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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wärmerückgewinnungseinrichtung mit einem Kreislauf, in dem ein Arbeitsmedium zirkuliert, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft desweiteren ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Wärmerückgewinnungseinrichtung.
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Mit Hilfe einer Wärmerückgewinnungseinrichtung ist es möglich, Energie aus Wärme bzw. Abwärme, bspw. einer Brennkraftmaschine, zu gewinnen. Die rückgewonnene Energie kann dabei in Form mechanischer Energie oder eines Moments abgegriffen werden. Im Falle einer Brennkraftmaschine kann diese Abwärme vom Abgas der Brennkraftmaschine stammen. Eine solche Wärmerückgewinnungseinrichtung weist hierzu einen Kreislauf auf, in dem im Betrieb ein Arbeitsmedium zirkuliert und in dem ein Verdampfer zum Verdampfen des Arbeitsmediums, dem besagte Abwärme zugeführt wird, ein Expander zum Expandieren des Arbeitsmediums, an dem besagte mechanische Energie, bspw. in Form eines Moments, abgegriffen wird, zum Expandieren des Arbeitsmediums und ein Kondensator zum Kondensieren des Arbeitsmediums nacheinander vorgesehen sind. Zum Betreiben der Wärmerückgewinnungseinrichtung ist es zudem notwendig, das Arbeitsmedium im Kreislauf zu fördern.
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Zum Fördern des Arbeitsmediums können prinzipiell mechanisch und/oder elektrisch angetriebene Fördereinrichtungen, bspw. Pumpen, zum Einsatz kommen. Da derartige Fördereinrichtungen zum Fördern des Arbeitsmediums Energie benötigen, wird die Gesamtenergieeffizienz der Wärmerückgewinnungseinrichtung jedoch reduziert. Darüber hinaus erfordern mechanische und/oder elektrische Fördereinrichtungen eine entsprechende Montage in der Wärmerückgewinnungseinrichtung und/oder eine entsprechende Versorgung, welche die Herstellung der Wärmerückgewinnungseinrichtung erschweren und/oder die Herstellungskosten erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, für eine Wärmerückgewinnungseinrichtung der eingangs genannten Art sowie für ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Wärmerückgewinnungseinrichtung verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Effizienz und/oder einen vereinfachten Aufbau der Wärmerückgewinnungseinrichtung auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Wärmerückgewinnungseinrichtung mit einem Kreislauf, in dem im Betrieb ein Arbeitsmedium zirkuliert, eine Injektorpumpe einzusetzen, die das Arbeitsmedium zumindest teilweise/hilfsweise antreibt und somit fördert, wobei ein Antriebsfluid der Injektorpumpe das Arbeitsmedium ist. Somit wird das Arbeitsmedium also durch das bereits im Kreislauf zirkulierende Arbeitsmedium gefördert, so dass die Gesamtenergieeffizienz bzw. der Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnungseinrichtung verbessert ist. Darüber hinaus kann auf zusätzliche Einrichtungen zum Fördern des Arbeitsmediums verzichtet, diese zumindest kleiner dimensioniert und/oder hilfsweise eingesetzt, werden, so dass wiederum die Effizienz der Wärmerückgewinnungseinrichtung verbessert ist und/oder die Wärmerückgewinnungseinrichtung vereinfacht und/oder kostengünstiger hergestellt werden kann. Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist die Wärmerückgewinnungseinrichtung den Kreislauf auf, in dem im Betrieb der Wärmerückgewinnungseinrichtung das Arbeitsmedium zirkuliert. Im Kreislauf sind ein Verdampfer zum Verdampfen des Arbeitsmediums, ein stromab des Verdampfers angeordneter Expander zum Expandieren des Arbeitsmediums und ein stromab des Expanders angeordneter Kondensator zum Kondensieren des Arbeitsmediums, der stromauf des Verdampfers angeordnet ist, vorgesehen. Dabei weist der Expander eine Welle zum Abgreifen eines Moments am Expander auf. Erfindungsgemäß ist die Injektorpumpe zum Antreiben des Arbeitsmediums vorgesehen, die einen Antriebsfluideinlass, einen Saugeinlass sowie einen Injektorauslass aufweist. Der Antriebsfluideinlass ist zwischen dem Verdampfer und dem Expander fluidisch mit dem Kreislauf verbunden, während der Saugeinlass zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer fluidisch mit dem Kreislauf verbunden ist. Zudem ist der Injektorauslass zwischen dem Saugeinlass bzw. dessen Verbindungsstelle mit dem Kreislauf und dem Verdampfer fluidisch mit dem Kreislauf verbunden.
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Im Betrieb der Wärmerückgewinnungseinrichtung wird Arbeitsmedium im Verdampfer verdampft, indem dem Verdampfer Wärme oder Abwärme, bspw. einer Brennkraftmaschine, zugeführt wird. Das verdampfte Arbeitsmedium strömt zum Expander, wo es expandiert wird und anschließend zum Kondensator wo es kondensiert wird. Das kondensierte Arbeitsmedium strömt anschließend wieder zum Verdampfer. Die erfindungsgemäße Anordnung der Injektorpumpe nutzt also den Umstand, dass das Arbeitsmedium zwischen dem Verdampfer und dem Expander verdampft ist und zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer im Wesentlichen flüssig vorliegt. Dementsprechend tritt verdampftes Arbeitsmedium über den Antriebsfluideinlass in den Injektor und sorgt für einen Antrieb des Arbeitsmediums. Dies kann auf bekannter Weise, bspw. durch eine Düse, realisiert sein. Hierdurch wird das verdampfte Arbeitsmedium beschleunigt und saugt im Wesentlichen flüssiges Arbeitsmedium durch den Saugeinlass an und beschleunigt dieses. In der Folge wird das verdampfte Arbeitsmedium mit dem im Wesentlichen flüssigen Medium vermischt und unter Druck aus dem Injektorauslass ausgelassen. Folglich wird das Arbeitsmedium im Kreislauf angetrieben bzw. gefördert.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen weist die Wärmerückgewinnungseinrichtung eine Speichereinrichtung zum Speichern des Arbeitsmediums auf, die zwischen dem Injektorauslass und dem Verdampfer mit dem Kreislauf fluidisch verbunden bzw. verbindbar ist. Die Speichereinrichtung dient dem Zweck der Speicherung des Arbeitsmediums, so dass die Speichereinrichtung mit Arbeitsmedium befüllt oder Arbeitsmedium aus der Speichereinrichtung in den Kreislauf eingebracht werden kann. Somit ist es insbesondere möglich, auf unterschiedliche Anforderungen an die Wärmerückgewinnungseinrichtung zu reagieren und/oder die Wärmerückgewinnungseinrichtung in unterschiedlichen Modi zu betreiben. Die Speichereinrichtung kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Vorstellbar ist es, die Speichereinrichtung als einen Druckspeicher und/oder als einen federvorgespannten Speicher auszubilden.
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Als vorteilhaft erweisen sich Varianten, bei denen im Kreislauf zwischen dem Injektorauslass und dem Verdampfer eine Verdampfer-Ventileinrichtung zum Einstellen der Strömung des Arbeitsmediums zum Verdampfer angeordnet ist. Die Verdampfer-Ventileinrichtung erlaubt also das Einstellen des Volumenstroms des Arbeitsmediums zum Verdampfer und somit letztlich auch die Strömung des Arbeitsmediums zum Antriebsfluideinlass der Injektorpumpe. Die Verdampfer-Ventileinrichtung stellt also einerseits ein, welcher Volumenstrom des Arbeitsmediums zum Verdampfer gelangt und kann andererseits dazu eingesetzt werden, eine Strömung des verdampften Arbeitsmediums zum Antriebsfluideinlass der Injektorpumpe zu beeinflussen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Verdampfer und dem Antriebsfluideinlass eine Injektor-Ventileinrichtung angeordnet, die dem Einstellen der Strömung des Arbeitsmediums zum Antriebsfluideinlass der Injektorpumpe dient. Mit der Injektor-Ventileinrichtung ist es also möglich, den Volumenstrom des in den Antriebsfluideinlass der Injektorpumpe strömenden Arbeitsmediums einzustellen und somit die Leistung der Injektorpumpe zu variieren.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Injektorpumpe eine integrierte Einstelleinrichtung zum Einstellen der Strömung des Arbeitsmediums durch die Injektorpumpe aufweisen. Das heißt, dass innerhalb der Injektorpumpe eingestellt werden kann, welcher Volumenstrom des verdampften Arbeitsmediums in den Antriebsfluideinlass strömt. Alternativ oder zusätzlich kann die Einstelleinrichtung eingesetzt werden, um den Volumenstrom des Arbeitsmediums, das in den Saugeinlass der Injektorpumpe strömt, einzustellen.
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Bevorzugt sind auch Ausgestaltungen, bei denen die Wärmerückgewinnungseinrichtung einen Expander-Bypass zum Umgehen des Expanders und eine Expander-Ventileinrichtung zum Einstellen der Strömung des Arbeitsmediums durch den Expander-Bypass aufweist. Die Expander-Ventileinrichtung erlaubt also das Einstellen des Volumenstroms des Arbeitsmediums durch den Expander bzw. durch den Expander-Bypass. Die Expander-Ventileinrichtung sowie der Expander-Bypass erlauben insbesondere eine Einstellung des Anteils des Arbeitsmediums, der mittels des Expanders expandiert wird. Der Expander-Bypass zweigt vorzugsweise stromauf des Expanders und stromab des Verdampfers, besonders bevorzugt stromab der fluidischen Verbindung des Antriebsfluideinlasses der Injektorpumpe, vom Kreislauf ab und mündet stromab des Expanders und stromauf des Kondensators in den Kreislauf.
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Die Expander-Ventileinrichtung kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Vorstellbar ist es, die Expander-Ventileinrichtung mit zwei Ventilen zu versehen, wobei eins der Ventile im Kreislauf stromauf des Expanders und eins der Ventile im Expander-Bypass angeordnet ist. Somit ist eine variablere Einstellung des Volumenstroms durch den Expander und durch den Expander-Bypass möglich.
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Vorteilhafte Varianten zeichnen sich durch einen im Kreislauf zwischen dem Kondensator und dem Saugeinlass angeordneten Tank mit einem Volumen für das Arbeitsmedium aus. Der Tank bzw. das Volumen des Tanks dienen dem Bevorraten des Arbeitsmediums. Dabei ist das Volumen des Tanks einstellbar. Hierzu ist im Tank vorzugsweise eine Membran und eine die Membran im Tank verstellende Drucklufteinrichtung zum Verändern des Volumens für das Arbeitsmedium vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die Membran als ein Beutel ausgebildet, der mittels der Drucklufteinrichtung aufblasbar ist, wobei die Drucklufteinrichtung zusätzlich zum Ablassen von Luft aus dem Beutel dient.
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Der Tank kommt vorteilhaft zum Einstellen einer vorgegebenen Temperatur am Saugeinlass der Injektorpumpe zum Einsatz. Besonders bevorzugt wird das Volumen des Tanks zum Bevorraten des Arbeitsmediums, insbesondere mit Hilfe der Membran und der Drucklufteinrichtung, derart eingestellt, dass das Arbeitsmedium am Saugeinlass der Injektorpumpe unterkühlt ist.
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Prinzipiell kann die Injektorpumpe der einzige Bestandteil der Wärmerückgewinnungseinrichtung sein, der das Arbeitsmedium im Kreislauf antreibt bzw. fördert.
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Vorstellbar ist es ebenso, die Wärmerückgewinnungseinrichtung mit einer Fördereinrichtung zum Antreiben des Arbeitsmediums zu versehen, die zusätzlich zur Injektorpumpe vorhanden ist. Die Fördereinrichtung ist vorteilhaft zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer, insbesondere zwischen dem Saugeinlass der Injektorpumpe und dem Kondensator und/oder zwischen dem Tank und dem Saugeinlass der Injektorpumpe, im Kreislauf angeordnet.
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Die Fördereinrichtung kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein, wobei die Fördereinrichtung vorzugsweise elektrisch und/oder mechanisch angetrieben ist.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Fördereinrichtung über die Welle des Expanders angetrieben wird. Somit kann die Effizient bzw. der Wirkungsgrad der Wärmerückgewinnungseinrichtung verbessert werden.
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Der Expander ist prinzipiell beliebig ausgestaltet, sofern er das Arbeitsmedium expandiert und ein abgreifbares Moment zur Verfügung stellt. Der Expander ist vorteilhaft als eine Axialkolbenmaschine ausgebildet, die vom Arbeitsmedium angetrieben wird und somit das an der Welle abgreifbare Moment zur Verfügung stellt.
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Die Injektorpumpe kann insbesondere zum Einsatz kommen, um die Speichereinrichtung der Wärmerückgewinnungseinrichtung mit Arbeitsmedium zu befüllen. Dabei gehört ein Verfahren zum Betreiben der Wärmerückgewinnungseinrichtung, bei dem die Injektorpumpe die Speichereinrichtung mit Arbeitsmedium befüllt, ebenfalls zum Umfang dieser Erfindung.
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Bevorzugt wird die Speichereinrichtung mit Hilfe der Injektorpumpe befüllt, wenn Ressourcen dies zulassen und/oder wenn ein entsprechender Betriebszustand der Wärmerückgewinnungseinrichtung vorliegt.
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Vorteilhaft wird die Speichereinrichtung mit Hilfe der Injektorpumpe befüllt, wenn das Arbeitsmedium zumindest teilweise am Expander, insbesondere über den Expander-Bypass, vorbeigeführt wird. Dies liegt bspw. vor, wenn am Expander kein Moment abgegriffen werden soll. In diesem Fall kann die gewonnene Wärmeenergie mittels der Injektorpumpe dazu eingesetzt werden, die Speichereinrichtung zu befüllen. Ein solcher Betriebszustand liegt beim Einsatz der Wärmerückgewinnungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug insbesondere dann vor, wenn das Kraftfahrzeug bzw. die Brennkraftmaschine in einem Schubbetrieb und/oder in einem Bremsbetrieb betrieben wird. Im Bremsbetrieb kommt die Brennkraftmaschine zum Bremsen des Kraftfahrzeugs zum Einsatz, während im Schubbetrieb das Kraftfahrzeug ohne zusätzliche Beschleunigung angetrieben wird.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung einer Wärmerückgewinnungseinrichtung,
- 2 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung der Wärmerückgewinnungseinrichtung bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
- 3 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung der Wärmerückgewinnungseinrichtung bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 4 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung der Wärmerückgewinnungseinrichtung bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 5 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung der Wärmerückgewinnungseinrichtung bei einem anderen Ausführungsbeispiel.
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Eine Wärmerückgewinnungseinrichtung 1, wie sie in 1 gezeigt ist, weist einen Kreislauf 2 auf, in dem im Betrieb der Wärmerückgewinnungseinrichtung 1 ein Arbeitsmedium zirkuliert. Im Kreislauf 2 ist ein Verdampfer 3 angeordnet, dem Wärme zugeführt wird, wodurch das Arbeitsmedium verdampft. Im gezeigten Beispiel erfolgt die Zuführung der Wärme über das Abgas einer Brennkraftmaschine 4, bspw. eines Kraftfahrzeugs 5, dessen Bestandteil die Wärmerückgewinnungseinrichtung 1 sein kann. Stromab des Verdampfers 3 ist im Kreislauf 2 ein Expander 6 zum Expandieren des Arbeitsmediums angeordnet, der durch das Expandieren des Arbeitsmediums ein Moment zur Verfügung stellt, das über eine Welle 7 des Expanders 6 abgreifbar ist. Der Expander 6 kann bspw. als eine Axialkolbenmaschine 8 ausgebildet sein. Stromab des Expanders 6 ist ein Kondensator 9 im Kreislauf 2 angeordnet, in dem das Arbeitsmedium kondensiert wird. Hierzu kann der Kondensator 9 von einem Kühlfluid durchströmt sein. Stromab des Kondensators 9 ist wiederum der Verdampfer 3 angeordnet.
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Die Wärmerückgewinnungseinrichtung 1 weist eine Injektorpumpe 10 zum Antreiben des Arbeitsmediums auf, die einen Antriebsfluideinlass 11, einen Saugeinlass 12 sowie einen Injektorauslass 13 aufweist. Der Antriebsfluideinlass 11 ist zwischen dem Verdampfer 3 und dem Expander 6 fluidisch mit dem Kreislauf 2 verbunden, während der Saugeinlass 12 zwischen dem Kondensator 9 und dem Verdampfer 3 fluidisch mit dem Kreislauf 2 verbunden ist. Zudem ist der Injektorauslass 13 zwischen dem Saugeinlass 12 bzw. dessen Verbindungsstelle mit dem Kreislauf 2 und dem Verdampfer 3 fluidisch mit dem Kreislauf 2 verbunden. Die Injektorpumpe 10 nutzt dabei das im Verdampfer 3 verdampfte Arbeitsmedium als Antriebsfluid, das in den Antriebsfluideinlass 11 strömt und somit kondensiertes Arbeitsmedium über den Saugeinlass 12 einsaugt und beschleunigt, wobei das Gemisch aus verdampftem Arbeitsmedium und kondensiertem Arbeitsmedium beschleunigt und über den Injektorauslass 13 ausgelassen wird. In der Folge wird das Arbeitsmedium im Kreislauf 2 angetrieben bzw. gefördert.
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Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner eine Speichereinrichtung 14 vorgesehen, die dem Speichern von Arbeitsmedium dient und zwischen dem Injektorauslass 13 und dem Verdampfer 3 mit dem Kreislauf 2 fluidisch verbunden bzw. verbindbar ist. Die Speichereinrichtung 14 kann als ein Druckspeicher 15 ausgebildet sein. Alternativ kann die Speichereinrichtung 14, wie gestrichelt dargestellt, als ein federvorgespannter Speicher 16 ausgebildet sein. Zwischen dem Injektorauslass 13 und dem Verdampfer 3 sowie zwischen der fluidischen Verbindung der Speichereinrichtung 14 und dem Verdampfer 3 ist eine Verdampfer-Ventileinrichtung 17 angeordnet, mit der die Strömung des Arbeitsmediums zum Verdampfer 3 und somit ein Volumenstrom des Arbeitsmediums zum Verdampfer 3 eingestellt werden kann. Zudem ist zwischen dem Verdampfer 3 und dem Antriebsfluideinlass 11 eine Injektor-Ventileinrichtung 18, bspw. ein Kugelhahn 19, angeordnet, mit der die Strömung des Arbeitsmediums zum Antriebsfluideinlass 11 der Injektorpumpe 10 und somit ein Volumenstrom des Arbeitsmediums zum Antriebsfluideinlass 11 eingestellt werden kann. Mit der Injektor-Ventileinrichtung 8 kann also insbesondere die Leistung der Injektorpumpe 10 eingestellt werden. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist ferner zwischen dem Kondensator 9 und dem Saugeinlass 12 ein Tank 20 zum Bevorraten von Arbeitsmedium angeordnet, wobei der Tank 20 ein Volumen 21 für das Arbeitsmedium aufweist. Das Volumen 21 für das Arbeitsmedium ist mittels einer Membran 22 veränderbar, wobei die Membran 22 im gezeigten Beispiel als ein aufblasbarer Beutel 23 ausgebildet ist. Mittels einer Drucklufteinrichtung 24 kann der Beutel 23 aufgeblasen bzw. Luft aus dem Beutel 23 abgelassen werden, um das Volumen 21 des Tanks 20 für das Arbeitsmedium zu ändern. Zwischen dem Saugeinlass 12 und dem Tank 20 ist im Kreislauf 2 zudem eine optionale Fördereinrichtung 25 zum Fördern des Arbeitsmediums im Kreislauf 2 angeordnet. Die Fördereinrichtung 25 ist elektrisch oder mechanisch angetrieben. Beim mechanischen Antreiben ist die Fördereinrichtung 25 vorzugsweise von der Welle 7 des Expanders 6 angetrieben.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Injektorpumpe 10 an sich nicht regelbar. Die entsprechenden Einstellungen hinsichtlich des von der Injektorpumpe 10 angetriebenen Arbeitsmediums erfolgt über die Verdampfer-Ventileinrichtung 17 und/oder die Injektor-Ventileinrichtung 18. Im gezeigten Ausführungsbeispiel kann zudem die Speichereinrichtung 14 mit Hilfe der Injektorpumpe 10 befüllt werden. Dies erfolgt bevorzugt dann, wenn am Expander 6 kein Moment abgegriffen wird.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Wärmerückgewinnungseinrichtung 1 ist in 2 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass keine Speichereinrichtung 14 vorgesehen ist. Zudem ist auch keine Verdampfer-Ventileinrichtung 17 vorgesehen. Ferner kann die Injektor-Ventileinrichtung 18 als eine Drossel 26 ausgebildet sein. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt also eine Einstellung der Injektorpumpe 10 über die Injektor-Ventileinrichtung 18, insbesondere über die Drossel 26.
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Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass keine Injektor-Ventileinrichtung 18 vorgesehen ist. Stattdessen ist eine in der Injektorpumpe 10 integrierte Einstelleinrichtung 27 vorgesehen, welche die Strömung des Arbeitsmediums durch den Antriebsfluideinlass 11 und/oder den Saugeinlass 12 einstellt. Die Einstelleinrichtung 27 kann dabei durch eine Steuereinrichtung 28 gesteuert sein. Zudem ist die Fördereinrichtung 25 im Kreislauf 2 stromab der Verbindungsstelle des Saugeinlasses 12 und stromauf der Verbindungsstelle des Injektorauslasses 13 mit dem Kreislauf 2 im Kreislauf 2 angeordnet. Dabei ist zwischen der Verbindungsstelle des Saugeinlasses 12 mit dem Kreislauf 2 und dem Saugeinlass 12 ein Rückschlagventil 29, nachfolgend erstes Rückschlagventil 29 genannt, angeordnet, während zwischen der Verbindungsstelle des Injektorauslasses 13 mit dem Kreislauf 2 und der Fördereinrichtung 25 ein weiteres Rückschlagventil 30, nachfolgend zweites Rückschlagventil 30 genannt, angeordnet ist. Das erste Rückschlagventil 29 sorgt dafür, dass das Arbeitsmedium durch den Saugeinlass 12 lediglich in die Injektorpumpe 10 strömen kann, während das zweite Rückschlagventil 30 verhindert, dass mit der Injektorpumpe 10 angetriebenes bzw. gefördertes Arbeitsmedium direkt zur Fördereinrichtung 25 strömt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wärmerückgewinnungseinrichtung 1 ist in 4 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass die Wärmerückgewinnungseinrichtung 1 einen Expander-Bypass 31 zum Umgehen des Expanders 6 aufweist, der stromauf des Expanders 6 und stromab des Verdampfers 3 sowie stromab der Verbindungsstelle des Antriebsfluideinlasses 11 der Injektorpumpe 10 mit dem Kreislauf 2 vom Kreislauf 2 abzweigt und stromab des Expanders 6 sowie stromauf des Kondensators 9 in den Kreislauf 2 mündet. Zudem ist eine Expander-Ventileinrichtung 32 zum Einstellen der Strömung des Arbeitsmediums durch den Expander-Bypass 31 vorgesehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Expander-Ventileinrichtung 32 ein erstes Ventil 33, bspw. ein Kugelhahn 19 auf, das stromauf des Expanders 6 und stromab der Abzweigstelle des Expander-Bypasses 31 im Kreislauf 2 angeordnet ist. Die Expander-Ventileinrichtung 32 weist zudem ein zweites Ventil 34, bspw. ein Kugelhahn 19 auf, das im Expander-Bypass 31 angeordnet ist. Dabei wird zum Befüllen der Speichereinrichtung 14 bevorzugt das erste Ventil 33 geschlossen und/oder das zweite Ventil 34 geöffnet. Somit wird das Arbeitsmedium zumindest teilweise am Expander 6 vorbeigeführt. Zudem wird die Injektor-Ventileinrichtung 18 zumindest teilweise geöffnet. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn ein Abgreifen des Moments am Expander 6 nicht erforderlich bzw. nicht erwünscht ist. Eine solche Situation liegt bspw. vor, wenn die Brennkraftmaschine 14 in einem Bremsbetrieb zum Bremsen des Kraftfahrzeugs 5 oder in einem Schubbetrieb betrieben wird, in dem zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 5 keine Beschleunigung notwendig ist.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel der Wärmerückgewinnungseinrichtung 1 ist in 5 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass keine Fördereinrichtung 25 vorgesehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel kommt, insbesondere ausschließlich, die Injektorpumpe 10 zum Fördern des Arbeitsmediums im Kreislauf 2 zum Einsatz. Dabei ist ein Rückschlagventil 35, nachfolgend auch drittes Rückschlagventil 35 genannt, zwischen der Verbindungsstelle des Saugeinlasses 12 und der Verbindungsstelle des Injektorauslasses 13 mit dem Kreislauf 2 im Kreislauf 2 angeordnet. Ein weiteres Rückschlagventil 36, nachfolgend auch viertes Rückschlagventil 36 genannt, ist zwischen dem Tank 20 und dem Kondensator 9 im Kreislauf 2 angeordnet. Das dritte Rückschlagventil 35 verhindert eine Strömung des von der Injektorpumpe 10 angetriebenen bzw. geförderten Arbeitsmediums direkt zurück zum Saugeinlass 12 bzw. zum Tank 20. Das zweite Rückschlagventil 36 verhindert eine Strömung des Arbeitsmediums direkt vom Tank 20 in Richtung des Kondensators 9.
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Die jeweilige Ventileinrichtung 17, 18, 32, die Einstelleinrichtung 27 und die Drucklufteinrichtung 24 können jeweils mit der Steuereinrichtung 28 verbunden sein, wobei die Steuereinrichtung 28 derart ausgestaltet ist, dass sie die Wärmerückgewinnungseinrichtung 1 betreiben kann. Die Steuereinrichtung 28 kann insbesondere dazu eingesetzt werden, die Speichereinrichtung 14 wie vorstehend beschrieben zu befüllen.
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Der Tank 20 mit dem Volumen 21 kommt insbesondere zum Einsatz, um die Temperatur des Arbeitsmediums am Saugeinlass 12 der Injektorpumpe 10 und/oder an der Fördereinrichtung 25 zu regeln. Dabei wird das Volumen 21 bevorzugt derart eingestellt, dass das Arbeitsmedium am Saugeinlass 12 bzw. an der Fördereinrichtung 25 unterkühlt ist.
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Beim in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Volumen 21 des Tanks 20 mit Hilfe der Drucklufteinrichtung 24 variiert werden, um das Arbeitsmedium im Kreislauf 2 anzutreiben. Dies erfolgt insbesondere dann, wenn die Injektorpumpe 10 keine ausreichende Förderung des Arbeitsmediums im Kreislauf 2 zur Verfügung stellt. Das heißt, dass das Antreiben des Arbeitsmediums mittels der Änderung des Volumens 21 insbesondere in einem Anlaufbetrieb der Wärmerückgewinnungseinrichtung 1 erfolgt, in dem dem Verdampfer 3, insbesondere nach längerem Stillstand, erstmalig Wärme zugeführt wird, so dass das im Verdampfer 3 verdampfte Arbeitsmedium kein ausreichendes Antreiben des Arbeitsmediums mittels der Injektorpumpe 10 gewährleistet.
