DE102009024776A1

DE102009024776A1 - Vehicle e.g. commercial vehicle, has pump device for conveying working fluid to heat exchanger that is loaded with thermal energy and arranged deeper than cooler of fluid circuit in bottom area of vehicle in vehicle vertical direction

Info

Publication number: DE102009024776A1
Application number: DE102009024776A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. Sumser; Manfred Dipl.-Ing. Stute
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: STUTE, MANFRED, DIPL.-ING., DE
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2010-12-16

Abstract

The vehicle (10) has a fluid circuit (28) for converting thermal energy into mechanical energy and comprising a cooler (50) for cooling a working fluid. A pump device (52) conveys the working fluid to a heat exchanger (30) that is loaded with the thermal energy, where the cooler is integrated into a roof area. An expansion device (36) is arranged downstream of the heat exchanger and provided for expanding the working fluid, where the pump device is arranged deeper than the cooler of the fluid circuit in a bottom area of the vehicle in a vehicle vertical direction.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem geschlossenen Fluidkreislauf zum Wandeln von der thermischer Energie in mechanische Energie. Der Fluidkreislauf umfasst einen Kühler zum Kühlen eines Arbeitsfluids, eine Pumpeinrichtung zum Fördern des Arbeitsfluids zu einem mit der thermischen Energie beaufschlagbaren Wärmetauscher und eine stromabwärts des Wärmetauschers angeordnete Expansionseinrichtung zum Entspannen des Arbeitsfluids.The The invention relates to a vehicle with a closed fluid circuit for converting thermal energy into mechanical energy. The fluid circuit includes a radiator for cooling a working fluid, a pumping device for conveying the Working fluid to be acted upon by the thermal energy Heat exchanger and a downstream of the heat exchanger arranged expansion device for releasing the working fluid.

Mit zunehmender Verteuerung von Kraftstoffen werden weitere Aufwendungen zur Kraftstoffeinsparung auch an Verbrennungskraftmaschinen als sinnvoll erachtet. Bei der Verbrennungskraftmaschine strömt ein hoher Wärmeanteil mit dem Abgas über das Auspuffsystem in ungenutzter Weise in die Umgebung. Die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs ist daher durch Umsetzung von Wärmeenergie der Verbrennungskraftmaschine in eine nutzbare Energieform möglich.With Increasing cost of fuel will be further expenses to save fuel on internal combustion engines as well considered. In the internal combustion engine flows high heat content with the exhaust gas via the exhaust system in an unused way in the environment. The reduction of fuel consumption is therefore by implementation of heat energy of the internal combustion engine into a usable form of energy possible.

Bei einem Fahrzeug mit aufgeladenem Dieselmotor sind stromabwärts der Turbine des Abgasturboladers im Volllastbereich des Motors Abgastemperaturen häufig über 500°C vorhanden, während bei einem Fahrzeug mit Ottomotor Abgastemperaturen merklich über 900°C im Bereich der Nennleistung zu finden sind. Es ist daher bekannt, in einem Nachschaltprozesse, die Abgaswärme für eine Dampferzeugung in einem geschlossenen Fluidkreislauf zu verwenden. In dem Fluidkreislauf kann als Expansionseinrichtung eine Turbine zum Einsatz kommen, in welcher der erzeugte Dampf für die Energieumwandlung in mechanische Arbeit der Turbine genutzt wird.at a vehicle with a supercharged diesel engine are downstream the turbine of the exhaust gas turbocharger in the full load range of the engine exhaust gas temperatures often over 500 ° C available while in a vehicle with gasoline engine exhaust gas temperatures significantly above 900 ° C in the range of rated power can be found. It is therefore known, in a Nachschaltprozesse, the exhaust heat for steam generation in a closed fluid circuit to use. In the fluid circuit can be used as an expansion device a turbine are used, in which the generated steam for the energy conversion used in mechanical work of the turbine becomes.

Die DE 10 2007 057 164 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem geschlossener Fluidkreislauf. In dem Fluidkreislauf wird Abwärme des Verbrennungsmotors auf ein organisches Arbeitsfluid übertragen. Die Abwärme des Verbrennungsmotors wird hierbei in einem Rankine-Kreisprozess in mechanische Energie gewandelt. Hierbei umfasst der geschlossene Fluidkreislauf einen Kondensator zum Verflüssigen des organischen Arbeitsfluids und eine Speisepumpe zum Fördern des verflüssigten Arbeitsfluids zu zwei hintereinander geschalteten Wärmetauschern. Der erste Wärmetauscher dient zum Verdampfen des Arbeitsfluids und nutzt Abwärme aus einem Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors, der zweite Wärmetauscher dient einem Überhitzen des Arbeitsfluids und nutzt Abwärme des Abgases des Verbrennungsmotors. An einem Spiralexpander erfolgt ein Entspannen des überhitzten Arbeitsfluids und hierbei das Umwandeln der Energie des Arbeitsfluids in mechanische Energie.The DE 10 2007 057 164 A1 describes a motor vehicle with an internal combustion engine and a closed fluid circuit. In the fluid circuit, waste heat of the internal combustion engine is transferred to an organic working fluid. The waste heat of the internal combustion engine is converted into mechanical energy in a Rankine cycle. Here, the closed fluid circuit comprises a condenser for liquefying the organic working fluid and a feed pump for conveying the liquefied working fluid to two heat exchangers connected in series. The first heat exchanger serves to evaporate the working fluid and uses waste heat from a coolant circuit of the internal combustion engine, the second heat exchanger serves to overheat the working fluid and uses waste heat of the exhaust gas of the internal combustion engine. At a spiral expander, a relaxation of the superheated working fluid and thereby converting the energy of the working fluid into mechanical energy takes place.

Die WO 2007/014942 A2 beschreibt eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem Abwärme der Verbrennungskraftmaschine in einem Rankine-Kreisprozess zum Gewinnen von mechanischer Energie genutzt wird. Als Arbeitsfluid kommt eine Wasser-Ammoniak-Lösung zum Einsatz, welche beim Betreiben des Fluidkreislaufs an einer Eintrittsseite einer zum Entspannen des Arbeitsfluids dienenden Turbine einen Eintrittsdruck von 15 bar aufweist. An der Turbine wird die verdampfte und überhitzte Wasser-Ammoniak-Lösung auf 2 bar entspannt und anschließend in einem Kühler gekühlt, von wo aus sie mit einer Pumpe wieder auf das erhöhte Druckniveau von 15 bar gebracht wird.The WO 2007/014942 A2 describes a drive device for a motor vehicle, in which waste heat of the internal combustion engine is used in a Rankine cycle for obtaining mechanical energy. As a working fluid, a water-ammonia solution is used, which has an inlet pressure of 15 bar when operating the fluid circuit at an inlet side of a serving for relaxing the working fluid turbine. At the turbine, the vaporized and overheated water-ammonia solution is relaxed to 2 bar and then cooled in a cooler, from where it is brought by a pump back to the elevated pressure level of 15 bar.

Die DE 10 2006 040 857 A1 beschreibt ein Antriebssystem eines Schiffs, wobei Abwärme eines Dieselmotors des Schiffs in einem geschlossenen Wasser-Dampfkreislauf an einer Turbine zum Umsetzen in mechanische Energie genutzt wird. Die mechanische Energie wird in dem Rankine-Kreisprozess in elektrische Energie umgewandelt und elektrischen Verbrauchern zugeführt. Da die Turbine des Wasser-Dampfkreislaufs auf einen Druck von 10 bar ausgelegt ist, wird ein Eintrittsdruck an der Turbine auf Werte zwischen 6 bar und 9,5 bar geregelt.The DE 10 2006 040 857 A1 describes a propulsion system of a ship wherein waste heat of a diesel engine of the ship is used in a closed water-steam cycle on a turbine for conversion into mechanical energy. The mechanical energy is converted into electrical energy in the Rankine cycle and supplied to electrical consumers. Since the turbine of the water-steam cycle is designed for a pressure of 10 bar, an inlet pressure at the turbine is regulated to values between 6 bar and 9.5 bar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem der geschlossene Fluidkreislauf besonders effizient betreibbar ist.task The present invention is a vehicle of the aforementioned To create kind, with which the closed fluid circulation particularly is efficiently operated.

Diese Aufgabe wird durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.These The object is achieved by a vehicle having the features of the claim 1 solved. Advantageous embodiments with appropriate Further developments of the invention are in the dependent claims specified.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug mit einem geschlossenen Fluidkreislauf zum Wandeln von thermischer Energie in mechanische Energie, bei welchem der Fluidkreislauf einen Kühler zum Kühlen eines Arbeitsfluids, eine Pumpeinrichtung zum Fördern des Arbeitsfluids zu einem mit der thermischen Energie beaufschlagbaren Wärmetauscher und eine stromabwärts des Wärmetauschers angeordnete Expansionseinrichtung zum Entspannen des Arbeitsfluids umfasst, ist die Pumpeinrichtung in Fahrzeughochrichtung tiefer angeordnet als der Kühler des Fluidkreislaufs. Aufgrund der Gravitationswirkung auf das in dem Kühler sich abkühlende Fluid ist so das Fluid besonders leicht, mit geringem Energieaufwand und somit effizient von dem Kühler zu der Pumpeinrichtung förderbar. Dadurch ist der Fluidkreislauf besonders effizient betreibbar.at the vehicle according to the invention with a closed Fluid circuit for converting thermal energy into mechanical Energy in which the fluid circuit is a cooler for cooling a working fluid, a pumping device for conveying the Working fluid to be acted upon by the thermal energy Heat exchanger and a downstream of the heat exchanger arranged expansion device for releasing the working fluid includes, the pumping device is deeper in the vehicle vertical direction arranged as the cooler of the fluid circuit. by virtue of the gravitational effect on the cooling in the radiator Fluid is so the fluid is particularly light, with little energy and thus efficiently from the radiator to the pumping device conveyed. As a result, the fluid circuit is particularly efficient operated.

Als vorteilhaft hat es sich hierbei gezeigt, wenn die Pumpeinrichtung in der Fahrzeughochrichtung an einem tiefsten Punkt des Fluidkreislaufs angeordnet ist. Dadurch ist das Ansammeln von kondensiertem Fluid, beispielsweise von Wasser, an dem tiefsten Punkt des Fluidkreislaufs unter Verzicht auf einen Einsatz von weiteren Fördereinrichtungen erreichbar. Um Ansammlungen des Fluids auf dem Weg von dem Kühler zu dem tiefsten Punkt des Fluidkreislaufs zu vermeiden, sind den Kühler mit der Pumpeinrichtung verbindende Verbindungsleitungen insbesondere so gestaltet, dass sie ein Gefälle und/oder eine Beschichtung aufweisen, welches eine unerwünschte lokale Ansammlung des Fluids verhindert. Bevorzugt sind auch Fluidleitungen im Bereich des Kühlers selber so gestaltet, dass eine unerwünschte lokale Ansammlung des Fluids vermieden ist. Bei einer Anordnung der Pumpeinrichtung in einem Bodenbereich des Fahrzeugs sind besonders einfach ausreichende Gefällestrecken der Verbindungsleitungen vorzusehen.It has proven to be advantageous in this case if the pump device is arranged in the vehicle vertical direction at a lowest point of the fluid circuit. This is the accumulation of kon condensed fluid, for example, of water, at the lowest point of the fluid circuit, waiving the use of other conveyors reachable. In order to prevent accumulation of the fluid on the way from the radiator to the lowest point of the fluid circuit, connecting lines connecting the radiator with the pumping device are in particular designed such that they have a gradient and / or a coating which prevents undesired local accumulation of the fluid , Preferably, fluid lines in the region of the cooler itself are designed so that an undesirable local accumulation of the fluid is avoided. In an arrangement of the pumping device in a bottom region of the vehicle, it is particularly easy to provide sufficient downward slopes of the connecting lines.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühler in einem Dachbereich des Fahrzeugs angeordnet. Ist zugleich die Pumpeinrichtung im Bodenbereich des Fahrzeugs angeordnet, so ist das durch die Gravitation bewirkte Zuführen des Fluids von dem Kühler zu der Pumpeinrichtung besonders einfach und effizient realisierbar. Bevorzugt ist der Kühler hierbei in die Karosserie integriert, so dass für den Kühler ein vergleichsweise großer Bauraum bereitstellbar ist und der Kühler gleichzeitig besonders kompakt gestaltet werden kann. Insbesondere bei einer Fahrzeugkarosserie aus einer Aluminiumlegierung ist das Integrieren des Kühlers in die Fahrzeugkarosserie vorteilhaft realisierbar.According to one Another embodiment of the invention is the radiator in a roof area of the vehicle. Is also the pumping device arranged in the floor area of the vehicle, this is due to gravity causing delivery of the fluid from the radiator the pumping device particularly simple and efficient to implement. Preferably, the radiator is integrated in the body, so that for the radiator a comparatively large Space is available and the cooler at the same time can be made very compact. Especially with a Vehicle body made of aluminum alloy is integrating the radiator in the vehicle body advantageously feasible.

Besonders wenig störend sind die den Kühler mit der Pumpeinrichtung verbindenden Verbindungsleitungen unterzubringen, wenn sie an Fahrzeugsäulen, etwa A-Säulen und/oder B-Säulen und/oder C-Säulen oder dergleichen, angeordnet sind. Bevorzugt sind jedoch die Verbindungsleitungen platzsparend in die Fahrzeugsäulen integriert. Über wenigstens eine Fahrzeugsäule ist so das gekühlte Arbeitsfluid einem Sammelraum zuführbar, aus welchem die Pumpeinrichtung das Arbeitsfluid zu dem Wärmetauscher fördert.Especially little annoying are the cooler with the pumping device connecting connecting cables when connected to vehicle pillars, such as A-pillars and / or B-pillars and / or C-pillars or the like are arranged. However, the connecting lines are preferred Space-saving integrated into the vehicle pillars. about at least one vehicle pillar is the cooled one Working fluid fed to a collecting space, from which the Pumping device promotes the working fluid to the heat exchanger.

Bevorzugt bildet eine Außenwand des Kühlers eine Außenwand des Fahrzeugs. Dadurch ist eine Kühlwirkung durch Fahrtluft realisierbar. Diese Kühlwirkung der Fahrtluft kann unterstützt werden durch ein profiliertes Ausbilden der Außenwand des Kühlers. Die Oberflächenstruktur des Kühlers weist aufgrund hoher Wärmeübergangszahlen einen großen Wärmeübergangsflächenwert auf.Prefers an outer wall of the radiator forms an outer wall of the vehicle. This is a cooling effect by driving air realizable. This cooling effect of the driving air can be supported be formed by a profiled forming the outer wall of the radiator. The surface structure of the radiator is due to high heat transfer rates a large Heat transfer surface value.

Um einen besonders guten Wärmeentzug aus dem Arbeitsfluid mittels der Außenluft zu realisieren, kann der Kühler wenigstens zwei von Außenluft überströmbare in Fahrzeughochrichtung übereinander angeordnete Kühlereinheiten umfassen. Durch derartige, insbesondere schichtartig übereinander angeordnete Kühlereinheiten ist eine besonders große von Außenluft überströmbare Fläche des Kühlers bereitgestellt. Der Kühler kann so in seiner Spezifikation besonders gut an die geforderte abzuführende Wärme in den jeweiligen kritischen Betriebspunkten des Fluidkreislaufs angepasst werden. Zwischen zwei schichtartig angeordneten Kühlereinheiten kann die Außenluft hindurchströmen und so Wärme aus dem Arbeitsfluid abführen.Around a particularly good heat removal from the working fluid By means of the outside air, the radiator can at least two of outdoor air overflowable in the vehicle vertical direction superimposed cooler units include. By such, in particular layered superimposed Cooler units is a particularly large overflow of outdoor air Surface of the radiator provided. The cooler can thus be particularly well suited to the required in its specification dissipated heat in the respective critical Operating points of the fluid circuit can be adjusted. Between two layered cooler units, the outside air flow through and so heat from the working fluid dissipate.

Die Kühlwirkung des Kühlers ist weiter steigerbar, wenn der Kühler eine von einem Kühlmedium eines Kühlkreislaufs durchströmbare Rohrleitung aufweist. Als Kühlmedium kann hierbei insbesondere eine Kühlflüssigkeit zum Einsatz kommen. Es können insbesondere die Außenluft und das flüssige Kühlmedium gemeinsam zum Kühlen des Arbeitsfluids beitragen. Hierbei kann der Kühler als Plattenkondensator mit wenigstens zwei plattenförmigen Kühlereinheiten ausgebildet sein, wobei an den Außenwandungen der Platten die Luft das Arbeitsfluid kühlt und im Inneren die Wärmeabfuhr durch das Kühlmedium des Kühlkreislaufs bewirkt wird. Alternativ kann lediglich das die Rohrleitung durchströmende Kühlmedium für das Kühlen des Arbeitsfluids sorgen.The Cooling effect of the cooler can be further increased, when the radiator one of a cooling medium of a Cooling circuit has flow through the pipeline. As a cooling medium can in this case in particular a cooling liquid be used. It can in particular the outside air and the liquid cooling medium together for cooling contribute to the working fluid. Here, the cooler as Plate capacitor with at least two plate-shaped Cooler units be formed, wherein on the outer walls the plates the air cools the working fluid and inside the heat dissipation through the cooling medium of the cooling circuit is effected. Alternatively, only the pipe flowing through Cooling medium for cooling the working fluid to care.

Um eine unerwünschte Wärmeabgabe des Kühlers an einen Fahrgastraum zu verhindern, kann eine dem Fahrgastraum zugewandte Oberfläche des Kühlers eine thermische Isolierung aufweisen.Around an undesirable heat emission of the radiator To prevent a passenger compartment, a can the passenger compartment facing surface of the radiator a thermal Have insulation.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können hierbei Mittel zum Verringern einer thermischen Isolationswirkung der Isolierung vorgesehen sein. So kann das Abgeben von Wärme aus dem Arbeitsfluid gezielt zum Heizen des Fahrgastraums eingesetzt werden.In an advantageous embodiment of the invention can in this case means for reducing a thermal insulation effect be provided the insulation. So can the release of heat used from the working fluid specifically for heating the passenger compartment become.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Expansionseinrichtung des Fluidkreislaufs mit einem Generator zum Umsetzen der mechanischen Energie in elektrische Energie gekoppelt. Wenn die Expansionseinrichtung eine Turbine, insbesondere eine Varioturbine, umfasst, so kann der Generator auf einer Welle der Turbine angeordnet sein und so besonders kompakt und bauraumsparend eine hohe Drehzahl des Rotors des Generators bewirken. Im Gegensatz zu einem über eine Kolbenmaschine angetriebenen Generator kann durch Verzicht auf ein Zwischengetriebe so ein sehr hoher Volumengewinn als auch ein sehr hoher Gewichtsgewinn erreicht werden, was für die Leichtbaubestrebungen bei der Fahrzeugherstellung vorteilhaft ist.According to one Another advantageous embodiment of the invention, the expansion device of Fluid circuit with a generator for converting the mechanical Energy coupled into electrical energy. When the expander a turbine, in particular a Varioturbine comprises, so can the Generator be placed on a shaft of the turbine and so special compact and space-saving a high speed of the rotor of the generator cause. Unlike one about a piston engine powered generator can by dispensing with an intermediate gear such a very high volume gain as well as a very high weight gain be achieved, what for the lightweight construction efforts the vehicle manufacturing is advantageous.

Bevorzugt ist die Expansionseinrichtung in dem Dachbereich des Fahrzeugs angeordnet, so dass bei Anordnung des Kühlers ebenfalls in dem Dachbereich eine große räumliche Nähe von Expansionseinrichtung und Kühler erreichbar ist.Prefers the expansion device is arranged in the roof area of the vehicle, so that in the arrangement of the radiator also in the roof area a large spatial proximity of expansion device and cooler is accessible.

Die von dem Wärmetauscher zu der Expansionseinrichtung führenden Zuleitungen sind bevorzugt thermisch isoliert, um ein möglichst verlustarmes Nutzen der auf das Arbeitsfluid übertragenen Wärme zu erreichen.The leading from the heat exchanger to the expander Feed lines are preferably thermally insulated to a possible Low-loss benefit of heat transferred to the working fluid to reach.

Eine besonders hohe Temperatur des Arbeitsfluids ist erreichbar, wenn der Wärmetauscher des Fluidkreislaufs mit Abwärme eines Abgases beaufschlagbar ist. Eine hohe Effizienz des Fluidkreislaufs ist des Weiteren erreichbar, wenn der Wärmetauscher einen Verdampfer umfasst, welchem ein Überhitzer zum Überhitzen des verdampften Arbeitsfluids nachgeschaltet ist.A especially high temperature of the working fluid is achievable if the heat exchanger of the fluid circuit with waste heat an exhaust gas can be acted upon. A high efficiency of the fluid circuit is further achievable when the heat exchanger a Evaporator includes which a superheater to overheat the vaporized working fluid is connected downstream.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Fahrzeug eine Strömungsmaschine, insbesondere einen Abgasturbolader mit einer Turbine, insbesondere mit einer Varioturbine, aufweist. Dadurch ist die Energie des Abgases nicht nur zum Erhitzen des Arbeitsfluids nutzbar, sondern auch zum Generieren von mittels der Strömungsmaschine, insbesondere des Abgasturboladers, verdichteter Zuluft.When Furthermore, it has proven advantageous if the vehicle has a turbomachine, in particular an exhaust gas turbocharger with a turbine, in particular with a Varioturbine, has. This is the energy of the exhaust gas not only usable for heating the working fluid, but also for generating by means of the turbomachine, in particular the exhaust gas turbocharger, compressed supply air.

Weist das Fahrzeug eine Verbrennungskraftmaschine als Einrichtung zum Erzeugen von Antriebsenergie auf, so ist die Turbine in einem Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Ergänzend, bevorzugt jedoch alternativ kann das Fahrzeug einen Brenner aufweisen, in welchem lediglich die chemische Energie eines Brennstoffs in thermische Energie umgesetzt wird. Der Brenner dient hierbei nicht zum Generieren von mechanischer Energie zum Antreiben des Fahrzeugs, sondern lediglich zum Bereitstellen von Abgas, welches die Turbine antreibt. Da in dem Brenner keine Umwandlung der thermischen Energie in mechanische Arbeit erfolgt, ist bei gleichem Brennstoffeinsatz eine größere Menge an thermischer Energie für den Fluidkreislauf bereitstellbar. Je nach Anwendungsfall können jedoch auch sowohl der Brenner als auch die Verbrennungskraftmaschine in dem Fahrzeug zum Einsatz kommen.has the vehicle is an internal combustion engine as a device for Generating drive energy, the turbine is in an exhaust line of the Internal combustion engine arranged. In addition, preferred however, alternatively, the vehicle may include a burner in which only the chemical energy of a fuel into thermal energy is implemented. The burner is not used to generate mechanical energy for driving the vehicle, but only for providing exhaust gas which drives the turbine. Because in the burner no conversion of thermal energy into mechanical Work is done, is the same fuel use a larger Amount of thermal energy for the fluid circuit available. Depending on the application, however, both the burner as well as the internal combustion engine in the vehicle for use come.

Wenn das Fahrzeug mit dem Brenner ausgestattet ist, ist bevorzugt eine Regelungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher ein stationäres, insbesondere auf ein stöchiometrisches Verbrennen des Brennstoffs ausgelegtes Durchströmtwerden des Brenners einstellbar ist. Wird der Brenner, insbesondere bei konstantem Druck, stationär durchströmt, so liegen besonders vorteilhafte Bedingungen vor, die Rohemissionen des Brenners auf einem sehr niedrigen Niveau zu halten. Besonders geringe Rohemissionen sind hierbei erreichbar, wenn das Durchströmtwerden des Brenners so eingestellt ist, dass der Brennstoff stöchiometrisch verbrennt.If the vehicle is equipped with the burner is preferably one Control device provided by means of which a stationary, in particular to a stoichiometric burning of the fuel designed flow through the burner adjustable is. Will the burner, especially at constant pressure, stationary flows through, so are particularly advantageous conditions before, the raw emissions of the burner at a very low level to keep. Particularly low raw emissions are achievable here, when the flow rate of the burner is adjusted is that the fuel burns stoichiometrically.

Falls erforderlich, kann dem Brenner eine Abgasbehandlungseinheit, insbesondere ein Drei-Wege-Katalysator, nachgeschaltet sein. Der Drei-Wege-Katalysator ist insbesondere dann vorteilhaft zum Verringern der Emissionen des Brenners, wenn der Brennstoff stöchiometrisch verbrennt. Durch die vorliegend beschriebenen Maßnahmen ist ohnehin ein besonders emissionsarmes Verbrennen des Brennstoffs erreichbar. Jedoch selbst beim Vorsehen der Abgasbehandlungseinheit kann diese besonders einfach, betriebssicher und somit kostengünstig ausgebildet sein.If required, the burner, an exhaust gas treatment unit, in particular a three-way catalyst, downstream. The three-way catalyst is particularly advantageous for reducing emissions of the burner when the fuel burns stoichiometrically. By the measures described here are in any case particularly low-emission combustion of the fuel achievable. However, even when providing the exhaust treatment unit, this can particularly simple, reliable and thus cost-effective be educated.

Wenn, wie in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, ein zum Bevorraten des Brennstoffs ausgebildetes Behältnis als Gastank ausgebildet ist, also ein Gas als Brennstoff eingesetzt wird, so sind bereits brennstoffseitig besonders gute Voraussetzungen gegeben, niedrige Rohemissionen zu erreichen. Dies gilt insbesondere, wenn als Brennstoff Wasserstoffgas zum Einsatz kommt.If, as in a further advantageous embodiment of the Invention, a trained for storing the fuel container is designed as a gas tank, so a gas is used as fuel, Thus, fuel-side conditions are already particularly good given to achieve low raw emissions. This is especially true when hydrogen gas is used as fuel.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in einem Zuluftstrang des Brenners ein Luftvorwärmer zum Erwärmen von dem Brenner zuführbarer Zuluft vorgesehen. Dadurch ist ein besonders geringer Verbrauch des Brenners realisierbar, da der Brenner zum Bereitstellen einer gegebenen Menge an thermischer Energie einer geringeren Menge an Brennstoff bedarf als dies ohne das Vorsehen des Luftvorwärmers der Fall wäre. Dadurch ist der thermodynamische Wirkungsgrad der Fluidkreislaufs weiter verbesserbar. Bevorzugt dient das Abgas des Brenners zum Beaufschlagen des Luftvorwärmers mit thermischer Energie.In a further advantageous embodiment of the invention is in a Zuluftstrang the burner an air preheater for heating provided by the burner feedable supply air. Thereby is a particularly low consumption of the burner feasible, because the burner to provide a given amount of thermal Energy requires a smaller amount of fuel than without the provision of the air preheater would be the case. This is the thermodynamic efficiency of the fluid circuit further improvable. Preferably, the exhaust gas of the burner is used for Apply thermal energy to the air preheater.

Um die mechanische Energie der Turbine der Strömungsmaschine, insbesondere des Abgasturboladers zu nutzen, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine Welle der Turbine mit einem Generator gekoppelt. Durch die hohen möglichen Drehzahlen der Turbine der Strömungsmaschine ist der Generator besonders effizient betreibbar und bauraumsparend realisierbar, insbesondere wenn der Generator auf der Welle der hochdrehenden Turbine angeordnet ist.Around the mechanical energy of the turbine of the turbomachine, in particular to use the exhaust gas turbocharger, is in accordance with a Another advantageous embodiment of the invention, a shaft of the turbine coupled with a generator. By the high possible Speeds of the turbine of the turbomachine is the generator can be operated particularly efficiently and in a space-saving manner, especially if the generator on the shaft of the high-revving Turbine is arranged.

Als weiter vorteilhaft hat sich es sich gezeigt, wenn eine Umgehungsleitung der Turbine der Strömungsmaschine, insbesondere des Abgasturboladers, vorgesehen ist, mittels welcher eine mit der Expansionseinrichtung des geschlossenen Fluidkreislaufs gekoppelte weitere Turbine mit umgeleitetem Abgas beaufschlagbar ist. Bevorzugt ist diese weitere Turbine auf der Welle angeordnet, welche durch die Expansionseinrichtung des geschlossenen Fluidkreislaufs angetrieben wird. Insbesondere wenn diese Welle mit dem Generator gekoppelt ist, kann das umgeleitete Abgas durch Beaufschlagen der weiteren Turbine zusätzlich zum Antreiben des Rotors des Generators eingesetzt werden.When further advantageous, it has been shown, if a bypass line the turbine of the turbomachine, in particular the exhaust gas turbocharger, is provided, by means of which one with the expansion device the closed fluid circuit coupled further turbine with diverted exhaust gas can be acted upon. Preferably, this is further Turbine arranged on the shaft, passing through the expansion device the closed fluid circuit is driven. Especially if this wave is coupled to the generator, the diverted Exhaust gas by applying the additional turbine in addition be used to drive the rotor of the generator.

Durch die Umgehungsleitung der Turbine werden Abblaseströme zur Leistungsbegrenzung geleitet, etwa wenn eine Turbobremsfunktion zum Einsatz kommt. Dann ist nämlich die Schluckfähigkeit der Turbine des Abgasturboladers gezielt verringert. Es kann auch mehr als eine Turbine mit dem umgeleiteten Abgas beaufschlagbar sein, so dass je nach zur Verfügung stehendem Abblasestrom unterschiedliche oder auch stufenweise durchströmbare Anordnungen der weiteren Turbinen vorgesehen sein können.By the by-pass line of the turbine become blow-off streams Power limitation directed, such as when a turbo brake function is used. Then the swallowing ability is the Turbine of the exhaust gas turbocharger deliberately reduced. It can be more be acted upon as a turbine with the diverted exhaust gas, so that depending on the available Abblasestrom different or step-by-step arrangements of the others Turbines can be provided.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Wärmetauscher in einem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Motorraum des Fahrzeugs kann hierbei zum Unterbringen der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Brenners ausgebildet sein. Durch das Anordnen des Wärmetauschers im Motorraum steht das Abgas der Verbrennungskraftmaschine bzw. des Brenners in großer räumlicher Nähe und somit in besonders heißem Zustand zum Beaufschlagen des Arbeitsfluids mit thermischer Energie zur Verfügung. Insbesondere beim Vorsehen des Brenners zum Generieren von heißem Abgas steht in dem den Brenner aufnehmenden Motorraum des Fahrzeugs ausreichend Bauraum zum Anordnen des Wärmetauschers zur Verfügung.When Furthermore, it has been shown to be advantageous if the heat exchanger is arranged in an engine compartment of the vehicle. The engine compartment of the Vehicle can here to accommodate the internal combustion engine and / or of the burner. By placing the heat exchanger in the engine compartment is the exhaust gas of the internal combustion engine or of the burner in close proximity and thus in a particularly hot condition for applying of the working fluid with thermal energy available. In particular, in providing the burner for generating hot exhaust gas is sufficient in the burner housing the engine compartment of the vehicle Space for arranging the heat exchanger available.

Ein besonders emissionsarmes Fahrzeug ist bereitgestellt, wenn das Fahrzeug wenigstens einen Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs aufweist. Bevorzugt ist ein solcher Elektromotor, etwa in Form eines Radnabenmotors, als alleiniger Antriebsaggregatetyp im Fahrzeug vorgesehen.One particularly low-emission vehicle is provided when the vehicle has at least one electric motor for driving the vehicle. Prefers is such an electric motor, for example in the form of a hub motor, intended as the sole drive unit type in the vehicle.

Zur Verbesserung der Dynamik des Fahrzeugs können selbstverständlich mehrere Radnabenmotoren vorgesehen sein. Das Fahrzeug kann auch als Hybridfahrzeug ausgebildet sein und den elektrischen Antriebsmotor zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine oder zusätzlich zu dem Brenner aufweisen. Insbesondere der Brenner kann vorteilhaft zum Vergrößern einer Reichweite des Fahrzeugs zum Einsatz kommen, also lediglich bedarfsweise betrieben werden.to Improving the dynamics of the vehicle can of course be provided several wheel motors. The vehicle can also be designed as a hybrid vehicle and the electric drive motor in addition to the internal combustion engine or in addition to the burner. In particular, the burner can be advantageous to increase a range of the vehicle are used, so only operated as needed.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn ein Energiespeicher des Fahrzeugs einen Anschluss zum Anschließen einer externen Ladestromquelle aufweist. Wenn also ein fahrzeuginternes Generieren von elektrischer Energie, etwa aufgrund eines Schadens, nicht möglich ist und so fahrzeugintern keine elektrische Energie in den Energiespeicher einspeisbar ist, kann für diesen Notfall der Energiespeicher über die externe Ladestromquelle mit elektrischer Energie beaufschlagt werden, welche dann zumindest für einen Notfahrbetrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht.When Furthermore, it has proven to be advantageous if an energy store the vehicle has a connection for connecting an external Charge current source has. So if an in-vehicle generating of electrical energy, for example due to damage, not possible is so in-vehicle no electrical energy in the energy storage can be fed, the energy storage can over this emergency the external charging current source is supplied with electrical energy which are then at least for an emergency drive the vehicle is available.

Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Expansionseinrichtung einen effektiven Querschnitt aufweist, welcher mit einem Eintrittsdruck des Arbeitsfluids von weniger als 5 bar korreliert. Der effektive Querschnitt ist hierbei ein Kennwert der Expansionseinrichtung, welcher die Durchströmbarkeit der Expansionseinrichtung durch das Arbeitsfluid beschreibt. Die tatsächliche Durchströmbarkeit der Expansionseinrichtung kann im Falle einer Turbine als Expansionseinrichtung von einem Durchmesser im Übertrittsbereich des strömenden Mediums auf die Turbinenschaufeln bestimmt sein und/oder von den Abmessungen eines Leitgitters und/oder von Strömungsquerschnitten in den Radkanälen zwischen den Turbinenschaufeln. Ist die Expansionseinrichtung als Kolbenmaschine, als Schraubenmaschine oder als Spiralexpander ausgebildet, so beschreibt auch hier der effektive Querschnitt die Durchströmbarkeit der Expansionseinrichtung in analoger Weise.Further It is advantageous if the expansion device is an effective Cross-section, which with an inlet pressure of the working fluid correlated to less than 5 bar. The effective cross section is Here is a characteristic of the expansion device, which the flow through describes the expansion device by the working fluid. The actual flowability of the expansion device can in the case of a turbine as an expansion device of a Diameter in the crossing area of the flowing Be determined on the turbine blades and / or of the Dimensions of a guide grid and / or flow cross sections in the wheel channels between the turbine blades. Is the Expansion device as a piston machine, as a screw machine or designed as a spiral expander, so also describes the effective cross section the flowability of the expansion device in an analogous way.

Je größer der effektive Querschnitt der Expansionseinrichtung ist, desto geringer ist der Eintrittsdruck an der Expansionseinrichtung, welcher sich bei einem gegebenem Massenstrom des Arbeitsfluids durch die Expansionseinrichtung einstellt.ever greater the effective cross section of the expansion device is, the lower the inlet pressure at the expansion device, which is at a given mass flow of the working fluid through adjusts the expansion device.

Aufgrund des Abwärmeangebots der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Brenners, welches bei dem Fahrzeug naturgemäß begrenzt ist, ist in dem geschlossenen Fluidkreislauf in der Regel lediglich ein vergleichsweise geringer Massenstrom des Arbeitsfluids thermodynamisch sinnvoll verwertbar.by virtue of the waste heat supply of the internal combustion engine and / or of the burner, which naturally limits the vehicle is in the closed fluid circuit usually only a comparatively low mass flow of the working fluid thermodynamically meaningfully usable.

Um nun bei diesem gegebenen, geringen Massenstrom des Arbeitsfluids einen hohen Eintrittsdruck von mehr als 5 bar, beispielsweise eines Eintrittsdruck von 20 bis 40 bar, zu erhalten ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einen sehr geringen effektiven Querschnitt der Expansionseinrichtung vorzusehen. Ein solcher geringer effektiver Querschnitt bringt jedoch sehr hohe Strömungsverluste mit sich, welche zu einem sehr geringen Wirkungsgrad der Expansionseinrichtung führen. Die von der Kreisprozessberechnung als vorteilhaft erscheinenden hohen Eintrittsdrücke von deutlich mehr als 5 bar, insbesondere von 20 bis 40 bar, des Arbeitsfluids an der Expansionseinrichtung gehen also mit so extrem geringen effektiven Querschnitten der Expansionseinrichtung einher, dass diese aufgrund von Strömungsverlusten keinen zufriedenstellenden Wirkungsgrad der Expansionseinrichtung ermöglichen.Around now at this given, low mass flow of the working fluid a high inlet pressure of more than 5 bar, for example one Entry pressure from 20 to 40 bar, to obtain it is from the state known in the art, a very low effective cross-section to provide the expansion device. Such a less effective Cross-section brings with it very high flow losses which leads to a very low efficiency of the expansion device to lead. The from the cycle calculation as advantageous appearing high inlet pressures of significantly more than 5 bar, in particular from 20 to 40 bar, of the working fluid at the Expansion device thus go with such extremely low effective Cross-sections of the expansion device associated that these due of flow losses no satisfactory efficiency allow the expansion device.

Demgegenüber ist bei der vorliegend beschriebenen Expansionseinrichtung, bei welcher der dem Arbeitsfluid zur Verfügung stehende effektive Querschnitt mit einem Eintrittsdruck des Arbeitsfluids von weniger als 5 bar korreliert, ein hoher Wirkungsgrad erreichbar, da ein entsprechend vergrößerter Strömungsquerschnitt von vergleichsweise geringen Strömungsverlusten begleitet ist.In contrast, is in the presently described expansion device, at which is the effective cross section available to the working fluid with an inlet pressure of the working fluid of less than 5 bar correlated, a high efficiency achievable as a corresponding enlarged flow cross-section of comparatively low flow losses is accompanied.

Sofern das Abgas der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Brenners als Wärmequelle für den geschlossenen Fluidkreislauf dient, kann eingangsseitig der Expansionseinrichtung das Arbeitsfluid mit einer vergleichsweise hohen Temperatur vorliegen, bei der Nutzung der Abwärme der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine beispielsweise mit einer Temperatur von rund 300°C. Bei einer solchen Temperatur des Arbeitsfluids und einem Massenstrom von beispielsweise 0,02 kg/s des Arbeitsfluids erlaubt es ein Eintrittsdruck des Arbeitsfluids eingangsseitig der Expansionseinrichtung von weniger als 5 bar, einen effektiven Querschnitt der Expansionseinrichtung vorzusehen, welcher mit einem verbesserten Wirkungsgrad der Expansionseinrichtung einhergeht.Provided the exhaust gas of the internal combustion engine and / or the burner as Heat source for the closed fluid circuit serves, the input side of the expansion device, the working fluid with a comparatively high temperature, in use the waste heat of the self-igniting internal combustion engine for example, with a temperature of around 300 ° C. at such a temperature of the working fluid and a mass flow for example, 0.02 kg / s of the working fluid allows an inlet pressure the working fluid on the input side of the expansion device of less than 5 bar, an effective cross section of the expansion device provide, which with an improved efficiency of the expansion device accompanied.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der effektive Querschnitt mit einem Eintrittsdruck des Arbeitsfluids von weniger als 2 bar bis weniger als 1 bar, insbesondere von weniger als 2 bar bis 0,8 bar korreliert. Bei einem derartig geringen Eintrittsdruck des Arbeitsfluids ist ein besonders zufriedenstellender Wirkungsgrad der Expansionseinrichtung erreichbar, da ein vergleichsweise großer effektiver Querschnitt der Expansionseinrichtung vorgesehen werden kann.Especially It is advantageous if the effective cross-section with an inlet pressure the working fluid of less than 2 bar to less than 1 bar, in particular from less than 2 bar to 0.8 bar. With such a low inlet pressure of the working fluid is a particularly satisfactory efficiency reach the expansion device, since a comparatively large effective cross section of the expansion device can be provided.

Dies gilt insbesondere, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Expansionseinrichtung dazu ausgelegt ist, das Arbeitsfluid auf einen Austrittsdruck zu entspannen, welcher geringer ist als der atmosphärische Druck. Wenn also das Arbeitsfluid in dem geschlossenen Fluidkreislauf weitgehend einen Druck unterhalb des atmosphärischen Drucks aufweist, sind Wirkungsgrade der Expansionseinrichtung von mehr als 50%, insbesondere Wirkungsgrade von mehr als 60%, bei besonders günstiger Auslegung sogar von über 70% erreichbar.This applies in particular if, according to another advantageous Embodiment of the invention, the expansion device designed to is to relax the working fluid to an outlet pressure which less than the atmospheric pressure. So if that Working fluid in the closed fluid circuit largely one Pressure below the atmospheric pressure, are Efficiencies of the expansion device of more than 50%, in particular Efficiencies of more than 60%, at particularly favorable Interpretation even of over 70% achievable.

Bei den oben beispielhaften Werten des Massenstroms des Arbeitsfluids von 0,02 kg/s, einer Eintrittstemperatur des Arbeitsfluids an der Expansionseinrichtung von 300°C bzw. 573 K und einem Eintrittsdruck des Arbeitsfluids von 1 bar ergibt sich ein Durchsatzparameter ϕ mit ϕ = m√TP–1 von ϕ = 0,478 kg·s–1·K1/2·bar–1,wobei m = Massenstrom des Arbeitsfluids in [kg/s], T = Temperatur des Arbeitsfluids in [K] und P = Eintrittsdruck des Arbeitsfluids in [bar] gilt.In the above exemplary values of the mass flow of the working fluid of 0.02 kg / s, an inlet temperature of the working fluid at the expander of 300 ° C and 573 K and an inlet pressure of the working fluid of 1 bar results in a flow rate parameter φ φ = m√TP -1 from φ = 0.478 kg · s -1 · K 1.2 ·bar -1 . where m = mass flow of the working fluid in [kg / s], T = temperature of the working fluid in [K] and P = inlet pressure of the working fluid in [bar].

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist daher die Expansionseinrichtung, insbesondere die Turbine, durch einen Durchsatzparameter ϕ charakterisiert, welcher größer ist als 0,01 kg·s^–1·K^1/2·bar^–1, insbesondere durch einen Durchsatzparameter von 0,2 bis 1 kg·s^–1·K^1/2·bar^–1. Ein derartiger, vergleichsweise großer Durchsatzparameter ϕ erlaubt ein wirkungsgradoptimiertes geometrisches Auslegen der Expansionseinrichtung, insbesondere der Turbine.According to an advantageous embodiment of the invention, therefore, the expansion device, in particular the turbine, characterized by a flow rate parameter φ which is greater than 0.01 kg · s ^-1 · K ^1/2 · bar ^-1 , in particular by a flow rate parameter of 0, 2 to 1 kg · s ^-1 · K ^1/2 · bar ^-1 . Such a comparatively large throughput parameter φ permits an efficiency-optimized geometric design of the expansion device, in particular of the turbine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Expansionseinrichtung zum mehrstufigen Entspannen des Arbeitsfluids ausgelegt. Beispielsweise kann als Expansionseinrichtung eine mehrstufige Turbine zum Einsatz kommen, beispielsweise in Form von zwei seriell durchströmbaren Radialturbinen, welche an einer gemeinsamen Welle festgelegt sind. Eine derartige Expansionseinrichtung ist über einen breiten Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Brenners und einem damit einhergehenden breiten Temperaturprofil des Abgases der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Brenners einsetzbar.In a further advantageous embodiment of the invention is the Expansion device for multi-stage expansion of the working fluid designed. For example, as a multi-stage expansion device Turbine are used, for example in the form of two serial durchströmbaren radial turbines, which at a common Wave are fixed. Such an expansion device is about a wide load range of the internal combustion engine and / or of the burner and an associated broad temperature profile of the Can be used exhaust gas of the internal combustion engine and / or the burner.

Als weiter vorteilhaft hat es sich hierbei gezeigt, wenn der Fluidkreislauf wenigstens einen Zwischenüberhitzer aufweist, mittels welchem das an einer ersten Entspannungsstufe der Expansionseinrichtung entspannte Arbeitsfluid vor einem Beaufschlagen einer zweiten Entspannungsstufe der Expansionseinrichtung überhitzbar ist. Eine solche Zwischenüberhitzung erhöht den Wirkungsgrad der Expansionseinrichtung weiter.When Furthermore, it has proven to be advantageous if the fluid circuit has at least one reheater, by means of which that at a first expansion stage of the expansion device relaxed working fluid before applying a second expansion stage the expansion device is overheated. Such Reheating increases the efficiency of the Expansion device on.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Fluidkreislauf mit einer weiteren Pumpeinrichtung gekoppelt, mittels welcher stromabwärts der Expansionseinrichtung, insbesondere im Bereich des Kühlers, ein geringerer Druck als der atmosphärische Druck einstellbar ist. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es zum Aufrechterhalten eines Unterdrucks stromabwärts der Expansionseinrichtung auch bei weitgehend druckdichter Auslegung des Fluidkreislaufs zu Leckagen kommen kann. Solche Leckageverluste sind durch ein Inbetriebnehmen der weiteren Pumpeinrichtung kompensierbar. Die weitere Pumpeinrichtung kann insbesondere dann in Betrieb genommen werden, wenn der Druck stromabwärts der Expansionseinrichtung, insbesondere der Druck im Bereich des Kühlers, einen Soll-Unterdruck überschreitet.In a further advantageous embodiment of the invention is the Fluid circuit coupled to a further pumping means, by means of which downstream of the expansion device, in particular in the area of the cooler, a lower pressure than the atmospheric Pressure is adjustable. This is based on the knowledge that it is for maintaining a negative pressure downstream of Expansion device even with largely pressure-tight design the fluid circuit can leak. Such leakage losses can be compensated by commissioning the other pumping device. The further pumping device can in particular then put into operation when the pressure downstream of the expansion device, in particular, the pressure in the region of the radiator exceeds a desired negative pressure.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn mittels der weiteren Pumpeinrichtung ein Druck von weniger als 0,25 bar, insbesondere ein Druck von weniger 0,05 bar, einstellbar ist. Bei einem derartigen Auslegungsdruck, insbesondere des Kühlers, ist in dem Fluidkreislauf der Rankine-Kreisprozess mit einem besonders guten Wirkungsgrad zu durchlaufen.After all it has proved to be advantageous if by means of the further pumping device a pressure of less than 0.25 bar, in particular a pressure of less 0.05 bar, is adjustable. With such a design pressure, in particular of the cooler is in the fluid circuit of Rankine cycle process with a particularly good efficiency to go through.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The above mentioned in the description The features and combinations of features as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the claims, the following description is more preferred Embodiments and with reference to the drawings, in which identical or functionally identical elements with identical reference numerals are provided. Showing:

1 schematisch Komponenten eines Nutzfahrzeugs mit Verbrennungsmotor und mit einem geschlossenen Fluidkreislauf, mittels welchem in einem Rankine-Kreisprozess Abwärme des Abgases in elektrische Energie wandelbar ist; 1 schematically components of a commercial vehicle with internal combustion engine and with a closed fluid circuit, by means of which in a Rankine cycle waste heat of the exhaust gas is converted into electrical energy;

2 das Nutzfahrzeug in einer Außenansicht, wobei die Anordnung der Komponenten in dem Nutzfahrzeug gemäß 1 schematisch veranschaulicht ist; 2 the commercial vehicle in an external view, wherein the arrangement of the components in the commercial vehicle according to 1 is illustrated schematically;

3 schematisch Komponenten eines Personenkraftwagens mit einem Brenner zum Antreiben einer Gasturbine, deren Abgaswärme in einem geschlossenen Rankine-Kreisprozess zum Erzeugen elektrischer Energie genutzt wird, und 3 schematically components of a passenger car with a burner for driving a gas turbine whose exhaust heat is used in a closed Rankine cycle for generating electrical energy, and

4 den Personenkraftwagen in einer Außenansicht, wobei die Anordnung der Komponenten in dem Personenkraftwagen gemäß 3 schematisch veranschaulicht ist. 4 the passenger car in an exterior view, wherein the arrangement of the components in the passenger car according to 3 is illustrated schematically.

Von einem Fahrzeug 10, bei welchem es sich in 1 und 2 um ein Nutzfahrzeug handelt, ist in 1 ein aufgeladener Verbrennungsmotor 12 gezeigt. Aus Zylindern 14 ausströmendes Abgas wird über einen Abgasstrang 16 einem Abgasturbolader 18 zugeführt. Eine Varioturbine 20 des Abgasturboladers 18 ist über eine Welle 22 mit einem Verdichter 24 gekoppelt, mittels welchem der Verbrennungsmotor 12 mit verdichteter Zuluft beaufschlagt wird. Stromabwärts der Varioturbine 20 ist in dem Abgasstrang 16 schematisch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 gezeigt. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 kann einen oder mehrere Katalysatoren und/oder einen Partikelfilter umfassen.From a vehicle 10 in which it is in 1 and 2 is a commercial vehicle is in 1 a supercharged combustion engine 12 shown. From cylinders 14 effluent exhaust gas is via an exhaust line 16 an exhaust gas turbocharger 18 fed. A Varioturbine 20 the exhaust gas turbocharger 18 is about a wave 22 with a compressor 24 coupled, by means of which the internal combustion engine 12 is acted upon with compressed supply air. Downstream of the Varioturbine 20 is in the exhaust system 16 schematically an exhaust aftertreatment device 26 shown. The exhaust aftertreatment device 26 may include one or more catalysts and / or a particulate filter.

Thermische Energie des den Abgasstrang 16 durchströmenden Abgases wird in einem Wasser-Dampfkreislauf 28 in elektrische Energie umgesetzt. Hierfür ist in dem Abgasstrang 16 stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 26 ein Wärmetauscher 30 angeordnet, welcher vorliegenden einen Verdampfer 32 und einen stromabwärts des Verdampfers 32 angeordneten Überhitzer 34 umfasst. Ein Arbeitsfluid, beispielsweise Wasser, durchströmt den Wärmetauscher 30 im Gegenstrom zu dem den Abgasstrang 16 durchströmenden Abgas.Thermal energy of the exhaust system 16 flowing exhaust gas is in a water-steam cycle 28 converted into electrical energy. This is in the exhaust system 16 downstream of the exhaust aftertreatment device 26 a heat exchanger 30 arranged, which present an evaporator 32 and one downstream of the evaporator 32 arranged superheater 34 includes. A working fluid, for example water, flows through the heat exchanger 30 in countercurrent to the exhaust line 16 flowing exhaust gas.

Das verdampfte und überhitzte Arbeitsfluid strömt in dem Wasser-Dampfkreislauf 28 einer Dampfturbine 36 zu. Beim Entspannen des überhitzten Wasserdampfs an der Dampfturbine 36 wird mechanische Energie gewonnen. Vorliegend ist die Dampfturbine 36 als zweistufige Expansionseinrichtung ausgebildet, welche eine erste Radialturbine 38 und eine stromabwärts der ersten Radialturbine 38 angeordnete zweite Radialturbine 40 umfasst.The vaporized and superheated working fluid flows in the water-steam cycle 28 a steam turbine 36 to. When relaxing the superheated steam at the steam turbine 36 mechanical energy is gained. In the present case is the steam turbine 36 designed as a two-stage expansion device, which is a first radial turbine 38 and a downstream of the first radial turbine 38 arranged second radial turbine 40 includes.

Auf einer den Radialturbinen 38, 40 gemeinsamen Welle 42 ist ein Generator 44 angeordnet. Mittels des Generators 44 wird die mechanische Energie der Dampfturbine 36 in elektrische Energie gewandelt. Über eine Steuereinrichtung 45 wird die elektrische Energie einem Energiespeicher 46 und/oder direkt einem Verbraucher 48 zugeführt.On one of the radial turbines 38 . 40 common wave 42 is a generator 44 arranged. By means of the generator 44 becomes the mechanical energy of the steam turbine 36 converted into electrical energy. Via a control device 45 the electrical energy becomes an energy storage 46 and / or directly to a consumer 48 fed.

Der entspannte Dampf strömt in dem geschlossenen Wasser-Dampfkreislauf 28 einem Kondensator 50 zu, in welchem der Dampf unter Wärmeabgabe zu flüssigem Wasser kondensiert. Das kondensierte Wasser wird mittels einer Speisepumpe 52 auf einen Eintrittsdruck von lediglich 1 bar bis 2 bar absolut komprimiert und dem Verdampfer 32 zugeführt. Vorliegend wird mittels der Dampfturbine 36 der überhitzte Dampf auf einen Druck expandiert, welcher geringer ist als der Umgebungsdruck und beispielsweise 0,1 bar betragen kann. Dadurch sind die Abmessungen der Radialturbinen 38, 40 in ihrer Größe so gestaltbar, dass ein besonders hoher Wirkungsgrad der Dampfturbine 36 erreichbar ist. Zum Aufrechterhalten des Unterdrucks in dem Kondensator 50 ist eine Vakuumpumpe 54 vorgesehen.The expanded steam flows in the closed water-steam cycle 28 a capacitor 50 to, in which the steam condenses with heat to liquid water. The condensed water is by means of a feed pump 52 compressed to an inlet pressure of only 1 bar to 2 bar absolute and the evaporator 32 fed. In the present case is by means of the steam turbine 36 the superheated steam expands to a pressure which is less than the ambient pressure and may be, for example, 0.1 bar. As a result, the dimensions of the radial turbines 38 . 40 In size so shapable that a particularly high efficiency of the steam turbine 36 is reachable. To maintain the negative pressure in the condenser 50 is a vacuum pump 54 intended.

Zum Ansteuern der Varioturbine 20 und der Speisepumpe 52 ist vorliegend eine Regelungseinrichtung 56 vorgesehen. In dieser Regelungseinrichtung 56 werden Informationen über die Drücke in dem Abgasstrang 16 stromabwärts des Verbrennungsmotors 12, der Zuluft stromaufwärts des Verbrennungsmotors 12 und über den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 12 verarbeitet.To control the Varioturbine 20 and the feed pump 52 is present a control device 56 intended. In this control device 56 Be informed about the pressures in the exhaust system 16 downstream of the internal combustion engine 12 , the supply air upstream of the engine 12 and on the operating condition of the internal combustion engine 12 processed.

An weiteren, dem Verbrennungsmotor 12 zugeordneten Komponenten des Fahrzeugs 10 sind in 1 ein dem Verdichter 24 vorgeschalteter Luftmassenstrommesser 58, ein dem Verdichter 24 nachgeschalteter Ladeluftkühler 60 sowie ein in einer Abgasrückführleitung 62 angeordneter Abgasrückführungskühler 64 dargestellt.At another, the internal combustion engine 12 associated components of the vehicle 10 are in 1 a the compressor 24 upstream air mass flow meter 58 , a the compressor 24 downstream intercooler 60 as well as in an exhaust gas recirculation line 62 arranged exhaust gas recirculation cooler 64 shown.

2 zeigt das als Nutzfahrzeug ausgebildete Fahrzeug 10 in dessen Dachbereich 66 der Kondensator 50 integriert ist. Der Kondensator 50 ist hierbei so in die Karosserie des Fahrzeugs 10 integriert, dass eine Außenwand des Kondensators 50 eine Außenwand des Fahrzeugs 10 bildet. Der Kondensator 50 ist durch den Kondensator 50 überströmende Außenluft kühlbar und als Plattenkondensator ausgebildet. Die Außenluft kann zwischen den schichtartig übereinander angeordneten Platten des Kondensators 50 hindurchströmen. Des Weiteren durchzieht den Kondensator 50 eine Rohrleitung 68, welche von einem Kühlmittel durchströmt wird. 2 shows this as a utility vehicle the vehicle 10 in the roof area 66 the capacitor 50 is integrated. The capacitor 50 is here in the body of the vehicle 10 Integrates that outer wall of the capacitor 50 an outer wall of the vehicle 10 forms. The capacitor 50 is through the capacitor 50 overflowing outside air cooled and formed as a plate capacitor. The outside air can be between the layered plates of the capacitor 50 flow through. Furthermore, the capacitor runs through 50 a pipeline 68 , which is flowed through by a coolant.

Ebenfalls im Dachbereich 66 jedoch in Fahrtrichtung hinter dem Kondensator 50 sind die Dampfturbine 36 und der Generator 44 angeordnet. Über Fahrzeugsäulen 70 beispielsweise über die A-Säulen und/oder die B-Säulen des Fahrzeugs 10 wird das verflüssigte Arbeitsfluid der in einem Bodenbereich 72 des Fahrzeugs 10 angeordneten Speisepumpe 52 zugeführt. Das verflüssigte Arbeitsmedium fließt hierbei aufgrund der Gravitation einem Sammelraum der Speisepumpe 52 zu. Lokale Flüssigkeitsansammlungen sind aufgrund eines ausreichenden Gefälles der in die Fahrzeugsäulen 70 integrierten Verbindungsleitungen, welche von dem Kondensator 50 zu dem Sammelraum der Speisepumpe 52 führen, vermieden.Also in the roof area 66 but in the direction of travel behind the condenser 50 are the steam turbine 36 and the generator 44 arranged. About vehicle pillars 70 for example via the A-pillars and / or the B-pillars of the vehicle 10 The liquefied working fluid becomes the one in a floor area 72 of the vehicle 10 arranged feed pump 52 fed. The liquefied working fluid in this case flows due to gravity a collecting space of the feed pump 52 to. Local fluid accumulations are due to a sufficient gradient of the in the vehicle pillars 70 integrated connecting lines, which from the capacitor 50 to the collecting space of the feed pump 52 lead, avoided.

Der Verbrennungsmotor 12 und dessen Abgasstrang 16 mit dem Wärmetauscher 30 des Wasser-Dampfkreislaufs 28 ist in Fahrzeughochrichtung im Wesentlichen unterhalb der Fahrerkabine 74 angeordnet. Teilbereiche zumindest des Abgasstrangs 16 erstrecken sich in Fahrzeuglängsrichtung auch in einen hinter der Fahrerkabine 74 angeordneten Bereich des Fahrzeugs 10.The internal combustion engine 12 and its exhaust system 16 with the heat exchanger 30 of the water-steam cycle 28 is in the vehicle vertical direction substantially below the driver's cab 74 arranged. Subareas of at least the exhaust line 16 extend in the vehicle longitudinal direction in one behind the cab 74 arranged area of the vehicle 10 ,

Bei einer alternativen Ausführungsform des Fahrzeugs 10 ist dieses als Personenkraftwagen ausgebildet, wobei Komponenten des Personenkraftwagens in 3 schematisch gezeigt sind.In an alternative embodiment of the vehicle 10 this is designed as a passenger car, with components of the passenger car in 3 are shown schematically.

Anstelle des Verbrennungsmotors 12 (vgl. 1) weist das Fahrzeug 10 der in 3 gezeigten Ausführungsform einen Brenner 76 auf. Dem Brenner 76 wird in einem Gastank 78 bevorrateter Brennstoff, beispielsweise Wasserstoffgas, zugeführt. Die Brennstoffzufuhr wird über ein Ventil 80 in einer Zuleitung zu dem Brenner 76 geregelt, wobei das Ventil 80 über eine Regelungseinrichtung 82 ansteuerbar ist.Instead of the internal combustion engine 12 (see. 1 ) points the vehicle 10 the in 3 embodiment shown a burner 76 on. The burner 76 will be in a gas tank 78 stored fuel, for example hydrogen gas supplied. The fuel supply is via a valve 80 in a supply line to the burner 76 regulated, the valve 80 via a control device 82 is controllable.

In einen Abgasstrang 16 des Brenners 76 ist analog zu der in 1 gezeigten Ausführungsform die Varioturbine 20 des Abgasturboladers 18 eingebunden. Über den Verdichter 24 des Abgasturboladers 18 ist der Brenner 76 mit verdichteter Zuluft beaufschlagbar.In an exhaust system 16 of the burner 76 is analogous to the one in 1 shown embodiment, the Varioturbine 20 the exhaust gas turbocharger 18 involved. About the compressor 24 the exhaust gas turbocharger 18 is the burner 76 acted upon with compressed supply air.

Der Wasser-Dampfkreislauf 28 des Personenkraftwagens entspricht im Wesentlichen der mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausführungsform des Fahrzeugs 10, jedoch ist zwischen der ersten Radialturbine 38 und der zweiten Radialturbine 40, die gemäß 3 als Varioturbine ausgebildet ist, ein Zwischenüberhitzer 84 angeordnet. Dadurch ist mittels der zweistufigen Dampfturbine 36 besonders viel Energie beim zweimaligen Expandieren des Wasserdampfs zu gewinnen.The water-steam cycle 28 of the passenger car is essentially the same as with reference to 1 described embodiment of the vehicle 10 , however, is between the first radial turbine 38 and the second radial turbine 40 according to 3 is designed as a Varioturbine, a reheater 84 arranged. This is by means of the two-stage steam turbine 36 to gain extra energy by expanding the water vapor twice.

Auch der Wasser-Dampfkreislauf 28 des Personenkraftwagens wird weitgehend in einem Druckbereich unterhalb des atmosphärischen Drucks betrieben, wobei der an der Dampfturbine 36 herrschende Eintrittsdruck 1 bar bis 2 bar absolut beträgt und auf einen unter dem atmosphärischen Druck liegenden Druck entspannt wird.Also the water-steam cycle 28 of the passenger car is largely operated in a pressure range below the atmospheric pressure, wherein the steam turbine at the 36 prevailing inlet pressure is 1 bar to 2 bar absolute and is released to a pressure below atmospheric pressure.

Der Wärmetauscher 30 des Wasser-Dampfkreislaufs 28 umfasst bei dem Personenkraftwagen zusätzlich einen Luftvorwärmer 86, mittels welchem die dem Brenner 76 zugeführte, mittels des Verdichters 24 verdichtete Zuluft vorgewärmt wird. Der Wärmetauscher 30 ist also als Dreistrom-Kombinationswärmetauscher ausgebildet, in welchen der Verdampfer 32, der Überhitzer 34 und der Luftvorwärmer 86 integriert sind. Durch das Vorwärmen der Zuluft mittels des Luftvorwärmers 86 ist eine Entlastung des Brenners 76 gegeben, welche sich in einem besonders geringen Brennstoffverbrauch bemerkbar macht.The heat exchanger 30 of the water-steam cycle 28 includes in the passenger car additionally an air preheater 86 , by means of which the burner 76 fed, by means of the compressor 24 compressed supply air is preheated. The heat exchanger 30 So is designed as a three-flow combination heat exchanger, in which the evaporator 32 , the superheater 34 and the air preheater 86 are integrated. By preheating the supply air by means of the air preheater 86 is a relief of the burner 76 given, which manifests itself in a particularly low fuel consumption.

An dem Energiespeicher 46, welchem die mittels des Generators 44 in dem Rankine-Kreisprozess des Wasser-Dampfkreislaufs 28 gewonnene elektrische Energie zugeführt wird, ist ein Anschluss 88 zum Anschließen einer vorliegend nicht gezeigten externen Ladestromquelle vorgesehen.At the energy storage 46 which the means of the generator 44 in the Rankine cycle of the water-steam cycle 28 obtained electrical energy is supplied, is a connection 88 provided for connecting an external charging current source, not shown here.

Als Verbraucher sind bei dem Personenkraftwagen unter anderem vier Radnabenmotoren vorgesehen, wobei lediglich ein solcher Elektromotor 90, welcher zum Antreiben des Fahrzeugs 10 dient, exemplarisch gezeigt ist.As a consumer, among other things four wheel hub motors are provided in the passenger car, with only such an electric motor 90 which is used to drive the vehicle 10 serves, is shown as an example.

Eine weitere Regelungseinrichtung 92 dient vorliegend dem Ansteuern der als Varioturbine ausgebildeten zweiten Radialturbine 40 und einem Regeln der Drehzahl der Speisepumpe 52 je nach dem Wärmeangebot, welches infolge des Betreibens des Brenners 76 in dem Abgasstrang 16 für den Wasser-Dampfkreislauf 28 zur Verfügung steht. Die Regelungseinrichtungen 82, 92 sind vorliegend zum Austauschen von Informationen untereinander ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen kann eine einzige, gemeinsame Regelungseinrichtung vorgesehen sein.Another control device 92 In the present case, it serves to control the second radial turbine designed as a varioturbine 40 and a speed control of the feed pump 52 depending on the heat supply, which due to the operation of the burner 76 in the exhaust system 16 for the water-steam cycle 28 is available. The control devices 82 . 92 are presently designed to exchange information with each other. In alternative embodiments, a single, common control device may be provided.

Auf der Welle 22 des Abgasturboladers 18 ist ein weiterer Generator 94 angeordnet. Auch die mittels dieses Generators 94 generierte elektrische Energie ist über die Steuereinrichtung 45 dem Energiespeicher 46 und/oder dem Elektromotor 90 zuführbar.On the wave 22 the exhaust gas turbocharger 18 is another generator 94 arranged. Also by means of this generator 94 Generated electrical energy is via the control device 45 the energy storage 46 and / or the electric motor 90 fed.

4 zeig das als Personenkraftwagen ausgebildete Fahrzeug 10 in einer Außenansicht. Hierbei ist veranschaulicht, dass die Speisepumpe 52 im Bodenbereich 72 des Fahrzeugs 10 angeordnet ist. Über die Fahrzeugsäulen 70 wird das mittels des Kondensators 50 verflüssigte Arbeitsfluid dem Sammelraum der Speisepumpe 52 zugeführt. Der im Dachbereich 66 des Personenkraftwagens angeordnete Kondensator 50 ist in die Karosserie des Fahrzeugs 10 integriert. 4 show the vehicle designed as a passenger car 10 in an exterior view. This demonstrates that the feed pump 52 in the ground area 72 of the vehicle 10 is arranged. About the vehicle pillars 70 this is done by means of the capacitor 50 liquefied working fluid to the collecting space of the feed pump 52 fed. The in the roof area 66 the passenger car arranged capacitor 50 is in the bodywork of the vehicle 10 integrated.

Die als Gasturbine ausgebildete Turbine 20 des Abgasturboladers 18 ist ebenso wie der zugehörige Generator 94 in einem Motorraum 96 des Personenkraftwagens angeordnet. In dem Personenkraftwagen der Ausführungsform des Fahrzeugs 10 gemäß 4 ist also ein mobiles Gasturbinen-Dampfturbinen-Kombinationskraftwerk mit den jeweils zugeordneten Generatoren 94, 44 realisiert. Bei diesem Kombinationskraftwerk sind in dem isobar durchströmten Brenner 76 sehr einfach beherrschbare Bedingungen vorhanden, um eine besonders schadstoffarme Verbrennung zu erreichen.The turbine designed as a gas turbine 20 the exhaust gas turbocharger 18 is as well as the associated generator 94 in an engine room 96 of the passenger car arranged. In the passenger car of the embodiment of the vehicle 10 according to 4 So is a mobile gas turbine steam turbine combined cycle power plant with the respective associated generators 94 . 44 realized. In this combined power plant are in the isobar flowed through burner 76 very easily controllable conditions exist to achieve a particularly low-emission combustion.

Zusammen mit den hoch drehenden Strömungsmaschinen, nämlich dem Abgasturbolader 18 und der Dampfturbine 36, welche mit den jeweiligen Generatoren 94, 44 gekoppelt sind, und dem Wärmetauscher 30 ergeben sich unter Ausnutzung der jeweiligen lokalen Bereiche des Fahrzeugs 10 sehr vorteilhaften Bedingungen für einen Antrieb des Fahrzeugs 10 mit geringen Emissionen, geringem Verbrauch und geringen Kosten. Hierbei ist zudem ein geringes Gesamtgewicht des Fahrzeugs 10 realisierbar.Together with the high-speed turbomachines, namely the turbocharger 18 and the steam turbine 36 , which with the respective generators 94 . 44 coupled, and the heat exchanger 30 result from taking advantage of the respective local areas of the vehicle 10 very advantageous conditions for driving the vehicle 10 with low emissions, low consumption and low costs. This is also a low total weight of the vehicle 10 realizable.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102007057164 A1 [0004]
- WO 2007/014942 A2 [0005]
- DE 102006040857 A1 [0006]

Claims

Vehicle with a closed fluid circuit ( 28 ) for converting thermal energy into mechanical energy, wherein the fluid circuit ( 28 ) a cooler ( 50 ) for cooling a working fluid, a pumping device ( 52 ) for conveying the working fluid to a heat exchanger which can be acted upon by the thermal energy ( 30 ) and one downstream of the heat exchanger ( 30 ) arranged expansion device ( 36 ) for relaxing the working fluid, characterized in that the pumping device ( 52 ) is arranged lower in the vehicle vertical direction than the radiator ( 50 ) of the fluid circuit ( 28 ).

Vehicle according to claim 1, characterized in that the pumping device ( 52 ) in the vehicle vertical direction at a lowest point of the fluid circuit ( 28 ), in particular in a floor area ( 72 ) of the vehicle ( 10 ) is arranged.

Vehicle according to claim 1 or 2, characterized in that the radiator ( 50 ) in a roof area ( 66 ) of the vehicle ( 10 ), in particular integrated into the body, is arranged.

Vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that a cooler ( 50 ) with the pumping device ( 52 ) connecting connecting line to a vehicle pillar ( 70 ), in particular in the vehicle pillar ( 70 ) is integrated.

Vehicle according to one of claims 1 to 4, characterized in that a, in particular profiled, outer wall of the radiator ( 50 ) an outer wall of the vehicle ( 10 ).

Vehicle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the radiator ( 50 ) comprises at least two overflowable from outside air in the vehicle vertical direction, in particular layer-like, superposed cooler units.

Vehicle according to one of claims 1 to 6, characterized in that the radiator ( 50 ) a through-flow of a cooling medium of a cooling circuit pipeline ( 68 ) having.

Vehicle according to one of claims 1 to 7, characterized in that a passenger compartment ( 74 ) facing surface of the radiator ( 50 ) has a thermal insulation.

Vehicle according to claim 8, characterized in that in that means for reducing a thermal insulation effect of Insulation are provided.

Vehicle according to one of claims 1 to 9, characterized in that the, in particular at least one turbine ( 38 . 40 ), expansion facility ( 36 ) of the fluid circuit ( 28 ) with a generator ( 44 ) is coupled to convert the mechanical energy into electrical energy.

Vehicle according to one of claims 1 to 10, characterized in that, in particular acted upon by a thermally insulated supply line with the working fluid, expansion device ( 36 ) in a roof area ( 66 ) of the vehicle ( 10 ) is arranged.

Vehicle according to one of claims 1 to 11, characterized in that, in particular an evaporator ( 32 ) and a superheater ( 34 ) for overheating the vaporized working fluid comprising heat exchangers ( 30 ) of the fluid circuit ( 28 ) can be acted upon by waste heat of an exhaust gas.

Vehicle according to one of claims 1 to 12, characterized in that the vehicle ( 10 ) a turbomachine, in particular an exhaust gas turbocharger ( 18 ), with a turbine, in particular designed as a varioturbine ( 20 ) having.

Vehicle according to claim 13, characterized in that the turbine ( 20 ) in an exhaust gas line ( 16 ) an internal combustion engine ( 12 ) is arranged and / or in an exhaust line ( 16 ) of a burner ( 76 ) for converting chemical energy of a fuel into thermal energy.

Vehicle according to claim 14, characterized in that a control device ( 82 ) is provided, by means of which a stationary, in particular on a stoichiometric combustion of the fuel designed, flowing through the burner ( 76 ) is adjustable.

Vehicle according to claim 14 or 15, characterized in that the burner ( 76 ) an exhaust gas treatment unit ( 26 ), in particular a three-way catalyst, is connected downstream.

Vehicle according to one of claims 14 to 16, characterized in that a container formed for storing the fuel as a gas tank ( 78 ) is trained.

Vehicle according to one of claims 14 to 17, characterized in that in a Zuluftstrang of the burner ( 76 ) an air preheater ( 86 ) is arranged.

Vehicle according to one of claims 14 to 18, characterized in that a shaft ( 22 ) of the turbine ( 20 ) with a generator ( 94 ) is coupled.

Vehicle according to one of claims 14 to 19, characterized in that a bypass line of the turbine ( 20 ) is provided, by means of which a with the expansion device ( 36 ) of the closed fluid circuit ( 28 ) Coupled further turbine with bypassed exhaust gas can be acted upon.

Vehicle according to one of claims 1 to 20, characterized in that the heat exchanger ( 30 ) in an engine compartment ( 96 ) of the vehicle ( 10 ) is arranged.

Vehicle according to one of claims 1 to 21, characterized in that the vehicle ( 10 ) at least one electric motor ( 90 ) for driving the vehicle ( 10 ) having.

Vehicle according to one of claims 1 to 22, characterized in that an energy store ( 46 ) of the vehicle ( 10 ) a connection ( 88 ) for connecting an external charging current source.

Vehicle according to one of claims 1 to 23, characterized in that the expansion device ( 36 ) has an effective cross-section which correlates with an inlet pressure of the working fluid of less than 5 bar, in particular less than 2 bar to less than 1 bar, preferably less than 2 bar to 0.8 bar.

Vehicle according to one of claims 1 to 24, characterized in that the expansion device ( 36 ) is adapted to relax the working fluid to an outlet pressure which is less than the atmospheric pressure.

Vehicle according to one of claims 1 to 25, characterized in that the expansion device ( 36 ) has a flow rate parameter φ of φ> 0.1 kg · s ^-1 · K ^1/2 · bar ^-1 , in particular from 0.2 to 1 kg · s ^-1 · K ^1/2 · bar ^-1 , wherein φ = m√TP ^-1 with m = mass flow of the working fluid in [kg / s], T = temperature of the working fluid in [K] and P = inlet pressure of the working fluid in [bar].

Vehicle according to one of claims 1 to 26, characterized in that the expansion device ( 36 ) is designed for multi-stage expansion of the working fluid.

Vehicle according to claim 27, characterized in that the fluid circuit ( 28 ) at least one reheater ( 84 ), by means of which at a first expansion stage ( 38 ) of the expansion device ( 36 ) relaxed working fluid prior to pressurizing a second flash stage ( 40 ) of the expansion device ( 36 ) is overheatable.

Vehicle according to one of claims 1 to 28, characterized in that the fluid circuit ( 28 ) with a further pumping device ( 54 ), by means of which downstream of the expansion device ( 36 ), in particular in the area of the cooler ( 50 ), a pressure lower than the atmospheric pressure, preferably a pressure of less than 0.25 bar, in particular of less than 0.05 bar, is adjustable.