CN102656348A - 驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驱动装置（1），带有用于提高内燃机（2）的燃烧空气的压力和质量流量的增压装置（3）和用于使用从内燃机（2）的废气中提取的热能汽化流体的蒸汽发生器（18）。在此规定，蒸汽发生器（18）连接在蒸汽存储器（20）上并且增压装置（3）是废气涡轮增压器（7），其驱动涡轮机至少部分既能用废气又能用来自蒸汽存储器（20）的蒸汽加载，其中，输送给废气涡轮增压器（7）的蒸汽的蒸汽压力和/或蒸汽质量流量是能调节的和/或能控制的。

Description

驱动装置

技术领域

本发明涉及一种驱动装置，带有用于提高内燃机的燃烧空气的压力和质量流量的增压设备和使用从内燃机的废气中提取的热能来蒸发流体的蒸汽发生器。

背景技术

这种驱动装置由现有技术公开。例如DE 10 2006 057 247 A1描述了一种增压装置，尤其用于内燃机的增压。在内燃机的排气系中安装有工作介质的回路的至少一个热交换器。在至少一个废气热交换器之前连接有在工作介质回路中的输送设备。在此规定，工作介质的回路包含至少一个涡轮机部分，至少一个布置在内燃机进气系中的压气机部分通过该涡轮机部分被驱动。因此用来自内燃机排气系的热量可以运行用于提高内燃机的进气系中的压力的增压装置。类似的装置在GB 2 060 766 A中说明。DE 199 39 289 C1描述了一种用于准备混合气的方法和装置。

为了提高内燃机的效率以及专门的功率和体积效率，公知一种借助活塞式压气机或涡轮机的增压空气压缩装置。提高压力和质量流量所需的能量由此从内燃机的废气中提取，即，借助蒸汽发生器在使用废气的热能的情况下蒸发流体。因此流过内燃机的排气系的废气的至少一部分能量可以回收使用并且用于提高内燃机的效率。

发明内容

与此相对，带有权利要求1特征的驱动装置的优势在于，可以进一步提高内燃机的效率，尤其是通过提高对内燃机的废气中含有的能量的利用。按照本发明，这由此达到，即，蒸汽发生器连接在蒸汽存储器上以及增压装置是一种废气涡轮增压器，它的驱动涡轮机可以至少部分用废气以及来自蒸汽存储器的蒸汽加载，其中，输送给废气涡轮增压器的蒸汽的蒸汽压力和/或蒸汽质量流量是能调节的和/或能控制的。废气涡轮增压器用于改善内燃机的充气度或体积效率以及减少由内燃机在进气行程期间待做的进气功。这些措施通常提高了内燃机的有效功率和效率。废气涡轮增压器通常具有至少一个驱动涡轮机和至少一个压气机，其中，驱动涡轮机驱动压气机。驱动装置具有排气系和蒸汽回路。前者被内燃机的废气流过，在后者中则设置已产生的蒸汽或流体。按照本发明规定，废气涡轮除了废气外也用热蒸汽和/或饱和蒸汽加载。排气系和蒸汽回路在此可以完全相互分开地运行，但也可以至少部分相互连接，从而会发生蒸汽与废气的混合。蒸汽由流体借助蒸汽发生器使用包含在内燃机废气中的热能汽化而产生。在此没有必要的是，向增压装置或废气涡轮增压器输送所有废气和/或所有产生的蒸汽。更确切地说有利的是，废气或蒸汽的已输送的份额是能调整的。特别有利的是，已获得的蒸汽不是直接输送给废气涡轮增压器的，而是首先储存在蒸汽存储器中，以便鉴于待增压的内燃机的当前工况以受控制和/或受调节的方式将蒸汽导入废气涡轮增压器中。为此，按本发明的驱动装置设置蒸汽存储器或蒸汽蓄压器（压力锅炉），用于加载废气涡轮增压器的蒸汽例如以饱和蒸汽的形式或为了导入过热器以及紧接着加载废气涡轮增压器而从蒸汽存储器或蒸汽蓄压器提取。控制和/或调节可以规定为无级的并且尤其根据废气压力和/或废气质量流量进行。

废气涡轮增压器主要用内燃机的废气运行。但废气涡轮增压器也能至少支持性地用产生的蒸汽运行。蒸汽在此可以主要用于与内燃机转速和/或废气涡轮增压器转速、增压压力、内燃机中的空气质量流量、废气压力和/或废气质量流量无关地提高废气涡轮增压器的当前增压压力以及因而快速提高内燃机的转速和/或扭矩。通过附加地输送蒸汽，由此克服了废气涡轮增压器的常有的惰性开闭能力，即，一旦需要敏捷快速的功率发展，废气涡轮增压器的驱动涡轮机就被极为迅速地加速。尤其在内燃机在高扭矩要求下从部分负荷范围出来加速时或在以更高速度超速操作中是这样的情形，倘若驱动装置使用在汽车中。

按本发明的驱动装置的优点还在于，内燃机的废气在进入废气后处理装置之前，能以受调节和/或受控制的运行方式冷却到所期望的温度范围内。这一点在进入废气后处理装置之前废气喷射温度高于1000℃的汽油机中是必要的，因为通常设置为废气后处理装置的三元或NOx存储器催化转换器在最佳还原率的温度范围400℃至750℃或300℃至450℃之间运行。此外，内燃机，尤其是排气弯管以及排气系的靠近发动机部分的热辐射在进入发动机舱时变小。此外，在伴随脉冲增压的例如使用在缓慢和中速运行的柴油机中的废气涡轮增压器中，可以用蒸汽均匀化废气涡轮的加载压力和废气质量流量。这尤其在多涌道进汽的废气涡轮增压器中可行。原则上按本发明的驱动装置的两个实施形式在技术上都是有利的：一方面以开放的蒸汽回路的结构，其中，蒸汽在废气涡轮增压器的流动上游导入废气流中并且废气-蒸汽混合气加载唯一一个用于驱动压气机的涡轮，另一方面以与废气流分离的且闭合的蒸汽回路的结构，其中，蒸汽不与废气混合且通过蒸汽涡轮流动，蒸汽涡轮设置在和仅用废气进汽的废气涡轮同样的轴上。排气系和蒸汽回路相互分开。也可以规定，将蒸汽与废气流并流地导入有双涌道进汽的涡轮的废气涡轮机中。

为了储存已产生的蒸汽，设蒸汽存储器。在蒸汽借助蒸汽发生器产生后，蒸汽不是被立即输送给废气涡轮增压器，而是暂时储存在蒸汽存储器中。储存在蒸汽存储器中的蒸汽优选是饱和蒸汽，蒸汽存储器因此也被称为饱和蒸汽存储器或饱和蒸汽锅炉。蒸汽仅暂时储存在蒸汽存储器中，不进行任何对包含在蒸汽中的能量的提取。蒸汽存储器的储存能力在不用带转动元件和附加的惯性力矩的机械附加设备的情况下，实现了废气涡轮增压器即使在内燃机的低转速时以及在内燃机的废气和增压空气质量流量很小时，废气涡轮增压器的十分迅速的反应。在蒸汽存储器中，根据已供入的蒸汽的温度调整饱和蒸汽压力。蒸汽存储器可以连续地被输送蒸汽，只要内燃机以足够高的废气温度运行。有利的是，蒸汽存储器的壁是热绝缘的。它的容量优选足够大，以便也在有较小功率输出以及较小废气温度和较小废气温度质量流动的较长的内燃机的运行阶段期间能维持足够的蒸汽以便快速加速驱动涡轮机。这又导致废气涡轮增压器或其压气机即使在内燃机转速很低以及废气和增压空气质量流量很小时也有所期望的迅速的反应。此外可以规定，至少一部分从蒸汽存储器提取的蒸汽，尤其是饱和蒸汽，被直接输送给废气涡轮增压器。

本发明的一种扩展设计规定，为了提取热能，设置尤其是布置在废气涡轮增压器的流动下游的热交换器。借助热交换器从废气提取热能并且输送给蒸汽发生器。在此有利的是，热交换器布置成，用它可以提取在流过废气涡轮增压器之后还包含在废气中的剩余能量。热交换器和蒸汽发生器也可以集成地设计。

本发明的一种扩展设计规定，至少一部分蒸汽和废气在废气涡轮增压器的流动上游或在废气涡轮增压器内集聚。如之前已经说明的那样，排气系和蒸汽回路完全可以至少部分交叉。在这个区域中，蒸汽和废气一起，例如在共同的管路中，导引。通过共同的管路可以将由废气和蒸汽构成的混合器一起输送给废气涡轮增压器或其驱动涡轮机。在此，涡轮单涌道地通过仅一个喷嘴用废气-蒸汽混合器加载。但也可以规定，蒸汽和废气的集聚发生在废气涡轮增压器内，但优选也发生在驱动涡轮机之前或之内。通过在废气涡轮增压器之前或之内的这种集聚，一方面可以提高了流过废气涡轮增压器的质量流量以及同时降低了废气的温度，倘若蒸汽温度没有超过废气温度（这尤其在汽油机或柴油机的全负荷运行区域中是这种情形），从而可以减小废气涡轮增压器的热负荷。

本发明的一种扩展设计规定了一种布置在废气涡轮增压器的流动下游的冷凝器和/或分离器以便从废气中再获取流体。当蒸汽与废气集聚时，合理的是，蒸汽不和废气一起从驱动装置输出到驱动装置的周边环境中。更确切地说，流体为了重新使用而应当从废气回收。为此目的，设分离器和/或冷凝器。流体或已蒸发的流体可以用其从废气中离析出来，从而可以被重新输送给蒸汽回路。因此必须紧有相对较小储量的流体和驱动装置一起导引并且平衡流体的仅有时不可避免的损失。

本发明的一种扩展设计规定，废气涡轮增压器具有至少一个废气涌道和至少一个蒸汽涌道，它们在流动技术方面相互分离。在这种实施形式中也规定，蒸汽不和废气一起集聚，而是单独地通过废气涡轮增压器导引。为此目的，设至少一个废气涌道和至少一个蒸汽涌道，在它们中优选分别布置一个涡轮。废气在此流过废气涌道，蒸汽则流过蒸汽涌道。配属于这些涌道的涡轮，通过一根共同的轴相互连接，轴同时连接在压气机上。在这种实施形式中，排气系和蒸汽回路完全相互分开地运转，蒸汽在任何时候都不与废气接触。出于这个原因，也不需要额外的分离器或冷凝器。但作为备选也可以的是，废气也在多涌道的实施形式中与蒸汽积聚。在这种情况下，每一个涌道可以与废气或蒸汽的各自的压力或各自的温度协调一致。蒸汽或废气流在这种实施形式中例如相互分开地直至导引到驱动涡轮机的涡轮之前,并且相互独立地通过各一个蒸汽喷嘴和废气喷嘴（热气喷嘴）流入废气涡轮增压器，而不会在加载之前混合。蒸汽喷嘴和废气喷嘴可以相互独立地有利地根据废气和蒸汽中的流动机械和热力学关系设计。

本发明的一种扩展设计规定，废气涌道和蒸汽涌道设置在废气涡轮增压器的壳体中。可以设计一个共同的壳体，其例如优选容纳废气涡轮增压器的所有涌道。但作为备选，每一个涌道也可以具有自己的壳体并且配属于涌道的涡轮仅通过一根共同的轴相互连接。在一种实施形式中可以设置两件式驱动涡轮机。壳体为此具有至少一个包含废气涡轮的废气流动室和一个与之分离的且包含蒸汽涡轮的蒸汽流动室。蒸汽和废气相互独立地加载两件式驱动涡轮机，而不会混合以及相互分开地从驱动涡轮机流出。在此可以规定，设多个蒸汽涌道，废气涡轮增压器也用多股蒸汽流加载。再次可以设饱和蒸汽流和热蒸汽流，它们并流地（nebenflutig）输送给废气涡轮增压器。

本发明的一种扩展设计规定，废气涡轮增压器的驱动涡轮机具有至少一个废气涡轮和至少一个蒸汽涡轮，其中，蒸汽涡轮和废气涡轮设置在一根共同的轴上。废气涡轮在此优选配属于废气涌道以及蒸汽涡轮配属于蒸汽涌道。废气涡轮增压器的压气机通过这个共同的轴驱动。

本发明的一种扩展设计规定，在流动技术方面，在蒸汽发生器和/或蒸汽存储器以及废气涡轮增压器之间设过热器。过热器被来自蒸汽发生器和/或蒸汽存储器的蒸汽流过。过热器布置在废气涡轮增压器的流动上游。尤其是饱和蒸汽的蒸汽在此被继续加热。在过热器后存在的蒸汽可以被称为热蒸汽。这种热蒸汽紧接着被输送给废气涡轮增压器。在此，完全可以规定，输送给废气涡轮增压器的蒸汽的一部分来自蒸汽存储器或蒸汽锅炉，另一部分则来自过热器。这些份额优选能控制性地和/或调节性地调整。废气涡轮增压器的蒸汽加载以此方式可以有利地与内燃机的废气温度以及运行工况和所期望的功率输出相适应。在闭合的蒸汽回路中，加载前述蒸汽涡轮的热蒸汽流和/或饱和蒸汽流可以单流或双流地输送给废气涡轮增压器。

本发明的一种扩展设计规定，过热器能被另一个尤其布置在涡轮增压器的流动上游的高温热交换器用热能加载。高温热交换器和热交换器一样从废气提取热能。术语“高温热交换器”在此仅意味着，高温热交换器工作的温度范围要高于热交换器的温度范围。为此有利的是，废气涡轮增压器布置在排气系的一个部位中，在该部位，排气还具有较高的温度。

本发明的另一种扩展设计规定，蒸汽存储器布置在排气导管中或包围排气导管。排气导管是排气系的组成部分。排气导管基本上指所有被废气流过的管路。为了防止储存在蒸汽存储器中的蒸汽冷却并且因而又冷凝为流体，蒸汽存储器应当优选始终被热加载。这由此实现，即，蒸汽存储器布置在排气导管的区域中。在此即可以布置在排气导管中也可以围绕排气导管设置。在第一种情形下要注意的是，蒸汽存储器针对在排气导管中流动的废气有尽量小的流动阻力。为此目的，蒸汽存储器设计得尽量利于流动。若蒸汽存储器包围排气导管，那么合理的是，排气导管至少在这个区域中用能良好地热导的材料制成。排气导管也可以包围排气弯管。

本发明的一种扩展设计规定了配属于蒸汽存储器的蓄热器。蓄热器可以例如包括潜在蓄热介质，潜在蓄热介质的物态在所期望的蒸汽温度范围内从固态向液态转换。以此方式使在蒸汽存储器中存在的蒸汽的温度也可以保持在所期望的温度，当仅可以从废气提取很少的热能时或存在热能过量时。

本发明的一种扩展设计规定，在蒸汽发生器的流动下游和/或流动上游设至少一个废气后处理装置。废气后处理装置例如是催化转换器或滤清器。

附图说明

接下来借助附图所示实施例详细阐释本发明，而不会限制本发明。附图中：

图1示意性示出了第一种实施形式的驱动装置，其中，蒸汽回路部分随着内燃机的排气系一起运行并且热交换器布置在废气后处理装置的流动下游；

图2示出了由图1公开的驱动装置，其中，热交换器布置在废气后处理装置的流动上游；

图3是驱动装置的第二种实施形式，其中，蒸汽回路与排气系分开地运行，蒸汽回路设计成关闭的以及与排气系分离；

图4示出了由图3公开的驱动装置，其中，规定流体输送到蒸汽存储器内；

图5a是第一种实施形式的蒸汽存储器；以及

图5b是第二种实施形式的蒸汽存储器。

具体实施方式

图1是驱动装置1的第一种实施形式，带有内燃机2和增压装置3。增压装置3具有涡轮机部分4，涡轮机部分具有至少一个驱动涡轮机，增压装置还具有压气机部分5，涡轮机部分和压气机部分通过轴6相互有效连接。增压装置3是废气涡轮增压器7，它的涡轮机部分4至少被内燃机2的废气流过。借助设置在涡轮机部分4中的涡轮将废气的流动能量转化成机械能并且通过轴6提供给压气机部分5。压气机部分5又用于，特别是压缩来自驱动装置1的周围环境的空气以及因而被带至更高的压力。压缩空气紧接着被输送给内燃机2。由此产生的废气从内燃机2的气缸8借助排气弯管9集聚并在排气导管10中导出。排气弯管9例如设计成平面弯管。排气总管10′连接在排气弯管上，排气总管是排气导管10的组成部分。当然，内燃机2也可以具有多个气缸，在这种情况下，既设多个排气弯管9，也设排气总管10′或排气导管10。通过排气导管10，废气至少到达增压装置3的涡轮机部分4。在增压装置3或废气涡轮增压器7的流动下游连续按序地布置着第一废气后处理装置11和第二废气后处理装置12。第二废气后处理装置12在此是SCR催化转换器。迄今为止所述的导引废气的部件，如排气导管，形成了排气系13，废气通过排气系从内燃机2导出。

第一废气后处理装置11例如在柴油机中包括HC氧化型催化转换器（DOC）和柴油颗粒滤清器（DPF），在汽油机中则通常包括三元催化转换器。第二废气后处理装置12在柴油机中可以包括带前置的尿素计量装置或喷射装置的还原催化转换器（SCR），在尤其是直接喷射的、分层充气的汽油机中则包括NOx-存储器催化转换器（NSC）。第二废气后处理装置12通常在比第一废气后处理装置11低的温度下工作并且因此布置在第一废气后处理装置的流动下游。

在图1中还示出了蒸汽回路14。在蒸汽回路中产生蒸汽，蒸汽同样能输送给废气涡轮增压器7。在此，排气系13和蒸汽回路14具有共同的区域15，已产生的蒸汽和废气一起流过该区域。蒸汽回路14首先具有流动输送装置16，例如泵。流体输送装置通过流体管路17与蒸汽发生器18连接并且可以向蒸汽发生器输送流体。蒸汽发生器18设置用于将已输送的流体汽化。紧随蒸汽发生器18的是，因此产生的蒸汽通过蒸汽管路19到达蒸汽存储器20，蒸汽储存在蒸汽存储器中。蒸汽存储器20具有蒸汽阀21，蒸汽可以借助蒸汽阀从蒸汽存储器20离开。以此方式可以调节或限制在蒸汽存储器20中的蒸汽压力。

蒸汽存储器20通过第一输入管路22和第二输入管路23与废气涡轮增压器7连接。蒸汽可以通过输入管路22和23引入废气涡轮增压器7或其涡轮机部分4。在此，蒸汽也已在废气涡轮增压器7的流动上游与废气一起集聚或如图1所示，在废气涡轮增压器7中才与废气集聚。在第一输入管路22中布置有横截面调节元件24，例如能电动调节的节流阀。用横截面调节元件可以控制性地和/或调节性地调整从蒸汽存储器20引入废气涡轮增压器7的蒸汽的量。因为在蒸汽存储器20中存在所谓的饱和蒸汽，所以第一输入管路22也被称为饱和蒸汽管路25。在第二输入管路23中先设过热器26和在过热器的流动下游同样设横截面调节元件27。借助过热器26可以使蒸汽或饱和蒸汽过热，从而在过热器26之后存在热蒸汽。借助例如同样是能电动调整的节流阀的横截面调节元件27，可以控制性地或调节性地调整通过热蒸汽管路28输送给废气涡轮增压器7的热蒸汽量。

通过饱和蒸汽管路25或热蒸汽管路28引入废气的蒸汽流过废气涡轮增压器7、废气后处理装置11和12以及分离器29。在分离器29中，蒸汽或流体被从由废气和蒸汽组成的混合气中抽出并且通过流体管路30输送给例如具有过滤器的流体清洁装置31。在流体清洁装置31中将从废气吸收来的不洁物，例如污物颗粒从流体清除。流体清洁装置31可以例如也具有排酸装置。借助流体清洁装置31清洁后的流体紧接着又被输送给流体输送装置16。作为备选，流体也可以进入储备容器（未示出），流体储存在该储备容器中。流体可以从储备容器或从流体清洁装置31借助流体输送装置16又输送给蒸汽发生器18。蒸汽发生器18又为了汽化流体而用热能运行，热能借助热交换器32从内燃机2的废气中提取。热交换器32在此设置在排气系中或排气导管10中。过热器26借助高温热交换器33被供应热能。热交换器32在此设置在废气后处理装置11和12的流动下游，高温热交换器33则设置在废气涡轮增压器7的（分别关于废气的）流动上游。

饱和蒸汽的一部分也从蒸汽存储器20导入至过热器26，过热器由高温热交换器33提供来自废气的热能。因而产生的热蒸汽通过横截面调整元件27到达废气涡轮增压器7。在此有利的是，热蒸汽通过自身的入口并流（nebenflutig）地流入涡轮机部分4。涡轮机部分4的一个有利的设计方案包括未示出的涡轮的三涌道进汽，三涌道进汽实现了入口喷嘴的一种与废气或饱和蒸汽和/或热蒸汽的不同的压力和/或温度相适应的结构。对涡轮机部分4的这种多涌道的加载防止了蒸汽从废气涡轮增压器7朝内燃机2的方向的流动。这种回流可以引起紊乱的涡轮进汽，这不利于涡轮增压器的效率。来自蒸汽存储器20的蒸汽在热蒸汽管路28或饱和蒸汽管路25上的分配则借助例如在当前为节流阀的横截面调节元件24和27无级别地调整。借助热交换器32和33从废气中提取的热能除了汽化或过热流体外也可以用于其它目的。对汽车来说，能量例如可以输出给底部空气流动装置或通过相应的预热装置输出给待加热的客舱。同样可以设想的是，热能可以提供给内燃机2的冷却水回路或机油回路，从而能更快速地加热内燃机。

当内燃机2是汽油机时，通常能使用在图1中示出的驱动装置1，在该驱动装置中，热交换器32布置在废气后处理装置11和12的流动下游。为此必要的是，将例如是NOx-吸附催化转换器的第二废气后处理装置12的温度保持在大于300℃。

反之，图2则示出了图1公开的废气后处理装置1，当内燃机2是柴油机时，可以使用这种废气后处理装置。在这种情况下合理的是，将热交换器32布置在第二废气后处理装置12的流动上游，以便能为蒸汽发生器18提供足够量的热能。通常设为废气后处理装置12的SCR催化转换器反之则在温度约为170℃时有效地工作，并且因此可以毫无问题地布置在热交换器32的流动下游。

图3示出了驱动装置1的第二种实施形式。它在蒸汽回路14和废气涡轮增压器7方面与如图1的第一种实施形式有所区别。因此图1和图2相关的陈述也适用于接下来要说明的实施形式。为了实现在这种实施形式中设置的、与排气系13分离的蒸汽回路14，首先将涡轮机部分4构造成多涌道式（在此：双涌道式）。在此，涡轮机部分具有一个废气涌道34和两个蒸汽涌道35（未单独示出）。废气涌道34连接在排气导管10上并且紧接着被废气流过。蒸汽涌道35反之则仅被蒸汽流过，其中，蒸汽涌道35中的一个能被饱和蒸汽管路25加载以及另一个能被热蒸汽管路28加载。涌道34和35在流动技术方面也相互完全分离。无论在废气涌道34中还是在蒸汽涌道35中，都分别设一个涡轮，涡轮被废气或蒸汽驱动。涡轮通过共同的轴6与压气机部分5连接。轴6既能用废气涌道34也能用蒸汽涌道35驱动。在废气涡轮增压器7的蒸汽涌道35的流动下游设冷凝器36，从蒸汽涌道35流出的蒸汽借助该冷凝器冷凝，从而在冷凝器36中存在流体以及流体能从冷凝器析出。流体储存在储备容器37中，流体从储备容器中可以借助流体输送装置16输送给蒸汽发生器18。如借助图1所说明的那样，蒸汽发生器由布置在排气系13中的热交换器32提供热能，并且用于汽化流体。已产生的蒸汽通过蒸汽管路19输送给蒸汽存储器20，蒸汽从蒸汽存储器能通过输入管路22和23或饱和蒸汽管路25和热蒸汽管路28输送给废气涡轮增压器7。蒸汽涌道35的入口喷嘴和涡轮分别优化至饱和蒸汽或热蒸汽的特性。蒸汽涌道35的入口也可以设计成拉瓦尔喷管。蒸汽涌道35的多涌道式，尤其是双涌道式设计方案防止了由于热蒸汽和饱和蒸汽在涡轮进流中的紊乱的混合而产生的消耗。废气涌道34和蒸汽涌道35优选布置在共同的壳体（未示出）中。在提供很高的热废气能的强功率汽油机中，可以在废气涡轮增压器7中使用拉瓦尔涡轮。热交换器32也可以如图2所示，布置在至少第二废气后处理装置12的流动上游。若存在与排气系13分离的蒸汽回路14，如在这里那样，那么在蒸汽回路14中进行克劳修斯-郎肯汽化过程（Clausius-Rankine-Dampfprozess）。

尤其在汽油机中可以在内燃机2的全负荷区域中出现高于1000℃的排气温度，排气温度导致废气涡轮增压器7和废气后处理装置11和12的热力超负荷。在用空燃混合物全负荷加润滑脂的传统的驱动装置1中会碰到这种情况，这造成废气温度相对化学计量的混合气形成变小。降低温度的另一种可行方案在图4中示出。在图4中示出了由图3公开的驱动装置1。但在此还附加地规定，未汽化的流体的能借助横截面调节元件39调整的量通过新鲜流体管路38引入蒸汽存储器20中。流体优选在引入蒸汽存储器20时被喷射或雾化。以此方式可以将包含在蒸汽存储器20中的饱和蒸汽弄湿，从而存在湿蒸汽。这种湿蒸汽可以从蒸汽存储器20经由第一输入管路22或饱和蒸汽管路25直接流入废气涡轮增压器7。湿蒸汽在废气涡轮增压器7中被过热以及在此冷却废气涡轮增压器。被湿蒸汽吸收的热量基本上对应包含的液相的，亦即通过新鲜流体管路38引入蒸汽存储器20的流体的汽化焓。还有利的是，按照图1和图2，在驱动装置1中设新鲜流体管路38和横截面调节装置39。在这里，废气温度可以直接通过引入的流体而被降低，从而减小废气涡轮增压器7或废气后处理装置11和12的温度负荷。

图5a和5b分别示出了蒸汽存储器20的各一个实施形式。图5a的蒸汽存储器20设计成管状并且和热交换器32以及蒸汽发生器18一起布置在排气导管10中。这意味着，无论是蒸汽存储器20还是热交换器32都被废气流过。以此方式降低了蒸汽存储器20的热损失。同样不需要在汽车底部区域中的额外的外部结构空间。在蒸汽存储器20中可以设尤其包括潜在储热介质的热存储器40。这种潜在储热介质的物态在所期望的饱和蒸汽温度的范围内从固态向液态变换。借助蒸汽阀21可以将饱和蒸汽从蒸汽存储器20释放入排气导管10。

图5b示出了蒸汽存储器20的另一个实施形式。在这个实施形式中，蒸汽存储器包围排气导管10，优选在靠近发动机的区域中。因此也可能的是，作为备选或附加，蒸汽存储器20也至少部分包围排气弯管9。为此，蒸汽存储器20结合高温热交换器33和过热器26有利地设计成有很高储热能力的双壁式成型铸件。附加地，成型铸件可以设置用于废气涡轮机的安装法兰以及用于废气再循环，尤其是用于高压废气再循环的分接头（Abgriff）。在（饱和）蒸汽存储器的双壁中又可以布置有热交换器40（未示出）。蒸汽存储器20的这种实施形式导致内燃机2的发动机舱内的不期望的热辐射发生根本性的变小。它利用排气弯管9的高温废热来过热饱和蒸汽以及在内燃机2的热机运行期间快速做好运行准备。如也针对图5a的蒸汽存储器20那样，在这个实施形式中也不要求车辆底部区域中的额外的结构空间。

为驱动装置1的前述实施形式规定有利的控制或调节策略或用于运行驱动装置1的方法。直接在内燃机2的冷启动后使内燃机的功率快速上升是不推荐的；内燃机2的电子控制器出于这个原因而限制或中断用蒸汽对废气涡轮增压器7的加载以快速加速和提高废气涡轮增压器的增压压力，直至内燃机2的机械装置、冷却水和润滑油被充分加热且内燃机2能不受损地经受住功率的突然增加。直至所有的蒸汽加载通过内燃机2的控制器被释放，才在蒸汽存储器20中建立蒸汽压力和蒸汽质量，因为通过内燃机1的运行能为此提供足够的废气温度和废热量或热能。

借助所述驱动装置1可也可以达到内燃机2在“启-停”运行中的热启动。蒸汽存储器20也在内燃机2更长的运行间断期间保持蒸汽的压力和温度，因为只要内燃机2运转，流体就被汽化以及因而蒸汽存储器20被供应蒸汽。这在废气涡轮增压器7没有发生蒸汽加载时也适用。因此在高压下在蒸汽存储器20内持续地有足够的蒸汽可供使用，从而与内燃机2和废气涡轮增压器7的运行工况无关地引起增压压力的快速提高以及迅速的功率发展。按图5a和5b的蒸汽存储器20特别适用于此，它们优选为此配设有蓄热器40。对废气涡轮增压器7的蒸汽加载的快速运行准备由此确保了内燃机2的可靠的快速启动，即，在启动阶段期间为了良好的气缸充气而迅速提高增压压力和以及使进气功变小，而不要求必须由内燃机2提供的机械的或电的功率。

同样可以达到废气后处理和间歇运行，尤其在借助图1和图2所述的实施形式中，亦即在有开放的蒸汽回路的实施形式中。在废气后处理装置11和12，尤其是柴油颗粒滤清器（DPF）的再生恢复期间，中断对废气涡轮增压器7用蒸汽的加载，同样还在热运行的汽油机的初级催化转换器的加热节段期间，因为在这些运行阶段中暂时要求更高的废气温度，以便加热废气后处理装置11和12。废气涡轮增压器7本身用热蒸汽的加载会使废气温度下降很多。在这个阶段期间，横截面调节元件24和27被关闭。但借助之后的燃料-后喷射（柴油机）或后点火（汽油机）提高的热废气能进一步被热交换器32以及蒸汽发生器18利用以便用蒸汽供给蒸汽存储器20。与之相反的是，对将排气系13和蒸汽回路14分开的驱动装置1的借助图3所说明的实施形式而言，不必中断废气涡轮增压器7的蒸汽加载，即使在柴油颗粒滤清器的再生恢复期间或三元催化转换器的加热期间应当实现内燃机的尽量高的废气温度。

用所述的驱动装置1也可以达到间歇加载以平衡在多级进汽的废气涡轮增压器7中的压力波动。对在固定式设备、载重汽车和船中的慢速和中速运行的柴油机来说，流动机制上有利的脉动增压最为优选，脉动增压也在内燃机2的下转速区域中提供高气体质量流动和增压压力。为了平衡突出的压力波动，结合时间上高度高解析度的废气压力传感器（未示出）和电子控制器，通过在这种情况下设计成快速开关的节流阀的横截面调节元件24，在高废气压力阶段将十分湿润的湿蒸汽导入废气涡轮增压器7。液相，也就是说包含在蒸汽中的液体的汽化，降低了在废气涡轮增压器7中的废气流的温度和压力。反之，在低蒸汽压力阶段期间，横截面调节元件24被闭合并且通过横截面调节元件27将干燥的热蒸汽从过热器26导入，以便迅速提高在废气涡轮增压器7的输入端上的蒸汽压力。

Claims (12)

1.驱动装置（1），带有用于提高内燃机（2）的燃烧空气的压力和质量流量的增压装置（3）和用于使用从内燃机（2）的废气中提取的热能汽化流体的蒸汽发生器（18），其特征在于，蒸汽发生器（18）连接在蒸汽存储器（20）上并且增压装置（3）是废气涡轮增压器（7），其驱动涡轮机至少部分既能用废气又能用来自蒸汽存储器（20）的蒸汽加载，其中，输送给废气涡轮增压器（7）的蒸汽的蒸汽压力和/或蒸汽质量流量是能调节的和/或能控制的。

2.按权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，为了提取热能而设置了尤其布置在废气涡轮增压器（7）的流动下游的热交换器（32）。

3.按前述权利要求之一所述的驱动装置，其特征在于，至少一部分蒸汽与废气在废气涡轮增压器（7）的流动下游或废气涡轮增压器（7）内集聚。

4.按前述权利要求之一所述的驱动装置，其特征在于布置在废气涡轮增压器（7）的流动下游的冷凝器和/或分离器（29）以便从废气中再获取流体。

5.按前述权利要求之一所述的驱动装置，其特征在于，废气涡轮增压器（7）具有至少一个废气涌道（34）和至少一个蒸汽涌道（35），它们在流动力学方面设计成相互分离。

6.按前述权利要求之一所述的驱动装置，其特征在于，废气涌道（34）和蒸汽涌道（35）设置在废气涡轮增压器（7）的壳体中。

7.按前述权利要求之一所述的驱动装置，其特征在于，废气涡轮增压器（7）的驱动涡轮机具有至少一个废气涡轮和/或至少一个蒸汽涡轮，其中蒸汽涡轮和废气涡轮设在共同的轴上。

8.按前述权利要求之一所述的驱动装置，其特征在于，在流动技术方面在蒸汽发生器（18）和/或蒸汽存储器（20）和废气涡轮增压器（7）之间设置了过热器（26）。

9.按前述权利要求之一所述的驱动装置，其特征在于，过热器（27）能被另外的尤其布置在废气涡轮增压器（7）的流动上游的高温热交换器（33）用热能加载。

10.按前述权利要求之一所述的驱动装置，其特征在于，蒸汽存储器（20）布置在排气导管（10）中或包围排气导管。

11.按前述权利要求之一所述的驱动装置，其特征在于配属于蒸汽存储器（20）的蓄热器（40）。

12.按前述权利要求之一所述的驱动装置，其特征在于，在蒸汽发生器（18）的流动下游和/或流动上游设置了至少一个废气后处理装置（11、12）。

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