DE102015214728A1 - Waste heat utilization assembly of an internal combustion engine and method for operating the waste heat recovery assembly - Google Patents

Waste heat utilization assembly of an internal combustion engine and method for operating the waste heat recovery assembly Download PDF

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Abstract

Abwärmenutzungsanordnung einer Brennkraftmaschine mit einem ein Arbeitsmedium führenden Arbeitskreislauf, wobei in dem Arbeitskreislauf in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisepumpe, ein Verdampfer, eine Expansionsmaschine und ein Kondensator angeordnet sind. In dem Arbeitskreislauf sind zwischen der Speisepumpe und der Expansionsmaschine ein Hochdruckbereich und zwischen der Expansionsmaschine und der Speisepumpe ein Niederdruckbereich ausgebildet. Der Verdampfer ist auch in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet. In dem Abgastrakt ist parallel zu dem Verdampfer ein Abgasbypasskanal angeordnet. In dem Hochdruckbereich ist ein erster Drucksensor angeordnet.Waste heat utilization arrangement of an internal combustion engine with a working medium leading a working circuit, wherein in the working circuit in the flow direction of the working medium, a feed pump, an evaporator, an expansion machine and a capacitor are arranged. In the working cycle, a high-pressure area is formed between the feed pump and the expansion machine, and a low-pressure area is formed between the expansion machine and the feed pump. The evaporator is also arranged in an exhaust tract of the internal combustion engine. In the exhaust tract, an exhaust gas bypass duct is arranged parallel to the evaporator. In the high-pressure region, a first pressure sensor is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abwärmenutzungsanordnung einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betrieb der Abwärmenutzungsanordnung.The invention relates to a waste heat utilization arrangement of an internal combustion engine and to a method for operating the waste heat utilization arrangement.

Stand der TechnikState of the art

Abwärmenutzungsanordnungen von Brennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise aus der Offenlegungsschrift WO 2013/028173 A1 . Die bekannte Abwärmenutzungsanordnung einer Brennkraftmaschine umfasst einen ein Arbeitsmedium führenden Arbeitskreislauf, wobei in dem Arbeitskreislauf in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisepumpe, ein Verdampfer, eine Expansionsmaschine und ein Kondensator angeordnet sind. In dem Arbeitskreislauf sind zwischen der Speisepumpe und der Expansionsmaschine ein Hochdruckbereich und zwischen der Expansionsmaschine und der Speisepumpe ein Niederdruckbereich ausgebildet. Der Verdampfer ist auch in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet. In dem Abgastrakt ist weiterhin ein Abgasbypasskanal zur Umgehung des Verdampfers angeordnet.Waste heat utilization arrangements of internal combustion engines are known from the prior art, as for example from the published patent application WO 2013/028173 A1 , The known waste heat utilization arrangement of an internal combustion engine comprises a working medium leading a working circuit, wherein in the working circuit in the flow direction of the working medium, a feed pump, an evaporator, an expansion machine and a capacitor are arranged. In the working cycle, a high-pressure area is formed between the feed pump and the expansion machine, and a low-pressure area is formed between the expansion machine and the feed pump. The evaporator is also arranged in an exhaust tract of the internal combustion engine. In the exhaust system, an exhaust gas bypass duct for bypassing the evaporator is further arranged.

Die bekannte Abwärmenutzungsanordnung hat keine Steuerung bzw. Regelung der Drücke im Hochdruckbereich oder Niederdruckbereich des Arbeitskreislaufs. The known waste heat utilization arrangement has no control or regulation of the pressures in the high pressure region or low pressure region of the working cycle.

Dadurch besteht das Risiko einer Überlastung der Komponenten des Arbeitskreislaufs.As a result, there is a risk of overloading the components of the working cycle.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Abwärmenutzungsanordnung einer Brennkraftmaschine weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Steuerung bzw. Regelung der Drücke im Hochdruckbereich und im Niederdruckbereich des Arbeitskreislaufs stattfindet. Dadurch wird die Lebensdauer und auch die Effektivität der Abwärmenutzungsanordnung gesteigert. Weiterhin kann die Expansionsmaschine durch eine Steuerung bzw. Regelung des Arbeitsmediumdrucks im Hochdruckbereich besonders effizient betrieben werden. In contrast, the waste heat utilization arrangement of an internal combustion engine according to the invention has the advantage that control or regulation of the pressures takes place in the high-pressure region and in the low-pressure region of the working cycle. This increases the life and also the effectiveness of the waste heat utilization arrangement. Furthermore, the expansion machine can be operated particularly efficiently by controlling or regulating the working medium pressure in the high-pressure region.

Dazu umfasst die Abwärmenutzungsanordnung einen ein Arbeitsmedium führenden Arbeitskreislauf, wobei in dem Arbeitskreislauf in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisepumpe, ein Verdampfer, eine Expansionsmaschine und ein Kondensator angeordnet sind. In dem Arbeitskreislauf sind zwischen der Speisepumpe und der Expansionsmaschine ein Hochdruckbereich und zwischen der Expansionsmaschine und der Speisepumpe ein Niederdruckbereich ausgebildet. Der Verdampfer ist auch in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet. In dem Abgastrakt ist parallel zu dem Verdampfer ein Abgasbypasskanal angeordnet. Erfindungsgemäß ist in dem Hochdruckbereich ein erster Drucksensor angeordnet.For this purpose, the waste heat utilization arrangement comprises a working medium leading working circuit, wherein in the working circuit in the flow direction of the working medium, a feed pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser are arranged. In the working cycle, a high-pressure area is formed between the feed pump and the expansion machine, and a low-pressure area is formed between the expansion machine and the feed pump. The evaporator is also arranged in an exhaust tract of the internal combustion engine. In the exhaust tract, an exhaust gas bypass duct is arranged parallel to the evaporator. According to the invention, a first pressure sensor is arranged in the high-pressure region.

Dadurch kann in Abhängigkeit des von dem Drucksensor ermittelten Drucks der Abgasmassenstrom auf den Verdampfer und auf den Abgasbypasskanal aufgeteilt werden. Ein Druckanstieg im Hochdruckbereich über einen Grenzwert hinaus wird dadurch vermieden. Die Lebensdauer der gesamten Abwärmenutzungsanordnung wird somit erhöht. Zusätzlich wird ein sicherer Betrieb der Abwärmenutzungsanordnung gewährleistet. Weiterhin kann der für die Expansionsmaschine güngstigste bzw. effizienteste Druck des Arbeitsmediums damit eingestellt werden.As a result, depending on the pressure determined by the pressure sensor, the exhaust gas mass flow can be divided between the evaporator and the exhaust gas bypass duct. An increase in pressure in the high pressure range beyond a limit is thereby avoided. The life of the entire waste heat recovery assembly is thus increased. In addition, safe operation of the waste heat recovery device is ensured. Furthermore, the most favorable or most efficient pressure of the working medium for the expansion machine can thus be set.

Steigt die der Abwärmenutzungsanordnung im Abgastrakt zur Verfügung stehende Abwärmeenergie an, so muss der Massenstrom des Arbeitsmediums im Arbeitskreislauf erhöht werden, um die Abwärmenutzungsanordnung in einem bestimmten Temperaturbereich zu betreiben. Besonders bei organischen Arbeitsmedien und der Bedingung, dass überhitzter Dampf am Eintritt der Expansionsmaschine für die Leistungsabgabe vorliegen muss, ist der Temperaturbereich, innerhalb dessen die Abwärmenutzungsanordnung betrieben werden darf, klein. Folglich muss eine steigende Wärmezufuhr in den Arbeitskreislauf über eine Steigerung des Arbeitsmediummassenstroms abgefangen werden. Betrachtet man ein System mit konstantem Expansionsquerschnitt, so hat ein Arbeitsmediummassenstromanstieg einen Druckanstieg im Hochdruckbereich zur Folge.If the waste heat utilization arrangement available in the exhaust tract increases, the mass flow of the working medium in the working cycle must be increased in order to operate the waste heat utilization arrangement in a specific temperature range. Particularly in the case of organic working media and the condition that superheated steam must be present at the inlet of the power output expansion machine, the temperature range within which the waste heat recovery device is allowed to operate is small. Consequently, an increasing supply of heat must be absorbed in the working circuit via an increase in the working medium mass flow. Considering a system with a constant expansion cross section, a working medium mass flow increase results in a pressure increase in the high pressure area.

Zudem steigt mit zunehmender Wärmeaufnahme und damit zunehmendem Arbeitsmediummassenstrom der Kühlleistungsbedarf im Kondensator an, um das Arbeitsmedium vollständig zu verflüssigen. Je nach zur Verfügung stehender und benötigter Kühlleistung resultiert ein bestimmter Dampf- und Flüssigkeitsanteil im Arbeitskreislauf. Wird mehr Kühlleistung benötigt als zur Verfügung steht, steigt der Dampfanteil im Arbeitskreislauf an, wodurch ein Druckanstieg im Niederdruckbereich resultieren kann, wenn die Fluidmenge des Arbeitsmediums konstant ist, also beispielsweise ein Sammelbehälter für das Arbeitsmedium über ein Speiseventil vom Arbeitskreislauf getrennt ist.In addition, with increasing heat absorption and thus increasing working medium mass flow, the cooling power requirement in the condenser increases in order to completely liquefy the working medium. Depending on the available and required cooling capacity results in a certain vapor and liquid content in the working cycle. If more cooling capacity is required than is available, the proportion of steam increases in the working circuit, whereby a pressure increase in the low pressure range may result if the fluid amount of the working medium is constant, so for example a collecting container for the working fluid is separated from the working circuit via a feed valve.

Um den Druckanstieg sowohl im Niederdruck- als auch im Hochdruckbereich zu begrenzen, wird bei Überschreiten von definierten Druckgrenzwerten das Abgas in den Abgasbypasskanal derart geleitet, dass der gesamte Abgasmassenstrom oder zumindest ein Teil des zur Verfügung stehenden Abgasmassenstroms am Verdampfer vorbei geführt wird. Die Druckgrenzwerte liegen dabei unterhalb des maximal zulässigen Hochdrucks im System.In order to limit the increase in pressure both in the low-pressure and in the high-pressure region, the exhaust gas is passed into the exhaust gas bypass passage at defined pressure limits exceeded such that the entire exhaust gas mass flow or at least a portion of the available exhaust gas mass flow past the evaporator becomes. The pressure limits are below the maximum allowable high pressure in the system.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist in dem Niederdruckbereich ein zweiter Drucksensor angeordnet. Dadurch können die Drücke sowohl im Hochdruckbereich als auch im Niederdruckbereich sehr effektiv geregelt werden. Vorzugsweise sind dabei beide Drucksensoren jeweils an der Stelle des maximalen Drucks im Hochdruckbereich bzw. im Niederdruckbereich angebracht.In an advantageous development, a second pressure sensor is arranged in the low-pressure region. As a result, the pressures can be controlled very effectively both in the high pressure range and in the low pressure range. Preferably, both pressure sensors are each attached at the point of maximum pressure in the high pressure region or in the low pressure region.

Alternativ zur Regelung kann jedoch auch eine Steuerung in Form eines Kennfelds oder einer Funktion in einem Steuergerät verwendet werden. Die Steuerung der Aufteilung des Abgasmassenstroms auf den Verdampfer und auf den Abgasbypasskanal kann dabei in Abhängigkeit des Betriebspunkts der Brennkraftmaschine bzw. in Abhängigkeit der Abgasmassenströme und -temperaturen erfolgen. Vorteilhafterweise wird dazu die Sensorik der Brennkraftmaschine verwendet. Alternativ oder zusätzlich können auch modellierte Werte aus einem Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine verwendet werden.Alternatively to the control, however, a control in the form of a map or a function in a control device can be used. The control of the distribution of the exhaust gas mass flow to the evaporator and to the exhaust gas bypass channel can be effected in dependence on the operating point of the internal combustion engine or in dependence on the exhaust gas mass flows and temperatures. Advantageously, the sensor system of the internal combustion engine is used for this purpose. Alternatively or additionally, modeled values from an engine control unit of the internal combustion engine can also be used.

In vorteilhaften Ausführungen ist in dem Abgastrakt ein Abgasbypassventil stromaufwärts der Parallelschaltung aus dem Verdampfer und dem Abgasbypasskanal angeordnet. Dadurch erfolgt die Aufteilung des Abgasmassenstroms auf den Verdampfer und auf den Abgasbypasskanal auf einfache Art und Weise. Eine sehr schnelle und effiziente Druckregelung des Arbeitskreislaufs kann so durch die Ansteuerung des Abgasbypassventils erzielt werden.In advantageous embodiments, an exhaust gas bypass valve upstream of the parallel circuit of the evaporator and the exhaust gas bypass passage is arranged in the exhaust system. As a result, the distribution of the exhaust gas mass flow to the evaporator and the exhaust gas bypass channel in a simple manner. A very fast and efficient pressure control of the working cycle can be achieved by the control of the exhaust gas bypass valve.

Vorteilhafterweise ist das Abgasbypassventil als Proportionalventil ausgeführt. Mit der Ausführung als Proportionalventil kann die Wärmemenge bedarfsgerecht an den Verdampfer abgeführt werden. Dadurch wird eine höhere Leistungsabgabe an der Expansionsmaschine erzielt, und die gesamte Abwärmenutzungsanordnung wird effizienter.Advantageously, the exhaust gas bypass valve is designed as a proportional valve. With the version as a proportional valve, the amount of heat can be dissipated as needed to the evaporator. As a result, a higher output is achieved on the expansion machine, and the whole waste heat utilization arrangement becomes more efficient.

Alternativ dazu ist das Abgasbypassventil als Schaltventil ausgeführt. Dadurch kann das Abgasbypassventil besonders kostengünstig ausgeführt werden.Alternatively, the exhaust bypass valve is designed as a switching valve. As a result, the exhaust gas bypass valve can be made particularly cost-effective.

In vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist in dem Hochdruckbereich zwischen dem Verdampfer und der Expansionsmaschine mindestens ein Temperatursensor angeordnet. Dadurch kann zum einen der Arbeitskreislauf auf eine nicht zu überschreitende Maximaltemperatur geregelt werden, zum anderen können auch Eintrittstemperatur und Eintrittsdruck in die Expansionsmaschine geregelt werden, so dass die Expansionsmaschine äußerst effizient betrieben wird. Der Wirkungsgrad der gesamten Abwärmenutzungsanordnung steigt dadurch. In advantageous developments of the invention, at least one temperature sensor is arranged in the high-pressure region between the evaporator and the expansion machine. As a result, on the one hand, the working cycle can be regulated to a maximum temperature which can not be exceeded, and on the other hand, the inlet temperature and inlet pressure in the expansion machine can also be regulated so that the expansion machine is operated extremely efficiently. The efficiency of the entire waste heat recovery assembly increases thereby.

In vorteilhaften Ausführungen ist in dem Arbeitskreislauf parallel zu dem Verdampfer ein weiterer Verdampfer angeordnet. Dadurch kann dem Arbeitskreislauf weitere Wärmeenergie zugeführt werden, so dass die Abgabeleistung der Expansionsmaschine erhöht wird.In advantageous embodiments, a further evaporator is arranged parallel to the evaporator in the working cycle. As a result, further heat energy can be supplied to the working cycle, so that the output of the expansion machine is increased.

Alternativ kann in dem Arbeitskreislauf der weitere Verdampfer auch in Reihe zu dem Verdampfer angeordnet sein. Alternatively, the further evaporator may also be arranged in series with the evaporator in the working cycle.

Vorzugsweise ist der weitere Verdampfer auch in einem Rückführkanal für das Abgas zurück zur Brennkraftmaschine angeordnet. Dadurch werden zwei Wärmequellen im Abgastrakt verwendet: Die Abgaswärme in dem Rückführkanal, die ein sehr hohes Temperaturniveau aufweist, sowie die Abgaswärme, vorzugsweise in einem Endkanal des Abgastrakts nach einer Abgasnachbehandlung, die sich durch einen hohen Abgasmassenstrom auszeichnet. Preferably, the further evaporator is also arranged in a return duct for the exhaust gas back to the internal combustion engine. As a result, two heat sources are used in the exhaust system: The exhaust heat in the return channel, which has a very high temperature level, and the exhaust heat, preferably in an end channel of the exhaust tract after exhaust aftertreatment, which is characterized by a high exhaust gas mass flow.

Will man diese beiden Wärmequellen effektiv nutzen, um die Leistungsabgabe der Abwärmenutzungsanordnung zu maximieren, so muss der maximale Druck im Arbeitskreislauf abhängig von der Wahl des Arbeitsmediums sowohl im Hochdruck- als auch im Niederdruckbereich entsprechend hoch gewählt werden, um die Abwärmenutzungsanordnung auch in Betriebspunkten mit besonders viel Abgasenergie betreiben zu können. Dies hätte zur Folge, dass die Komponenten in der Abwärmenutzungsanordnung für einen höheren Druck ausgelegt werden müssten, was meist mit einer Zunahme an Gewicht und benötigtem Bauraum der Komponenten einhergehen würde. Zwar könnte in Betriebspunkten mit hohem Druckverhältnis an der Expansionsmaschine die Expanderleistung vergrößert werden, allerdings würden gleichzeitig auch die Systemkosten signifikant ansteigen, was sich wiederum nachteilig auf die Wirtschaftlichkeit der Abwärmenutzungsanordnung auswirken würde. Die vorliegende Erfindung dagegen ermöglicht die Nutzung beider Wärmequellen und gleichzeitig die Einhaltung von Druckbegrenzungen innerhalb des Arbeitskreislaufs. If you want to use these two heat sources effectively to maximize the power output of the waste heat recovery assembly, the maximum pressure in the working circuit must be selected according to the choice of working fluid in both high-pressure and low pressure range correspondingly high to the waste heat recovery assembly in operating points with particular to be able to operate a lot of exhaust gas energy. This would mean that the components in the waste heat recovery assembly would have to be designed for a higher pressure, which would usually be accompanied by an increase in weight and space requirements of the components. Although the expander power could be increased at operating points with a high pressure ratio on the expansion machine, at the same time the system costs would increase significantly, which in turn would adversely affect the economy of the waste heat recovery arrangement. The present invention, however, allows the use of both heat sources and at the same time compliance with pressure limitations within the work cycle.

Vorzugsweise wird dies durch das Abgasbypassventil im Abgastrakt realisiert, mit dem das Abgas bei Bedarf am Verdampfer über den Abgasbypasskanal vorbeigeführt wird. Dadurch wird der Wärmeeintrag in den Arbeitskreislauf bei Bedarf entsprechend reduziert, was eine optimale Auslegung der Abwärmenutzungsanordnung erlaubt.This is preferably realized by the exhaust gas bypass valve in the exhaust system, with which the exhaust gas is passed over the exhaust gas bypass duct on demand on the evaporator. As a result, the heat input into the working cycle is reduced as needed, which allows an optimal design of the waste heat recovery arrangement.

In verschiedenen Ausführungen kann der Abgasbypasskanal dabei parallel zu dem Verdampfer oder zu dem weiteren Verdampfer angeordnet sein. Weiterhin können auch beide Verdampfer jeweils mit einem Abgasbypasskanal und vorzugsweise auch mit einem dazugehörigen Abgasbypassventil versehen werden.In various embodiments, the exhaust gas bypass channel can be arranged parallel to the evaporator or to the further evaporator. Furthermore, both evaporators can each with an exhaust bypass duct and preferably also provided with an associated exhaust gas bypass valve.

Im Folgenden werden Verfahren zum Betreiben der Abwärmenutzungsanordnung der Brennkraftmaschine beschrieben, die eine Druckregelung bzw. Drucksteuerung des Arbeitskreislaufs beinhalten:In the following, methods for operating the waste heat utilization arrangement of the internal combustion engine are described, which include a pressure regulation or pressure control of the working cycle:

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Abwärmenutzungsanordnung einer Brennkraftmaschine weist einen ein Arbeitsmedium führenden Arbeitskreislauf auf, wobei in dem Arbeitskreislauf in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisepumpe, ein Verdampfer, eine Expansionsmaschine und ein Kondensator angeordnet sind. Der Verdampfer ist auch in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordnet, wobei in dem Abgastrakt parallel zu dem Verdampfer ein Abgasbypasskanal angeordnet ist. Ein Abgasbypassventil teilt den Abgasmassenstrom auf den Verdampfer und auf den Abgasbypasskanal auf. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbypassventil von einem Steuergerät derart angesteuert wird, dass ein maximaler Systemdruck des Arbeitsmediums in dem Arbeitskreislauf nicht überschritten wird.The method according to the invention for operating a waste heat utilization arrangement of an internal combustion engine has a working cycle leading to a working medium, wherein a feed pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser are arranged in the working circuit in the flow direction of the working medium. The evaporator is also arranged in an exhaust gas tract of the internal combustion engine, wherein an exhaust gas bypass duct is arranged in the exhaust gas tract parallel to the evaporator. An exhaust bypass valve divides the exhaust gas mass flow to the evaporator and to the exhaust bypass passage. The method is characterized in that the exhaust gas bypass valve is controlled by a control unit such that a maximum system pressure of the working medium is not exceeded in the working cycle.

Dadurch regelt das Steuergerät den Systemdruck in dem Arbeitskreislauf so, dass die Druckbelastung der im Arbeitskreislauf angeordneten Komponenten nicht über einen festgelegten Grenzwert ansteigt. Damit wird eine festgelegte Lebensdauer der Abwärmenutzungsanordnung gewährleistet. Gleichzeitig wird das Kosten-Nutzen-Verhältnis der Abwärmenutzungsanordnung optimiert, da teure und überdimensionierte Komponenten vermieden werden.As a result, the control unit regulates the system pressure in the working circuit so that the pressure load of the components arranged in the working circuit does not rise above a defined limit value. This ensures a defined lifetime of the waste heat utilization arrangement. At the same time, the cost-benefit ratio of the waste heat utilization arrangement is optimized, since expensive and oversized components are avoided.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird für die Ansteuerung des Abgasbypassventils ein im Steuergerät hinterlegtes Kennfeld für die Brennkraftmaschine verwendet. Dadurch kann das Abgasbypassventil auf einfache Art und Weise angesteuert werden. Auf die Anordnung von Sensorik, insbesondere von Drucksensoren, im Arbeitskreislauf kann so gegebenenfalls verzichtet werden.In an advantageous embodiment of the method, a map stored in the control unit for the internal combustion engine is used for the control of the exhaust gas bypass valve. As a result, the exhaust gas bypass valve can be controlled in a simple manner. On the arrangement of sensors, in particular of pressure sensors, in the working cycle can be optionally waived.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem Arbeitskreislauf zwischen der Speisepumpe und der Expansionsmaschine ein Hochdruckbereich ausgebildet und in dem Hochdruckbereich ein erster Drucksensor angeordnet. Der erste Drucksensor übermittelt Signale an das Steuergerät, und das Steuergerät steuert das Abgasbypassventil in Abhängigkeit dieser Signale an. Dadurch kann eine Regelung des Systemdrucks in dem Arbeitskreislauf vorgenommen werden, nämlich in Abhängigkeit des vom ersten Drucksensor ermittelten Hochdrucks vor der Expansionsmaschine. Das Abgasbypassventil kann dadurch sehr schnell und effizient angesteuert werden. Auch eine nur kurzzeitige Überlastung der Komponenten der Abwärmenutzungsanordnung wird dadurch vermieden. In a further advantageous embodiment, a high-pressure region is formed in the working cycle between the feed pump and the expansion machine, and a first pressure sensor is arranged in the high-pressure region. The first pressure sensor transmits signals to the controller, and the controller controls the exhaust bypass valve in response to these signals. As a result, a regulation of the system pressure in the working cycle can be carried out, namely as a function of the high pressure determined by the first pressure sensor in front of the expansion machine. The exhaust bypass valve can be controlled very quickly and efficiently. Even a short-term overload of the components of the waste heat recovery assembly is thereby avoided.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist in dem Arbeitskreislauf zwischen der Expansionsmaschine und der Speisepumpe ein Niederdruckbereich ausgebildet, wobei in dem Niederdruckbereich ein zweiter Drucksensor angeordnet ist. Der zweite Drucksensor übermittelt Signale an das Steuergerät, und das Steuergerät steuert das Abgasbypassventil in Abhängigkeit dieser Signale an. Dadurch erfolgt die Regelung des Systemdrucks in dem Arbeitskreislauf auch für den Niederdruckbereich. Die Komponenten des Niederdruckbereichs, beispielsweise der Kondensator, können demzufolge für einen maximalen Niederdruck ausgelegt werden. In an advantageous development, a low-pressure region is formed in the working cycle between the expansion machine and the feed pump, wherein a second pressure sensor is arranged in the low-pressure region. The second pressure sensor transmits signals to the controller, and the controller controls the exhaust bypass valve in response to these signals. As a result, the regulation of the system pressure in the working cycle also takes place for the low pressure range. The components of the low-pressure region, such as the condenser, can therefore be designed for a maximum low pressure.

Vorteilhafterweise sind der erste Drucksensor und der zweite Drucksensor jeweils an der Stelle des höchsten Drucks des Hochdruckbereichs bzw. des Niederdruckbereichs platziert.Advantageously, the first pressure sensor and the second pressure sensor are each placed at the location of the highest pressure of the high-pressure region or the low-pressure region.

In vorteilhaften Ausführungen des Verfahrens ermittelt das Steuergerät anhand der von mindestens einem Drucksensor – erster oder zweiter Drucksensor – übermittelten Signale ein Überschreiten eines Druckgrenzwertes und steuert daraufhin das Abgasbypassventil so an, dass der Abgasmassenstrom durch den Abgasbypasskanal erhöht wird. Dadurch wird der Abgasmassenstrom durch den Verdampfer verringert, es wird weniger Wärmeenergie in den Arbeitskreislauf eingespeist und der Druck im Arbeitskreislauf sinkt demzufolge.In advantageous embodiments of the method, the control unit determines on the basis of at least one pressure sensor - first or second pressure sensor - signals transmitted exceeding a pressure limit and then controls the exhaust bypass valve so that the exhaust gas mass flow is increased through the exhaust gas bypass channel. As a result, the exhaust gas mass flow is reduced by the evaporator, it is fed less heat energy in the working circuit and the pressure in the working circuit decreases accordingly.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Temperatursensor in dem Hochdruckbereich angeordnet. Der Temperatursensor übermittelt Signale an das Steuergerät, und das Steuergerät steuert das Abgasbypassventil in Abhängigkeit dieser Signale an. Dadurch kann zum einen der Arbeitskreislauf, speziell der Hochdruckbereich vor zu hohen Temperaturen geschützt werden, was eine Erhöhung der Lebensdauer bedeutet. Zum anderen kann jedoch auch ein für die jeweilige Betriebssituation optimaler Zustand des Arbeitsmediums bezüglich Druck und Temperatur eingestellt werden. Die Expansionsmaschine kann dadurch sehr effizient betrieben werden.In an advantageous development, a temperature sensor is arranged in the high-pressure region. The temperature sensor transmits signals to the controller, and the controller controls the exhaust bypass valve in response to these signals. As a result, on the one hand, the working cycle, especially the high pressure area can be protected from excessive temperatures, which means an increase in the service life. On the other hand, however, it is also possible to set an optimum state of the working medium with regard to pressure and temperature for the respective operating situation. The expansion machine can thus be operated very efficiently.

In einer vorteilhaften Ausführung übermittelt der Temperatursensor Signale an das Steuergerät, und das Steuergerät steuert die Speisepumpe in Abhängigkeit der Temperatursignale an. Die Steuerung der Speisepumpe bewirkt eine Erhöhung bzw. Verringerung des Arbeitsmediummassenstroms. Dies führt wiederum zu einer Druckänderung im Arbeitskreislauf. Abhängig vom erfassten Drucksignalwert steuert das Steuergerät das Abgasbypassventil an. Dadurch können zum einen das Arbeitsmedium und speziell die Komponenten im Hochdruckbereich des Arbeitskreislaufs vor zu hohen Temperaturen geschützt werden, was eine Erhöhung der Lebensdauer bedeutet. Zum anderen kann auch ein für die jeweilige Betriebssituation optimaler Zustand des Arbeitsmediums bezüglich Druck und Temperatur eingestellt werden. Die Expansionsmaschine kann dadurch sehr effizient betrieben werden. In an advantageous embodiment, the temperature sensor transmits signals to the control unit, and the control unit controls the feed pump as a function of the temperature signals. The control of the feed pump causes an increase or decrease of the working medium mass flow. This in turn leads to a pressure change in the working cycle. Depending on the detected pressure signal value, the control unit activates the exhaust gas bypass valve. As a result, on the one hand the working medium and especially the components in the high pressure area of Working cycle are protected from excessive temperatures, which means an increase in life. On the other hand, it is also possible to set an optimum state of the working medium with regard to pressure and temperature for the respective operating situation. The expansion machine can thus be operated very efficiently.

In einer vorteilhaften Ausführung ist in dem Arbeitskreislauf parallel zu dem Verdampfer ein weiterer Verdampfer angeordnet, wobei der weitere Verdampfer auch in einem Rückführkanal für das Abgas zurück zur Brennkraftmaschine angeordnet ist. Durch die Anordnung von mehreren Verdampfern ist die Abwärmenutzungsanordnung sehr effizient ausgeführt. Eine Regelung des Systemdrucks in dem Arbeitskreislauf ist dabei besonders wichtig, da in bestimmten Betriebssituationen eine sehr hohe Wärmemenge über die Verdampfer in den Arbeitskreislauf eingespeist werden kann.In an advantageous embodiment, a further evaporator is arranged parallel to the evaporator in the working cycle, wherein the further evaporator is also arranged in a return duct for the exhaust gas back to the internal combustion engine. By disposing a plurality of evaporators, the waste heat utilization assembly is made very efficient. A regulation of the system pressure in the working cycle is particularly important because in certain operating situations, a very high amount of heat can be fed via the evaporator in the working cycle.

Vorteilhafterweise teilt ein Verteilerventil den Massenstrom des Arbeitsmediums auf den Verdampfer und auf den weiteren Verdampfer auf, wobei das Verteilerventil von dem Steuergerät angesteuert. Das Steuergerät verwendet zur Ansteuerung des Verteilerventils vorzugsweise sämtliche ihm zur Verfügung stehenden Daten, beispielsweise die in dem Arbeitskreislauf angeordnete Sensorik, oder auch die Sensorik der Brennkraftmaschine.Advantageously, a distributor valve divides the mass flow of the working medium onto the evaporator and onto the further evaporator, wherein the distributor valve is actuated by the control unit. The control unit preferably uses all data available to it for controlling the distributor valve, for example the sensor system arranged in the working circuit, or also the sensor system of the internal combustion engine.

Alternativ können auch zwei Speisepumpen die jeweilgen Massenströme zu dem Verdampfer und zu dem weiteren Verdampfer steuern.Alternatively, two feed pumps can control the respective mass flows to the evaporator and to the further evaporator.

Zeichnungendrawings

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Abwärmenutzungsanordnung einer Brennkraftmaschine, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 1 schematically shows an inventive waste heat utilization arrangement of an internal combustion engine, wherein only the essential areas are shown.

2 zeigt schematisch eine weitere erfindungsgemäße Abwärmenutzungsanordnung einer Brennkraftmaschine, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 2 shows schematically a further inventive waste heat recovery assembly of an internal combustion engine, wherein only the essential areas are shown.

3 zeigt schematisch eine weitere erfindungsgemäße Abwärmenutzungsanordnung einer Brennkraftmaschine, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 3 shows schematically a further inventive waste heat recovery assembly of an internal combustion engine, wherein only the essential areas are shown.

4 zeigt schematisch noch eine weitere erfindungsgemäße Abwärmenutzungsanordnung einer Brennkraftmaschine, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 4 shows schematically yet another inventive waste heat recovery assembly of an internal combustion engine, with only the essential areas are shown.

Beschreibungdescription

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Abwärmenutzungsanordnung 1 einer Brennkraftmaschine 50 mit einem ein Arbeitsmedium führenden Arbeitskreislauf 2. Die Brennkraftmaschine 50 ist in einem Kühlkreislauf 20 angeordnet. 1 schematically shows a waste heat recovery assembly according to the invention 1 an internal combustion engine 50 with a working medium leading working cycle 2 , The internal combustion engine 50 is in a cooling circuit 20 arranged.

Der Brennkraftmaschine 50 wird einlassseitig Frischluft 51, die auch rückgeführtes Abgas der Brennkraftmaschine 50 enthalten kann, zugeführt. Auslassseitig weist die Brennkraftmaschine 50 einen Abgastrakt 53 auf, durch den Abgas 52 aus der Brennkraftmaschine ausgestoßen wird. The internal combustion engine 50 is fresh air on the inlet side 51 that also recirculated exhaust gas of the internal combustion engine 50 may be included. The exhaust side, the internal combustion engine 50 an exhaust tract 53 on, through the exhaust 52 is ejected from the internal combustion engine.

Der Arbeitskreislauf 2 umfasst in Flussrichtung des Arbeitsmediums einen Sammelbehälter 7, eine Speisepumpe 6, einen Verdampfer 10, eine Expansionsmaschine 3 und einen Kondensator 4. Der Verdampfer 10 ist gleichzeitig im Abgastrakt 53 angeordnet, so dass die Wärmeenergie des Abgases aus dem Abgastrakt 53 an den Arbeitskreislauf 2 überführt werden kann. Optional kann der Sammelbehälter 7 in alternativen Ausführungsformen auch in einer nicht dargestellten Nebenleitung bzw. Stichleitung angeordnet sein.The working cycle 2 comprises in the flow direction of the working medium a collecting container 7 , a feed pump 6 , an evaporator 10 , an expansion machine 3 and a capacitor 4 , The evaporator 10 is at the same time in the exhaust tract 53 arranged so that the heat energy of the exhaust gas from the exhaust tract 53 to the work cycle 2 can be transferred. Optionally, the sump 7 be arranged in alternative embodiments in a secondary line or stub, not shown.

Der Arbeitskreislauf 2 ist somit in Flussrichtung des Arbeitsmediums in zwei Bereiche unterteilbar:

  • – einen Hochdruckbereich 2a zwischen der Speisepumpe 6 und der Expansionsmaschine 3 und
  • – einen Niederdruckbereich 2b zwischen der Expansionsmaschine 3 und der Speisepumpe 6.
The working cycle 2 is thus subdivided in the flow direction of the working medium into two areas:
  • - a high pressure area 2a between the feed pump 6 and the expansion machine 3 and
  • - a low pressure area 2 B between the expansion machine 3 and the feed pump 6 ,

Im Hochdruckbereich 2a ist ein erster Drucksensor 11 angeordnet, und im Niederdruckbereich 2b ein zweiter Drucksensor 12. Die von den beiden Drucksensoren 11, 12 erfassten Signale werden einem Steuergerät 5 zugeführt. Weiterhin ist im Hochdruckbereich 2a zwischen dem Verdampfer 10 und der Expansionsmaschine 3 ein Temperatursensor 13 angeordnet, wobei die von ihm erfassten Signale ebenfalls dem Steuergerät 5 zugeführt werden.In the high pressure area 2a is a first pressure sensor 11 arranged, and in the low pressure area 2 B a second pressure sensor 12 , The of the two pressure sensors 11 . 12 detected signals are a control unit 5 fed. Furthermore, in the high pressure area 2a between the evaporator 10 and the expansion machine 3 a temperature sensor 13 arranged, wherein the signals detected by him also the control unit 5 be supplied.

Im Abgastrakt 53 ist parallel zu dem Verdampfer 10 ein Abgasbypasskanal 61 angeordnet. Weiterhin ist im Abgastrakt 53 vor dem Verdampfer 10 ein Abgasbypassventil 60 angeordnet, das den Abgasmassenstrom zu dem Verdampfer 10 und in den Abgasbypasskanal 61 aufteilt bzw. steuert. Das Abgasbypassventil 60 ist dabei vorzugsweise entweder als Schaltventil oder als Proportionalventil ausgeführt und wird von dem Steuergerät 5 angesteuert.In the exhaust tract 53 is parallel to the evaporator 10 an exhaust bypass duct 61 arranged. Furthermore, in the exhaust system 53 in front of the evaporator 10 an exhaust bypass valve 60 arranged, which the exhaust gas mass flow to the evaporator 10 and in the exhaust bypass duct 61 divides or controls. The exhaust bypass valve 60 is preferably designed either as a switching valve or as a proportional valve and is provided by the control unit 5 driven.

Der Kühlkreislauf 20 umfasst in Flussrichtung des Kühlmediums eine Kühlmittelpumpe 21, die Brennkraftmaschine 50, den Kondensator 4 und einen Kühler 35 mit einem Lüfterrad 36, wobei der Kondensator 4 beispielsweise auch zwischen der Kühlmittelpumpe 21 und der Brennkraftmaschine 50 angeordnet sein kann. Der Kondensator 4 ist sowohl im Arbeitskreislauf 2 als auch im Kühlkreislauf 20 angeordnet; das heißt der Kondensator 4 entzieht dem Arbeitskreislauf 2 Wärmeenergie und speist diese in den Kühlkreislauf 20 ein. Im Kühlkreislauf 20 ist weiterhin ein Temperaturfühler 37 angeordnet, bevorzugt zwischen der Kühlmittelpumpe 21 und dem Kondensator 4. Die von dem Temperaturfühler 37 erfassten Signale werden ebenfalls dem Steuergerät 5 zugeführt.The cooling circuit 20 comprises in the flow direction of the cooling medium, a coolant pump 21 , the internal combustion engine 50 , the condenser 4 and a cooler 35 with a fan 36 , where the capacitor 4 for example, between the Coolant pump 21 and the internal combustion engine 50 can be arranged. The capacitor 4 is both in the work cycle 2 as well as in the cooling circuit 20 arranged; that is the capacitor 4 withdraws from the working cycle 2 Heat energy and feeds this into the cooling circuit 20 one. In the cooling circuit 20 is still a temperature sensor 37 arranged, preferably between the coolant pump 21 and the capacitor 4 , The of the temperature sensor 37 detected signals are also the controller 5 fed.

Das Steuergerät 5 steuert das Abgasbypassventil 60 und optional auch die Speisepumpe 6 in Abhängigkeit der von den beiden Drucksensoren 11, 12 ermittelten Drücke und in Abhängigkeit der vom Temperatursensor 13 ermittelten Temperatur an, so dass dadurch eine Druck- und Temperaturregelung im Arbeitskreislauf 2 erfolgt. Weiterhin können über die Ansteuerung von Speisepumpe 6 und/oder Abgasbypassventil 60 und über die vom Temperaturfühler 37 ermittelte Temperatur im Kühlkreislauf 20 auch eine Temperaturregelung im Kühlkreislauf 20 sowie eine Temperaturregelung des Arbeitsmediums am Austritt des Kondensators 4 erfolgen. Optional können für die Temperaturregelung im Kühlkreislauf 20 auch die Kühlmittelpumpe 21 und/oder der Kühler 35 bzw. das Lüfterrad 36 von dem Steuergerät 5 angesteuert werden. Durch die Temperaturregelung des Arbeitsmediums am Austritt des Kondensators 4 kann sichergestellt werden, dass stets flüssiges Arbeitsmedium am Eintritt in die Speisepumpe 6 vorhanden ist. So kann die Speisepumpe 6 vor Kavitation geschützt werden, falls erforderlich.The control unit 5 controls the exhaust bypass valve 60 and optionally also the feed pump 6 depending on the two pressure sensors 11 . 12 determined pressures and depending on the temperature sensor 13 determined temperature, so that thereby a pressure and temperature control in the working circuit 2 he follows. Furthermore, via the control of feed pump 6 and / or exhaust bypass valve 60 and over from the temperature sensor 37 determined temperature in the cooling circuit 20 also a temperature control in the cooling circuit 20 and a temperature control of the working fluid at the outlet of the condenser 4 respectively. Optionally available for temperature control in the cooling circuit 20 also the coolant pump 21 and / or the radiator 35 or the fan wheel 36 from the controller 5 be controlled. By controlling the temperature of the working medium at the outlet of the condenser 4 can be ensured that always liquid working fluid at the inlet to the feed pump 6 is available. So can the feed pump 6 be protected from cavitation, if necessary.

Diese Möglichkeit zur Regelung des Kühlkreislaufs 20 gilt auch für die nachfolgenden Ausführungsbeispiele; allerdings wurde auf eine Darstellung des Kühlkreislaufs 20 in den zugehörigen Figuren verzichtet.This option for regulating the cooling circuit 20 also applies to the following embodiments; however, was on a presentation of the refrigeration cycle 20 omitted in the accompanying figures.

Optional können weitere Sensoren, sowohl im Arbeitskreislauf 2 als auch im Kühlkreislauf 20 und im Abgastrakt 53, verwendet werden, um die Regelung des Arbeitskreislaufs 2 und/oder die Regelung des Kühlkreislaufs 20 noch genauer und effizienter, gegebenenfalls auch schneller zu gestalten.Optionally, additional sensors, both in the working cycle 2 as well as in the cooling circuit 20 and in the exhaust tract 53 , used to regulate the working cycle 2 and / or the regulation of the cooling circuit 20 even more accurate and efficient, if necessary also faster.

2 zeigt schematisch eine weitere Abwärmenutzungsanordnung 1 einer Brennkraftmaschine 50. 2 schematically shows another waste heat utilization arrangement 1 an internal combustion engine 50 ,

Die Brennkraftmaschine 50 weist einen Rückführkanal 54 auf. Der Brennkraftmaschine 50 wird einlassseitig Frischluft 51 und optional auch rückgeführtes Abgas aus dem Rückführkanal 54 zugeführt. Auslassseitig wird Abgas aus der Brennkraftmaschine 50 in den Abgastrakt 53 ausgestoßen. Der Abgastrakt 54 verzweigt sich in den Rückführkanal 54 und in einen Endkanal 55. Über den Endkanal 55 gelangt das Abgas, gegebenenfalls auch unter Zwischenschaltung nicht dargestellter Nachbehandlungssysteme, an die Umgebung.The internal combustion engine 50 has a return channel 54 on. The internal combustion engine 50 is fresh air on the inlet side 51 and optionally also recirculated exhaust gas from the return channel 54 fed. Exhaust side, exhaust gas from the internal combustion engine 50 in the exhaust tract 53 pushed out. The exhaust tract 54 branches into the return channel 54 and into an end channel 55 , About the end channel 55 the exhaust gas, possibly also with the interposition of aftertreatment systems, not shown, to the environment.

Der Verdampfer 10 ist im Endkanal 55 angeordnet. Im Rückführkanal 54 ist ein weiterer Verdampfer 40 angeordnet.The evaporator 10 is in the end channel 55 arranged. In the return channel 54 is another evaporator 40 arranged.

Der Arbeitskreislauf 2 umfasst in Flussrichtung des Arbeitsmediums die Speisepumpe 6, ein Verteilerventil 45, eine Parallelschaltung aus einer ersten Zweigleitung 41 und einer zweiten Zweigleitung 42, die Expansionsmaschine 3 und den Kondensator 4. In der ersten Zweigleitung 41 ist der Verdampfer 10 angeordnet, und in der zweiten Zweigleitung 42 der weitere Verdampfer 40.The working cycle 2 includes in the flow direction of the working medium, the feed pump 6 , a distribution valve 45 , a parallel circuit of a first branch line 41 and a second branch line 42 , the expansion machine 3 and the capacitor 4 , In the first branch line 41 is the evaporator 10 arranged, and in the second branch line 42 the other evaporator 40 ,

In alternativen Ausführungen ist auch eine Reihenschaltung aus erstem Verdampfer 10 und zweitem Verdampfer 40 möglich; ein Verteilerventil 45 kann bei derartigen Ausführungen entsprechend entfallen.In alternative embodiments is also a series circuit of the first evaporator 10 and second evaporator 40 possible; a distribution valve 45 can be omitted accordingly in such embodiments.

Der Sammelbehälter 7 ist über eine Zweigleitung und eine Ventilanordnung 70 an den Arbeitskreislauf 2 hydraulisch anbindbar. Diese Anordnung des Sammelbehälters 7 ist als Alternative für sämtliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich.The collection container 7 is via a branch line and a valve arrangement 70 to the work cycle 2 hydraulically connectable. This arrangement of the collection container 7 is possible as an alternative to all embodiments of the present invention.

Der Arbeitskreislauf 2 ist somit in Flussrichtung des Arbeitsmediums in zwei Bereiche unterteilbar:

  • den Hochdruckbereich 2a zwischen der Speisepumpe 6 und der Expansionsmaschine 3, der auch die beiden Zweigleitungen 41, 42 umfasst
  • den Niederdruckbereich 2b zwischen der Expansionsmaschine 3 und der Speisepumpe 6.
The working cycle 2 is thus subdivided in the flow direction of the working medium into two areas:
  • - the high pressure area 2a between the feed pump 6 and the expansion machine 3 who also has the two branch lines 41 . 42 includes
  • - the low pressure area 2 B between the expansion machine 3 and the feed pump 6 ,

Im Hochdruckbereich 2a ist nach der Speisepumpe 6 der erste Drucksensor 11 angeordnet, und im Niederdruckbereich 2b der zweite Drucksensor 12. Die von den beiden Drucksensoren 11, 12 erfassten Signale werden dem Steuergerät 5 zugeführt. Zwischen der Parallelschaltung aus den beiden Verdampfern 10, 40 und der Expansionsmaschine 3 ist mindestens ein Temperatursensor 13 angeordnet, wobei die von ihm erfassten Signale ebenfalls dem Steuergerät 5 zugeführt werden.In the high pressure area 2a is after the feed pump 6 the first pressure sensor 11 arranged, and in the low pressure area 2 B the second pressure sensor 12 , The of the two pressure sensors 11 . 12 detected signals are the control unit 5 fed. Between the parallel connection of the two evaporators 10 . 40 and the expansion machine 3 is at least one temperature sensor 13 arranged, wherein the signals detected by him also the control unit 5 be supplied.

Im Abgastrakt 53, genauer im Endkanal 55, ist parallel zu dem Verdampfer 10 der Abgasbypasskanal 61 angeordnet. Weiterhin ist im Endkanal 55 vor dem Verdampfer 10 das Abgasbypassventil 60 angeordnet, das den Abgasmassenstrom zu dem Verdampfer 10 und in den Abgasbypasskanal 61 aufteilt bzw. steuert. Das Abgasbypassventil 60 ist dabei vorzugsweise entweder als Schaltventil oder als Proportionalventil ausgeführt und wird von dem Steuergerät 5 angesteuert. Vorteilhafterweise steuert das Steuergerät 5 auch die Speisepumpe 6 und das Verteilerventil 45 und damit den Gesamtarbeitsmediummassenstrom und die Aufteilung des Arbeitsmediummassenstroms in die beiden Zweigleitungen 41, 42 bzw. zu den beiden Verdampfern 10, 40. Das Steuergerät 5 steuert das Abgasbypassventil 60, die Speisepumpe 6 und das Verteilerventil 45 in Abhängigkeit der von den beiden Drucksensoren 11, 12 ermittelten Drücke und in Abhängigkeit der vom Temperatursensor 13 ermittelten Temperatur an, so dass dadurch eine Druck- und Temperaturregelung im Arbeitskreislauf 2 erfolgt.In the exhaust tract 53 , more precisely in the end channel 55 , is parallel to the evaporator 10 the exhaust bypass duct 61 arranged. Furthermore, in the end channel 55 in front of the evaporator 10 the exhaust bypass valve 60 arranged, which the exhaust gas mass flow to the evaporator 10 and in the exhaust bypass duct 61 divides or controls. The exhaust bypass valve 60 is preferably designed either as a switching valve or as a proportional valve and is provided by the control unit 5 driven. This advantageously controls control unit 5 also the feed pump 6 and the distribution valve 45 and thus the Gesamtarbeitsmediummassenstrom and the division of the working medium mass flow in the two branches 41 . 42 or to the two evaporators 10 . 40 , The control unit 5 controls the exhaust bypass valve 60 , the feed pump 6 and the distribution valve 45 depending on the two pressure sensors 11 . 12 determined pressures and depending on the temperature sensor 13 determined temperature, so that thereby a pressure and temperature control in the working circuit 2 he follows.

3 zeigt schematisch eine zur 2 alternative erfindungsgemäße Abwärmenutzungsanordnung 1 einer Brennkraftmaschine 50, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Im Unterschied zur 2 erfolgt in der Ausführung der 3 keine Regelung aufgrund der Signale der beiden Drucksensoren 11, 12, sondern eine Steuerung aufgrund der Abgasmassenströme und Eintrittstemperaturen an den beiden Verdampfern 10, 40. 3 shows a schematic of the 2 alternative waste heat recovery arrangement according to the invention 1 an internal combustion engine 50 , where only the essential areas are shown. In contrast to 2 takes place in the execution of 3 no regulation due to the signals of the two pressure sensors 11 . 12 but a control due to the exhaust gas mass flows and inlet temperatures at the two evaporators 10 . 40 ,

Dazu sind im Endkanal 55 am Eintritt in den Verdampfer 10 ein Temperatursensor 55a und ein Massenstromsensor 55b angeordnet und im Rückführkanal 54 am Eintritt in den weiteren Verdampfer 40 ein weiterer Temperatursensor 54a und ein weiterer Massenstromsensor 54b angeordnet. Alternativ zu den Massenstromsensoren 55b und 54b kann die Bestimmung der Abgasmassenströme über im Motorsteuergerät hinterlegte Modelle erfolgen. Das Steuergerät 5 steuert das Abgasbypassventil 60 in Abhängigkeit der von den beiden Temperatursensoren 55a, 54a ermittelten Abgastemperaturen und in Abhängigkeit der von den beiden Massenstromsensoren 55b, 54b ermittelten Abgasmassenströme. Die Steuerung erfolgt dabei anhand von zumindest einem im Steuergerät 5 hinterlegten Kennfeld.These are in the end channel 55 at the entrance to the evaporator 10 a temperature sensor 55a and a mass flow sensor 55b arranged and in the return channel 54 at the entrance to the further evaporator 40 another temperature sensor 54a and another mass flow sensor 54b arranged. Alternative to the mass flow sensors 55b and 54b the exhaust gas mass flows can be determined via models stored in the engine control unit. The control unit 5 controls the exhaust bypass valve 60 depending on the two temperature sensors 55a . 54a determined exhaust gas temperatures and in dependence of the two mass flow sensors 55b . 54b determined exhaust gas mass flows. The control is carried out based on at least one in the control unit 5 stored map.

Optional können auch hier weitere Sensoren verwendet werden, beispielsweise Sensoren der Brennkraftmaschine 50, um die Steuerung der Abwärmenutzungsanordnung 1 noch genauer und effizienter zu machen. Optionally, further sensors can also be used here, for example sensors of the internal combustion engine 50 to control the waste heat recovery assembly 1 even more accurate and efficient.

4 zeigt schematisch noch eine weitere erfindungsgemäße Abwärmenutzungsanordnung 1 einer Brennkraftmaschine 50, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 4 schematically shows yet another waste heat recovery assembly according to the invention 1 an internal combustion engine 50 , where only the essential areas are shown.

Der Arbeitskreislauf 2 der Ausführung der 4 umfasst in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Parallelschaltung aus der ersten Zweigleitung 41 und der zweiten Zweigleitung 42, die Expansionsmaschine 3 und den Kondensator 4. In der ersten Zweigleitung 41 sind die Speisepumpe 6 und der Verdampfer 10 angeordnet. In der zweiten Zweigleitung 42 sind eine weitere Speisepumpe 8 und der weitere Verdampfer 40 angeordnet. Optional kann der Sammelbehälter 7 in dem Arbeitskreislauf 2 oder in einer nicht dargestellten Nebenleitung angeordnet sein.The working cycle 2 the execution of 4 comprises in the flow direction of the working medium, a parallel circuit of the first branch line 41 and the second branch line 42 , the expansion machine 3 and the capacitor 4 , In the first branch line 41 are the feed pump 6 and the evaporator 10 arranged. In the second branch line 42 are another feed pump 8th and the other evaporator 40 arranged. Optionally, the sump 7 in the work cycle 2 or be arranged in a secondary line, not shown.

Der Verdampfer 10 ist auch im Endkanal 55 angeordnet. Der weitere Verdampfer 40 ist auch im Rückführkanal 54 angeordnet. Der Abgasbypasskanal 61 ist parallel zu dem Verdampfer 10 im Endkanal 55 angeordnet. Das Abgasbypassventil 60 ist stromaufwärts der Parallelschaltung aus dem Verdampfer 10 und dem Abgasbypasskanal 61 angeordnet und steuert die Aufteilung des Abgasmassenstroms zu dem Verdampfer 10 und in den Abgasbypasskanal 61. The evaporator 10 is also in the end channel 55 arranged. The further evaporator 40 is also in the return channel 54 arranged. The exhaust bypass duct 61 is parallel to the evaporator 10 in the end channel 55 arranged. The exhaust bypass valve 60 is upstream of the parallel circuit from the evaporator 10 and the exhaust bypass duct 61 arranged and controls the distribution of the exhaust gas mass flow to the evaporator 10 and in the exhaust bypass duct 61 ,

Die Anordnung von zwei Speisepumpen 6, 8 in einer Parallelschaltung von zwei Verdampfern 10, 40 ist generell für sämtliche Ausführungsformen als Alternative zu einer Anordnung von einer Speisepumpe 6 und einem Verteilerventil 45 möglich. Die Ausführungsbeispiele der 2 und 3 können alternativ dementsprechend abgeändert werden.The arrangement of two feed pumps 6 . 8th in a parallel circuit of two evaporators 10 . 40 is generally for all embodiments as an alternative to an arrangement of a feed pump 6 and a distribution valve 45 possible. The embodiments of the 2 and 3 may alternatively be altered accordingly.

Die Funktionsweise der Abwärmenutzungsanordnung 1 ist wie folgt:
Die Speisepumpe 6 fördert flüssiges Arbeitsmedium unter Druck in den Verdampfer 10 und/oder optional in den weiteren Verdampfer 40. In den Verdampfern 10, 40 wird das Arbeitsmedium entsprechend dem idealen Clausius-Rankine-Vergleichskreisprozess theoretisch isobar verdampft und anschließend der Expansionsmaschine 3 zugeführt. In der Expansionsmaschine 3 wird das gasförmige Arbeitsmedium entspannt und erzeugt dadurch eine mechanische Leistung, welche zum Beispiel in Form eines Drehmoments einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 50 oder einem Generator zugeführt werden kann. Das Arbeitsmedium wird anschließend im Kondensator 4 wieder verflüssigt und danach dem Sammelbehälter 7 bzw. der Speisepumpe 6 zugeführt.
The operation of the waste heat recovery device 1 is as follows:
The feed pump 6 promotes liquid working fluid under pressure into the evaporator 10 and / or optionally in the further evaporator 40 , In the evaporators 10 . 40 The working medium is theoretically isobaric evaporated according to the ideal Clausius-Rankine comparison cycle process and then the expansion machine 3 fed. In the expansion machine 3 the gaseous working fluid is expanded and thereby generates a mechanical power, which, for example, in the form of a torque of an output shaft of the internal combustion engine 50 or a generator can be supplied. The working medium is then in the condenser 4 liquefied again and then the sump 7 or the feed pump 6 fed.

Um das Arbeitsmedium im Kondensator 4 verflüssigen zu können, wird ihm dort Wärmeenergie entzogen. Daher ist der Kondensator 4 vorteilhafterweise gleichzeitig im Kühlkreislauf 20 der Brennkraftmaschine 50 angeordnet, wobei hierfür auch ein anderer beliebiger Kühlkreislauf verwendbar wäre.To the working medium in the condenser 4 Being able to liquefy, it is deprived of heat energy there. Therefore, the capacitor 4 advantageously simultaneously in the cooling circuit 20 the internal combustion engine 50 arranged, for which purpose any other cooling circuit would be used.

Erfindungsgemäß sind Sensoren, vorwiegend im Arbeitskreislauf 2, angeordnet, um den Arbeitskreislauf 2 in einem bestimmten Temperaturbereich und Druckbereich zu betreiben und vorteilhafterweise auch den Kühlkreislauf unterhalb einer bestimmten Grenztemperatur zu betreiben. Dazu können folgende Sensoren verwendet werden, wobei auch beliebige Kombinationen ausführbar sind:

  • – der erste Drucksensor 11 im Hochdruckbereich 2a,
  • – der zweite Drucksensor 12 im Niederdruckbereich 2b,
  • der Temperatursensor 13 im Hochdruckbereich 2a zwischen Verdampfer 10 und Expansionsmaschine 3
  • – der Temperaturfühler 37 im Kühlkreislauf 20
  • – der erste Temperatursensor 55a im Endkanal 55
  • – der erste Massenstromsensor 55b im Endkanal 55
  • – der zweite Temperatursensor 54a im Rückführkanal 54
  • – der zweite Massenstromsensor 54b im Rückführkanal 54.
According to the invention are sensors, mainly in the working cycle 2 , arranged to the work cycle 2 to operate in a certain temperature range and pressure range and advantageously to operate the cooling circuit below a certain temperature limit. For this purpose, the following sensors can be used, although any combinations can be carried out:
  • - the first pressure sensor 11 in the high pressure area 2a .
  • - the second pressure sensor 12 in the low pressure range 2 B .
  • - the temperature sensor 13 in the high pressure area 2a between evaporator 10 and expansion machine 3
  • - the temperature sensor 37 in the cooling circuit 20
  • - the first temperature sensor 55a in the end channel 55
  • - the first mass flow sensor 55b in the end channel 55
  • - the second temperature sensor 54a in the return channel 54
  • - The second mass flow sensor 54b in the return channel 54 ,

Die Sensoren übermitteln Daten bzw. Signale an das Steuergerät 5. Das Steuergerät 5 kann auch mit weiteren Daten gespeist werden: Beispielsweise mit einer Belastung bzw. einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 50 innerhalb eines Kennfeldes, mit Abgasmassenströmen im Abgastrakt 53, mit Abgastemperaturen im Abgastrakt 53, oder auch mit einem vorausschauenden Streckenprofil bzw. Belastungsprofil für die Brennkraftmaschine 50. All diese Daten können demzufolge für die Ansteuerung der Abwärmenutzungsanordnung 1 verwendet werden.The sensors transmit data or signals to the control unit 5 , The control unit 5 can also be fed with other data: For example, with a load or an operating point of the internal combustion engine 50 within a characteristic map, with exhaust gas mass flows in the exhaust gas tract 53 , with exhaust gas temperatures in the exhaust system 53 , or with a forward-looking route profile or load profile for the internal combustion engine 50 , All of these data can therefore be used to control the waste heat recovery device 1 be used.

Erfindungsgemäß ist der Abgasbypasskanal 61 parallel zu dem Verdampfer 10 angeordnet, um im Bedarf Abgas an dem Verdampfer 10 vorbeileiten zu können. Dadurch werden zu hohe Drücke und/oder Temperaturen im Arbeitskreislauf 2 vermieden. Eine Überlastung bzw. ein schneller Verschleiß der Komponenten der Abwärmenutzungsanordnung 1 wird dadurch vermieden, so dass die Lebensdauer der gesamten Abwärmenutzungsanordnung 1 steigt. Vorteilhafterweise steuert das Steuergerät 5 dazu das Abgasbypassventil 60 an und teilt so den Abgasmassenstrom auf den Verdampfer 10 und auf den Abgasbypasskanal 61 auf. Zusätzlich kann das Steuergerät 5 auch die Speisepumpe 6 ansteuern, um den Massenstrom des Arbeitsmediums durch den Arbeitskreislauf 2 zu regeln.According to the invention, the exhaust gas bypass channel 61 parallel to the evaporator 10 arranged to exhaust gas at the evaporator when needed 10 to be able to pass by. As a result, too high pressures and / or temperatures in the working cycle 2 avoided. An overload or rapid wear of the components of the waste heat recovery assembly 1 This avoids so that the life of the entire waste heat recovery assembly 1 increases. Advantageously, the controller controls 5 to the exhaust bypass valve 60 and so shares the exhaust gas mass flow to the evaporator 10 and on the exhaust bypass duct 61 on. In addition, the control unit 5 also the feed pump 6 to control the mass flow of the working fluid through the working cycle 2 to regulate.

In Ausführungsformen mit zwei parallel geschalteten Verdampfern 10, 40 steuert das Steuergerät 5 vorteilhafterweise das Abgasbypassventil 60, die Speisepumpe 6 und das Verteilerventil 45 bzw. die Speisepumpe 6 und die weitere Speisepumpe 8 an. Weiterhin kann das Steuergerät 5 auch die Kühlmittelpumpe 21 des Kühlkreislaufs 20 ansteuern, um eine optimale Kühlung bzw. vollständige Kondensation des Arbeitsmediums im Kondensator 4 zu erzielen.In embodiments with two parallel evaporators 10 . 40 controls the controller 5 Advantageously, the exhaust gas bypass valve 60 , the feed pump 6 and the distribution valve 45 or the feed pump 6 and the further feed pump 8th at. Furthermore, the control unit 5 also the coolant pump 21 of the cooling circuit 20 To control optimal cooling or complete condensation of the working medium in the condenser 4 to achieve.

Durch die Regelung der Drücke und optional auch der Temperaturen im Hochdruckbereich 2a und im Niederdruckbereich 2b des Arbeitskreislaufs 2 wird die Lebensdauer der Komponenten der Abwärmenutzungsanordnung 1 erhöht und die Abwärmenutzungsanordnung 1 effizient betrieben. Der Wärmeeintrag über den Verdampfer 10 – und optional den weiteren Verdampfer 40 – in den Arbeitskreislauf 2 wird so bei Bedarf reduziert, was eine optimale Auslegung der Abwärmenutzungsanordnung 1 unter wirtschaftlichen Aspekten erlaubt und gleichzeitig einen sicheren Betrieb der Abwärmenutzungsanordnung 1 gewährleistet. Zusätzlich kann so auch der Kühlkreislauf 20 in bestimmten Betriebspunkten der Brennkraftmaschine 50 entlastet werden.By controlling the pressures and optionally the temperatures in the high-pressure range 2a and in the low pressure area 2 B of the working cycle 2 the life of the components of the waste heat recovery assembly 1 increased and the waste heat utilization arrangement 1 operated efficiently. The heat input via the evaporator 10 - and optionally the other evaporator 40 - in the working cycle 2 is reduced as needed, which is an optimal design of the waste heat recovery assembly 1 allowed under economic aspects and at the same time a safe operation of the waste heat recovery arrangement 1 guaranteed. In addition, so can the cooling circuit 20 in certain operating points of the internal combustion engine 50 be relieved.

Alternativ zu dem Einsatz der Sensoren können auch im Steuergerät 5 hinterlegte Kennfelder verwendet werden. Beispielsweise kann dann das Abgasbypassventil 60 von dem Steuergerät 5 in Abhängigkeit eines Betriebspunkts der Brennkraftmaschine 50 angesteuert werden. Selbstverständlich sind zu den Ansteuerungen von Abgasbypassventil 60, Speisepumpe 6, weiterer Speisepumpe 8, Verteilerventil 45 und Kühlmittelpumpe 21 durch das Steuergerät 5 auch die Verwendung von Kombinationen aus Sensoren und Kennfeldern möglich.Alternatively to the use of the sensors can also in the control unit 5 stored maps are used. For example, then the exhaust bypass valve 60 from the controller 5 depending on an operating point of the internal combustion engine 50 be controlled. Of course, the controls of exhaust bypass valve 60 , Feed pump 6 , another feed pump 8th , Distribution valve 45 and coolant pump 21 through the control unit 5 The use of combinations of sensors and maps possible.

Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung der Abwärmenutzungsanordnung 1, insbesondere anhand der im Arbeitskreislauf 2 angebrachten Sensoren, sehen folgende Möglichkeiten vor:

  • – Steuerung bzw. Regelung des Abgasmassenstroms durch den Verdampfer 10.
  • – Steuerung bzw. Regelung des Systemdrucks im Hochdruckbereich 2a.
  • – Steuerung bzw. Regelung des Systemdrucks im Niederdruckbereich 2b.
  • – Steuerung bzw. Regelung der Arbeitsmediumtemperatur, insbesondere der Dampftemperatur im Hochdruckbereich 2a.
  • – Steuerung bzw. Regelung des Arbeitsmediummassenstroms durch das Verteilerventil 45 bzw. die Speisepumpen 6, 8.
  • – Steuerung bzw. Regelung der Austrittstemperatur des Arbeitsmediums aus dem Kondensator 4.
The inventive method for controlling or regulating the waste heat recovery assembly 1 , in particular on the basis of the working cycle 2 mounted sensors, provide the following options:
  • - Control or regulation of the exhaust gas mass flow through the evaporator 10 ,
  • - Control or regulation of the system pressure in the high pressure area 2a ,
  • - Control or regulation of the system pressure in the low pressure range 2 B ,
  • - Control or regulation of the working medium temperature, in particular the steam temperature in the high pressure region 2a ,
  • - Control or regulation of the working medium mass flow through the distribution valve 45 or the feed pumps 6 . 8th ,
  • - Control or regulation of the outlet temperature of the working medium from the condenser 4 ,

Für sämtliche Steuerungs- bzw. Regelungsvorgänge wird dabei vorzugsweise das Abgasbypassventil 60 entsprechend angesteuert. Zusätzlich werden für Ausführungen mit mehreren Verdampfern 10, 40 auch das Verteilerventil 45 und die Speisepumpe 6 angesteuert, bzw. ersatzweise die beiden Speisepumpen 6, 8. Die Drücke im Hochdruckbereich 2a und im Niederdruckbereich 2b werden demzufolge sehr schnell und effizient geregelt. Besonders vorteilhaft ist weiterhin die Regelung der Temperatur im Hochdruckbereich 2a.For all control or regulating operations is preferably the exhaust gas bypass valve 60 controlled accordingly. In addition, for versions with multiple evaporators 10 . 40 also the distribution valve 45 and the feed pump 6 controlled, or alternatively, the two feed pumps 6 . 8th , The pressures in the high pressure area 2a and in the low pressure area 2 B are therefore regulated very quickly and efficiently. Furthermore, the regulation of the temperature in the high-pressure region is particularly advantageous 2a ,

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  • WO 2013/028173 A1 [0002] WO 2013/028173 A1 [0002]

Claims (15)

Abwärmenutzungsanordnung (1) einer Brennkraftmaschine (50) umfassend einen ein Arbeitsmedium führenden Arbeitskreislauf (2), wobei in dem Arbeitskreislauf (2) in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisepumpe (6), ein Verdampfer (10), eine Expansionsmaschine (3) und ein Kondensator (4) angeordnet sind, wobei in dem Arbeitskreislauf (2) zwischen der Speisepumpe (6) und der Expansionsmaschine (3) ein Hochdruckbereich (2a) und zwischen der Expansionsmaschine (3) und der Speisepumpe (6) ein Niederdruckbereich (2b) ausgebildet sind, wobei der Verdampfer (10) auch in einem Abgastrakt (53) der Brennkraftmaschine (50) angeordnet ist, wobei in dem Abgastrakt (53) parallel zu dem Verdampfer (10) ein Abgasbypasskanal (61) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hochdruckbereich (2a) ein erster Drucksensor (11) angeordnet ist.Waste heat utilization arrangement ( 1 ) an internal combustion engine ( 50 ) comprising a working medium leading a working medium ( 2 ), whereby in the working cycle ( 2 ) in the flow direction of the working medium, a feed pump ( 6 ), an evaporator ( 10 ), an expansion machine ( 3 ) and a capacitor ( 4 ) are arranged, wherein in the working cycle ( 2 ) between the feed pump ( 6 ) and the expansion machine ( 3 ) a high pressure area ( 2a ) and between the expansion machine ( 3 ) and the feed pump ( 6 ) a low pressure area ( 2 B ), wherein the evaporator ( 10 ) also in an exhaust tract ( 53 ) of the internal combustion engine ( 50 ) is arranged, wherein in the exhaust tract ( 53 ) parallel to the evaporator ( 10 ) an exhaust gas bypass duct ( 61 ), characterized in that in the high pressure area ( 2a ) a first pressure sensor ( 11 ) is arranged. Abwärmenutzungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Niederdruckbereich (2b) ein zweiter Drucksensor (12) angeordnet ist.Waste heat utilization arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that in the low-pressure region ( 2 B ) a second pressure sensor ( 12 ) is arranged. Abwärmenutzungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abgastrakt (53) ein Abgasbypassventil (60) stromaufwärts der Parallelschaltung aus dem Verdampfer (10) und dem Abgasbypasskanal (61) angeordnet ist.Waste heat utilization arrangement ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that in the exhaust tract ( 53 ) an exhaust bypass valve ( 60 ) upstream of the parallel circuit from the evaporator ( 10 ) and the exhaust gas bypass channel ( 61 ) is arranged. Abwärmenutzungsanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbypassventil (60) als Proportionalventil ausgeführt ist.Waste heat utilization arrangement ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the exhaust gas bypass valve ( 60 ) is designed as a proportional valve. Abwärmenutzungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hochdruckbereich (2a) zwischen dem Verdampfer (10) und der Expansionsmaschine (3) ein Temperatursensor (13) angeordnet ist. Waste heat utilization arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the high pressure area ( 2a ) between the evaporator ( 10 ) and the expansion machine ( 3 ) a temperature sensor ( 13 ) is arranged. Abwärmenutzungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Arbeitskreislauf (2) parallel zu dem Verdampfer (10) ein weiterer Verdampfer (40) angeordnet ist.Waste heat utilization arrangement ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the working cycle ( 2 ) parallel to the evaporator ( 10 ) another evaporator ( 40 ) is arranged. Abwärmenutzungsanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Verdampfer (40) auch in einem Rückführkanal (54) für das Abgas zurück zur Brennkraftmaschine (50) angeordnet ist.Waste heat utilization arrangement ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the further evaporator ( 40 ) also in a return channel ( 54 ) for the exhaust gas back to the internal combustion engine ( 50 ) is arranged. Verfahren zum Betrieb einer Abwärmenutzungsanordnung (1) einer Brennkraftmaschine (50), wobei die Abwärmenutzungsanordnung (1) einen ein Arbeitsmedium führenden Arbeitskreislauf (2) umfasst, wobei in dem Arbeitskreislauf (2) in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisepumpe (6), ein Verdampfer (10), eine Expansionsmaschine (3) und ein Kondensator (4) angeordnet sind, wobei der Verdampfer (10) auch in einem Abgastrakt (53) der Brennkraftmaschine (50) angeordnet ist, wobei in dem Abgastrakt (53) parallel zu dem Verdampfer (10) ein Abgasbypasskanal (61) angeordnet ist, wobei ein Abgasbypassventil (60) den Abgasmassenstrom auf den Verdampfer (10) und auf den Abgasbypasskanal (61) aufteilt, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasbypassventil (60) von einem Steuergerät (5) derart angesteuert wird, dass ein maximaler Systemdruck des Arbeitsmediums in dem Arbeitskreislauf (2) nicht überschritten wird.Method for operating a waste heat utilization arrangement ( 1 ) an internal combustion engine ( 50 ), wherein the waste heat utilization arrangement ( 1 ) a work cycle leading a working medium ( 2 ), wherein in the working cycle ( 2 ) in the flow direction of the working medium, a feed pump ( 6 ), an evaporator ( 10 ), an expansion machine ( 3 ) and a capacitor ( 4 ) are arranged, wherein the evaporator ( 10 ) also in an exhaust tract ( 53 ) of the internal combustion engine ( 50 ) is arranged, wherein in the exhaust tract ( 53 ) parallel to the evaporator ( 10 ) an exhaust gas bypass duct ( 61 ), wherein an exhaust gas bypass valve ( 60 ) the exhaust gas mass flow to the evaporator ( 10 ) and on the exhaust gas bypass duct ( 61 ), characterized in that the exhaust bypass valve ( 60 ) from a control device ( 5 ) is controlled such that a maximum system pressure of the working medium in the working cycle ( 2 ) is not exceeded. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ansteuerung des Abgasbypassventils (60) ein im Steuergerät (5) hinterlegtes Kennfeld für die Brennkraftmaschine (50) verwendet wird.A method according to claim 8, characterized in that for the control of the exhaust gas bypass valve ( 60 ) in the control unit ( 5 ) stored map for the internal combustion engine ( 50 ) is used. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei in dem Arbeitskreislauf (2) zwischen der Speisepumpe (6) und der Expansionsmaschine (3) ein Hochdruckbereich (2a) ausgebildet ist und wobei in dem Hochdruckbereich (2a) ein erster Drucksensor (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drucksensor (11) Signale an das Steuergerät (5) übermittelt und das Steuergerät (5) das Abgasbypassventil (60) in Abhängigkeit dieser Signale ansteuert. Method according to claim 8 or 9, wherein in the working cycle ( 2 ) between the feed pump ( 6 ) and the expansion machine ( 3 ) a high pressure area ( 2a ) and wherein in the high-pressure region ( 2a ) a first pressure sensor ( 11 ), characterized in that the first pressure sensor ( 11 ) Signals to the control unit ( 5 ) and the control unit ( 5 ) the exhaust bypass valve ( 60 ) in response to these signals. Verfahren nach Anspruch 10, wobei in dem Arbeitskreislauf (2) zwischen der Expansionsmaschine (2b) und der Speisepumpe (6) ein Niederdruckbereich (2b) ausgebildet ist und wobei in dem Niederdruckbereich (2b) ein zweiter Drucksensor (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Drucksensor (12) Signale an das Steuergerät (5) übermittelt und das Steuergerät (5) das Abgasbypassventil (60) in Abhängigkeit dieser Signale ansteuert.Method according to claim 10, wherein in the working cycle ( 2 ) between the expansion machine ( 2 B ) and the feed pump ( 6 ) a low pressure area ( 2 B ) and wherein in the low-pressure region ( 2 B ) a second pressure sensor ( 12 ), characterized in that the second pressure sensor ( 12 ) Signals to the control unit ( 5 ) and the control unit ( 5 ) the exhaust bypass valve ( 60 ) in response to these signals. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (5) anhand der von mindestens einem Drucksensor 11, 12 übermittelten Signale ein Überschreiten eines Druckgrenzwertes ermittelt und das Abgasbypassventil (60) so ansteuert, dass der Abgasmassenstrom durch den Abgasbypasskanal (61) erhöht wird.Method according to claim 10 or 11, characterized in that the control unit ( 5 ) on the basis of at least one pressure sensor 11 . 12 transmitted signals determines an exceeding of a pressure limit value and the exhaust gas bypass valve ( 60 ) controls so that the exhaust gas mass flow through the exhaust gas bypass channel ( 61 ) is increased. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei ein Temperatursensor (13) in dem Hochdruckbereich (2a) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (13) Signale an das Steuergerät (5) übermittelt und das Steuergerät (5) das Abgasbypassventil (60) in Abhängigkeit dieser Signale ansteuert.Method according to one of claims 10 to 12, wherein a temperature sensor ( 13 ) in the high pressure area ( 2a ), characterized in that the temperature sensor ( 13 ) Signals to the control unit ( 5 ) and the control unit ( 5 ) the exhaust bypass valve ( 60 ) in response to these signals. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei in dem Arbeitskreislauf (2) parallel zu dem Verdampfer (10) ein weiterer Verdampfer (40) angeordnet ist, wobei der weitere Verdampfer (40) auch in einem Rückführkanal (54) für das Abgas zurück zur Brennkraftmaschine (50) angeordnet ist. Method according to one of claims 8 to 13, wherein in the working cycle ( 2 ) parallel to the evaporator ( 10 ) another evaporator ( 40 ), wherein the further evaporator ( 40 ) also in a return channel ( 54 ) for the exhaust gas back to the internal combustion engine ( 50 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verteilerventil (45) den Massenstrom des Arbeitsmediums auf den Verdampfer (10) und auf den weiteren Verdampfer (40) aufteilt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerventil (45) von dem Steuergerät angesteuert wird. A method according to claim 14, characterized in that a distributor valve ( 45 ) the mass flow of the working medium on the evaporator ( 10 ) and on the other evaporator ( 40 ), characterized in that the distributor valve ( 45 ) is controlled by the control unit.
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