[发明专利]尤其用于机动车辆的动力总成

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括内燃发动机的类型的、尤其用于机动车辆的动力总成。

背景技术

在当今的经济活动中，对能源的需求不断扩大，而同时，能源(诸如燃料等的化石能源或者诸如生物燃料等的非化石能源)正变得更稀缺，因此也变得更昂贵。

机动车辆、尤其是工业车辆依赖于使用燃料作为能量源的内燃发动机。因此，使内燃发动机尽可能高效是很重要的。

提高机动车辆总体效率的选择之一可以包括使用容量更小的发动机。发动机小型化已经证明在许多方面是有益的，例如燃料消耗和废气排放方面。

发动机小型化是一种具有许多益处的可行选择；然而，其局限性在于：当应对非正常的苛刻运行环境(例如：加速阶段或陡斜道路)时，车辆可能会动力不足，即使所述苛刻运行环境可能仅占车辆运行寿命的一小部分。这就是为什么机动车辆被设计得超过正常运行条件的原因。

发明内容

在此技术方面，本发明的目的是提供一种尤其用于机动车辆的动力总成，该动力总成具有内燃发动机，该内燃发动机能够包括额外动力容量，以应对峰值运行条件。

本发明的另一个目的是提供一种具有内燃发动机的动力总成，其中，额外的动力源与内燃发动机有效地组合。

通过一种尤其用于机动车辆的动力总成来实现这些及其它目的，该动力总成包括具有进气管线和排气管线的主内燃发动机。

根据本发明，所述动力总成还包括能够向主内燃发动机提供额外动力的布雷顿循环系统；所述布雷顿循环系统包括气体压缩机、燃料燃烧加热器、以及与该压缩机联结的涡轮机，因而：1)空气被吸入到压缩机中，在所述压缩机中，空气被加压；2)加压后的该空气由于流过至少一个换热器而被进一步加热，在所述至少一个换热器处，加压后的该空气与来自主内燃发动机的排气进行热交换；3)被加热和加压后的该空气由燃料燃烧加热器进一步加热，并且4)然后通过涡轮机而膨胀，在所述涡轮机处，由涡轮机提取的功的第一部分用于驱动所述压缩机，而由涡轮机提取的该功的第二部分用于提供额外的能量。

根据本发明的动力总成包括与布雷顿循环系统组合的内燃发动机，所述布雷顿循环系统能够提供额外的能量以满足峰值运行需求。布雷顿循环系统根据已知的循环运行，所述循环包括如下四个阶段：1)压缩，2)供热，3)膨胀，4)排热。通过将布雷顿循环系统合并在内燃发动机中，本发明使得在常规内燃发动机中被浪费的一些能量得到明显有效的利用。在常规内燃发动机中，在燃烧中释放的热量大部分被浪费掉。布雷顿循环系统的总体效率通过如下事实得以改进，即：加压空气不仅由于流过压缩机而被加热，而且由于流过一个或多个换热器而被加热，在所述换热器处，具有热形式的另外能量被添加到加压空气。

本发明的另外的有益方面在于布雷顿循环系统不需要另外的冷却容量。替代地，布雷顿循环系统利用在燃烧过程中释放的一些热量。

因此，根据本发明的动力总成显示了对于机动车辆、尤其是对于工业车辆的显著益处，只要：

该车辆能够装配有小型化的内燃发动机，该内燃发动机能够依赖于由布雷顿循环系统提供的额外的动力容量，

由布雷顿循环系统提供的额外的动力容量(i)使得有效利用了通常在内燃发动机中被浪费的能量，并且(ii)在车辆总体结构方便引起有限的变动，因为所述布雷顿循环系统不需要另外的冷却容量。

在本发明的实施例中，排气管线设置有换热器，在所述换热器处，来自内燃发动机排气的具有热量形式的能量被传递给在布雷顿系统内流动的加压空气。

排气管线内的换热器可布置在污染控制装置的上游，特别是在装置包括SCR催化转化器的情况下，或者布置在所述装置的下游，特别是在包括柴油微粒过滤器(DPF)的装置的情况下。

在本发明的另一个实施例中，内燃发动机包括EGR管线，该EGR管将排气的一部分再循环回到发动机气缸，所述EGR管线具有EGR换热器，在所述EGR换热器处，来自EGR气体的热被传递给在布雷顿循环系统中流动的加压空气。在本发明的此实施例中，加压空气能够受益于通常处于高温下的EGR气体的热。

额外的动力容量能够方便地通过机电装置获得，该机电装置能够将机械功转化为电能，且该机电装置连接到涡轮机。

另外，由通过机电装置提取的额外能量驱动的电动机能够连接到车辆传动系。

根据另外的实施例，变速器装置能够将涡轮机连接到车辆传动系，以将涡轮机提取的所述功传递给内燃发动机。

该动力总成能够包括控制单元，所述控制单元能够根据车辆运行参数来控制布雷顿循环系统的运行。