[发明专利]具有内燃机和带气体再循环装置的膨胀机的驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1和2的前序部分的驱动系统、尤其是用于车辆的驱动系统，以及一种根据权利要求11和12的前序部分的用于运行车辆驱动系统、尤其是机动车驱动系统的方法。

背景技术

由期刊MTZ 01/2010以及由NET杂志第15发行年度2010年一月/二月第1/2期公开了一种由ETH Zuerich开发出的、具有压缩空气蓄能器的机动车混合动力发动机。在该混合动力发动机中，在机动车制动时内燃机燃烧室中的空气被压缩并且该压缩空气被暂时存储在压缩空气蓄能器中。在需要时、例如在内燃机起动时，压缩空气可以从压缩空气蓄能器被重新输送到内燃机的燃烧室中，以使内燃机作为压缩空气膨胀机运行。此外，压缩空气也可以在压缩期间与更大的燃料量一起被输送到气缸中以使内燃机增压。

此外，这类的其它机动车驱动系统已经由WO 2004/106713A1、US2006/0052930A1和WO 2009/036992A1公开。在所有这些驱动系统中，膨胀机都由内燃机构成。

另外，由EP 1308614B1已经公开一种开头提到的类型的驱动系统和方法，其中来自压力存储器的经压缩的气体在内燃机的排气涡轮增压器的涡轮机中减压/卸压。

此外，由FR 2836181A1在相似的没有膨胀机的驱动系统中已经公知(图1)：将经压缩的气体从压力存储器输送到内燃机的进气系统中。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于，改进所述类型的驱动系统和方法，使得其能够优化地利用包含在经压缩的气体中的能量。

该目的在按照本发明的驱动系统方面通过用于将气体从膨胀机输送到内燃机的燃烧室或进气系统中的装置来实现，而按照本发明的方法的特征在于，将至少一部分气体从膨胀机输送到内燃机的进气系统中。优选地，内燃机具有多个气缸或燃烧室，来自膨胀机的气体被交替地输送到这些气缸或燃烧室中。

本发明的基本构思在于，利用穿过膨胀机的、没有完全减压的气体的剩余能量或剩余压力，以便由此在确定的运行状态中改善内燃机的增压。在如EP 1308614B1所描述的开放系统中，气体在穿过膨胀机之后被排出到环境中，而通过按照本发明的特征组合使该气体被输送以供继续利用。

为了使由膨胀机做的机械功最大化，本发明的一种特别优选的且其本身基于本专利的设计方案规定，驱动系统包括用于使经压缩的气体在其进入膨胀机之前被加热的加热装置，以使气体的能量含量在穿过膨胀机之前被提高。用于加热经压缩的气体的加热装置优选是热交换器并且特别优选是排气热交换器，其中经压缩的气体通过与内燃机排气的热传递而在压缩时产生的发热之外被进一步加热。由此，一方面可以增加经压缩的气体的能量含量、进而增大在膨胀机中可回收(Rekuperierbar)的能量量，另一方面包含在内燃机排气中的能量的至少一部分被输送给有意义的利用。

膨胀机可以是具有唯一的压力级的单级膨胀机，但也可以具有多个依次设置的压力级。优选该膨胀机具有至少一个涡轮机，因为涡轮机一方面具有比较小的结构尺寸，另一方面能够将存储在压缩气体中的能量直接转化为旋转运动。当膨胀机按照本发明的另一个优选设计方案与用于产生电能的发电机联接时，这是特别有利的，因为在这种情况下通过涡轮机的涡轮的旋转能够以小的能量损耗驱动发电机。

发电机有利地被控制或调节装置控制和/或调节，控制或调节装置同时也控制或调节从膨胀机排出的、被输送到燃烧室和/或内燃机的进气系统中的气体的输送。因此，当内燃机的增压不需要附加的压缩气体或仅需要少量的压缩气体时，由发电机输出的电功率可以被提高，如果车辆的车载电网不需要该电功率，则将其存储到车辆电池中。反之，当例如在内燃机的确定的运行状态中、如在用于克服所谓的涡轮迟滞(Turboloch)的低转速范围中或者在内燃机的瞬变运行中提供较高的增压压力时，由发电机输出的电功率可以被减小，为此通常希望从压缩气体存储器将更大量的压缩气体输送到燃烧室或进气系统中。

附图说明

下面根据一些在附图中示出的实施方式详细地说明本发明。其中：

图1示出按照本发明的用于机动车的驱动系统的示意视图，在该驱动系统中来自单独/分开/独立的膨胀机的完全或部分减压的气体在排气涡轮增压器的压缩机下游被输送到内燃机的进气系统中；

图2示出根据图1的视图，而其中来自膨胀机的气体在排气涡轮增压器的压缩机上游被输送到进气系统中；

图3示出根据图1和2的视图，而其中来自膨胀机的气体在空气滤清器下游被输送到进气系统中；