[发明专利]具有冷却回路和单独的热量回收回路的驱动单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆的驱动单元，该驱动单元具有借助于两个废 气涡轮增压器双级增压的内燃机，该驱动单元拥有具有低压压缩机、 高压压缩机、布置在所述低压压缩机与高压压缩机之间的增压空气中 间冷却器以及布置在所述高压压缩机后面的增压空气主冷却器的增 压空气供给装置并且此外拥有废气排出装置，所述废气排出装置则具 有高压涡轮机、低压涡轮机和在排气系统中布置在所述低压涡轮机后 面的废气后处理装置，并且此外所述驱动单元具有带有冷却回路的冷 却设备以及在液压方面与该冷却回路脱耦的热量回收回路。

背景技术

本发明从按DE 102006010247A1的驱动单元出发。这种已知 的驱动单元的主要特征是，其第一冷却回路与其作为热量回收回路起 作用的第二冷却回路通过至少一个传热器处于热接触之中。作为传热 器在此比如设置了AGR(废气循环)冷却器以及在排气系统中布置 在废气后处理装置后面的废气换热器，所述AGR冷却器和废气换热 器以这种顺序先后地也就是说先后串联地布置在所述第二冷却回路 中并且由此在热耦合的情况下将热量传递给在第二冷却回路中流过 的工作介质。所述第二冷却回路的工作介质在流经所述AGR换热器 并且而后流经所述废气换热器时得到加热，至少部分地转化为蒸汽状 的物态并且过度加热，用于而后在膨胀器中使用以带来有用功率。随 后，所述工作介质在第二冷却回路中流经至少一个空气冷却的冷凝器 并且而后以再次液化的物态流经增压空气主冷却器和增压空气中间 冷却器以及必要时流经其它的换热器。因此，在这种已知的设备中不 仅增压空气而且发动机冷却水都作为废气的补充用作热源，所述热源 在先后串联的情况下吸收相应的介质的热量。进一步的试验表明，所 述膨胀器只有在压力高时才有效工作，但是增压空气、发动机冷却剂 和废气的温度在串行流经所提到的换热器时不足以在压力高时使工 作介质汽化。在此必须考虑，不仅所述双级压缩的增压空气而且所述 内燃机都必须在所有的功率范围内得到足够冷却，用于保证内燃机的 有利的工作方式，但也用于避免内燃机的过热。因此根据这一目标在 已知的设备上必须将大量的工作介质泵送穿过所述第二冷却回路，其 结果是，这种工作介质量即使通过高值热源的热量在流经这些热源时 也不能完全汽化，这就必然使得用于液相的分离系统成为必要。此外， 由于前面所提到的实情，被导回的废气在流经所述AGR换热器时无 法冷却到所期望的低的温度水平，因为所述工作介质在已经经过预热 的情况下进入所述AGR换热器中。

发明内容

因此，本发明的任务是，如此对从DE 102006010247A1中公 开的驱动装置及其冷却设备进行改进，从而不仅能够对内燃机而且能 够对增压空气以及有待导回的废气进行有效的冷却，但是同时也能够 通过废气热源的更好的利用来高效地回收热量。

按本发明，该任务在一种所述类型的驱动单元上通过按本发明的 驱动装置来解决。

按本发明，在此为所述驱动单元分配了特殊的具有两条部分冷却 回路的冷却回路以及在液压方面与该冷却回路脱耦的热量回收回路。 所述冷却回路在此被分为两条部分冷却回路，所述两条部分冷却回路 要么可以在液压方面彼此相耦合要么可以在液压方面分开。在这些部 分冷却回路中能够借助于至少一台第一泵使冷却剂循环。在此，在所 述第一部分冷却回路中布置了能够被外界空气冷却的换热器并且在 所述第二部分冷却回路中布置了另外的能够被外界空气冷却的换热 器并且在该换热器的下游布置了增压空气主冷却器和增压空气中间 冷却器。此外，按本发明，在所述热量回收回路的内部能够借助于至 少一台第二泵来实现工作介质的压力提高和循环并且在此能够在换 热器中引起所述工作介质从液态的物态到蒸汽状的物态的相变以及 反向的相变。在此将这种工作介质在所述第二泵之后分为两个平行的 支流，并且在此这种工作介质在第一平行分支中在被有待导回的废气 流过的AGR换热器中并且在一个在第二平行分支中能够被在低压涡 轮机下游在排气系统中产生的废气流过的废气换热器中转化为蒸汽 状的物态。随后将这种蒸汽状的工作介质输送给膨胀器并且借助于该 膨胀器在相应的膨胀的情况下转换为机械的有效能量。随后在该工作 介质流经经过冷却的冷凝器时又将其转化为液态的物态，并且借助于 所述第二泵重新馈入所述热量回收回路中。