WO2010000285A1 - Exhaust-gas energy utilization by means of an open gas turbine process - Google Patents

Exhaust-gas energy utilization by means of an open gas turbine process Download PDF

Info

Publication number
WO2010000285A1
WO2010000285A1 PCT/EP2008/005433 EP2008005433W WO2010000285A1 WO 2010000285 A1 WO2010000285 A1 WO 2010000285A1 EP 2008005433 W EP2008005433 W EP 2008005433W WO 2010000285 A1 WO2010000285 A1 WO 2010000285A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas turbine
internal combustion
combustion engine
compressor
turbine
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/005433
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Pischinger
Original Assignee
Fev Motorentechnik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fev Motorentechnik Gmbh filed Critical Fev Motorentechnik Gmbh
Priority to PCT/EP2008/005433 priority Critical patent/WO2010000285A1/en
Priority to DE112008003879T priority patent/DE112008003879A5/en
Publication of WO2010000285A1 publication Critical patent/WO2010000285A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/04Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
    • F02C6/10Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
    • F02C6/12Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/08Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/40Application in turbochargers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, wherein the thermal energy of the exhaust gas stream is converted into mechanical power, as well as an internal combustion engine with system components for the application of the method.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a method for utilizing the exhaust gas energy of an internal combustion engine and an internal combustion engine of the type mentioned above, which can be represented with low construction costs.
  • the solution to this problem consists in a method of operating an internal combustion engine converting thermal exhaust gas heat into mechanical power, in which the heat extracted from the exhaust gas flow is supplied to the gaseous medium of an open gas turbine process between a compressor and a gas turbine, wherein the mechanical power of the gas turbine process for Drive a work machine is used.
  • the pre-compressed gaseous medium at least temporarily heat from a combustion process in a before the
  • certain boost functions for the driven by the gas turbine engine working machine can be represented thereby easier.
  • the compressor can be coupled directly to the turbine of the gas turbine plant and driven by it. In this embodiment, the other embodiments relate.
  • Air is used as the working medium of the open gas turbine process.
  • a first process control is provided that the exhaust gas stream of the engine heat is removed behind the turbine of an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine and fed to the working fluid of the gas turbine process.
  • sufficient energy is available for driving the exhaust gas turbocharger in the exhaust gas line in each operating state.
  • the design changes in existing engine concepts are easier to make, since the heat exchanger of the gas turbine plant can be arranged relatively motorfem.
  • the exhaust gas stream heat can be supplied before the turbine of the exhaust gas turbocharger after the working fluid of the gas turbine process, ie the heat exchanger of the gas turbine plant must be very close to the engine, for example, integrated in the exhaust manifold.
  • This has the advantage that at full load cooling of the exhaust stream and thus a component protection of the turbine of the exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine and the components for the exhaust aftertreatment (catalysts) takes place.
  • acceleration from partial load or similar operating conditions at low load, during idling and during coasting, heat extraction from the exhaust gas is not permitted, so that the drive and the acceleration of the exhaust gas turbocharger is not impaired.
  • the corresponding heat exchanger must be bypassed in phases by the exhaust gas or the flow of the working medium of the gas turbine plant through the heat exchanger must be interrupted in phases.
  • Appropriate control means are provided in the corresponding cable guides. This leaves sufficient energy for the drive of the exhaust gas turbocharger and thus for the undisturbed operation of the internal combustion engine available in case of need.
  • the open gas turbine process is started after a start of the internal combustion engine with foreign energy, initially there is no flow connection between the outlet side of the compressor and the inlet side of the gas turbine and this only upon reaching a starting speed of the compressor and Gas turbine is produced via the heat exchanger. This is true in any case when the compressor is driven directly by the gas turbine.
  • this starting process takes place in such a way that the heat exchanger is shut off on the working medium side before entry and after exit, so that in the heat exchanger a gas volume is preheated while the pressure is being increased.
  • the externally driven compressor can blow off the working medium on the pressure side and the turbine can suck in secondary air. Only when the compressor and turbine are at a suitable starting speed is a connection initially established from the heat exchanger to the turbine, which can then indicate a short-term mechanical power to the compressor by means of a pressure pulse from the heat exchanger; is then connected to the input side of the heat exchanger, so that sets a self-sustained gas turbine process.
  • both the inlet between the heat exchanger and turbine and the return from the compressor to the heat exchanger are not continuously connected at rest of the gas turbine plant are closed in the inlet and outlet to the heat exchanger by valves, so that the heat exchanger on its secondary side to the gas turbine process is completed and the compressor in the gas turbine process is open on both sides.
  • the heating of the gas in the heat exchanger is then waited until a sufficient pressure has built up.
  • the delay is needed to prevent the gas pressure in the heat exchanger from escaping in the wrong direction.
  • Compressor with the heat exchanger input, the speed of the turbocharger or the pressure behind the compressor can be used.
  • Compressor output can at the appropriate time with the
  • Heat exchangers are connected as soon as the pressure build-up behind the compressor exceeds the pressure in the heat exchanger.
  • a gas storage can be provided between the compressor and the turbine, which can be integrated in particular in the secondary side of the heat exchanger.
  • the power surplus of the gas turbine plant can be absorbed by a working machine in the broadest sense.
  • an electric machine can be used in the simplest way, in particular as a starter Generator may be formed, on the one hand serves as a starter for the gas turbine plant and on the other hand can run after starting in the generator mode, wherein the electrical energy can be stored in a battery.
  • Another possibility is to let the compressor drive a chiller or a heat pump from the gas turbine plant.
  • the possibility can be combined to integrate the evaporator of said chiller or heat pump in the air intake of the engine as an additional intercooler.
  • Figure 1 shows an investment scheme in the basic structure with an arranged behind the turbine of the exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine heat exchanger of the gas turbine plant;
  • Figure 2 shows an investment scheme in the basic structure with a front of the turbine of the exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine arranged heat exchanger of the gas turbine plant;
  • Figure 3 shows an investment scheme similar to Figure 1 with a compressor of a chiller as a consumer of the mechanical power of the gas turbine plant
  • Figure 4 shows an investment scheme similar to Figure 2 with a compressor of a chiller as a consumer of the mechanical power of the gas turbine plant.
  • FIG 1 an investment scheme is shown, which can detect an internal combustion engine 11 with an air intake line 12 and an exhaust line 13. It is a supercharged internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger 14, the compressor 15 is located in the air intake 12 of the engine 11 and the turbine 16 is located in the exhaust line 13 of the internal combustion engine. Behind the compressor 15 of the exhaust gas turbocharger 14, a charge air cooler 17 is shown in the air intake line, which may preferably be air-cooled. Compressor 15 and turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14 are mechanically coupled to each other via a shaft 18.
  • It is also an open gas turbine plant 21 which includes a compressor 22 and a gas turbine 23, which are mechanically coupled via a shaft 24.
  • a wiring harness 25 connects the pressure side of the compressor 22 to the high pressure side of the gas turbine 23.
  • the compressor 22 sucks in air from the environment as the working medium.
  • the line 25 leads via a heat exchanger 26, which is located in the exhaust line 13 of the internal combustion engine 11 behind the turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14. In the heat exchanger 26, heat is transferred from the hot exhaust gas of the internal combustion engine 11 to the precompressed gas of the gas turbine plant in the wiring harness 25, which is relaxed after the heat supply in the heat exchanger 26 in the turbine 23 of the gas turbine plant 21 and generates an excess of power.
  • a combustion chamber 29 in the wiring harness 25 in front of the turbine 23 can serve as an option for further heat supply to the medium of the gas turbine process.
  • two valves are indicated, a blow-off and check valve 27 on the pressure side of the compressor and a secondary air and check valve 28 on the high-pressure side of the turbine. These valves 27, 28 are to open for starting the gas turbine plant 21 to the compressor and the turbine and at the same time to close before the heat exchanger and behind the heat exchanger.
  • the startup of the gas turbine plant 21 takes place with external energy via a motor 31, which via a shaft 32 with the Compressor 22 is mechanically coupled.
  • the turbine-side valve 28 When the unit of compressor and turbine is brought by means of the motor 31 to speed, the turbine-side valve 28 is first closed to the environment and opened between the heat exchanger 26 and turbine 23 with a short time offset, so that a gas burst of preheated gas from the heat exchanger causes a power output of the turbine. Shortly thereafter, the blow-off and shut-off valve 27 of the compressor is closed to the environment, thereby opening the connection between the compressor 22 and the heat exchanger 26, so that now the turbine power driven compressor maintains the gas turbine process under constant heat supply to the working fluid in the heat exchanger. The motor 31 can now receive mechanical power from the gas turbine plant during generator operation.
  • FIG. 2 shows a similar system diagram as in FIG. 1 comprising an internal combustion engine 11 and a gas turbine installation 21.
  • the heat exchanger 26 of the gas turbine plant 21 is here in the engine nearer the exhaust line 13 of the engine 11, namely in front of the turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14.
  • the exhaust gas temperature level is in this case in a favorable manner higher than behind the turbine of the exhaust gas turbocharger.
  • FIG. 3 shows a layout diagram which shows an internal combustion engine 11 with an air intake line 12 and an exhaust line 13. It is a supercharged internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger 14 whose compressor 15 is located in the air intake line 12 of the internal combustion engine 11 and whose turbine 16 is located in the exhaust line 13 of the internal combustion engine 11. Behind the compressor 15 of the exhaust gas turbocharger, a charge air cooler 17 is shown in the air intake line, which may preferably be air-cooled. Compressor 15 and turbine ne 16 of the exhaust gas turbocharger 14 are mechanically coupled to each other via a shaft 18.
  • An open gas turbine plant 21 is furthermore shown, which comprises a compressor 22 and a gas turbine 23, which are mechanically coupled via a shaft 24.
  • a wiring harness 25 connects the pressure side of the compressor 22 to the high pressure side of the gas turbine 23.
  • the compressor 22 sucks in air from the environment as the working medium.
  • the line 25 leads via a heat exchanger 26, which is located in the exhaust line 13 of the internal combustion engine 11 behind the turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14.
  • In the heat exchanger 26 there is a heat transfer from the hot exhaust gas of the internal combustion engine 11 to the pre-compressed gas of the gas turbine plant in the wiring harness 25, which is relaxed after the heat supply in the heat exchanger 26 in the turbine 23 of the gas turbine plant 21 and generates a power surplus.
  • a combustion chamber 29 in the wiring harness 25 in front of the turbine 23 can be used as an option for further heat supply to the medium of the gas turbine process.
  • two valves are indicated, a blow-off and check valve 27 on the pressure side of the compressor and a secondary air and check valve 28 on the high-pressure side of the turbine. These valves 27, 28 are to be opened to start the Gasturbinenstrom 21 to the compressor and the turbine and at the same time to close before the heat exchanger and behind the heat exchanger.
  • the startup of the gas turbine plant 21 takes place with external energy via a motor 31, which is mechanically coupled via a shaft 32 to the compressor 22.
  • the turbine-side valve 28 When the unit of compressor and turbine is brought by the motor 31 to speed, the turbine-side valve 28 is first closed to the environment and opened between the heat exchanger 26 and turbine 23 with a short time delay, so that a gas impact of preheated gas from the heat exchanger a Power output of the turbine causes. Shortly thereafter, the blow-off and shut-off valve 27 of the compressor is closed to the environment while the connection PHg between compressor 22 and heat exchanger 26 is opened, so that now the turbine power driven compressor maintains the gas turbine process under constant heat supply to the working fluid in the heat exchanger. The motor 31 can now receive mechanical power from the gas turbine plant during generator operation.
  • the engine 31 can be decoupled from this after start-up of the gas turbine plant 21.
  • the compressor 42 of a heat pump or chiller 41 is provided in this embodiment, which has a closed coolant circuit 46 and at which the units compressor 42, condenser 43, throttle 44 and evaporator 45 can be seen.
  • the evaporator 45 is here as another charge air cooler in the air intake 12 of the engine 1 1 and thus contributes to the improvement of the process efficiency of the internal combustion engine as such.
  • FIG. 4 shows a similar system diagram as in FIG. 3, including an internal combustion engine 11 and a gas turbine plant 21.
  • the heat exchanger 26 of the gas turbine plant 21 is located closer to the engine in the exhaust line 13 of the internal combustion engine 11, namely in front of the turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14.
  • the exhaust gas temperature level is advantageously higher as behind the turbine of the exhaust gas turbocharger.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for operating an internal combustion engine 11 with the conversion of thermal exhaust-gas energy into mechanical power, in which method heat is transferred from the exhaust-gas flow of the internal combustion engine 11 to the pre-compressed gaseous medium of an open gas turbine process in a heat exchanger 26 arranged between a compressor 22 and a gas turbine 23, wherein the mechanical power of the gas turbine process is supplied to a working machine.

Description

Abgasenergienutzung mittels offenem Gasturbinenprozess Exhaust gas energy utilization by open gas turbine process
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, bei dem thermische Energie des Abgasstromes in mechanische Leistung umgewan- delt wird, sowie eine Brennkraftmaschine mit Anlagenteilen zur Anwendung des Verfahrens.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, wherein the thermal energy of the exhaust gas stream is converted into mechanical power, as well as an internal combustion engine with system components for the application of the method.
In einer Brennkraftmaschine wird nur ein relativ geringer Anteil der im eingesetzten Brennstoff chemisch gebundenen Energie in mechanische Leistung umge- setzt, während ein vergleichsweise großer Anteil über die Abgaswärmeströme und die Kühlwasserwärmeströme der Brennkraftmaschine nutzlos in die Umgebung abgegeben werde. Soweit Brennkraftmaschinen für den Einsatz in Fahrzeugen betrachtet werden, ist der Anteil der für den Fahrzeugantrieb genutzten mechanischen Energie im Verhältnis zur eingesetzten chemisch gebundenen Energie des Brennstoffes nochmals geringer, wenn auch die Strahlungswärmeverluste, die Motorreibungsverluste und die Getriebeverluste vergleichsweise gering sind.In an internal combustion engine, only a relatively small proportion of the energy chemically bound in the fuel used is converted into mechanical power, while a comparatively large proportion is discharged uselessly into the environment via the exhaust gas heat flows and the cooling water heat flows of the internal combustion engine. As far as internal combustion engines are considered for use in vehicles, the proportion of the mechanical energy used for the vehicle drive in relation to the applied chemically bound energy of the fuel is even lower, although the radiation heat losses, engine friction losses and transmission losses are relatively low.
Mit der zunehmenden Verknappung und Verteuerung fossiler Brennstoffe wird die Steigerung des Gesamtwirkungsgrades von Brennkraftmaschinen unter Einbeziehung der Nutzung der Abgasenergie immer wichtiger.With the increasing shortage and increase in the price of fossil fuels, the increase in the overall efficiency of internal combustion engines, including the use of exhaust gas energy, is becoming increasingly important.
In der Veröffentlichung "Möglichkeiten der Abwärmenutzung bei Kraftfahrzeugen", Michael Hoetger, Jörg Collisi; 11. Tagung "Der Arbeitsprozeß des Verbren- nungsmotors" 20/21. September 2007 ist beschrieben, wie die Abgaswärme einer Brennkraftmaschine mittels eines geschlossenen Dampfkreisprozesses (Ranki- ne-Zyklus) genutzt werden kann, wobei in einem Abgas-Dampf-Wärmeübertrager das Speisewasser des Dampfkreisprozesses verdampft wird und die Dampfenergie in einer Axialkolben- oder Tauchkolbenmaschine genutzt wird. Als Kondensator kann hierbei ein weiterer Wärmetauscher vor der Speisewasserpumpe ver- wendet werden, der im normalen Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine liegt.In the publication "Waste heat recovery options for motor vehicles", Michael Hoetger, Jörg Collisi; 11th Session "The work process of the internal combustion engine" 20/21. September 2007 describes how the exhaust heat of an internal combustion engine by means of a closed steam cycle process (Ranki ne cycle) can be used, wherein in an exhaust gas steam heat exchanger, the feed water of the steam cycle process is evaporated and the steam energy is used in an axial piston or plunger machine. As a condenser here, a further heat exchanger can be used in front of the feedwater pump, which is located in the normal cooling water circuit of the internal combustion engine.
Die hiermit beschriebene Anlage ist relativ aufwendig. Der vorliegenden Erfindung liegt hiervon ausgehend daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Nutzung der Abgasenergie einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art bereitzustellen, die mit geringen Bauaufwand darstellbar sind.The system described here is relatively expensive. Based on this, the present invention is therefore based on the object of providing a method for utilizing the exhaust gas energy of an internal combustion engine and an internal combustion engine of the type mentioned above, which can be represented with low construction costs.
Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftma- schine unter Umwandlung thermischer Abgaswärme in mechanische Leistung, bei welchem die dem Abgasstrom entzogene Wärme dem gasförmigen Medium eines offenen Gasturbinenprozesses zwischen einem Verdichter und einer Gasturbine zugeführt wird, wobei die mechanische Leistung des Gasturbinenprozesses zum Antrieb einer Arbeitsmaschine verwendet wird.The solution to this problem consists in a method of operating an internal combustion engine converting thermal exhaust gas heat into mechanical power, in which the heat extracted from the exhaust gas flow is supplied to the gaseous medium of an open gas turbine process between a compressor and a gas turbine, wherein the mechanical power of the gas turbine process for Drive a work machine is used.
Die Anwendung des offenen Gasturbinenprozesses erfordert deutlich einfachere Komponenten als ein geschlossener Dampfkreisprozeß, da keine druckfesten Wärmetauscher oder Dichtungen und insbesondere kein Kondensator erforderlich ist. Die Gasturbine ist wesentlich preiswerter als eine Dampfturbine.The use of the open gas turbine process requires significantly simpler components than a closed steam cycle, since no pressure-resistant heat exchangers or seals and in particular no capacitor is required. The gas turbine is much cheaper than a steam turbine.
Bei relativ geringen Bau- und Kostenaufwand wird der Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert.At relatively low construction and cost of the overall efficiency of the internal combustion engine is improved.
In besonderer Ausgestaltung kann dem vorverdichteten gasförmigen Medium zumindest zeitweise Wärme aus einem Verbrennungsprozeß in einer vor derIn a particular embodiment, the pre-compressed gaseous medium at least temporarily heat from a combustion process in a before the
Gasturbine angeordneten Brennkammer ausschließlich oder zusätzlich zugeführt werden. Dies gilt insbesondere in einer Kaltstartphase der Brennkraftmaschine. Daneben können bestimmte Boostfunktionen für die von der Gasturbinenanlage angetriebene Arbeitsmaschine hierdurch leichter dargestellt werden.Gas turbine arranged combustion chamber exclusively or in addition to be supplied. This is especially true in a cold start phase of the internal combustion engine. In addition, certain boost functions for the driven by the gas turbine engine working machine can be represented thereby easier.
In bevorzugter Ausführung kann der Verdichter unmittelbar mit der Turbine der Gasturbinenanlage gekoppelt sein und von dieser angetrieben werden. Auf diese Ausgestaltung beziehen sich die weiteren Ausführungen.In a preferred embodiment, the compressor can be coupled directly to the turbine of the gas turbine plant and driven by it. In this embodiment, the other embodiments relate.
Alternativ ist es allerdings auch möglich, den Verdichter der Gasturbinenanlage ständig fremd anzutreiben z.B. von einem Elektromotor oder durch mechanische Kopplung von der Brennkraftmaschine selber.Alternatively, however, it is also possible to constantly externally drive the compressor of the gas turbine plant, e.g. by an electric motor or by mechanical coupling of the internal combustion engine itself.
Als Arbeitsmedium des offenen Gasturbinenprozesses wird Luft verwendet. Nach einer ersten Verfahrensführung ist vorgesehen, daß dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine Wärme hinter der Turbine eines Abgasturboladers der Brennkraft- maschine entzogen und dem Arbeitsmedium des Gasturbinenprozesses zugeführt wird. Hierdurch bleibt in jedem Betriebszustand ausreichend Energie für den Antrieb des Abgasturboladers im Abgasstrang vorhanden. Im übrigen sind die konstruktiven Änderungen bei bestehenden Motorkonzepten leichter vorzunehmen, da die Wärmetauscher der Gasturbinenanlage relativ motorfem angeordnet werden kann.Air is used as the working medium of the open gas turbine process. After a first process control is provided that the exhaust gas stream of the engine heat is removed behind the turbine of an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine and fed to the working fluid of the gas turbine process. As a result, sufficient energy is available for driving the exhaust gas turbocharger in the exhaust gas line in each operating state. Moreover, the design changes in existing engine concepts are easier to make, since the heat exchanger of the gas turbine plant can be arranged relatively motorfem.
Nach einer alternativen Ausgestaltung kann dem Abgasstrom Wärme vor der Turbine des Abgasturboladers entzogen nach dem Arbeitsmedium des Gasturbinenprozesses zugeführt werden, d.h. der Wärmetauscher der Gasturbinenanlage muß sehr motornah, beispielsweise im Abgaskrümmer integriert angeordnet werden. Dies hat den Vorteil, daß bei Vollast eine Kühlung des Abgasstromes und somit ein Bauteilschutz der Turbine des Abgasturboladers der Brennkraftmaschine und der Komponenten zur Abgasnachbehandlung (Katalysatoren) erfolgt. Allerdings ist im Falle der Beschleunigung aus Teillast oder in ähnlichen Be- triebszuständen, bei niedriger Last, im Leerlauf und bei Schubbetrieb ein Wärmeentzug aus dem Abgas nicht zulässig, damit der Antrieb und die Beschleunigung des Abgasturboladers nicht beeinträchtigt wird. Das heißt, der entsprechende Wärmetauscher muß phasenweise vom Abgas umgangen werden oder der Durchfluß des Arbeitsmediums der Gasturbinenanlage durch den Wärmetauscher muß phasenweise unterbrochen werden. Entsprechende Steuerungsmittel sind in den entsprechenden Leitungsführungen vorzusehen. Hierdurch bleibt in Bedarfsfall ausreichend Energie für den Antrieb des Abgasturboladers und damit für den ungestörten Betrieb der Brennkraftmaschine verfügbar.According to an alternative embodiment, the exhaust gas stream heat can be supplied before the turbine of the exhaust gas turbocharger after the working fluid of the gas turbine process, ie the heat exchanger of the gas turbine plant must be very close to the engine, for example, integrated in the exhaust manifold. This has the advantage that at full load cooling of the exhaust stream and thus a component protection of the turbine of the exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine and the components for the exhaust aftertreatment (catalysts) takes place. However, in the case of acceleration from partial load or similar operating conditions, at low load, during idling and during coasting, heat extraction from the exhaust gas is not permitted, so that the drive and the acceleration of the exhaust gas turbocharger is not impaired. That is, the corresponding heat exchanger must be bypassed in phases by the exhaust gas or the flow of the working medium of the gas turbine plant through the heat exchanger must be interrupted in phases. Appropriate control means are provided in the corresponding cable guides. This leaves sufficient energy for the drive of the exhaust gas turbocharger and thus for the undisturbed operation of the internal combustion engine available in case of need.
Natürlich ist es auch möglich, die beiden vorgenannten Möglichkeiten miteinander zu kombinieren, d.h. Wärmetauscher im Abgasstrang vor und hinter der Turbine des Abgasturboladers einzusetzen, die vom Arbeitsmedium der Gasturbi- nenanlage in Reihe oder alternativ einzeln durchströmt werden können. Dies bedarf allerdings eines höheren Bauaufwandes.Of course, it is also possible to combine the two aforementioned possibilities, i. Insert heat exchanger in the exhaust line in front of and behind the turbine of the exhaust gas turbocharger, which can be flowed through by the working medium of the gas turbine plant in series or alternatively individually. However, this requires a higher construction cost.
Bei einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung steht hierbei in günstiger Weise gekühltes Abgas hinter dem Wärmetauscher zur Abgasrückführung zur Verfügung, entweder zur Niederdruckabgasrückführung (hinter ATL-Turbine) oder zur Hochdruckangasrückführung (vor ATL-Turbine).In an internal combustion engine with exhaust gas recirculation cooled exhaust gas behind the heat exchanger for exhaust gas recirculation is available in a favorable manner, either for low pressure exhaust gas recirculation (behind ATL turbine) or for Hochdruckangasrückführung (before ATL turbine).
Gemäß einer besonderen Durchführung des Verfahrens ist vorgesehen, das der offene Gasturbinenprozeß nach einem Start der Brennkraftmaschine mit Fremd- energie angefahren wird, wobei zunächst zwischen der Auslaßseite des Verdichters und der Einlaßseite der Gasturbine keine Strömungsverbindung besteht und dieser erst bei Erreichen einer Startdrehzahl von Verdichter und Gasturbine über den Wärmetauscher hergestellt wird. Dies gilt jedenfalls dann, wenn der Verdichter von der Gasturbine direkt angetrieben wird.According to a particular implementation of the method is provided that the open gas turbine process is started after a start of the internal combustion engine with foreign energy, initially there is no flow connection between the outlet side of the compressor and the inlet side of the gas turbine and this only upon reaching a starting speed of the compressor and Gas turbine is produced via the heat exchanger. This is true in any case when the compressor is driven directly by the gas turbine.
In der Praxis erfolgt dieser Startvorgang so, daß der Wärmetauscher arbeitsme- diumseitig vor Eintritt und hinter Austritt abgesperrt wird, so daß im Wärmetauscher ein Gasvolumen unter Druckerhöhung vorgeheizt wird. Der fremdgetriebene Verdichter kann dabei das Arbeitsmedium druckseitig abblasen und die Turbi- ne kann Nebenluft ansaugen. Erst wenn Verdichter und Turbine auf einer geeigneten Startdrehzahl sind, wird zunächst eine Verbindung vom Wärmetauscher zur Turbine hergestellt, die durch einen Druckimpuls aus dem Wärmetauscher dann kurzfristig mechanische Leistung an den Verdichter angeben kann, der so- fort danach mit der Eingangsseite des Wärmetauschers verbunden wird, so daß sich ein selbsterhaltener Gasturbinenprozeß einstellt.In practice, this starting process takes place in such a way that the heat exchanger is shut off on the working medium side before entry and after exit, so that in the heat exchanger a gas volume is preheated while the pressure is being increased. The externally driven compressor can blow off the working medium on the pressure side and the turbine can suck in secondary air. Only when the compressor and turbine are at a suitable starting speed is a connection initially established from the heat exchanger to the turbine, which can then indicate a short-term mechanical power to the compressor by means of a pressure pulse from the heat exchanger; is then connected to the input side of the heat exchanger, so that sets a self-sustained gas turbine process.
Im einzelnen sind hierbei im Stillstand der Gasturbinenanlage zunächst sowohl der Zulauf zwischen Wärmetauscher und Turbine als auch der Rücklauf vom Verdichter zum Wärmetauscher nicht durchgehend verbunden, in dem Zu- und Ablauf zum Wärmetauscher durch Ventile geschlossen sind, so daß der Wärmetauscher auf seine Sekundärseite zum Gasturbinenprozess abgeschlossen ist und dabei der Verdichter im Gasturbinenprozess beidseitig offen ist. Beim Start der Brennkraftmaschine wird dann die Erwärmung des Gases im Wärmetauscher abgewartet, bis sich ein ausreichender Druck aufgebaut hat. Dann erst erfolgt ein Verbinden des Wärmetauschers mit der Turbine, so daß diese durch das Gas, das im Wärmetauscher gespeichert ist, angetrieben wird, und - mit etwas Verzögerung - erfolgt ein Verbinden des Verdichters mit dem Wärmetauscher entspre- chend einem "Schließen" des offenen Gasturbinenprozesses, sobald die Turbine eine ausreichende Drehzahl erreicht hat, um den Verdichter mitzuziehen und den Gasturbinenprozess in Gang zu halten.Specifically, in this case, both the inlet between the heat exchanger and turbine and the return from the compressor to the heat exchanger are not continuously connected at rest of the gas turbine plant are closed in the inlet and outlet to the heat exchanger by valves, so that the heat exchanger on its secondary side to the gas turbine process is completed and the compressor in the gas turbine process is open on both sides. When starting the internal combustion engine, the heating of the gas in the heat exchanger is then waited until a sufficient pressure has built up. Only then does the heat exchanger connect to the turbine so that it is driven by the gas stored in the heat exchanger and, with some delay, the compressor is connected to the heat exchanger in accordance with a "closing" of the open one Gas turbine process once the turbine has reached a sufficient speed to pull the compressor and keep the gas turbine process in motion.
Die Verzögerung wird benötigt, damit sich der Gasdruck im Wärmetauscher nicht in die falsche Richtung entlebt. Zur Steuerung der Öffnung der Verbindung desThe delay is needed to prevent the gas pressure in the heat exchanger from escaping in the wrong direction. To control the opening of the connection of the
Verdichters mit dem Wärmetauschereingang kann die Drehzahl des Turboladers oder der Druck hinter dem Verdichter herangezogen werden. Der anfangs offeneCompressor with the heat exchanger input, the speed of the turbocharger or the pressure behind the compressor can be used. The initially open
Verdichterausgang kann zu einem geeigneten ausgelegten Zeitpunkt mit demCompressor output can at the appropriate time with the
Wärmetauscher verbunden werden, sobald der Druckaufbau hinter dem Verdich- ter den Druck im Wärmetauscher übersteigt.Heat exchangers are connected as soon as the pressure build-up behind the compressor exceeds the pressure in the heat exchanger.
In bevorzugter Ausgestaltung kann zwischen Verdichter und Turbine ein Gasspeicher vorgesehen werden, der insbesondere in die Sekundärseite des Wärmetauschers integriert sein kann.In a preferred embodiment, a gas storage can be provided between the compressor and the turbine, which can be integrated in particular in the secondary side of the heat exchanger.
Der Leistungsüberschuß der Gasturbinenanlage kann von einer Arbeitsmaschine im weitesten Sinne aufgenommen werden. Hierbei kann in einfachster Weise eine elektrische Maschine verwendet werden, die insbesondere als Starter- Generator ausgebildet sein kann, der zum einen als Anlasser für die Gasturbinenanlage dient und zum anderen nach dem Anlassen im Generatorbetrieb laufen kann, wobei die elektrische Energie in einer Batterie gespeichert werden kann.The power surplus of the gas turbine plant can be absorbed by a working machine in the broadest sense. In this case, an electric machine can be used in the simplest way, in particular as a starter Generator may be formed, on the one hand serves as a starter for the gas turbine plant and on the other hand can run after starting in the generator mode, wherein the electrical energy can be stored in a battery.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Kompressor einer Kältemaschine bzw. einer Wärmepumpe von der Gasturbinenanlage antreiben zu lassen. Mit dieser Ausgestaltung kann die Möglichkeit kombiniert werden, den Verdampfer der genannten Kältemaschine oder Wärmepumpe im Luftansaugstrang der Brennkraftmaschine als zusätzlichen Ladeluftkühler zu integrieren.Another possibility is to let the compressor drive a chiller or a heat pump from the gas turbine plant. With this embodiment, the possibility can be combined to integrate the evaporator of said chiller or heat pump in the air intake of the engine as an additional intercooler.
Andere Möglichkeiten der Kopplung der Gasturbinenanlage mit Arbeitsmaschinen bestehen in dem Antrieb von Druckluftkompressoren oder Hydraulikpumpen. Insbesondere im erstgenannten Fall ist durch die Möglichkeit der Druckspeicherung eine weitgehende Unabhängigkeit der Arbeitsweise vom zur Verfügung stehenden Leistungsüberschuß der Gasturbinenanlage gegeben.Other ways of coupling the gas turbine plant with work machines consist in the drive of compressed air compressors or hydraulic pumps. In particular, in the former case is given by the possibility of pressure storage a high degree of independence of the operation of the available power surplus of the gas turbine plant.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Gasturbinenanlage sind in den Zeichnungen dargestellt.Preferred embodiments of an internal combustion engine according to the invention with gas turbine plant are shown in the drawings.
Figur 1 zeigt ein Anlageschema im Grundaufbau mit einem hinter der Turbine des Abgasturboladers der Brennkraftmaschine angeordnetem Wärmetauscher der Gasturbinenanlage;Figure 1 shows an investment scheme in the basic structure with an arranged behind the turbine of the exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine heat exchanger of the gas turbine plant;
Figur 2 zeigt ein Anlageschema im Grundaufbau mit einem vor der Turbine des Abgasturboladers der Brennkraftmaschine angeordnetem Wärmetauscher der Gasturbinenanlage;Figure 2 shows an investment scheme in the basic structure with a front of the turbine of the exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine arranged heat exchanger of the gas turbine plant;
Figur 3 zeigt ein Anlageschema ähnlich wie Figur 1 mit einem Kompressor einer Kältemaschine als Verbraucher der mechanischen Leistung der Gasturbinenanlage; Figur 4 zeigt ein Anlageschema ähnlich wie Figur 2 mit einem Kompressor einer Kältemaschine als Verbraucher der mechanischen Leistung der Gasturbinenanlage.Figure 3 shows an investment scheme similar to Figure 1 with a compressor of a chiller as a consumer of the mechanical power of the gas turbine plant; Figure 4 shows an investment scheme similar to Figure 2 with a compressor of a chiller as a consumer of the mechanical power of the gas turbine plant.
In Figur 1 ist ein Anlageschema dargestellt, das eine Brennkraftmaschine 11 mit einem Luftansaugstrang 12 und einem Abgasstrang 13 erkennen läßt. Es handelt sich um eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader 14, dessen Verdichter 15 im Luftansaugstrang 12 der Brennkraftmaschine 11 liegt und dessen Turbine 16 im Abgasstrang 13 der Brennkraftmaschine liegt. Hinter dem Verdichter 15 des Abgasturboladers 14 ist ein Ladeluftkühler 17 im Luftansaugstrang gezeigt, der bevorzugt luftgekühlt sein kann. Verdichter 15 und Turbine 16 des Abgasturbolader 14 sind über eine Welle 18 mechanisch miteinander gekoppelt.In Figure 1, an investment scheme is shown, which can detect an internal combustion engine 11 with an air intake line 12 and an exhaust line 13. It is a supercharged internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger 14, the compressor 15 is located in the air intake 12 of the engine 11 and the turbine 16 is located in the exhaust line 13 of the internal combustion engine. Behind the compressor 15 of the exhaust gas turbocharger 14, a charge air cooler 17 is shown in the air intake line, which may preferably be air-cooled. Compressor 15 and turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14 are mechanically coupled to each other via a shaft 18.
Es ist weiterhin eine offene Gasturbinenanlage 21 dargestellt, die einen Verdichter 22 und eine Gasturbine 23 umfaßt, die über eine Welle 24 mechanisch gekoppelt sind. Ein Leitungsstrang 25 verbindet die Druckseite des Verdichters 22 mit der Hochdruckseite der Gasturbine 23. Der Verdichter 22 saugt als Arbeitsmedium bevorzugt Luft aus der Umgebung an. Die Leitung 25 führt über einen Wärmetauscher 26, der im Abgasstrang 13 der Brennkraftmaschine 11 hinter der Turbine 16 des Abgasturboladers 14 liegt. Im Wärmetauscher 26 erfolgt eine Wärmeübertragung vom heißen Abgas der Brennkraftmaschine 11 auf das vorverdichtete Gas der Gasturbinenanlage im Leitungsstrang 25, das nach der Wärmezufuhr im Wärmetauscher 26 in der Turbine 23 der Gasturbinenanlage 21 ent- spannt wird und einen Leistungsüberschuß erzeugt. Eine Brennkammer 29 im Leitungsstrang 25 vor der Turbine 23 kann als Option zur weiteren Wärmezufuhr zum Medium des Gasturbinenprozesses dienen. Im Leitungsstrang 25 sind zwei Ventile angezeigt, ein Abblas- und Sperrventil 27 auf der Druckseite des Verdichters und ein Nebenluft- und Sperrventil 28 auf der Hochdruckseite der Turbine. Diese Ventile 27, 28 sind zum Anfahren der Gasturbinenanlage 21 zum Verdichter und zur Turbine zu öffnen und dabei zugleich vor dem Wärmetauscher und hinter dem Wärmetauscher zu schließen. Das Anfahren der Gasturbinenanlage 21 erfolgt mit Fremdenergie über einen Motor 31 , der über eine Welle 32 mit dem Verdichter 22 mechanisch gekoppelt ist. Wenn die Einheit aus Verdichter und Turbine mittels des Motors 31 auf Drehzahl gebracht ist wird mit kurzem zeitlichen Versatz zunächst das turbinenseitige Ventil 28 zur Umgebung hin geschlossen und zwischen Wärmetauscher 26 und Turbine 23 geöffnet, so daß ein Gas- stoß von vorgeheiztem Gas aus dem Wärmetauscher eine Leistungsabgabe der Turbine bewirkt. Kurz danach wird das Abblas- und Sperrventil 27 des Verdichters zur Umgebung geschlossen und dabei die Verbindung zwischen Verdichter 22 und Wärmetauscher 26 geöffnet, so daß nunmehr der mit Turbinenleistung angetriebene Verdichter den Gasturbinenprozeß unter ständiger Wärmezufuhr zum Arbeitsmedium im Wärmetauscher aufrechterhält. Der Motor 31 kann nunmehr im Generatorbetrieb mechanische Leistung von der Gasturbinenanlage aufnehmen.It is also an open gas turbine plant 21 is shown, which includes a compressor 22 and a gas turbine 23, which are mechanically coupled via a shaft 24. A wiring harness 25 connects the pressure side of the compressor 22 to the high pressure side of the gas turbine 23. The compressor 22 sucks in air from the environment as the working medium. The line 25 leads via a heat exchanger 26, which is located in the exhaust line 13 of the internal combustion engine 11 behind the turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14. In the heat exchanger 26, heat is transferred from the hot exhaust gas of the internal combustion engine 11 to the precompressed gas of the gas turbine plant in the wiring harness 25, which is relaxed after the heat supply in the heat exchanger 26 in the turbine 23 of the gas turbine plant 21 and generates an excess of power. A combustion chamber 29 in the wiring harness 25 in front of the turbine 23 can serve as an option for further heat supply to the medium of the gas turbine process. In the wiring harness 25, two valves are indicated, a blow-off and check valve 27 on the pressure side of the compressor and a secondary air and check valve 28 on the high-pressure side of the turbine. These valves 27, 28 are to open for starting the gas turbine plant 21 to the compressor and the turbine and at the same time to close before the heat exchanger and behind the heat exchanger. The startup of the gas turbine plant 21 takes place with external energy via a motor 31, which via a shaft 32 with the Compressor 22 is mechanically coupled. When the unit of compressor and turbine is brought by means of the motor 31 to speed, the turbine-side valve 28 is first closed to the environment and opened between the heat exchanger 26 and turbine 23 with a short time offset, so that a gas burst of preheated gas from the heat exchanger causes a power output of the turbine. Shortly thereafter, the blow-off and shut-off valve 27 of the compressor is closed to the environment, thereby opening the connection between the compressor 22 and the heat exchanger 26, so that now the turbine power driven compressor maintains the gas turbine process under constant heat supply to the working fluid in the heat exchanger. The motor 31 can now receive mechanical power from the gas turbine plant during generator operation.
In Figur 2 ist ein ähnliches Anlageschema wie in Figur 1 umfassend eine Brenn- kraftmaschine 11 und eine Gasturbinenanlage 21 dargestellt.FIG. 2 shows a similar system diagram as in FIG. 1 comprising an internal combustion engine 11 and a gas turbine installation 21.
In Figur 2 sind gleiche Einzelheiten wie in Figur 1 mit gleichen Bezugszeichen belegt. Auf die vorangehende Beschreibung wird vollinhaltlich bezug genommen, auch hinsichtlich der dort beschriebenen Wirkungsweise.In Figure 2, the same details as in Figure 1 are given the same reference numerals. The foregoing description is incorporated by reference in its entirety, also with regard to the mode of action described therein.
Der einzige Unterschied gegenüber der Ausführung nach Figur 2 besteht darin, daß der Wärmetauscher 26 der Gasturbinenanlage 21 hier in größerer Motornähe im Abgasstrang 13 der Brennkraftmaschine 11 liegt, nämlich vor der Turbine 16 des Abgasturboladers 14. Das Abgastemperaturniveau ist hierbei in günstiger Weise höher als hinter der Turbine des Abgasturboladers.The only difference compared to the embodiment of Figure 2 is that the heat exchanger 26 of the gas turbine plant 21 is here in the engine nearer the exhaust line 13 of the engine 11, namely in front of the turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14. The exhaust gas temperature level is in this case in a favorable manner higher than behind the turbine of the exhaust gas turbocharger.
In Figur 3 ist ein Anlageschema dargestellt, das eine Brennkraftmaschine 11 mit einem Luftansaugstrang 12 und einem Abgasstrang 13 erkennen läßt. Es handelt sich um eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader 14 dessen Verdichter 15 im Luftansaugstrang 12 der Brennkraftmaschine 11 liegt und dessen Turbine 16 im Abgasstrang 13 der Brennkraftmaschine 11 liegt. Hinter dem Verdichter 15 des Abgasturboladers ist ein Ladeluftkühler 17 im Luftansaugstrang gezeigt, der bevorzugt luftgekühlt sein kann. Verdichter 15 und Turbi- ne 16 des Abgasturbolader 14 sind über eine Welle 18 mechanisch miteinander gekoppelt.FIG. 3 shows a layout diagram which shows an internal combustion engine 11 with an air intake line 12 and an exhaust line 13. It is a supercharged internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger 14 whose compressor 15 is located in the air intake line 12 of the internal combustion engine 11 and whose turbine 16 is located in the exhaust line 13 of the internal combustion engine 11. Behind the compressor 15 of the exhaust gas turbocharger, a charge air cooler 17 is shown in the air intake line, which may preferably be air-cooled. Compressor 15 and turbine ne 16 of the exhaust gas turbocharger 14 are mechanically coupled to each other via a shaft 18.
Es ist weiterhin eine offene Gasturbinenanlage 21 dargestellt, die einen Verdich- ter 22 und eine Gasturbine 23 umfaßt, die über eine Welle 24 mechanisch gekoppelt sind. Ein Leitungsstrang 25 verbindet die Druckseite des Verdichters 22 mit der Hochdruckseite der Gasturbine 23. Der Verdichter 22 saugt als Arbeitsmedium bevorzugt Luft aus der Umgebung an. Die Leitung 25 führt über einen Wärmetauscher 26, der im Abgasstrang 13 der Brennkraftmaschine 11 hinter der Turbine 16 des Abgasturboladers 14 liegt. Im Wärmetauscher 26 erfolgt eine Wärmeübertragung vom heißen Abgas der Brennkraftmaschine 11 auf das vorverdichtete Gas der Gasturbinenanlage im Leitungsstrang 25, das nach der Wärmezufuhr im Wärmetauscher 26 in der Turbine 23 der Gasturbinenanlage 21 entspannt wird und einen Leistungsüberschuß erzeugt. Auch hier kann eine Brenn- kammer 29 im Leitungsstrang 25 vor der Turbine 23 als Option zur weiteren Wärmezufuhr zum Medium des Gasturbinenprozesses genutzt werden. Im Leitungsstrang 25 sind zwei Ventile angezeigt, ein Abblas- und Sperrventil 27 auf der Druckseite des Verdichters und ein Nebenluft- und Sperrventil 28 auf der Hochdruckseite der Turbine. Diese Ventile 27, 28 sind zum Anfahren der Gastur- binenanlage 21 zum Verdichter und zur Turbine zu öffnen und dabei zugleich vor dem Wärmetauscher und hinter dem Wärmetauscher zu schließen. Das Anfahren der Gasturbinenanlage 21 erfolgt mit Fremdenergie über einen Motor 31 , der über eine Welle 32 mit dem Verdichter 22 mechanisch gekoppelt ist. Wenn die Einheit aus Verdichter und Turbine mittels des Motors 31 auf Drehzahl gebracht ist, wird mit kurzem zeitlichen Versatz zunächst das turbinenseitige Ventil 28 zur Umgebung hin geschlossen und zwischen Wärmetauscher 26 und Turbine 23 geöffnet, so daß ein Gasstoß von vorgeheiztem Gas aus dem Wärmetauscher eine Leistungsabgabe der Turbine bewirkt. Kurz danach wird das Abblas- und Sperrventil 27 des Verdichters zur Umgebung geschlossen und dabei die Verbin- düng zwischen Verdichter 22 und Wärmetauscher 26 geöffnet, so daß nunmehr der mit Turbinenleistung angetriebene Verdichter den Gasturbinenprozeß unter ständiger Wärmezufuhr zum Arbeitsmedium im Wärmetauscher aufrechterhält. Der Motor 31 kann nunmehr im Generatorbetrieb mechanische Leistung von der Gasturbinenanlage aufnehmen.An open gas turbine plant 21 is furthermore shown, which comprises a compressor 22 and a gas turbine 23, which are mechanically coupled via a shaft 24. A wiring harness 25 connects the pressure side of the compressor 22 to the high pressure side of the gas turbine 23. The compressor 22 sucks in air from the environment as the working medium. The line 25 leads via a heat exchanger 26, which is located in the exhaust line 13 of the internal combustion engine 11 behind the turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14. In the heat exchanger 26 there is a heat transfer from the hot exhaust gas of the internal combustion engine 11 to the pre-compressed gas of the gas turbine plant in the wiring harness 25, which is relaxed after the heat supply in the heat exchanger 26 in the turbine 23 of the gas turbine plant 21 and generates a power surplus. Again, a combustion chamber 29 in the wiring harness 25 in front of the turbine 23 can be used as an option for further heat supply to the medium of the gas turbine process. In the wiring harness 25, two valves are indicated, a blow-off and check valve 27 on the pressure side of the compressor and a secondary air and check valve 28 on the high-pressure side of the turbine. These valves 27, 28 are to be opened to start the Gasturbinenanlage 21 to the compressor and the turbine and at the same time to close before the heat exchanger and behind the heat exchanger. The startup of the gas turbine plant 21 takes place with external energy via a motor 31, which is mechanically coupled via a shaft 32 to the compressor 22. When the unit of compressor and turbine is brought by the motor 31 to speed, the turbine-side valve 28 is first closed to the environment and opened between the heat exchanger 26 and turbine 23 with a short time delay, so that a gas impact of preheated gas from the heat exchanger a Power output of the turbine causes. Shortly thereafter, the blow-off and shut-off valve 27 of the compressor is closed to the environment while the connection düng between compressor 22 and heat exchanger 26 is opened, so that now the turbine power driven compressor maintains the gas turbine process under constant heat supply to the working fluid in the heat exchanger. The motor 31 can now receive mechanical power from the gas turbine plant during generator operation.
In der hier gezeigten Ausführung kann der Motor 31 nach dem Anfahren der Gas- turbinenanlage 21 von dieser entkoppelt werden. Als Verbraucher der mechanischen Leistung der Gasturbinenanlage 21 , d.h. als Arbeitsmaschine im weitesten Sinn, ist in dieser Ausführung der Verdichter 42 einer Wärmepumpe oder Kältemaschine 41 vorgesehen, die einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf 46 aufweist und an der die Baueinheiten Verdichter 42, Kondensator 43, Drossel 44 und Verdampfer 45 zu erkennen sind. Der Verdampfer 45 liegt hierbei als weiterer Ladeluftkühler im Luftansaugstrang 12 der Brennkraftmaschine 1 1 und trägt somit Verbesserung des Prozeßwirkungsgrades der Brennkraftmaschine als solcher bei.In the embodiment shown here, the engine 31 can be decoupled from this after start-up of the gas turbine plant 21. As a consumer of the mechanical performance of the gas turbine plant 21, i. as a working machine in the broadest sense, the compressor 42 of a heat pump or chiller 41 is provided in this embodiment, which has a closed coolant circuit 46 and at which the units compressor 42, condenser 43, throttle 44 and evaporator 45 can be seen. The evaporator 45 is here as another charge air cooler in the air intake 12 of the engine 1 1 and thus contributes to the improvement of the process efficiency of the internal combustion engine as such.
In Figur 4 ist ein ähnliches Anlageschema wie in Figur 3 umfassend eine Brennkraftmaschine 11 und eine Gasturbinenanlage 21 dargestellt.FIG. 4 shows a similar system diagram as in FIG. 3, including an internal combustion engine 11 and a gas turbine plant 21.
In Figur 4 sind gleiche Einzelheiten wie in Figur 3 mit gleichen Bezugszeichen belegt. Auf die vorangehende Beschreibung wird vollinhaltlich bezug genommen, auch hinsichtlich der dort beschriebenen Wirkungsweise.In Figure 4 the same details as in Figure 3 are given the same reference numerals. The foregoing description is incorporated by reference in its entirety, also with regard to the mode of action described therein.
Der einzige Unterschied gegenüber der Ausführung nach Figur 4 besteht darin, daß der Wärmetauscher 26 der Gasturbinenanlage 21 hier in größerer Motornähe im Abgasstrang 13 der Brennkraftmaschine 11 liegt, nämlich vor der Turbine 16 des Abgasturbo- laders 14. Das Abgastemperaturniveau ist hierbei in günstiger Weise höher als hinter der Turbine des Abgasturboladers. BezugszeichenlisteThe only difference with respect to the embodiment according to FIG. 4 is that the heat exchanger 26 of the gas turbine plant 21 is located closer to the engine in the exhaust line 13 of the internal combustion engine 11, namely in front of the turbine 16 of the exhaust gas turbocharger 14. The exhaust gas temperature level is advantageously higher as behind the turbine of the exhaust gas turbocharger. LIST OF REFERENCE NUMBERS
11 Brennkraftmaschine11 internal combustion engine
12 Luftansaugstrang12 air intake line
13 Abgasstrang13 exhaust system
14 Abgasturbolader14 exhaust gas turbocharger
15 Verdichter15 compressors
16 Turbine16 turbine
17 Ladeluftkühler17 intercooler
18 Welle18 wave
1919
2020
21 Gasturbinenanlage21 gas turbine plant
22 Verdichter22 compressors
23 Turbine23 turbine
24 Welle24 wave
25 Leitungsstrang25 wiring harness
26 Wärmetauscher26 heat exchangers
Tl Abblas- und SperrventilTl blow-off and shut-off valve
28 Nebenluft und Sperrventil28 Secondary air and check valve
29 Brennkammer29 combustion chamber
31 Motor31 engine
32 Welle32 wave
41 Kältemaschine, Wärmepumpe41 chiller, heat pump
42 Kompressor42 compressor
43 Kondensator43 capacitor
44 Drossel44 throttle
45 Verdampfer45 evaporator
46 Kühlmittelkreislauf 46 coolant circuit

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine (11) unter Umwandlung von thermischer Abgasenergie in mechanische Leistung, bei welchem Wärme aus dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine (11) auf das vorverdichtete gasförmige Medium eines offenen Gasturbinenprozesses in einem zwischen einem Verdichter (22) und einer Gasturbine (23) angeordneten Wärmetauscher (26) übertragen wird, wobei die mechanische Leistung des Gasturbinenprozesses einer Arbeitsmaschine zugeführt wird.A method of operating an internal combustion engine (11) by converting thermal exhaust energy to mechanical power, wherein heat from the exhaust stream of the internal combustion engine (11) to the precompressed gaseous medium of an open gas turbine process in one between a compressor (22) and a gas turbine ( 23) arranged heat exchanger (26) is transferred, wherein the mechanical power of the gas turbine process is supplied to a working machine.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,2. The method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß dem vorverdichteten gasförmigen Medium zumindest zeitweise Wärme aus einem Verbrennungsprozeß vor der Gasturbine (23) zugeführt wird.that the pre-compressed gaseous medium at least temporarily heat from a combustion process in front of the gas turbine (23) is supplied.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,3. The method according to any one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß der Verdichter (22) von der Gasturbine (23) direkt angetrieben wird.in that the compressor (22) is directly driven by the gas turbine (23).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,4. The method according to any one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Arbeitsmedium Luft verwendet wird.characterized, that air is used as the gaseous working medium.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,5. The method according to any one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß der offene Gasturbinenprozeß nach einem Start der Brennkraftmaschine (11) mit Fremdenergie angefahren wird, wobei zunächst zwischen der Auslaßseite des Verdichters (22) und der Einlaßseite der Gasturbine (23) keine Strömungsverbindung besteht und diese erst bei Erreichen einer Startdrehzahl von Verdichter (22) und Gasturbine (23) über den Wärmetauscher (26) hergestellt wird.that the open gas turbine process after a start of the internal combustion engine (11) is approached with external energy, initially between the outlet side of the compressor (22) and the inlet side of the gas turbine (23) has no flow connection and this only upon reaching a starting speed of the compressor (22) and gas turbine (23) via the heat exchanger (26) is produced.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (11) mit einem Abgasturbolader (14),6. The method according to any one of claims 1 to 5, for operating a supercharged internal combustion engine (11) with an exhaust gas turbocharger (14),
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß dem Abgasstrom Wärme hinter der Turbine (16) des Abgasturboladers (14) entzogen und auf das Arbeitsmedium des Gasturbinenprozesses übertragen wird.that the exhaust gas flow heat is removed behind the turbine (16) of the exhaust gas turbocharger (14) and transferred to the working medium of the gas turbine process.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (11) mit einem Abgasturbolader (14),7. The method according to any one of claims 1 to 6, for operating a supercharged internal combustion engine (11) with an exhaust gas turbocharger (14),
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß dem Abgasstrom Wärme vor der Turbine (16) des Abgasturboladers (14) entzogen und auf das Arbeitsmedium des Gasturbinenprozesses übertragen wird.that the exhaust gas stream heat is removed from the turbine (16) of the exhaust gas turbocharger (14) and transferred to the working medium of the gas turbine process.
8. Brennkraftmaschine mit Mitteln zur Umwandlung von thermischer Abgasenergie in mechanische Leistung, dadurch gekennzeichnet,8. Internal combustion engine with means for converting thermal exhaust energy into mechanical power, characterized,
daß in den Abgasstrang (13) der Brennkraftmaschine (11 ) ein Wärmetauscher (26) eingesetzt ist, der Teil einer offenen Gasturbinenanlage (21 ) ist, die einen vor dem Wärmetauscher (26) liegenden Verdichter (22) und einen dem Wärmetauscher (26) nachgeordnete Turbine (23) umfaßt.that in the exhaust line (13) of the internal combustion engine (11), a heat exchanger (26) is used, which is part of an open gas turbine plant (21) having a compressor (22) in front of the heat exchanger (26) and a heat exchanger (26) downstream turbine (23).
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5,9. Internal combustion engine according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß zwischen Wärmetauscher (26) und Turbine (23) eine Brennkammer (29) angeordnet ist.in that a combustion chamber (29) is arranged between heat exchanger (26) and turbine (23).
10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 oder 9,10. Internal combustion engine according to one of claims 8 or 9,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß der Verdichter (22) und die Turbine (23) der Gasturbinenanlage (21) mechanisch gekoppelt sind.that the compressor (22) and the turbine (23) of the gas turbine plant (21) are mechanically coupled.
11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 oder 10,11. Internal combustion engine according to one of claims 8 or 10,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß eine elektrische Maschine (31 ) als Anlasser mit dem Verdichter (22) der Gasturbinenanlage (21) verbunden ist.in that an electric machine (31) is connected as a starter to the compressor (22) of the gas turbine plant (21).
12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11 ,12. Internal combustion engine according to one of claims 8 to 11,
dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Verdichter (22) der Gasturbinenanlage (21 ) ein Abblas- und Sperrventil (27) und vor der Turbine (23) der Gasturbinenanlage (21 ) ein Nebenluft- und Sperrventil (28) vorgesehen sind, die unabhängig voneinander steuerbar sind.characterized, that behind the compressor (22) of the gas turbine plant (21) a bleed and check valve (27) and in front of the turbine (23) of the gas turbine plant (21) a secondary air and check valve (28) are provided, which are independently controllable.
13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12,13. Internal combustion engine according to one of claims 8 to 12,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß im Leitungsstrang (25) der Gasturbinenanlage (21 ) zwischen Verdichter (22) und Turbine (23) ein Gasspeicher angeordnet ist, der insbesondere se- kundärseitig in dem Wärmetauscher (26) integriert ist.in that in the line (25) of the gas turbine plant (21) between the compressor (22) and the turbine (23) a gas storage is arranged, which in particular secondary side in the heat exchanger (26) is integrated.
14. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 13,14. Internal combustion engine according to one of claims 8 to 13,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß mit der Gasturbinenanlage (21) der Verdichter (42) einer Wärmepumpe oder Kältemaschine (41) als Arbeitsmaschine gekoppelt ist.that with the gas turbine plant (21) of the compressor (42) of a heat pump or chiller (41) is coupled as a working machine.
15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, mit einem Abgasturbolader,15. Internal combustion engine according to claim 14, with an exhaust gas turbocharger,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß der Verdampfer (45) der Wärmepumpe oder Kältemaschine (41 ) im Luftansaugstrang (12) hinter dem Verdichter (15) des Abgasturboladers (14) angeordnet ist.that the evaporator (45) of the heat pump or chiller (41) in the air intake line (12) behind the compressor (15) of the exhaust gas turbocharger (14) is arranged.
16. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 15,16. Internal combustion engine according to any one of claims 8 to 15,
dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Maschine als Arbeitsmaschine mit der Gasturbinenanlage (21) verbunden ist, insbesondere in Form eines Starter-Generators ausgebildet ist und zugleich als Anlasser für den Gasturbinenprozeß einsetzbar ist.characterized, that an electrical machine is connected as a working machine with the gas turbine plant (21), in particular in the form of a starter-generator and at the same time can be used as a starter for the gas turbine process.
17. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 16,17. Internal combustion engine according to one of claims 8 to 16,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß das mechanische Getriebe eines Kraftfahrzeuges als Arbeitsmaschine, insbesondere über einen Wandler, mit der Turbine (23) der Gasturbinenanlage (21) gekoppelt ist.that the mechanical transmission of a motor vehicle as a working machine, in particular via a converter, with the turbine (23) of the gas turbine plant (21) is coupled.
18. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 17,18. Internal combustion engine according to one of claims 8 to 17,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß ein Druckluftkompressor oder eine Hydraulikpumpe als Arbeitsmaschine mit der Turbine (23) der Gasturbinenanlage (21) gekoppelt ist. in that a compressed air compressor or a hydraulic pump as a working machine is coupled to the turbine (23) of the gas turbine plant (21).
PCT/EP2008/005433 2008-07-03 2008-07-03 Exhaust-gas energy utilization by means of an open gas turbine process WO2010000285A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2008/005433 WO2010000285A1 (en) 2008-07-03 2008-07-03 Exhaust-gas energy utilization by means of an open gas turbine process
DE112008003879T DE112008003879A5 (en) 2008-07-03 2008-07-03 Exhaust gas energy utilization by open gas turbine process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2008/005433 WO2010000285A1 (en) 2008-07-03 2008-07-03 Exhaust-gas energy utilization by means of an open gas turbine process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010000285A1 true WO2010000285A1 (en) 2010-01-07

Family

ID=40361505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/005433 WO2010000285A1 (en) 2008-07-03 2008-07-03 Exhaust-gas energy utilization by means of an open gas turbine process

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112008003879A5 (en)
WO (1) WO2010000285A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010056238A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 Audi Ag Drive with an internal combustion engine and an expansion machine with gas recirculation
AT510623B1 (en) * 2010-11-11 2012-09-15 Avl List Gmbh DRIVE UNIT FOR A VEHICLE
AT512042B1 (en) * 2010-11-11 2013-05-15 Avl List Gmbh Drive unit for a vehicle
WO2013167726A2 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Avl List Gmbh Vehicle, in particular racing vehicle
US8925317B2 (en) 2012-07-16 2015-01-06 General Electric Company Engine with improved EGR system
DE102015205737A1 (en) 2015-03-30 2016-10-06 Avl List Gmbh Internal combustion engine with exhaust gas energy use and method for operating such an internal combustion engine
DE102015215518A1 (en) 2015-08-14 2017-02-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System for recovering energy from the exhaust gas of an internal combustion engine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB813990A (en) * 1954-09-10 1959-05-27 Henschel & Sohn Ges Mit Beschr Improvements in gas turbines utilising the waste heat of internal combustion engines
DE2757236A1 (en) * 1977-12-22 1979-06-28 Porsche Ag DRIVE UNIT, IN PARTICULAR FOR MOTOR VEHICLES
DE19960762A1 (en) * 1999-12-16 2001-06-28 Daimler Chrysler Ag Energy recovery system of turbine and compressor links these by power line with compressor downstream of included heat exchanger and turbine downstream plus fresh air input to compressor.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB813990A (en) * 1954-09-10 1959-05-27 Henschel & Sohn Ges Mit Beschr Improvements in gas turbines utilising the waste heat of internal combustion engines
DE2757236A1 (en) * 1977-12-22 1979-06-28 Porsche Ag DRIVE UNIT, IN PARTICULAR FOR MOTOR VEHICLES
DE19960762A1 (en) * 1999-12-16 2001-06-28 Daimler Chrysler Ag Energy recovery system of turbine and compressor links these by power line with compressor downstream of included heat exchanger and turbine downstream plus fresh air input to compressor.

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT510623B1 (en) * 2010-11-11 2012-09-15 Avl List Gmbh DRIVE UNIT FOR A VEHICLE
AT512042B1 (en) * 2010-11-11 2013-05-15 Avl List Gmbh Drive unit for a vehicle
AT512042A4 (en) * 2010-11-11 2013-05-15 Avl List Gmbh Drive unit for a vehicle
DE102010056238A1 (en) * 2010-12-24 2012-06-28 Audi Ag Drive with an internal combustion engine and an expansion machine with gas recirculation
US9096116B2 (en) 2010-12-24 2015-08-04 Audi Ag Drive with an internal combustion engine and an expansion machine with gas return
WO2013167726A2 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Avl List Gmbh Vehicle, in particular racing vehicle
WO2013167726A3 (en) * 2012-05-11 2014-01-16 Avl List Gmbh Vehicle, in particular racing vehicle
US8925317B2 (en) 2012-07-16 2015-01-06 General Electric Company Engine with improved EGR system
DE102015205737A1 (en) 2015-03-30 2016-10-06 Avl List Gmbh Internal combustion engine with exhaust gas energy use and method for operating such an internal combustion engine
EP3078824A1 (en) 2015-03-30 2016-10-12 AVL List GmbH Combustion engine with exhaust gas energy recovery and method for operation of such a combustion engine
DE102015215518A1 (en) 2015-08-14 2017-02-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System for recovering energy from the exhaust gas of an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
DE112008003879A5 (en) 2011-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2100022B1 (en) Supercharging device
DE102007017777B4 (en) Turbocharger arrangement and turbochargeable internal combustion engine
WO2010000284A2 (en) Exhaust gas energy recovery by means of a closed steam power process
DE102017213004A1 (en) Internal combustion engine
WO2010000285A1 (en) Exhaust-gas energy utilization by means of an open gas turbine process
DD157571A5 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING POWER BY CHARGING INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE19960762A1 (en) Energy recovery system of turbine and compressor links these by power line with compressor downstream of included heat exchanger and turbine downstream plus fresh air input to compressor.
WO2012031309A1 (en) Electric power station
DE102007026869B4 (en) Cooling device for a liquid-cooled internal combustion engine of a motor vehicle and method for operating such a cooling device
DE102010047518A1 (en) Device for energy recovery from exhaust stream of internal combustion engine in vehicle, has working medium that is guided in closed joule-cyclic process in waste heat recovery device
WO2012156175A2 (en) Device and method for using the waste heat of an internal combustion engine
EP2941554A1 (en) Charging device for internal combustion engines
DE102011108194A1 (en) Charging device for piston internal combustion engine of hybrid vehicle, has exhaust-gas turbochargers, and bypass device comprising turbine that is attached to variable turbine geometry for variably adjusting flow conditions of turbine
DE102011108204A1 (en) Internal combustion engine for motor vehicle, has actuating device comprising control element by which pressure in the exhaust gas duct is adjustable at branching point
DE102016218764A1 (en) Internal combustion engine of a motor vehicle with a waste heat utilization device
DE102010017558A1 (en) Internal combustion engine for driving motor vehicles, has cylinder head and turbine, where dosing device, which is provided for dosing liquid coolant in cavity for evaporation
DE102019006517A1 (en) Internal combustion engine with an Agasturbocharger and a charging unit and method for an internal combustion engine
EP3751107A1 (en) Combustion engine with exhaust gas heat recovery system and exhaust heat recovery method
DE10221157A1 (en) Load increasing system for internal combustion engine has compressor able to be driven by steam turbine running on steam which can be created by exhaust gas heat
DE102012011086A1 (en) Internal combustion engine e.g. petrol engine for motor vehicle e.g. passenger car, has exhaust gas device that is arranged in exhaust gas tract which is operated at specific temperature in primary operating mode
DE102013207170A1 (en) Waste heat recovery system for an internal combustion engine
DE102016123845A1 (en) System with internal combustion engine, compressor and exhaust gas turbine
DE102011010742A1 (en) Internal combustion engine i.e. petrol engine, for e.g. passenger car, has turbine drivable by exhaust gas of engine, where air is guided upstream to turbine from air-intake by cooling device for partially cooling exhaust gas tract
EP2733339B1 (en) Device for utilisation of the waste heat of an internal combustion engine
EP2930321B1 (en) Drive device of a motor vehicle with a gas turbine system for energy recovery and method for operating the drive device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08773843

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REF Corresponds to

Ref document number: 112008003879

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20110505

Kind code of ref document: P

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112008003879

Country of ref document: DE

Effective date: 20110505

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08773843

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1