DE102013211875A1 - Waste heat recovery system for an internal combustion engine - Google Patents

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Maren Doreen Matter
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abwärmerückgewinnungssystem für eine Brennkraftmaschine, aufweisend einen in eine Abgasleitung 5 der Brennkraftmaschine eingeschalteten Wärmetauscher 1a, 1b der Teil eines Arbeitsfluidkreislaufs 8 mit zumindest einer Expansionsmaschine 9, einen Kondensator 10 und einer Fluidpumpe 13. Erfindungsgemäß wird ein Abwärmerückgewinnungssystem bereitgestellt, bei dem eine Druckregelung in einem Arbeitsfluidkreislauf 8 ermöglicht ist. Erreicht wird dies dadurch, dass der Arbeitsfluidkreislauf 8 einen Ausgleichsbehälter 12 aufweist, und dass der Ausgleichsbehälter 12 druckluftbeaufschlagt ist.The invention relates to a waste heat recovery system for an internal combustion engine comprising a heat exchanger 1a, 1b connected to an exhaust pipe 5 of the internal combustion engine, the part of a working fluid circuit 8 having at least one expansion engine 9, a condenser 10 and a fluid pump 13. According to the invention, a waste heat recovery system is provided Pressure control in a working fluid circuit 8 is enabled. This is achieved in that the working fluid circuit 8 has a surge tank 12, and that the surge tank 12 is pressurized air.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abwärmerückgewinnungssystem für eine Brennkraftmaschine, aufweisend einen in einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine eingeschalteten Wärmetauscher, der Teil eines Arbeitsfluidkreislaufs mit zumindest einer Expansionsmaschine, einem Kondensator und einer Fluidpumpe ist. The present invention relates to a waste heat recovery system for an internal combustion engine, comprising a switched on in an exhaust pipe of the internal combustion engine heat exchanger, which is part of a working fluid circuit with at least one expansion machine, a condenser and a fluid pump.

Stand der Technik State of the art

Ein derartiges Abwärmerückgewinnungssystem ist aus der DE 10 2011 007 386 A1 bekannt. Eine Expansionsmaschine ist dabei Teil eines Abwärmerückgewinnungssystems an einer Motorenanlage für ein Schiff. Dabei weist da Schiff zwei Brennkraftmaschinen auf, deren Abgassysteme jeweils mit dem System zur Abwärmerückgewinnung verbunden sind. Diese beiden Systeme weisen eine gemeinsame Expansionsmaschine in Form einer Turbine auf, die von einem durch einen Wärmetauscher der jeweiligen Abgasleitung in die dampfförmige Phase überführten Fluid durchströmt wird. Die Expansionsmaschine beziehungsweise eine Abtriebswelle der Expansionsmaschine ist zur Erzeugung von Energie über ein Getriebe mit einem Generator drehantriebsverbunden.Such a waste heat recovery system is from the DE 10 2011 007 386 A1 known. An expansion engine is part of a waste heat recovery system on an engine system for a ship. In this case, since ship has two internal combustion engines whose exhaust systems are each connected to the system for waste heat recovery. These two systems have a common expansion machine in the form of a turbine, which is flowed through by a transferred through a heat exchanger of the respective exhaust pipe in the vapor phase fluid. The expansion machine or an output shaft of the expansion machine is rotationally connected to generate energy via a gear with a generator.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Abwärmerückgewinnungssystem bereitzustellen, bei dem eine Druckregelung in dem Arbeitsfluidkreislauf des Abwärmerückgewinnungssystems möglich ist. The invention has for its object to provide a waste heat recovery system in which a pressure control in the working fluid circuit of the waste heat recovery system is possible.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Arbeitsfluidkreislauf einen Ausgleichsbehälter aufweist, und dass der Ausgleichsbehälter druckluftbeaufschlagt ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass das Arbeitsfluid des Arbeitsfluidkreislaufs in dem Kondensator vollständig verflüssigt werden muss, um eine Kavitation nach dem Kondensator zu vermeiden und um den für die nachfolgende Verdichtung durch die Fluidpumpe notwendigen flüssigen Aggregatzustand zu gewährleisten. Hierzu muss das Temperaturniveau in dem Kondensator unterhalb des Siedepunktes des Fluids liegen. Der Siedepunkt ist aber abhängig vom Arbeitsfluid sowie dem jeweiligen Druckniveau und steigt mit dem Druck an. Kann von dem an dem Kondensator angeschlossenen Kühlkreislauf kein Temperaturniveau unterhalb der Siedetemperatur des Arbeitsfluids bereitgestellt werden, besteht die Möglichkeit, den Druck im Niederdruckbereich des Systems, das heißt im Bereich nach der Expansion in der Expansionsmaschine und vor der Verdichtung in der Fluidpumpe zu erhöhen, mit dem Ziel, die Siedetemperatur des Arbeitsfluids anzuheben. Wird das Abwärmerückgewinnungssystem bei Überdruck gegenüber der Umgebung betrieben, muss das Überdruckniveau in allen Betriebszuständen aufrechterhalten werden. Da sich das Fluidvolumen im Niederdruckbereich in Folge unterschiedlicher Betriebszustände fortwährend ändert, stellt sich ohne eine Druckregelvorrichtung der Kondensationsdruck abhängig vom Fluidvolumen ein. Der Druck schwankt hierbei zwischen dem zur Kondensation notwendigen unteren Druckniveau bei minimalem Füllstand im Ausgleichsbehälter und einem höheren Druck. Das untere Druckniveau ist jedoch ein wesentlicher Einflussfaktor des Wirkungsgrades und sollte daher unabhängig von dem Betriebspunkt und möglichst gering sein. Dadurch, dass der Ausgleichsbehälter druckluftbeaufschlagt ist, besteht eine Möglichkeit, das Druckniveau zu regeln, Fluidvolumenänderungen im Niederdruckbereich des Arbeitsfluidkreislaufs zu kompensieren und somit eine für die Kondensation robuste und gleichzeitig wirkungsgradoptimale Druckeinstellung zu ermöglichen. This object is achieved in that the working fluid circuit has a surge tank, and that the expansion tank is pressurized air. This embodiment is based on the finding that the working fluid of the working fluid circuit in the condenser must be completely liquefied in order to avoid cavitation after the condenser and to ensure the necessary for the subsequent compression by the fluid pump liquid state. For this purpose, the temperature level in the condenser must be below the boiling point of the fluid. The boiling point, however, depends on the working fluid and the respective pressure level and increases with the pressure. If no temperature level below the boiling temperature of the working fluid can be provided by the cooling circuit connected to the condenser, it is possible to increase the pressure in the low-pressure region of the system, ie in the region after expansion in the expansion machine and before compression in the fluid pump the goal of raising the boiling temperature of the working fluid. If the waste heat recovery system is operated with overpressure relative to the environment, the overpressure level must be maintained in all operating conditions. Since the fluid volume continuously changes in the low-pressure region as a result of different operating states, without a pressure control device, the condensation pressure sets depending on the fluid volume. In this case, the pressure fluctuates between the lower pressure level necessary for condensation with a minimum fill level in the expansion tank and a higher pressure. However, the lower pressure level is a significant influencing factor of the efficiency and should therefore be independent of the operating point and as low as possible. The fact that the expansion tank is pressurized air, there is a way to regulate the pressure level, to compensate for fluid volume changes in the low pressure region of the working fluid circuit and thus allow a robust for the condensation and at the same time efficiency optimal pressure setting.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Druckluftzuführung eine Druckluftquelle auf, wobei die Druckluftquelle ein Luftpresser ist. Der Luftpresser kann als zusätzliche Komponente an der Brennkraftmaschine angebaut sein, ist aber bevorzugt ein Luftpresser, der schon an der Brennkraftmaschine vorhanden ist um beispielsweise Druckluft für eine druckluftbetriebene oder druckluftunterstützte Bremsanlage eines Fahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine eingebaut ist, zu liefern. Insbesondere bei einem schon vorhandenen Luftpresser stellt der Gegenstand der Erfindung eine kostengünstige, gut in ein Fahrzeug integrierbare und robuste Möglichkeit dar, den Druck im Niederdruckbereich eines Abwärmerückgewinnungssystems zu regeln. Durch die Möglichkeit der Druckregelung ergeben sich Vorteile in Bezug auf die Robustheit gegenüber Nachverdampfen bzw. Kavitation im Niederdruckbereich des Arbeitsfluidkreislaufs und in Bezug auf den Wirkungsgrad des Abwärmerückgewinnungssystems.In a further development of the invention, the compressed air supply to a compressed air source, wherein the compressed air source is an air compressor. The air compressor may be mounted as an additional component to the internal combustion engine, but is preferably an air compressor, which is already present on the internal combustion engine to deliver, for example, compressed air for a compressed air-driven or compressed air-assisted brake system of a vehicle, in which the internal combustion engine is installed. Particularly in the case of an already existing air compressor, the subject matter of the invention represents a cost-effective and robust possibility that can be well integrated into a vehicle and regulates the pressure in the low-pressure region of a waste heat recovery system. The possibility of pressure control provides advantages in terms of ruggedness against post-evaporation or cavitation in the low-pressure region of the working fluid circuit and in terms of the efficiency of the waste heat recovery system.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Luftpresser über ein Schutzventil, insbesondere ein Vierkreisschutzventil, mit dem Ausgleichsbehälter verschaltet. Diese Ausgestaltung stellt sicher, dass im Falle eines Lecks oder eines Defekts in der Druckluftleitung zu dem Abwärmerückgewinnungssystem oder dem Ausgleichsbehälter das weitere Druckluftsystem unverändert funktionstüchtig ist. Dies ist insbesondere bei Anschluss eines Bremssystems an den Luftpresser von Vorteil bzw. notwendig. Über ein solches Vierkreisschutzventil sind beispielsweise eine erste Betriebsbremse, eine zweite Betriebsbremse und eine Feststellbremse über drei getrennte Druckluftleitungen mit dem Luftpresser verbunden. Ein vierter Ausgang des Vierkreisschutzventils ist mit einem Nebenverbraucherkreis verbunden, von dem aus auch die erfindungsgemäße Druckluftbeaufschlagung des Ausgleichsbehälters erfolgt. In a further development of the invention, the air compressor is connected via a protective valve, in particular a four-circuit protection valve, with the expansion tank. This embodiment ensures that in the case of a leak or a defect in the compressed air line to the waste heat recovery system or the expansion tank, the further compressed air system is unchanged functional. This is particularly advantageous or necessary when connecting a brake system to the air compressor. About such a four-circuit protection valve, for example, a first service brake, a second service brake and a parking brake via three separate compressed air lines connected to the air compressor. A fourth output of the four-circuit protection valve is connected to a secondary consumer circuit, from which also takes place according to the invention from the pressurization of the expansion tank.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in die Druckluftzuführung zu dem Ausgleichsbehälter oder auch eingangsseitig in den Ausgleichsbehälter selbst ein Rückschlagventil eingesetzt. Dieses Rückschlagventil stellt sicher, dass in dem Ausgleichsbehälter immer ein definierter Mindestdruck herrscht. Das Rückschlagventil kann als mechanisches Rückschlagventil mit einem definiert eingestellten Öffnungsdruck und Schließdruck sein oder aber in weiterer Ausgestaltung elektrisch angesteuert sein. Dabei kann das elektrisch angesteuerte Rückschlagventil von einer entsprechenden Hardware und Software in Abhängigkeit von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und/oder des Abwärmerückgewinnungssystems angesteuert werden. In a further embodiment of the invention, a check valve is used in the compressed air supply to the expansion tank or on the input side in the expansion tank itself. This check valve ensures that there is always a defined minimum pressure in the expansion tank. The check valve may be as a mechanical check valve with a defined set opening pressure and closing pressure or be electrically controlled in another embodiment. In this case, the electrically controlled non-return valve can be controlled by a corresponding hardware and software depending on operating conditions of the internal combustion engine and / or the waste heat recovery system.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in die Druckluftzuführung oder den Ausgleichsbehälter ein Überdruckventil für Druckluft eingesetzt, dass bei Erhöhung des Drucks über einen vorgegebenen Maximalwert Druckluft in die Umgebung absteuert. Diese Absteuerung kann erforderlich sein, wenn sich das Volumen des Arbeitsfluids in dem Ausgleichsbehälter vergrößert. In a further embodiment of the invention, a pressure relief valve for compressed air is used in the compressed air supply or the expansion tank, that absteuert compressed air in the environment when increasing the pressure above a predetermined maximum value. This shutdown may be required as the volume of working fluid in the surge tank increases.

In Weiterbildung der Erfindung ist in die Druckluftzuführung zu dem Ausgleichsbehälter ein Druckluftspeicher eingebaut. Der Druckluftspeicher ermöglicht ein von dem Luftpresser entkoppeltes Regeln der Druckluftzufuhr zu dem Ausgleichsbehälter. So kann gewährleistet werden, dass nach einem Abstellen eines Fahrzeugs, in dem eine Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Abwärmerückgewinnungssystem verbaut ist, noch genügend Druckluft vorhanden ist, um den Systemdruck in dem Abwärmerückgewinnungssystem in der ersten Zeit nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine zu erhalten bzw. bedarfsgerecht zu regeln. In a further development of the invention, a compressed air reservoir is installed in the compressed air supply to the expansion tank. The compressed air reservoir allows a decoupled from the air compressor rules of compressed air supply to the expansion tank. So it can be ensured that after stopping a vehicle in which an internal combustion engine is installed with the waste heat recovery system according to the invention, there is still enough compressed air to maintain the system pressure in the waste heat recovery system in the first time after stopping the engine or to demand regulate.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Ausgleichsbehälter eine Trennmembran zwischen einer Arbeitsfluidkammer und einer Druckluftkammer auf. Die Trennmembran stellt eine konsequente Trennung des Arbeitsfluids von der Druckluft sicher. Dabei ist wiederum in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Trennmembran aus einem dauerelastischen, hitzebeständigen und druckfesten Werkstoff gefertigt. In development of the invention, the expansion tank on a separation membrane between a working fluid chamber and a compressed air chamber. The separation membrane ensures a consistent separation of the working fluid from the compressed air. Again, in a further embodiment of the invention, the separation membrane is made of a permanently elastic, heat-resistant and pressure-resistant material.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind. Further advantageous embodiments of the invention are described in the drawings, are described in more detail in the embodiments illustrated in the figures of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen: Show it:

1 ein Schaltbild eines einen Arbeitsfluidkreislauf mit einem Ausgleichsbehälter aufweisenden Abwärmerückgewinnungssystem, 1 5 is a circuit diagram of a waste heat recovery system having a working fluid circuit with a surge tank;

2 ein Schaltbild der Druckluftversorgung eines Ausgleichsbehälters und 2 a diagram of the compressed air supply of a surge tank and

3 eine Schnittdarstellung eines Ausgleichsbehälters mit einer Trennmembran. 3 a sectional view of a surge tank with a separation membrane.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

Das in 1 schematisch dargestellte Abwärmerückgewinnungssystem weist einen Wärmetauscher 1a auf, der von einem in einer Abgasleitung 5 geführten und den Abwärmestrom bildenden Abgasstrom 2 einer Brennkraftmaschine 3 durchströmt ist. Zusätzlich oder alternativ zu dem Wärmetauscher 1a kann ein Wärmetauscher 1b vorgesehen sein, der in einer Abgasrückführleitung 4 oder einer sonstigen Wärmeträgerleitung eingesetzt ist. Über die Abgasrückführleitung 4 wird dem Abgasstrom 2 eine Teilmenge Abgas entnommen und gesteuert dem nicht dargestellten Ansaugsystem der Brennkraftmaschine 3 zugeführt. Die beiden Wärmetauscher 1a, 1b können ggf. über Bypassleitungen beispielsweise bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine eingebaut ist, umgehbar sein. This in 1 schematically represented waste heat recovery system has a heat exchanger 1a on top of one in an exhaust pipe 5 guided and the waste heat stream forming exhaust stream 2 an internal combustion engine 3 is flowed through. Additionally or alternatively to the heat exchanger 1a can be a heat exchanger 1b be provided in an exhaust gas recirculation line 4 or another heat transfer line is used. About the exhaust gas recirculation line 4 becomes the exhaust gas flow 2 taken a subset of exhaust gas and controlled the intake system of the internal combustion engine, not shown 3 fed. The two heat exchangers 1a . 1b can optionally be bypassed via bypass lines, for example, in certain operating conditions of the internal combustion engine of a vehicle, in which the internal combustion engine is installed.

Der Brennkraftmaschine 3 wird beim Betrieb Brennstoff und Brennluft zugeführt, die in Brennräumen unter Erzeugung von Arbeitsleistung zu heißen Abgas, das bei einem kontinuierlichen Betreiben der Brennkraftmaschine 3 den Abgasstrom 2 bildet, verbrennen. Dabei wird der Abgasstrom 2 durch die Abgasleitung 5, von der auch die Abgasrückführleitung 4 abzweigt, letztendlich in die Umgebung abgeführt. In der Abgasleitung 5 können vor und/oder hinter dem Wärmetauscher 1a Abgasschalldämpfer 6 sowie Einrichtungen 7 zur Nachbehandlung des Abgases in Form von beispielsweise einem Katalysator und/oder einem Filter eingebaut sein. Die Brennkraftmaschine 3 ist beispielsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine, die mit Dieselkraftstoff betrieben wird. Dabei wird der Dieselkraftstoff beispielsweise mittels eines Common-Rail-Einspritzsystems in die Brennräume eingespritzt. Die Brennkraftmaschine kann aber auch eine fremdgezündete mit Benzin betriebene Brennkraftmaschine sein, die ebenfalls ein Common-Rail-Einspritzsystem aufweisen kann. Die Brennkraftmaschine weist weiterhin einen Luftpresser 18 zur Druckluftversorgung des Fahrzeugs auf. Der Luftpresser 18 wird in geeigneter Weise von einer Welle der Brennkraftmaschine beispielsweise über einen Riementrieb angetrieben.The internal combustion engine 3 During operation, fuel and combustion air are supplied, which in combustion chambers to generate working power to hot exhaust gas, which in a continuous operation of the internal combustion engine 3 the exhaust gas flow 2 makes, burn. This is the exhaust gas flow 2 through the exhaust pipe 5 , from which also the exhaust gas recirculation line 4 branches off, eventually dissipated into the environment. In the exhaust pipe 5 can be before and / or behind the heat exchanger 1a exhaust silencer 6 as well as facilities 7 be incorporated for the aftertreatment of the exhaust gas in the form of, for example, a catalyst and / or a filter. The internal combustion engine 3 is for example a self-igniting internal combustion engine, which is operated with diesel fuel. In this case, the diesel fuel is injected into the combustion chambers, for example by means of a common-rail injection system. The internal combustion engine can also be a spark-ignited gasoline-fueled internal combustion engine, which may also have a common rail injection system. The internal combustion engine also has an air compressor 18 to the compressed air supply of the vehicle. The air compressor 18 is suitably driven by a shaft of the internal combustion engine, for example via a belt drive.

Der Wärmetauscher 1a und der Wärmetauscher 1b sind ihrerseits Teil eines Abwärmerückgewinnungssystems aus dem Abgasstrom 2 beziehungsweise aus dem zurückgeführten Abgasmengenstrom oder auch aus einem sonstigen Wärmeträgerstrom, wobei das Abwärmerückgewinnungssystem einen Arbeitsfluidkreislauf 8 aufweist. Der Arbeitsfluidkreislauf 8 weist neben den Wärmetauschern 1a, 1b eine Expansionsmaschine 9, einen Kondensator 10 gegebenenfalls eine Kondensatpumpe 11, einen Ausgleichsbehälter 12, eine Fluidpumpe 13 und ein Verteilerventil 14 auf. Mit dem Verteilerventil 14 wird die den Wärmetauschern 1a, 1b zugeführte Menge des Arbeitsfluids eingestellt. Neben den bezeichneten Komponenten sind beispielsweise ausgangsseitig der Wärmetauscher 1a, 1b Temperatursensoren, ausgangsseitig der Expansionsmaschine 9 ein Temperatursensor und ein Drucksensor und ausgangsseitig der Fluidpumpe 13 ein weiterer Drucksensor vorgesehen. The heat exchanger 1a and the heat exchanger 1b are themselves part of a waste heat recovery system from the exhaust stream 2 or from the recirculated exhaust gas flow or from another heat carrier flow, wherein the waste heat recovery system a working fluid circuit 8th having. The working fluid circuit 8th points next to the heat exchangers 1a . 1b an expansion machine 9 , a capacitor 10 optionally a condensate pump 11 , a surge tank 12 , a fluid pump 13 and a distribution valve 14 on. With the distribution valve 14 becomes the heat exchangers 1a . 1b supplied amount of the working fluid adjusted. In addition to the designated components, for example, the output side of the heat exchanger 1a . 1b Temperature sensors, on the output side of the expansion machine 9 a temperature sensor and a pressure sensor and the output side of the fluid pump 13 another pressure sensor is provided.

Die Expansionsmaschine 9 kann eine Kolbenmaschine oder eine Turbine sein. Im Falle einer Turbine wird normalerweise ein Reduktionsgetriebe nachgeschaltet, um die hohen Turbinendrehzahlen zu reduzieren und an die Drehzahlen einer nachgeschalteten Arbeitsmaschine oder eines sonstiges Abnehmers anzupassen. The expansion machine 9 may be a piston engine or a turbine. In the case of a turbine is usually followed by a reduction gear to reduce the high turbine speeds and to adapt to the speeds of a downstream machine or other customer.

Beim Betrieb des Abwärmerückgewinnungssystems wird von der Fluidpumpe 13 ein für einen Rankine-Prozess geeignetes Fluid auf einen hohen Druck gebracht und den Wärmetauschern 1a, 1b zugeführt. Das Fluid wird in den Wärmetauschern 1a, 1b erhitzt und unter einem hohen Druck in den dampfförmigen Zustand überführt. Der so erzeugte Dampf wird der Expansionsmaschine 9 zugeführt und treibt diese unter Expandierung des Arbeitsfluids an. Um den Arbeitsfluidkreislauf 8 an der Expansionsmaschine 9 vorbeiführen zu können, kann eine Bypassleitung 16 mit einem Bypassventil 17 vorgesehen sein, über die die Expansionsmaschine 9 umgehbar ist. During operation of the waste heat recovery system is by the fluid pump 13 a fluid suitable for a Rankine process is brought to a high pressure and the heat exchangers 1a . 1b fed. The fluid is in the heat exchangers 1a . 1b heated and transferred under a high pressure in the vapor state. The steam produced in this way becomes the expansion machine 9 fed and drives them under expansion of the working fluid. To the working fluid circuit 8th at the expansion machine 9 can lead past, a bypass line 16 with a bypass valve 17 be provided on the the expansion machine 9 is bypassable.

Das der Expansionsmaschine 9 zugeführte Arbeitsfluid entspannt sich in dieser unter Erbringung von mechanischer Wellenarbeit, die über die Abtriebswelle 15 abgeführt wird. Danach wird der „kalte“ Dampf in dem Kondensator 10 kondensiert und letztendlich wieder der Fluidpumpe 13 zugeführt. In die Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator 10 und der Fluidpumpe 13 ist der Ausgleichsbehälter 12 eingeschaltet, der – wie in den nachfolgenden Figuren erläutert ist, druckluftbeaufschlagt ist. The expansion machine 9 supplied working fluid relaxes in this under the provision of mechanical shaft work, via the output shaft 15 is dissipated. Thereafter, the "cold" steam in the condenser 10 condenses and finally the fluid pump again 13 fed. In the connecting line between the capacitor 10 and the fluid pump 13 is the expansion tank 12 switched on, which - as explained in the following figures, is pressurized air.

2 zeigt ein Schaltbild eines Druckluftsystems, das im Wesentlichen aus dem an der Brennkraftmaschine 3 verbauten Luftpresser 18 und einem Vierkreisschutzventil 19 nebst den nötigen Verbindungsleitungen besteht. Das Vierkreisschutzventil 19 weist vier Ausgänge auf, von denen die Ausgänge 1 bis 3 eine erste Betriebsbremse 20, einen Feststellbremse 21 und eine zweite Betriebsbremse 22 bedienen. Der vierte Ausgang des Vierkreisschutzventils 19 ist mit einem Nebenverbraucherkreis 23 verschaltet, der wiederum direkt oder unter Zwischenschaltung eines Druckluftspeichers 24 mit dem Ausgleichsbehälter 12 verschaltet ist. In die Druckluftleitung zwischen dem Nebenverbraucherkreis 23 und dem Druckluftspeicher 24 oder aber direkt in den Druckluftspeicher 24 können ein beispielsweise elektrisch betätigtes Rückschlagventil 28 und ein nicht dargestelltes Überdruckventil für Druckluft eingeschaltet sein. Das Rückschlagventil 28 stellt sicher, dass in dem Ausgleichsbehälter immer ein definierter Mindestdruck herrscht, während das Überdruckventil bei Überschreiten eines maximalen Betriebsdrucks Druckluft in dem Ausgleichsbehälter 12 in die Umgebung absteuert. 2 shows a circuit diagram of a compressed air system, essentially from that of the internal combustion engine 3 installed air compressor 18 and a four-circuit protection valve 19 in addition to the necessary connection lines exists. The four-circuit protection valve 19 has four outputs, of which the outputs 1 to 3 a first service brake 20 , a parking brake 21 and a second service brake 22 serve. The fourth output of the four-circuit protection valve 19 is with a secondary consumer circle 23 connected, in turn, directly or with the interposition of a compressed air storage 24 with the expansion tank 12 is interconnected. Into the compressed air line between the secondary consumer circuit 23 and the compressed air storage 24 or directly into the compressed air storage 24 may, for example, an electrically operated check valve 28 and an unillustrated pressure relief valve for compressed air to be turned on. The check valve 28 ensures that in the expansion tank always a defined minimum pressure prevails, while the pressure relief valve when exceeding a maximum operating pressure compressed air in the expansion tank 12 in the area absteuert.

3 zeigt den schematischen Aufbau des Ausgleichsbehälters 12 mit einer Trennmembran 25, der den Ausgleichsbehälter in eine Arbeitsfluidkammer 26 und eine Druckluftkammer 27 trennt. Die Arbeitsfluidkammer 26 ist mit dem Arbeitsfluidkreislauf 8 und die Druckluftkammer 27 mit dem Druckluftsystem verbunden. 3 shows the schematic structure of the surge tank 12 with a separation membrane 25 putting the surge tank into a working fluid chamber 26 and a compressed air chamber 27 separates. The working fluid chamber 26 is with the working fluid circuit 8th and the compressed air chamber 27 connected to the compressed air system.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Abwärmerückgewinnungssystem für eine Brennkraftmaschine, aufweisend einen in eine Abgasleitung (5) der Brennkraftmaschine eingeschalteten Wärmetauscher (1a, 1b) der Teil eines Arbeitsfluidkreislaufs (8) mit zumindest einer Expansionsmaschine (9), einen Kondensator (10) und einer Fluidpumpe (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsfluidkreislauf (8) einen Ausgleichsbehälter (12) aufweist, und dass der Ausgleichsbehälter (12) über eine Druckluftzuführung druckluftbeaufschlagt ist. Waste heat recovery system for an internal combustion engine, comprising an exhaust pipe ( 5 ) of the internal combustion engine switched heat exchanger ( 1a . 1b ) the part of a working fluid circuit ( 8th ) with at least one expansion machine ( 9 ), a capacitor ( 10 ) and a fluid pump ( 13 ), characterized in that the working fluid circuit ( 8th ) a surge tank ( 12 ), and that the expansion tank ( 12 ) is pressurized air via a compressed air supply. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftzuführung eine Druckluftquelle aufweist, wobei die Druckluftquelle ein Luftpresser (18) ist. Waste heat recovery system according to claim 1, characterized in that the compressed air supply comprises a compressed air source, wherein the compressed air source is an air compressor ( 18 ). Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftpresser (18) über ein Schutzventil, insbesondere ein Vierkreisschutzventil (19), mit dem Ausgleichsbehälter (12) verschaltet ist. Waste heat recovery system according to claim 2, characterized in that the air compressor ( 18 ) via a protective valve, in particular a four-circuit protection valve ( 19 ), with the expansion tank ( 12 ) is interconnected. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Druckluftzuführung zu dem Ausgleichsbehälter (12) oder in den Ausgleichsbehälter (12) ein Rückschlagventil (28) eingesetzt ist. Waste heat recovery system according to one of the preceding claims, characterized in that in the compressed air supply to the surge tank ( 12 ) or in the expansion tank ( 12 ) a check valve ( 28 ) is used. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (28) elektrisch angesteuert ist. Waste heat recovery system according to claim 4, characterized in that the check valve ( 28 ) is electrically controlled. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Druckluftzuführung oder den Ausgleichsbehälter (12) ein Überdruckventil für Druckluft eingesetzt ist. Waste heat recovery system according to one of the preceding claims, characterized in that in the compressed air supply or the expansion tank ( 12 ) A pressure relief valve is used for compressed air. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Druckluftzuführung ein Druckluftspeicher (24) eingebaut ist. Waste heat recovery system according to one of the preceding claims, characterized in that in the compressed air supply a compressed air reservoir ( 24 ) is installed. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsbehälter (12) eine Trennmembran (25) zwischen einer Arbeitsfluidkammer (26) und einer Druckluftkammer (27) aufweist. Waste heat recovery system according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion tank ( 12 ) a separating membrane ( 25 ) between a working fluid chamber ( 26 ) and a compressed air chamber ( 27 ) having. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff der Trennmembran (25) dauerelastisch, hitzebeständig und druckfest ist. Waste heat recovery system according to claim 8, characterized in that the material of the separation membrane ( 25 ) permanently elastic, heat-resistant and pressure-resistant.
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