[发明专利]用于从内燃机的排气回收未被利用的能量的装置及相应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从内燃机的排气回收未被利用的能量的装置和方法。 

背景技术

内燃机、例如汽油机或柴油机经常出于功率密度和效率的原因具有增压装置。在此，进一步扩展所谓的涡轮增压器或排气涡轮增压器。其中将发动机的排气在涡轮增压器中引导到其涡轮机上，该涡轮机驱动压缩轮。该压缩轮将用于发动机的进气空气压缩到最佳的值并且将它通过发动机的进气门或者作为空气或者作为燃料/空气混合物输送给发动机。 

排气涡轮增压器和所属的内燃机必须在空气的输送功率和被压缩的空气的压力的特性曲线方面相互协调。在加速情况下需要大的空气量和高的压力，尤其是在这种情况下过尺寸的涡轮增压器是有利的。另一方面，过高的压力和过大的输送量例如在发动机的静态运行状态下和在车辆内燃机中减速超速运行(Schiebebetrieb)开始时可能是过大的，由此使涡轮增压器与内燃机的联合体的效率变得更低。 

对于这种情况的一个解决方案是具有可变几何的涡轮增压器，它也简称为VTG。在这里，常设的叶轮在排气涡轮机前面可调整地构成，以匹配于不同的条件。在此缺陷在于，在静态情况下由调整机构产生较大的流动损失，结果压力降低，这可能导致更高的燃料消耗。 

另一解决方案是旁通阀，它也称为排气泄压阀(Waste Gate)。该阀防止发动机被加载过高的增压压力以及涡轮增压器在过高的转速范围内加速。排气泄压阀是这样的一个阀，它在排气流中设置在排气涡轮机前面、在确定的运行条件下打开并将一部分排气直接地在绕过排气涡轮机的情况下以旁路的形式引导到排气管中。由此对于发动机和增压器在过载方面解决了问题。但作为缺陷，存在非常明显的能量损失并由此对于内燃机存在较低的效率。

还已知，在涡轮增压器的增压空气侧在压缩涡轮机的排气口与发动机进气口之间在确定的运行状态下在发动机上取出空气。这例如可以通过增压的空气压缩机来实现，例如对于用于为行车制动器提供压缩空气的压缩机。不过在此将被压缩的空气的一空气量从发动机的增压空气回路分支出，它可能具有过小的输送功率并且不匹配于发动机和增压器的运行状态。 

发明内容

因此，本发明的目的是，创造一种用于从内燃机的排气回收能量的装置，该装置不再具有上述的缺陷并且在充分利用燃料方面提供更高的效率。 

所述目的通过一种用于从内燃机的排气回收能量的装置以及通过一种用于从内燃机的排气回收未被利用的能量的方法得以实现。按照本发明的用于从内燃机的排气回收能量的装置具有：a)由排气驱动的增压装置，用于产生用于内燃机的被压缩的进气空气；和b)空气压缩机，该空气压缩机具有至少一个压缩级，并与增压装置连接以取出被压缩的进气空气的至少一个部分量并且与内燃机耦联以被驱动；其中，c)能调节增压装置的被压缩的进气空气的、能由空气压缩机取出的部分量；其特征在于，d)空气压缩机与至少一个空气储存容器连接，用于储存被压缩的进气空气的部分量，e)空气压缩机为了通过储存在所述至少一个空气储存容器中的被压缩的空气驱动而可逆地构成。 

本发明的构思在于，能调节增压装置的被压缩的进气空气的、能由空气压缩机取出的量。 

由此可以明显减小或者完全省去排气泄压阀。大部分地回收并且可以按适合的方式储存通过排气泄压阀与由此逸出的排气同样逸出的、早先在未燃烧的燃料中存在的能量，由此该能量在确定的程度上变成是能调用的。这种调用可以这样提高内燃机的效率，即，将储存的能量再引导给内燃机，例如用于在确定的运行状态下、例如在起动时支持发动机。 

此外，通过可调节地取出被压缩的进气空气能实现精确地调节涡轮增压器和发动机的联合体，其中通过提高的效率得到更好的经济性。 

在一优选的实施例中规定，被压缩的进气空气的部分量能根据内燃机的至少一个运行参数和/或增压装置的至少一个运行参数来调节。在此可能的是，将不仅发动机的而且增压器的运行状态考虑到被压缩的空气的部分量的取出量中，其中在发动机和增压器的每个运行状态下可以得到该联合体的最佳的效果。发动机和增压装置的各运行状态能以参数的形式基于已经存在的发动机控制装置的各传感器的测量值获得，从而为此不需要附加的装备。 

在另一实施例中规定，被压缩的进气空气的部分量能经由可控的取出阀来调节。例如通过这种阀的打开角度、通过简单的电的控制脉冲或控制电压能容易地调节该部分量。这样的阀是商业上常见的、经济的并且能以高的质量在市场上获得。