DE102009060343B4 - Vorrichtung zur Abwärmenutzung von Brennkraftmaschinen - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Abwärmenutzung von flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen aus deren Kühlflüssigkeit nach Patent 10 2008 057 691, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dampfleitung (3), zwischen dem Dampfsammler (2) und der Dampfturbine (4) ein mit Abgas beheizter Dampfüberhitzer (17) angeordnet ist.

Description

  • Es wurde bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwärmenutzung von flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen durch Verbesserung der Energiebilanz mittels Zusatz- bzw. Nebenaggregaten vorgeschlagen ( DE 10 2008 057 691 B4 ).
  • Bekannt ist auch eine Brennkraftmaschine solcher Art, welche jedoch keine Schutzeinrichtung vor Überhitzung der Brennkraftmaschine bei Betriebsstörungen im geschlossenen Dampf-Kühlmittel-Kreislauf oder in der Startphase oder bei einem anderen Abschaltvorgang aufweist ( DE 69 415 233 T2 ).
  • Andere bekannte Brennkraftmaschinen solcher Art, weisen ebenfalls keine Schutzeinrichtung vor Überhitzung der Brennkraftmaschine auf ( DE 10 2007 050 259 A1 und DE 10 2006 043 139 A1 ).
  • Aufgabe der Erfindung ist es, zusätzlich auch die dem Abgas von Brennkraftmaschinen immanente Wärmeenergie zur Wirkungsgradverbesserung der Brennkraftmaschine, unter Einbeziehung einer Sicherheitseinrichtung für den Störfall, der Startphase oder der Abschaltphase, zu nutzen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Dampfleitung (3), zwischen dem Dampfsammler (2) und der Dampfturbine (4) ein mit Abgas beheizter Dampfüberhitzer (17) angeordnet ist.
  • Eine solche erfindungsgemäß verbesserte Brennkraftmaschine weist einen Wirkungsgrad von mehr als 60% auf.
  • Der für die Realisierung eines solchen erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche technologische Aufwand ist damit absolut gerechtfertigt.
  • Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Mit der zugehörigen Zeichnung ist die Anordnung eines Fahrzeug-Dieselmotorenkühlwasser-Dampfkreislaufes mit Wasserdampfsammler, Dampfüberhitzer, Wasserdampfturbine, Wasserdampfkondensator, Kühlwasserpumpe sowie Kühlwasser und Wasserdampfleitungen schematisch dargestellt.
  • Das Motorengehäuse 1 eines Dieselmotors ist konstruktiv so gestaltet, dass dessen Kühlflüssigkeitskanäle bis zu 5 bar Überdruck druckfest sind, was einer Siedetemperatur der Kühlflüssigkeit von etwa 150°C entspricht. Der Dieselmotor ist konstruktiv so konzipiert, dass dessen Kühlflüssigkeit 13 im Betriebszustand im wärmsten Bereich des Zylinderkopfes eine Temperatur von etwa 140°C bei einem Dampfdruck von etwa 4 bar annimmt und die Kühlflüssigkeit 13 verdampft.
  • Der Kühlflüssigkeitsdampf 14 gelangt sodann über den Dampfsammler 2, die Dampfleitung 3 und den Dampfüberhitzer zur Dampfturbine 4, wo dessen Wärmeenergie in mechanische Energie umgewandelt wird. Die Dampfturbine 4 ist mit einem Elektrogenerator gekoppelt. Der aus der Dampfturbine 4 austretende Abdampf gelangt von dort über die Abdampfleitung 5 in den Dampfkondensator 6, wo dieser wieder zu Kühlflüssigkeit kondensiert wird.
  • Mittels der Kühlflüssigkeitspumpe 8 gelangt die Kühlflüssigkeit nun über die Kühlflüssigkeitsleitung 9 im geschlossenen Kühlmittelkreislauf zum Motorengehäuse 1 des Dieselmotors zurück.
  • Parallel zum Dampfstrom, von Zylinderkopf bis zum Kühlflüssigkeitsaustritt aus dem Dampfkondensator 6 ist der Bypass 12 angeordnet und mittels einer Regeleinrichtung 10 und Regelventilen 11 in den Kühlflüssigkeitskreislauf eingebunden. Dieser geregelte Bypas 11 ist für die Funktionssicherheit des Dieselmotors während der Anlauf- und der Auslaufphase erforderlich und gewährleistet auch die volle Funktion des Dieselmotors bei einer Störung im Dampf-Kondensatkreislauf.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motorengehäuse
    2
    Dampfsammler
    3
    Dampfleitung
    4
    Dampfturbine
    5
    Dampfleitung
    6
    Dampfkondensator
    7
    Kühlflüssigkeits-Dampf-Kondensatleitung
    8
    Kühlflüssigkeitspumpe
    9
    Kühlflüssigkeitsleitung
    10
    Regeleinrichtung
    11
    Regelventil
    12
    Bypass
    13
    Kühlflüssigkeit
    14
    Kühlflüssigkeitsdampf
    15
    Kühler
    16
    Kühlflüssigkeitsleitung
    17
    Dampfüberhitzer

Claims (1)

  1. Vorrichtung zur Abwärmenutzung von flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen aus deren Kühlflüssigkeit nach Patent 10 2008 057 691 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Dampfleitung (3), zwischen dem Dampfsammler (2) und der Dampfturbine (4) ein mit Abgas beheizter Dampfüberhitzer (17) angeordnet ist.
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