星形发动机2的曲轴4之间的轴距减小到最低程度。
所述风扇叶轮3通过风扇轴6来驱动并且在汽车的运行运程中产生冷却空气流,利用该冷却空气流对空气/水换热器和/或内燃机的外壁进行冷却。所述风扇轴6通过齿轮传动机构(参见图2,附图标记8)与所述内燃机1的曲轴(未示出)相连接。借助于所述星形发动机法兰5将所述星形发动机安装在内燃机1的曲轴箱上,其中所述星形发动机法兰5为此具有相应的空隙7,其中可插入螺栓,所述螺栓最后旋紧在所述曲轴箱中。
图2示出了作为内燃机1的补充而设置的星形发动机2的剖面图。所述星形发动机2的曲轴4通过所述风扇轴6间接地与所述内燃机的曲轴相连接。在此,链传动机构9在所述星形发动机2的曲轴4与所述风扇轴6之间建立了有效连接,并且所述早已提到的齿轮传动机构8在所述风扇轴6和所述内燃机1的曲轴之间建立了相应连接。在按图2所示将附加的星形发动机2集成在内燃机1的传动线路中时,重要的是,所述风扇叶轮3以及所述构造为星形发动机2的膨胀单元可以彼此独立地运行。为此,在所述链传动机构9和所述星形发动机2的曲轴4之间设置一个离合器10,通过该离合器10的致动,所述星形发动机2的曲轴4和所述风扇轴6可选彼此耦合或者脱耦。通过这种方式尤其保证,尽管设置了附加的具有星形发动机2的蒸汽循环,但在所述内燃机1的每个运行点中都可对所述驱动单元进行可靠的冷却。此外,也在所述内燃机1的动态工作阶段中,比如在驱动的汽车的顺利加速过程中保证所述内燃机1没有驱动所述星形发动机2,尽管所述附加设置的具有所述星形发动机2的蒸汽循环反应比较缓慢。
结合图2所示的实施例,所述离合器10构造为所谓的超速离合器(也称为超车离合器)。所述超速离合器在这种情况下具有夹紧体,所述夹紧体确保一旦负载状况改变,那么所述风扇轴6与星形发动机的曲轴4的旋转运动就脱耦。
除此以外,在结合图2说明的实施方式中,不仅在驱动模式中而且在制动模式中都使所述星形发动机运行。出于这一原因,所述超速离合器构造为可锁闭的,以便可以通过所述阀门的切换不仅实现在驱动模式中的运行而且实现在制动模式中的运行。
如开头早已提到的一样,所述星形发动机2的通过链传动机构9连接的输出轴4以及所述风扇轴6布置在所述星形发动机2的曲轴箱11中。所述风扇轴6在此在处于所述星形发动机2的两根连杆12之间的区域中穿过所述曲轴箱11一直穿到所述风扇叶轮3处。通过这种方式在所述风扇轴6和所述星形发动机2的曲轴4之间保持较小的轴距。
所述星形发动机2的进气阀以及排气阀构造为中心阀的形式,所述中心阀在关闭的位置中保证很高的密封性。借助于设置在所述星形发动机2的曲轴4上的凸轮盘来致动所述进气阀和排气阀。
在所说明的由蒸汽驱动的星形发动机2的设计方案中,所述风扇轴6以高于所述内燃机1的曲轴的转速运转。由于所述风扇轴6的高运转速度,由此构造具有较小的排量的星形发动机就足够了,因为所述星形发动机2的曲轴4在一个至少与所述风扇轴6的运行转速相类似的转速范围内运行。
除此以外,所述星形发动机直接布置在所述风扇叶轮3后面或者说风扇叶轮3和内燃机1之间提供了一种非常节省空间的、用于附加的膨胀单元的布置方案。
在此通过优选构造为柔韧的软管的工作介质管路15将蒸汽从所述蒸汽发生单元(未示出)输送给所述阀门。
图3首先示出附加设置的由蒸汽驱动的星形发动机2在内燃机1上的安装情况。与所述结合图1和2解释的实施方式相反,所述风扇轴6在此布置在所述星形发动机的曲轴箱外部。所述风扇轴6在所述曲轴箱外部在所述星形发动机2的两个气缸之间延伸到所述风扇叶轮3,并且在与所述风扇叶轮对置的一侧上通过齿轮传动机构与所述内燃机1的曲轴处于有效连接之中。
在图4中示出了所述如图3所示已安装的星形发动机2的剖面图。在这种情况下,所述星形发动机2的曲轴4通过圆柱齿轮级13以及相应的法兰连接件与所述内燃机1的曲轴相耦合。按所述用于圆柱齿轮级13的圆柱齿轮的设计,所述圆柱齿轮级13也可以构造为传动圆柱齿轮传动机构。除以此外,对在所述星形发动机的曲轴4和所述内燃机1的曲轴之间的依赖于负荷状况而变化的转速差进行补偿的超速离合器直接集成在所述圆柱齿轮级13中。
所述星形发动机2的气缸的进气阀和排气阀也构造为中心阀,所述中心阀由布置在所述星形发动机2的曲轴4上的凸轮盘进行致动。所述在图3和4中示出的具有附加的星形发动机的增压内燃机的实施方式提供了这样的优点,即通过外置的风扇轴6可以将所述星形发动机2本身构造得较小。此外,在这种设计结构中,可以在所述风扇叶轮3的区域中在所述星形发动机2的两个气缸之间用法兰连接所述风扇离合器14。通过这种方式将所述风扇叶轮3直接布置在所述星形发动机2的前面。
                     附图标记列表
1    内燃机
2    星形发动机
3    风扇叶轮
4    星形发动机的曲轴
5    星形发动机法兰
6    风扇轴
7    空隙
8    齿轮传动机构
9    链传动机构
10   离合器
11   星形发动机的曲轴箱
12   星形发动机的连杆
13   圆柱齿轮级
14   风扇离合器
15   工作介质管路

Claims (32)

1.汽车的增压内燃机,其具有冷却循环,在该冷却循环中循环着一种工作介质,该工作介质至少部分地转换为蒸汽状或气状的聚合状态,其中设置了至少一个通过传动线路与所述内燃机(1)的输出轴处于有效连接之中的膨胀单元,在该膨胀单元中所述膨胀单元的输出轴能够通过转换包含在至少部分蒸汽状或气状的工作介质中的能量来移动,其特征在于,所述膨胀单元构造为两冲程活塞式发动机(2),该两冲程活塞式发动机(2)间接或直接通过所述传动线路与所述内燃机的输出轴处于有效连接之中,其中所述两冲程活塞式发动机(2)布置在处于所述内燃机(1)和风扇叶轮(3)之间的区域中。
2.按权利要求1所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机布置在将所述内燃机(1)包围的外壳内部。
3.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机布置在所述内燃机(1)的贮油槽内部。
4.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机构造为星形发动机(2)。
5.按权利要求1所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机(2)在将所述内燃机(1)包围的外壳外部布置在处于所述内燃机(1)和风扇叶轮(3)之间的区域中。
6.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,所述传动线路具有所述两冲程活塞式发动机(2)的曲轴(4)以及风扇轴(6),它们彼此处于有效连接之中。
7.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,所述传动线路具有至少一个齿轮传动机构(8),所述两冲程活塞式发动机(2)通过所述齿轮传动机构(8)间接地或直接地与所述内燃机(1)的输出轴处于有效连接之中。
8.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,所述传动线路具有至少一个带传动机构或链传动机构(9),所述两冲程活塞式发动机(2)通过所述带传动机构或链传动机构(9)间接地或直接地与所述内燃机(1)的输出轴处于有效连接之中。
9.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机(2)具有至少一个具有进气阀和排气阀的气缸,构造该气缸,从而能够转变工作介质流经所述气缸的流动方向。
10.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机(2)具有至少一个具有进气阀和排气阀的气缸,所述进气阀和排气阀能够通过阀门控制机构进行触发。
11.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机(2)具有至少一个具有进气阀和排气阀的气缸,所述进气阀和排气阀能够借助于至少一根凸轮轴来致动,所述凸轮轴则与构造为所述两冲程活塞式发动机(2)的输出轴的曲轴(4)处于有效连接之中。
12.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,在所述两冲程活塞式发动机(2)的外壳(11)的内部布置风扇轴(6)。
13.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,在所述两冲程活塞式发动机(2)的外壳(11)的外部布置风扇轴(6)。
14.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,所述传动线路具有构造为所述两冲程活塞式发动机(2)的输出轴(11)的曲轴(4)、风扇轴(6)、将所述曲轴(4)与所述风扇轴(6)相连接的链传动机构(9)以及将所述风扇轴(6)与所述内燃机的输出轴相连接的齿轮传动机构。
15.按权利要求1或2所述的增压内燃机,其特征在于,所述传动线路具有至少一个离合器(10)。
16.按权利要求15所述的增压内燃机,其特征在于,所述离合器(10)构造为超车离合器。
17.汽车的增压内燃机,其具有冷却循环,在该冷却循环中循环着一种工作介质,该工作介质至少部分地转换为蒸汽状或气状的聚合状态,其中设置了至少一个通过传动线路与所述内燃机(1)的输出轴处于有效连接之中的膨胀单元,在该膨胀单元中所述膨胀单元的输出轴能够通过转换包含在至少部分蒸汽状或气状的工作介质中的能量来移动,其特征在于,所述膨胀单元构造为两冲程活塞式发动机(2),该两冲程活塞式发动机(2)间接或直接通过所述传动线路与所述内燃机的输出轴处于有效连接之中,其中所述传动线路具有至少一个离合器(10)。
18.按权利要求17所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机布置在将所述内燃机(1)包围的外壳内部。
19.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机布置在所述内燃机(1)的贮油槽内部。
20.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机构造为星形发动机(2)。
21.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机(2)布置在处于所述内燃机(1)和风扇叶轮(3)之间的区域中。
22.按权利要求17所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机(2)在将所述内燃机(1)包围的外壳外部布置在处于所述内燃机(1)和风扇叶轮(3)之间的区域中。
23.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,所述传动线路具有所述两冲程活塞式发动机(2)的曲轴(4)以及风扇轴(6),它们彼此处于有效连接之中。
24.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,所述传动线路具有至少一个齿轮传动机构(8),所述两冲程活塞式发动机(2)通过所述齿轮传动机构(8)间接地或直接地与所述内燃机(1)的输出轴处于有效连接之中。
25.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,所述传动线路具有至少一个带传动机构或链传动机构(9),所述两冲程活塞式发动机(2)通过所述带传动机构或链传动机构(9)间接地或直接地与所述内燃机(1)的输出轴处于有效连接之中。
26.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机(2)具有至少一个具有进气阀和排气阀的气缸,构造该气缸,从而能够转变工作介质流经所述气缸的流动方向。
27.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机(2)具有至少一个具有进气阀和排气阀的气缸,所述进气阀和排气阀能够通过阀门控制机构进行触发。
28.按权利要求或17或18所述的增压内燃机,其特征在于,所述两冲程活塞式发动机(2)具有至少一个具有进气阀和排气阀的气缸,所述进气阀和排气阀能够借助于至少一根凸轮轴来致动,所述凸轮轴则与构造为所述两冲程活塞式发动机(2)的输出轴的曲轴(4)处于有效连接之中。
29.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,在所述两冲程活塞式发动机(2)的外壳(11)的内部布置风扇轴(6)。
30.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,在所述两冲程活塞式发动机(2)的外壳(11)的外部布置风扇轴(6)。
31.按权利要求17或18所述的增压内燃机,其特征在于,所述传动线路具有构造为所述两冲程活塞式发动机(2)的输出轴(11)的曲轴(4)、风扇轴(6)、将所述曲轴(4)与所述风扇轴(6)相连接的链传动机构(9)以及将所述风扇轴(6)与所述内燃机的输出轴相连接的齿轮传动机构。
32.按权利要求31所述的增压内燃机,其特征在于,所述离合器(10)构造为超车离合器。
CN2007101262177A 2006-06-23 2007-06-22 具有处于热量回收循环中的膨胀单元的增压内燃机 Active CN101092915B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006028868.8 2006-06-23
DE102006028868.8A DE102006028868B4 (de) 2006-06-23 2006-06-23 Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Expandereinheit in einem Wärmerückgewinnungskreislauf

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101092915A CN101092915A (zh) 2007-12-26
CN101092915B true CN101092915B (zh) 2013-03-13

Family

ID=38537589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007101262177A Active CN101092915B (zh) 2006-06-23 2007-06-22 具有处于热量回收循环中的膨胀单元的增压内燃机

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7845171B2 (zh)
EP (1) EP1870575B1 (zh)
CN (1) CN101092915B (zh)
BR (1) BRPI0702125B1 (zh)
DE (1) DE102006028868B4 (zh)
PL (1) PL1870575T3 (zh)
RU (1) RU2348825C1 (zh)
TR (1) TR201911234T4 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT506084B1 (de) 2008-05-05 2009-06-15 Man Nutzfahrzeuge Oesterreich Antriebseinheit mit einer brennkraftmaschine und einer regelungsfrei selbstanlaufenden hubkolbenmaschine
AT507159B1 (de) 2008-08-04 2011-03-15 Man Nutzfahrzeuge Oesterreich Hubkolbenexpansionsmaschine sowie kolben einer hubkolbenexpansionsmaschine
AT509395B1 (de) * 2010-01-15 2012-08-15 Man Truck & Bus Oesterreich Ag System zur abwärmenutzung einer brennkraftmaschine mit einfrierschutzeinrichtung
AT509394B1 (de) * 2010-02-05 2012-01-15 Man Nutzfahrzeuge Oesterreich Verfahren zum betrieb eines kolbenexpanders eines dampfmotors
SE535877C2 (sv) * 2010-05-25 2013-01-29 Scania Cv Ab Kylarrangemang hos ett fordon som drivs av en överladdad förbränningsmotor
DE102010022408B4 (de) 2010-06-01 2016-11-24 Man Truck & Bus Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Dampfkreisprozesses mit geschmiertem Expander
DE102010038543A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Robert Bosch Gmbh Über einen Dampfkraftprozess antreibbare Kolbenmaschine
US8776930B2 (en) * 2012-02-29 2014-07-15 Arctic Cat Inc. Fan for drive clutch
DE102018117091A1 (de) * 2018-07-16 2020-01-16 Man Truck & Bus Se Kühlvorrichtung für eine Fahrzeugfront eines Kraftfahrzeugs

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4235077A (en) * 1978-10-30 1980-11-25 Bryant Clyde C Combination engine
US4901531A (en) * 1988-01-29 1990-02-20 Cummins Engine Company, Inc. Rankine-diesel integrated system
US6393840B1 (en) * 2000-03-01 2002-05-28 Ter Thermal Retrieval Systems Ltd. Thermal energy retrieval system for internal combustion engines

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE167787C (zh)
US2703560A (en) * 1954-01-13 1955-03-08 Nordberg Manufacturing Co Supercharging system
US3483854A (en) * 1968-05-24 1969-12-16 Worthington Corp Compressed gas expander cooling apparatus
US3708979A (en) * 1971-04-12 1973-01-09 Massachusetts Inst Technology Circuital flow hot gas engines
DE2241978B2 (de) * 1972-08-25 1975-01-16 Heinz Malmoe Rechholtz (Schweden) Steuerung für einen Dampfmotor
US4010613A (en) * 1973-12-06 1977-03-08 The Garrett Corporation Turbocharged engine after cooling system and method
DE2414147A1 (de) * 1974-03-23 1975-10-09 Ewald Dipl Ing Renner Hybrid-motor
US4300353A (en) * 1975-07-24 1981-11-17 Ridgway Stuart L Vehicle propulsion system
US4166438A (en) * 1976-11-11 1979-09-04 Gottschalk Eldon W Machine with reciprocating pistons and rotating piston carrier
US4149370A (en) * 1977-02-28 1979-04-17 Eduardo Ayala Vargas Self starting internal combustion engine with means for changing the expansion ratio
FR2501782A1 (fr) * 1981-03-13 1982-09-17 Vello Miguel Economiseur de combustible par recuperation d'energie calorifique dissipee, pour moteur
DE3429727A1 (de) * 1984-08-13 1986-02-13 Hermann Dipl.-Ing. 5401 Kobern-Gondorf Bongers Brennkraft/dampf-verbundmotor mit nutzung der prozesswaerme
SU1366672A1 (ru) * 1986-07-29 1988-01-15 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Силова установка
JPH0972255A (ja) 1995-09-06 1997-03-18 Calsonic Corp 自動車用燃料冷却装置
DE19745758A1 (de) 1997-10-16 1999-05-06 Guenter Dr Frank Maschinenkühlung durch Phasenübergang (Verdampfungskühlung), insbesondere für Verbrennungsmotoren
AUPQ047599A0 (en) 1999-05-20 1999-06-10 Thermal Energy Accumulator Products Pty Ltd A semi self sustaining thermo-volumetric motor
US6216462B1 (en) * 1999-07-19 2001-04-17 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency High efficiency, air bottoming engine
JP2001182504A (ja) * 1999-12-22 2001-07-06 Honda Motor Co Ltd 車載用ランキンサイクルシステム
JP4344453B2 (ja) * 2000-03-10 2009-10-14 本田技研工業株式会社 回転式流体機械
JP2005240740A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Toyota Industries Corp 車両用排熱回収システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4235077A (en) * 1978-10-30 1980-11-25 Bryant Clyde C Combination engine
US4901531A (en) * 1988-01-29 1990-02-20 Cummins Engine Company, Inc. Rankine-diesel integrated system
US6393840B1 (en) * 2000-03-01 2002-05-28 Ter Thermal Retrieval Systems Ltd. Thermal energy retrieval system for internal combustion engines

Also Published As

Publication number Publication date
US7845171B2 (en) 2010-12-07
RU2348825C1 (ru) 2009-03-10
DE102006028868B4 (de) 2017-07-13
BRPI0702125A (pt) 2008-02-19
BRPI0702125B1 (pt) 2020-12-08
DE102006028868A1 (de) 2007-12-27
PL1870575T3 (pl) 2020-01-31
US20080223040A1 (en) 2008-09-18
EP1870575A2 (de) 2007-12-26
CN101092915A (zh) 2007-12-26
TR201911234T4 (tr) 2019-08-21
EP1870575B1 (de) 2019-05-08
EP1870575A3 (de) 2010-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101092915B (zh) 具有处于热量回收循环中的膨胀单元的增压内燃机
CN1060842C (zh) 蒸汽驱动发动机
US8851043B1 (en) Energy recovery from compressed gas
El Chammas et al. Combined cycle for hybrid vehicles
US4235077A (en) Combination engine
US8857181B2 (en) Drive train, in particular vehicle drive train
US7536998B2 (en) Drive unit having thermal recovery
CN101965441B (zh) 内燃机及具有该内燃机的车辆
US20090211253A1 (en) Organic Rankine Cycle Mechanically and Thermally Coupled to an Engine Driving a Common Load
EP0945607A2 (en) Intake-air cooling for a gas turbine of a combined power plant
CN101037977A (zh) 具有增压的内燃发动机作为驱动源的运输工具或固定动力装置
US20140352301A1 (en) Motor vehicle with a couplable waste heat recovery system
CN104279031B (zh) 用于机动车的热交换装置和驱动单元
US9500199B2 (en) Exhaust turbocharger of an internal combustion engine
US20140150426A1 (en) Device and method for using the waste heat of an internal combustion engine
US20160047603A1 (en) Waste heat recovery and conversion system and related methods
CN201074559Y (zh) 车用内燃机余热回收利用机构
Yue et al. Thermal analysis on vehicle energy supplying system based on waste heat recovery ORC
US20200392883A1 (en) Internal combustion engine having an exhaust heat recovery system as well as a method for recovering exhaust heat
US8201407B2 (en) Drive unit with an internal combustion engine and a reciprocating piston engine which is self-starting without regulation
US4023367A (en) Steam engine for a motor vehicle
US20130133321A1 (en) Drive System for a Vehicle
US11371393B2 (en) Arrangement for converting thermal energy from lost heat of an internal combustion engine
FR2810076A1 (fr) Appareil modulaire pour la generation d'energie
WO2011073718A2 (en) Internal combustion engine arrangement with rankine circuit and hybrid cylinder, especially for an automotive vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant