用于機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)單元，帶有內(nèi)燃機(jī)，其包括燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)以及排氣系統(tǒng)，通過其可將排氣從燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)引開，以及循環(huán)過程裝置，其可用于將在排氣中含有的熱能在向右的熱力學(xué)上的循環(huán)過程中轉(zhuǎn)變成機(jī)械工作，其中，循環(huán)過程包括在第一熱交換裝置中從排氣到工作介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)，由此提高工作介質(zhì)的溫度和/或壓力，工作介質(zhì)在膨脹裝置中的膨脹以用于產(chǎn)生機(jī)械工作，以及在第二熱交換裝置中從工作介質(zhì)到冷卻介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)，其特征在于，第一熱交換裝置包括第一熱交換器和第二熱交換器以及帶有轉(zhuǎn)送介質(zhì)的中間回路，其中，在第一熱交換器中將熱能從排氣轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)送介質(zhì)上，且在第二熱交換器中將熱能從轉(zhuǎn)送介質(zhì)轉(zhuǎn)到工作介質(zhì)上。
【專利說明】用于機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)單元。

【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)動(dòng)車現(xiàn)在通常借助于內(nèi)燃機(jī)來驅(qū)動(dòng)，燃料在內(nèi)燃機(jī)中燃燒且在此釋放的熱能部分地轉(zhuǎn)化成機(jī)械工作。往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)(其幾乎僅用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車)的效率大約為所使用的初級(jí)能源的三分之一。因此在燃燒時(shí)釋放的熱能的三分之二為廢熱，其或者通過馬達(dá)冷卻系統(tǒng)或者通過排氣系統(tǒng)(Abgastrang)作為損耗熱量交付到環(huán)境處。
[0003]廢熱的利用呈現(xiàn)出這樣的可能性，S卩，提升機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)單元的總效率且因此降低燃料消耗。
[0004]文獻(xiàn)DE 10 2008 028 467 Al說明了一種用于利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱的裝置。為此在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中集成有第一熱交換器、蒸發(fā)器、蒸汽循環(huán)過程裝置。在熱交換器中從排氣傳到蒸汽循環(huán)過程裝置的工作介質(zhì)上的熱能在膨脹裝置中部分地轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，其例如可用于支持機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)或用于產(chǎn)生電能。在膨脹裝置下游使工作介質(zhì)在第二熱交換器(冷凝器)中冷卻，其中，工作介質(zhì)冷凝。通過供給泵實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的壓力提高和將其輸送給蒸發(fā)器。
[0005]冷凝器由內(nèi)燃機(jī)的馬達(dá)冷卻循環(huán)部的冷卻劑冷卻。冷卻劑從冷凝器的回流可借助于3通閥如此切換，即將冷卻劑或者在機(jī)動(dòng)車的主冷卻器之前或者在內(nèi)燃機(jī)之前導(dǎo)入到馬達(dá)冷卻回路中。這使得能夠在內(nèi)燃機(jī)的熱運(yùn)轉(zhuǎn)階段(Warmlaufphase)中將冷卻劑在冷凝器中吸收的廢熱用于更快速地加熱冷卻劑。在此以已知的方式設(shè)置成通過旁路繞開馬達(dá)冷卻器，以便避免冷卻劑的在熱運(yùn)轉(zhuǎn)階段中并非所期望的冷卻。通過利用在冷凝器中出現(xiàn)的廢熱，內(nèi)燃機(jī)更快地達(dá)到其運(yùn)行溫度，因此這與在熱運(yùn)轉(zhuǎn)階段期間很少的燃料消耗和有害物質(zhì)排放相關(guān)聯(lián)。在達(dá)到運(yùn)行溫度之后，通過冷凝器加熱的冷卻劑可直接在馬達(dá)冷卻器之前導(dǎo)入到馬達(dá)冷卻回路中。由此可防止來自冷凝器的廢熱降低用于內(nèi)燃機(jī)的冷卻功率。但另一方面還可設(shè)置成將從冷凝器離開的冷卻劑在達(dá)到運(yùn)行溫度之后直接在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(Verbrennungsmotor)之前導(dǎo)入到馬達(dá)冷卻回路中。當(dāng)冷卻劑的馬達(dá)離開溫度下降到低于理論值時(shí)，這例如可在機(jī)動(dòng)車的更長(zhǎng)的下坡行駛時(shí)為這種情況，可進(jìn)行這種設(shè)置。于是還可附加地改善基于與馬達(dá)冷卻回路的熱交換的內(nèi)部空間加熱的加熱功率。
[0006]此外，已知蓄熱器(尤其潛熱式或化學(xué)蓄熱器)集成到馬達(dá)冷卻循環(huán)部中(例如參考文獻(xiàn)DE 10 2008 013 650 Al)。蓄熱器在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行中在達(dá)到運(yùn)行溫度之后吸收來自排氣的熱且對(duì)其進(jìn)行暫存。在內(nèi)燃機(jī)的接著的冷啟動(dòng)之后，蓄熱器將存儲(chǔ)的熱再次交付到馬達(dá)冷卻循環(huán)部中，由此縮短內(nèi)燃機(jī)的熱運(yùn)轉(zhuǎn)階段。
[0007]還已知在內(nèi)燃機(jī)中組合地使用兩種措施，其中，在蒸汽循環(huán)過程與蓄熱器之間并未設(shè)置相互作用。蓄熱器在此為純粹的冷啟動(dòng)措施，而蒸汽循環(huán)過程僅在達(dá)到運(yùn)行溫度之后才有效。在這種系統(tǒng)中不利的是不僅蒸發(fā)器而且蓄熱器集成到排氣系統(tǒng)中且必須相應(yīng)借助于旁路使得可繞開，以便在未使用的情況下避免蒸發(fā)器和蓄熱器引起的排氣背壓的提聞ο
[0008]由文獻(xiàn)DE 10 2007 033 611 Al已知用于來自排氣和蓄熱器的廢熱利用的蒸汽循環(huán)過程的一種備選的組合方案。在此設(shè)施成:在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)中，如果在排氣中含有的熱能大于在蒸發(fā)器中最大可傳遞到工作介質(zhì)上的熱能，借助于相應(yīng)構(gòu)造的旁路和閥使排氣流的一部分改道到蓄熱器中，以便對(duì)其“進(jìn)行加載”，只要其并未已經(jīng)完全“加載”。另一方面設(shè)置成:在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)中，如果排氣的熱能低于可在蒸發(fā)器中轉(zhuǎn)化的熱能，將排氣提前引導(dǎo)通過蓄熱器，以便對(duì)其進(jìn)行加熱，因此那時(shí)可改善地運(yùn)行蒸汽循環(huán)過程。為了由此并未與排氣系統(tǒng)的排氣后處理裝置的不允許的冷卻相關(guān)聯(lián)，不僅蓄熱器而且蒸發(fā)器在排氣后處理裝置下游集成到排氣系統(tǒng)中。
[0009]由文獻(xiàn)DE 10 2009 035 522 Al已知帶有蒸汽循環(huán)過程裝置的在功能上類似于此的內(nèi)燃機(jī)。在此在蒸汽循環(huán)過程裝置中集成有蒸汽收集器(Dampfspeicher),在蒸汽收集器中在在其中可產(chǎn)生但不可利用蒸汽的時(shí)間內(nèi)暫存蒸汽。比起可通過利用排氣廢熱產(chǎn)生的蒸汽，如果可轉(zhuǎn)化更多的蒸汽，將所存儲(chǔ)的蒸汽繼續(xù)輸送給蒸汽循環(huán)過程。
[0010]由文獻(xiàn)DE 10 2011 076 054 Al已知用于利用來自排氣和蓄熱器的廢熱的蒸汽循環(huán)過程的一種備選的組合方案。在此設(shè)置成將蓄熱器集成到蒸汽回路中且可由蒸汽回路的工作介質(zhì)加載。為此設(shè)置成將在蒸發(fā)器與膨脹機(jī)之間的、至蓄熱器的始流部(Vorlauf)與在膨脹裝置與冷凝器之間的回流部(RUcklauf)集成到蒸汽回路中。原則上應(yīng)由此將蓄熱器在內(nèi)燃機(jī)冷啟動(dòng)之后傳遞到工作介質(zhì)上的熱在蒸發(fā)器中傳遞到排氣上，由此可縮短用于在排氣系統(tǒng)中布置在蒸發(fā)器下游的排氣后處理裝置的加熱時(shí)間。此外，在文獻(xiàn)DE 10 2011 076054 Al中公開了:備選地或除了加熱排氣之外，在熱運(yùn)轉(zhuǎn)階段中同樣并未設(shè)置成來自冷凝器的廢熱通過以下方式縮短內(nèi)燃機(jī)自身的熱運(yùn)轉(zhuǎn)階段，即冷凝器由馬達(dá)冷卻回路的冷卻劑冷卻。在這樣利用工作介質(zhì)時(shí)還可設(shè)置成，借助于壓力調(diào)節(jié)裝置如此調(diào)節(jié)工作介質(zhì)的壓力，即暫時(shí)排除蒸發(fā)階段且工作介質(zhì)在整個(gè)循環(huán)中以液態(tài)的形式循環(huán)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]以現(xiàn)有技術(shù)為起點(diǎn)，本發(fā)明的目的應(yīng)在于說明將蒸汽循環(huán)過程改善地集成到用于機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)單元中。
[0012]該目的通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)單元來解決。驅(qū)動(dòng)單元的有利的設(shè)計(jì)方案為從屬權(quán)利要求的對(duì)象且由本發(fā)明的隨后的說明得出。
[0013]本發(fā)明基于這樣的知識(shí):在這種類型的驅(qū)動(dòng)單元中，如其由文獻(xiàn)DE 10 2007 033611 Al已知的那樣，且其包括
-內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)具有燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)以及排氣系統(tǒng)，可通過其將排氣從燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)引開，以及
-循環(huán)過程裝置，其可用于將排氣的熱能在向右的熱力學(xué)上的循環(huán)過程中轉(zhuǎn)變成機(jī)械工作，其中，循環(huán)過程包括
一在第一熱交換裝置中從排氣到工作介質(zhì)上的(直接或間接)的熱傳導(dǎo)，由此提高工作介質(zhì)的溫度和/或壓力，
-工作介質(zhì)在膨脹裝置中的膨脹以用于產(chǎn)生機(jī)械工作，以及一在第二熱交換裝置中從工作介質(zhì)到冷卻介質(zhì)上的(直接或間接)的熱傳導(dǎo)， 從排氣到工作介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)可與這樣的問題相聯(lián)系，即，可需要在此所使用的熱交換裝置的昂貴的結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)方案。如果第一熱交換裝置直接集成到排氣系統(tǒng)中且因此熱交換裝置的引導(dǎo)工作介質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)管路由排氣環(huán)流，那么這尤其為這種情況。管路和在其中引導(dǎo)的工作介質(zhì)于是可局部地暴露于幾百度的溫度之下。這不僅對(duì)熱交換裝置的結(jié)構(gòu)上的構(gòu)造而且對(duì)所使用的工作介質(zhì)提出巨大要求。例如在這種類型的驅(qū)動(dòng)單元中將循環(huán)過程通常構(gòu)造為蒸汽循環(huán)過程。為此所使用的工作介質(zhì)必須具有處在相對(duì)狹窄的限度之內(nèi)的蒸發(fā)溫度和冷凝溫度。因此，為此多次使用的有機(jī)的工作介質(zhì)具有在循環(huán)過程期間不應(yīng)超過的相對(duì)很低的分解溫度。對(duì)于針對(duì)這種循環(huán)過程經(jīng)常使用的乙醇，該溫度例如為大約361° C。NOVEC組的介質(zhì)的可使用性甚至限于低于300° C。
[0014]為了避免達(dá)到工作介質(zhì)的分解溫度，已知在這種類型的驅(qū)動(dòng)單元中使得集成到排氣系統(tǒng)中的熱交換裝置在過高的排氣溫度的情況下可通過旁路繞開。通過該設(shè)計(jì)方案取消或降低出現(xiàn)的廢熱的利用，這可使得驅(qū)動(dòng)單元的總效率變得更差。
[0015]本發(fā)明基于這樣的思想:通過以下方式繞開該問題，即在如此程度上避免從排氣到工作介質(zhì)上的直接的熱傳導(dǎo)使得即使在出現(xiàn)最高的排氣溫度的情況下也并未到達(dá)工作介質(zhì)的分解溫度。熱傳導(dǎo)更確切地說間接通過轉(zhuǎn)送介質(zhì)(尤其轉(zhuǎn)送流體，特別優(yōu)選地轉(zhuǎn)送液體)來進(jìn)行，其因此用作“熱緩沖器”。通過轉(zhuǎn)送介質(zhì)可控制熱傳導(dǎo)(例如通過改變轉(zhuǎn)送介質(zhì)的流動(dòng)速度)且可因此“平整”在排氣中的可能強(qiáng)烈波動(dòng)的熱供應(yīng)。此外，可由此實(shí)現(xiàn)在優(yōu)選用作蒸發(fā)器的第二熱交換器中的熱傳導(dǎo)可以用于工作介質(zhì)和轉(zhuǎn)送介質(zhì)的相對(duì)恒定的進(jìn)入溫度來運(yùn)行。這實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器的很好的熱力學(xué)上的設(shè)計(jì)，因?yàn)榭墒顾^的Pinch-Point (窄點(diǎn))的范圍和在其中進(jìn)行在工作介質(zhì)的液態(tài)和氣態(tài)之間的狀態(tài)變化的區(qū)域相對(duì)精確地局部化。
[0016]在這種類型的驅(qū)動(dòng)單元中，本發(fā)明的基本思想通過以下方式來轉(zhuǎn)變，S卩，將帶有轉(zhuǎn)送介質(zhì)(尤其耐熱的導(dǎo)熱油(Thermal)的第一熱交換裝置用于從排氣到工作介質(zhì)上的間接的熱傳導(dǎo)。
[0017]這種熱交換裝置具有至少一個(gè)第一熱交換器和至少一個(gè)第二熱交換器，它們通過轉(zhuǎn)送介質(zhì)和尤其帶有轉(zhuǎn)送介質(zhì)的中間回路導(dǎo)熱地相連接。于是，在第一熱交換器中進(jìn)行熱能從排氣到轉(zhuǎn)送介質(zhì)上的傳導(dǎo)，且在第二熱交換器中進(jìn)行熱能從轉(zhuǎn)送介質(zhì)到工作介質(zhì)上的傳導(dǎo)。中間回路在此尤其仍還可具有用于轉(zhuǎn)送介質(zhì)的循環(huán)的泵和/或補(bǔ)償容器。
[0018]這種中間回路的另一優(yōu)點(diǎn)可在于排氣的廢熱可在多個(gè)部位處借助于多個(gè)第一熱交換器來截取。這可直接通過將熱交換器布置在排氣流中來進(jìn)行，或者間接地例如在排氣系統(tǒng)(如有可能甚至馬達(dá)冷卻回路，其熱能同樣源自排氣)的引導(dǎo)排氣的構(gòu)件(例如(高壓和/或低壓)排氣再循環(huán)部的排氣歧管、冷卻器)外側(cè)來進(jìn)行。
[0019]通過中間連接轉(zhuǎn)送介質(zhì)還可獲得其他的優(yōu)點(diǎn)。尤其存在這樣的可能性，即將轉(zhuǎn)送介質(zhì)很大程度地?zé)o壓(無過壓)地維持在中間回路中，由此可避免直接暴露于很高的排氣溫度下的熱交換器必須仍還構(gòu)造成耐高壓。在這種類型的驅(qū)動(dòng)單元中，這通常為這種情況，因?yàn)闉榇颂幍臉?gòu)造為蒸發(fā)器的熱交換器輸送有通常25bar至30bar的壓力的工作流體。由此可避免這種不僅耐熱而且抗壓的熱交換器需要的巨大的結(jié)構(gòu)上的花費(fèi)。
[0020]優(yōu)選地可設(shè)置成循環(huán)過程為蒸汽循環(huán)過程，尤其為克勞修斯朗肯過程(Clausius-Rankine-Prozess),在其中工作介質(zhì)以液態(tài)的狀態(tài)借助于泵來提高壓力、在第一熱交換裝置中蒸發(fā)且優(yōu)選使之過熱、且在第二熱交換裝置中冷凝。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元的進(jìn)一步優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中可設(shè)置成將蓄熱器集成到循環(huán)過程裝置中，蓄熱器設(shè)置成用于從排氣(直接或間接)吸收熱能和將熱能交付到工作介質(zhì)處。
[0022]通過驅(qū)動(dòng)單元的該設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)在蓄熱器中的熱能例如在內(nèi)燃機(jī)冷啟動(dòng)之后和/或在內(nèi)燃機(jī)以很小的負(fù)荷運(yùn)行期間(這通常與相應(yīng)很低的排氣溫度相聯(lián)系)運(yùn)送到循環(huán)過程中且由此支持循環(huán)過程，其否則可能由于來自排氣的太低的熱吸收(仍)不可實(shí)施。
[0023]特別優(yōu)選地，可設(shè)置成蓄熱器集成到第一熱交換裝置中且尤其集成到中間回路中。于是可將從蓄熱器到工作介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)用于確保工作介質(zhì)的蒸發(fā)，即使當(dāng)從排氣傳遞的熱能為此仍不足夠。由此實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化成膨脹裝置中的機(jī)械工作。為了實(shí)現(xiàn)這種情況，可優(yōu)選地如此設(shè)計(jì)蓄熱器，即釋放溫度(也就是說工作介質(zhì)的可通過蓄熱器的熱傳導(dǎo)在另外的支配的條件下達(dá)到的溫度)高于工作介質(zhì)的蒸發(fā)溫度。
[0024]此外，在蓄熱器集成到中間回路中的情況下，還可優(yōu)選地設(shè)置中間回路的旁路，通過其可根據(jù)需要繞開蓄熱器。
[0025]蓄熱器還可集成到排氣系統(tǒng)中且不具有至循環(huán)過程裝置的熱耦合部。于是蓄熱器例如可用于在內(nèi)燃機(jī)冷啟動(dòng)之后或在內(nèi)燃機(jī)以持久很小的負(fù)荷和相應(yīng)很低的排氣溫度運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)關(guān)于蓄熱器在下游集成到排氣系統(tǒng)中的排氣后處理裝置的運(yùn)行溫度范圍的快速的到達(dá)或保持。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元的進(jìn)一步優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中可設(shè)置成進(jìn)行從工作介質(zhì)到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的馬達(dá)冷卻回路的冷卻介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)。由此一方面實(shí)現(xiàn)向右的循環(huán)過程的廢熱(其可為所輸送的熱能的一大部分(例如大約85%))或者通過冷卻器(尤其機(jī)動(dòng)車的主冷卻器)引開到環(huán)境空氣處。為此可設(shè)置成在第二熱交換裝置中吸收的熱能可在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)下游傳遞到馬達(dá)冷卻回路中。為此可將第二熱交換裝置的至少一個(gè)熱交換器在該部位處集成到馬達(dá)冷卻回路中。由此防止從循環(huán)過程裝置運(yùn)送到馬達(dá)冷卻回路中的熱能降低用于燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻功率。另一方面，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元的該設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn):在確定的運(yùn)行狀態(tài)中，例如在內(nèi)燃機(jī)冷啟動(dòng)之后的熱運(yùn)轉(zhuǎn)階段中，當(dāng)其(尤其馬達(dá)冷卻回路的冷卻液體或發(fā)動(dòng)機(jī)油)尚未到達(dá)所設(shè)置的運(yùn)行溫度范圍時(shí)，可利用循環(huán)過程裝置的廢熱以用于更快地加熱馬達(dá)冷卻循環(huán)部和可能與馬達(dá)冷卻回路熱交換地連接的其他的功能元件(例如內(nèi)部空間加熱部、傳動(dòng)器油、發(fā)動(dòng)機(jī)油等)。在此，通過借助于蓄熱器很快地加熱工作介質(zhì)還相應(yīng)利用由蓄熱器釋放的熱能。
[0027]在根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元的進(jìn)一步優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中可設(shè)置成循環(huán)過程裝置包括旁路，通過其可繞開膨脹裝置。如果蓄熱器的釋放溫度(暫時(shí)地)低于工作介質(zhì)的蒸發(fā)溫度，這可是尤其有利的。那時(shí)雖然可能不可執(zhí)行蒸汽循環(huán)過程，然而可將循環(huán)過程裝置用作轉(zhuǎn)送回路，以便熱能從蓄熱器和/或排氣傳遞到馬達(dá)冷卻回路的冷卻劑處。如果并不希望或要求借助于循環(huán)過程裝置將熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，使用旁路同樣可是有意義的。
[0028]如果第一熱交換器和第二熱交換器彼此在結(jié)構(gòu)上且尤其還在空間上分開且借助于中間回路相互連接，則可實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元的一種結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案。這在循環(huán)過程裝置集成到機(jī)動(dòng)車中方面實(shí)現(xiàn)很好的柔性。
[0029]但帶有至少一個(gè)第一熱交換器和與其在結(jié)構(gòu)上分開的熱交換器的熱交換裝置可在所需要的結(jié)構(gòu)空間方面是不利的。為了避免這種情況，可設(shè)置成首先進(jìn)行源自排氣的熱能熱傳導(dǎo)到轉(zhuǎn)送介質(zhì)上且實(shí)現(xiàn)從轉(zhuǎn)送介質(zhì)熱傳導(dǎo)到在結(jié)構(gòu)單元中的工作介質(zhì)上。
[0030]相應(yīng)地，第一熱交換裝置可包括第一熱交換器(或多個(gè)第一熱交換器中的一個(gè))和第二熱交換器(或多個(gè)第二熱交換器中的一個(gè))集成地構(gòu)造的3 —介質(zhì)一熱交換器，其中，3 —介質(zhì)一熱交換器構(gòu)造有用于排氣的第一介質(zhì)通道、用于工作介質(zhì)的第二介質(zhì)通道和在至少一個(gè)區(qū)段中布置在第一介質(zhì)通道與第二介質(zhì)通道之間的用于轉(zhuǎn)送介質(zhì)的第三介質(zhì)通道，從而實(shí)現(xiàn)從排氣經(jīng)由轉(zhuǎn)送介質(zhì)到工作介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)。
[0031]緊湊的結(jié)構(gòu)型式和特別好的熱交換可通過3 —介質(zhì)一熱交換器設(shè)計(jì)為板式熱交換器來實(shí)現(xiàn)。于是可設(shè)置成(至少)第二介質(zhì)通道和/或第三介質(zhì)通道(相應(yīng))構(gòu)造在板中，其中，構(gòu)造有第三介質(zhì)通道的板由排氣(至少部分地)環(huán)流。在此可尤其設(shè)置成第二介質(zhì)通道和/或第三介質(zhì)通道在相應(yīng)的板中多次換向地(例如曲折狀地)伸延，以便為了熱交換盡可能充分地利用板的尺寸。
[0032]在根據(jù)本發(fā)明的熱交換裝置的一種特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中可設(shè)置成用于轉(zhuǎn)送介質(zhì)的第三介質(zhì)通道僅在熱交換裝置的一區(qū)段中布置在第一介質(zhì)通道與第二介質(zhì)通道之間，而在另一區(qū)段中不是這種情況，從而使得直接(即沒有中間連接轉(zhuǎn)送介質(zhì))實(shí)現(xiàn)從排氣到工作介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)。在熱交換裝置設(shè)計(jì)為板式熱交換器的情況下，這可優(yōu)選由此實(shí)現(xiàn)，即構(gòu)造有第三介質(zhì)通道的板小于構(gòu)造有第二介質(zhì)通道的板，從而使得構(gòu)造有第二介質(zhì)通道的板在一區(qū)段中由排氣環(huán)流。
[0033]由此可實(shí)現(xiàn)排氣和工作介質(zhì)通過轉(zhuǎn)送介質(zhì)的熱的分開僅在排氣例如具有或可具有非常高的溫度時(shí)進(jìn)行。而一旦達(dá)到排氣的足夠的冷卻，就可通過到吸收熱的介質(zhì)上的直接的熱傳導(dǎo)如有可能改善在熱交換裝置中的整個(gè)熱傳導(dǎo)。
[0034]進(jìn)一步優(yōu)選地可設(shè)置成3—介質(zhì)一熱交換器作為對(duì)流一熱交換器來運(yùn)行。相應(yīng)地，排氣在第一介質(zhì)通道中的流動(dòng)方向應(yīng)與工作介質(zhì)在第二介質(zhì)通道中的流動(dòng)方向相反。
[0035]在轉(zhuǎn)送介質(zhì)在第三介質(zhì)通道中的流動(dòng)方向方面，如果流動(dòng)方向與工作介質(zhì)在第二介質(zhì)通道中的流動(dòng)方向相同，這可是有利的。
[0036]在根據(jù)本發(fā)明的熱交換裝置的進(jìn)一步優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中可設(shè)置成第二介質(zhì)通道在工作介質(zhì)的流動(dòng)方向上擴(kuò)張。由此可考慮到工作介質(zhì)的由于加熱的膨脹。這尤其可使得3 一介質(zhì)一熱交換器能夠設(shè)計(jì)為3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器，其特征在于工作介質(zhì)從液相到氣相中的相變和在3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器中由工作介質(zhì)占據(jù)的體積的與此相關(guān)的增加。
[0037]3 一介質(zhì)一熱交換器可特別優(yōu)選地構(gòu)造為多層的板式熱交換器。為此可設(shè)置多個(gè)第一介質(zhì)通道、第二介質(zhì)通道和第三介質(zhì)通道，其中，第二介質(zhì)通道和第三介質(zhì)通道相應(yīng)構(gòu)造在板中，并且其中，構(gòu)造有第二介質(zhì)通道的板相應(yīng)布置在兩個(gè)相應(yīng)構(gòu)造有第三介質(zhì)通道的板之間，并且其中，在兩個(gè)相應(yīng)構(gòu)造有第三介質(zhì)通道的板之間布置有構(gòu)造有第一介質(zhì)通道的板。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的中間回路的另一優(yōu)點(diǎn)在于其使得能夠?qū)⒍鄠€(gè)第一熱交換器無問題地集成到第一熱交換裝置中。因此可除了通過將第一熱交換器布置在排氣流中來直接利用排氣的熱能之外(備選地或附加地)還可設(shè)置成間接利用排氣熱能。為此可將一個(gè)或多個(gè)(其他的)第一熱交換器設(shè)置在排氣系統(tǒng)(必要時(shí)同樣馬達(dá)冷卻回路)的構(gòu)件(例如排氣歧管、排氣循環(huán)部的冷卻器、排氣渦輪增壓器的冷卻器)處。通過中間回路可將在第一熱交換裝置的多個(gè)第一熱交換器中吸收的熱能聚集地輸送給循環(huán)過程裝置的唯一的第二熱交換裝置(蒸發(fā)器)。
[0039]為了防止從排氣通過循環(huán)過程裝置的散熱妨礙排氣后處理裝置(例如催化器(一個(gè)或多個(gè))和/或微粒過濾器)的快速的加熱或正確的運(yùn)行，優(yōu)選可設(shè)置成第一熱交換裝置的(直接布置在排氣流中的)熱交換器在排氣后處理裝置之后集成到排氣系統(tǒng)中。
[0040]為了避免循環(huán)過程裝置的超尺寸且因此避免通常在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的很差的效率，優(yōu)選可設(shè)置成循環(huán)過程裝置的最大功率在向右的循環(huán)過程中針對(duì)在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷的情況下運(yùn)行時(shí)的排氣熱流來設(shè)計(jì)。因?yàn)槟壳暗臋C(jī)動(dòng)車的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)大部分時(shí)間在部分負(fù)荷的情況下運(yùn)行，于是可達(dá)到用于循環(huán)過程裝置的很好的效率。而如果燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)暫時(shí)地在全負(fù)荷或近似全負(fù)荷的情況下運(yùn)行，排氣的那時(shí)附加的熱能(其不可由循環(huán)過程裝置轉(zhuǎn)化)可存儲(chǔ)在優(yōu)選設(shè)置的緩存器(Zwischenspeicher)中，以便為燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(再次)加載。
[0041]蓄熱器可優(yōu)選為潛熱式蓄熱器或熱化學(xué)式存儲(chǔ)器。潛熱式蓄熱器為這樣的裝置，其可在很多的重復(fù)循環(huán)的情況下和在很上的時(shí)間上存儲(chǔ)熱能。為此利用所謂的相變材料(PCM:“phase change materials”)，其潛在的熔化熱、溶解熱或吸收熱明顯大于該相變材料可由于其正常的特有的熱容量(在沒有相變效應(yīng)的情況下)存儲(chǔ)的熱。而熱化學(xué)式存儲(chǔ)器利用可逆的化學(xué)反應(yīng)的焓，例如基于化學(xué)吸著的吸收和解吸過程的焓。
[0042]在根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元的進(jìn)一步優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，可設(shè)置成用于預(yù)測(cè)將來(尤其直接緊接或作為下一次的)待行駛的行駛特征(Fahrtprofil)的裝置設(shè)置成用于設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)動(dòng)車，其中，到循環(huán)過程裝置上和/或到優(yōu)選設(shè)置的蓄熱器上的熱傳導(dǎo)的控制和/或蓄熱器的熱交付取決于預(yù)測(cè)的行駛特征來進(jìn)行。
[0043]優(yōu)選可設(shè)置成用于預(yù)測(cè)的裝置包括導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航系統(tǒng)包括用于位置識(shí)別以及可評(píng)估的地理學(xué)的地圖數(shù)據(jù)的尤其衛(wèi)星支持的裝置。此類地圖數(shù)據(jù)在此不是僅可包括路段(街道、道路等)的走向的信息，而是尤其還可包含關(guān)于路段區(qū)段(高速公路、鄉(xiāng)下公路、市內(nèi)街道等)的類型的信息以及關(guān)于此處存在的速度限制的信息。還可設(shè)置地形上的數(shù)據(jù)，其尤其使得能夠確定路段區(qū)段的斜度或坡度。這些數(shù)據(jù)可尤其組合當(dāng)前的行駛狀態(tài)(例如當(dāng)前的速度、平均速度、相應(yīng)總地和在不同的道路類型上等)進(jìn)行評(píng)估且由此預(yù)測(cè)內(nèi)燃機(jī)關(guān)于時(shí)間的將來的負(fù)荷狀態(tài)和因此相應(yīng)的排氣廢熱提供量。其然后可通過以下方式盡可能地最佳地來利用，即，例如僅為循環(huán)過程裝置、僅為蓄熱器或(例如在內(nèi)燃機(jī)以很高的負(fù)荷或全負(fù)荷的當(dāng)前的和預(yù)料進(jìn)一步持久的運(yùn)行的情況下)為兩個(gè)構(gòu)件輸送。還可取決于預(yù)測(cè)的廢熱提供設(shè)置成將廢熱既不輸送給循環(huán)過程裝置也不輸送給蓄熱器廢熱，例如以便暫時(shí)避免其可由于集成到排氣系統(tǒng)中引起的排氣背壓的提高。
[0044]此外，優(yōu)選地可設(shè)置成用于預(yù)測(cè)的裝置包括行駛記錄儀(Fahrtenprotokollierer)。借助于行駛記錄儀可預(yù)知通常的行駛,例如工作日的來回工作地點(diǎn)的行駛，于是已知行駛的行駛特征(尤其路段走向、速度特征)。
[0045]就此而言，用于預(yù)測(cè)將來待行駛的行駛特征的裝置還可包括結(jié)合萬年歷或尤其可在線更新的日歷，由此考慮到節(jié)假日和周末，在這些時(shí)段并未期待行駛至工作地點(diǎn)。
[0046]行駛記錄儀還可存儲(chǔ)和評(píng)估與個(gè)人相關(guān)的數(shù)據(jù)。為此，行駛記錄儀可為記錄的行駛特征例如關(guān)聯(lián)單獨(dú)的、可獨(dú)特配置的且因此通常與確定的駕駛員相關(guān)聯(lián)的車輛鑰匙。
[0047]行駛記錄儀尤其還可評(píng)估相應(yīng)的駕駛員在實(shí)際行駛時(shí)的進(jìn)行的獨(dú)特的行駛狀態(tài)且為了預(yù)測(cè)在這樣行駛時(shí)(必要時(shí)僅短時(shí)地中斷)的將來的行駛狀態(tài)而進(jìn)行評(píng)估。
[0048]在根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元的進(jìn)一步優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，可設(shè)置成循環(huán)過程裝置附加地包括壓縮機(jī)(其可備選地用于膨脹裝置)和節(jié)流閥，從而使得其還可用在向左的熱力學(xué)上的循環(huán)過程中，其中，實(shí)現(xiàn)從排氣到工作介質(zhì)上的(直接的或間接的)熱傳導(dǎo)或從冷卻介質(zhì)到工作介質(zhì)上的(直接的或間接的)熱傳導(dǎo)。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元的這種設(shè)計(jì)方案使得能夠尤其在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行結(jié)束之后在機(jī)動(dòng)車的停止?fàn)顟B(tài)之后實(shí)現(xiàn)繼續(xù)部分地利用存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)單元的不同的構(gòu)件中的熱能。
[0050]因此，尤其可設(shè)置成循環(huán)過程裝置可在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行中在向右的循環(huán)過程中運(yùn)行，且可在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的靜止?fàn)顟B(tài)中在向左的熱力學(xué)上的循環(huán)過程中運(yùn)行，即至少暫時(shí)地借助于相應(yīng)的控制來運(yùn)行。
[0051]存儲(chǔ)在構(gòu)件中的熱能可在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行結(jié)束之后尤其用于繼續(xù)加熱機(jī)動(dòng)車的內(nèi)部空間。于是例如可設(shè)置成在向左的循環(huán)過程中進(jìn)行從排氣系統(tǒng)到工作介質(zhì)上和從工作介質(zhì)(直接或間接)到用于機(jī)動(dòng)車的內(nèi)部空間的空氣調(diào)節(jié)的空氣上的(直接的或間接的)熱傳導(dǎo)。尤其可在中間連接馬達(dá)冷卻回路的情況下進(jìn)行從工作介質(zhì)到用于內(nèi)部空間空氣調(diào)節(jié)的空氣上的熱傳導(dǎo)。
[0052]備選地或附加地還可借助于循環(huán)過程裝置的這種設(shè)計(jì)方案有利地利用存儲(chǔ)在馬達(dá)冷卻回路中的熱能。為此，于是可設(shè)置成將第二熱交換裝置集成到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的馬達(dá)冷卻回路中。
[0053]利用存儲(chǔ)在馬達(dá)冷卻回路中的熱能尤其可由此實(shí)現(xiàn)，S卩，將熱能用來加載蓄熱器。因此，可設(shè)置成在向左的循環(huán)過程中進(jìn)行從工作介質(zhì)到蓄熱器上的(直接的或間接的)熱傳導(dǎo)。
[0054]利用存儲(chǔ)在馬達(dá)冷卻回路中的熱能還可為此設(shè)置成即使在內(nèi)燃機(jī)未運(yùn)行期間維持在排氣系統(tǒng)中的氣體(排氣)的確定的溫度水平。這例如可在機(jī)動(dòng)車的更長(zhǎng)持久的起停運(yùn)行中在帶有內(nèi)燃機(jī)的通常變化的運(yùn)行/未運(yùn)行的情況下例如借助于啟動(dòng)一停止一自動(dòng)裝置防止在第一熱交換裝置下游的排氣后處理裝置的冷卻。
[0055]在根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元的進(jìn)一步優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，可設(shè)置成壓縮機(jī)和膨脹裝置集成地來構(gòu)造，即可滿足機(jī)器的兩種功能。在此使工作介質(zhì)的流動(dòng)方向在兩個(gè)循環(huán)過程中顛倒，這可是有意義的。于是，針對(duì)通過第一熱交換裝置和第二熱交換裝置與循環(huán)過程裝置熱交換地相連接的其他的循環(huán)部(尤其馬達(dá)冷卻回路和根據(jù)本發(fā)明的中間回路)，同樣的也可是有意義的，以便實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的熱交換器始終以對(duì)流運(yùn)行。但備選地還可設(shè)置成壓縮機(jī)和膨脹裝置并聯(lián)連接。
[0056]因?yàn)楸每赡軆H在向右的循環(huán)過程中使用，而節(jié)流閥可能僅在向左的循環(huán)過程中使用，所以可有利地設(shè)置成它們?cè)谘h(huán)過程裝置中并聯(lián)連接。由此可防止它們不利地影響相應(yīng)的其他的循環(huán)過程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0057]下面借助在附圖中示出的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。其中， 圖1以示意性的圖示顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)單元的第一實(shí)施方式；
圖2以示意性的圖示顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)單元的第二實(shí)施方式；以及
圖3以透視性的圖示顯示了 3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器；
圖4以分解圖示顯示了 3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器；
圖5顯示了圖4的放大的部段；
圖6以前視圖顯示了 3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器；
圖7顯示了圖3至6的3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器的原理圖示；以及圖8顯示了備選的3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器的原理圖示。
[0058]參考標(biāo)號(hào)列表 10燃燒發(fā)動(dòng)機(jī) 12排氣渦輪增壓器的壓縮機(jī) 14排氣渦輪增壓器的渦輪 16排氣渦輪增壓器的軸 18第一排氣后處理裝置 20第一熱交換裝置的第一熱交換器 22中間回路 24中間回路的介質(zhì)泵 26第一熱交換裝置的第二熱交換器 28工作回路 30膨脹裝置
32第二熱交換裝置的熱交換器 34工作回路的介質(zhì)泵 36馬達(dá)冷卻回路 38主冷卻器 40薄板
42發(fā)動(dòng)機(jī)油冷卻器 44傳動(dòng)器油冷卻器 46加熱設(shè)備的熱交換器 48冷卻劑泵
50低壓排氣再循環(huán)部的冷卻器
52低壓排氣再循環(huán)部
54蓄熱器
56中間回路的旁路
58工作回路的壓縮機(jī)
60節(jié)流閥
62第一排氣閥
64第二排氣閥
66排氣系統(tǒng)的旁路 68供給口
70第二排氣后處理裝置
72馬達(dá)控制器
74導(dǎo)航系統(tǒng)
76 3 一介質(zhì)一蒸發(fā)器
78基體
80蓋板
82進(jìn)入漏斗狀件 84離開漏斗狀件 86排氣板
88排氣板中的介質(zhì)通道
90排氣板的第一區(qū)段
92排氣板的第二區(qū)段
94第一中間板
96轉(zhuǎn)送介質(zhì)板
98轉(zhuǎn)送介質(zhì)板中的介質(zhì)通道
100第二中間板
102工作介質(zhì)板
104工作介質(zhì)板中的介質(zhì)通道
106用于轉(zhuǎn)送介質(zhì)的入口
108用于轉(zhuǎn)送介質(zhì)的出口
110用于工作介質(zhì)的入口
112用于工作介質(zhì)的出口。

【具體實(shí)施方式】
[0059]在圖1中示出的用于機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)單元包括帶有燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10的內(nèi)燃機(jī)，其例如構(gòu)造為四缸的往復(fù)活塞式柴油或奧托燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。因此在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10中構(gòu)造有四個(gè)缸體，在其中相應(yīng)可運(yùn)動(dòng)地支承有活塞。活塞與相關(guān)的缸體的壁相應(yīng)形成燃燒室，在其中已壓縮的新鮮氣體(空氣)與噴直接射的燃料一起燃燒。
[0060]新鮮氣體通過很大部分未示出的新鮮氣體系統(tǒng)輸送給燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。新鮮氣體的壓縮在此通過排氣渦輪增壓器的壓縮機(jī)12來進(jìn)行。
[0061]在新鮮氣體與燃料燃燒時(shí)形成的排氣通過排氣系統(tǒng)從燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10引開。在此排氣首先流經(jīng)排氣渦輪增壓器的渦輪14，其與壓縮機(jī)12通過軸16相連接，且緊接著流經(jīng)第一排氣后處理裝置18，例如催化器。在第一排氣后處理裝置18的下游將循環(huán)過程裝置的第一熱交換裝置的第一熱交換器20集成到排氣系統(tǒng)中。
[0062]第一熱交換器20—方面由排氣且另一方面由循環(huán)過程裝置的中間回路22的液態(tài)的轉(zhuǎn)送介質(zhì)流經(jīng)，其中，可進(jìn)行從排氣到轉(zhuǎn)送介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)。借助于中間回路22的介質(zhì)泵24輸送轉(zhuǎn)送介質(zhì)。因此，由排氣加熱的轉(zhuǎn)送介質(zhì)一方面到達(dá)到第一熱交換裝置的構(gòu)造為蒸發(fā)器的第二熱交換器26。該蒸發(fā)器一方面由轉(zhuǎn)送介質(zhì)且另一方面由循環(huán)過程裝置的工作回路28的工作介質(zhì)流經(jīng)。在此可進(jìn)行從轉(zhuǎn)送介質(zhì)到工作介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)可引起工作介質(zhì)在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)和過熱。在循環(huán)過程裝置的向右的循環(huán)過程中，然后可使過熱的蒸汽在膨脹裝置30中膨脹，其中，產(chǎn)生機(jī)械功率，其可用于產(chǎn)生電能和/或直接機(jī)械地驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車或燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助機(jī)組。在循環(huán)過程裝置的第二熱交換裝置中，其在該實(shí)施例中僅包括構(gòu)造為冷凝器的熱交換器32，然后使工作介質(zhì)冷卻且再次轉(zhuǎn)變(冷凝)到液相中。于是，工作回路的介質(zhì)泵34負(fù)責(zé)將液態(tài)的工作介質(zhì)重新輸送給蒸發(fā)器。
[0063]冷凝器除了工作介質(zhì)之外還由馬達(dá)冷卻回路36的液態(tài)的冷卻劑流經(jīng)，其中，在向右的循環(huán)過程期間進(jìn)行從工作介質(zhì)到冷卻劑上的熱傳導(dǎo)。因此，向右的循環(huán)過程的廢熱可尤其通過驅(qū)動(dòng)裝置的主冷卻器38交付到環(huán)境空氣處。在此，流動(dòng)通過主冷卻器38的環(huán)境空氣的量可借助于可調(diào)整的冷卻器薄板40自動(dòng)控制。
[0064]除此之外，向右的循環(huán)過程的廢熱還可在馬達(dá)冷卻回路36中用于將冷卻劑在內(nèi)燃機(jī)冷啟動(dòng)之后更快地帶到運(yùn)行溫度上或盡可能地保持在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10帶有很小的負(fù)荷的運(yùn)行階段中的運(yùn)行溫度。由此可避免燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10以及還有其他的構(gòu)件(例如發(fā)動(dòng)機(jī)油冷卻器42 (和因此發(fā)動(dòng)機(jī)油)和傳動(dòng)器油冷卻器44 (和因此傳動(dòng)器油))的溫度的下降。還可將向右的循環(huán)過程的廢熱用來改善用于機(jī)動(dòng)車的內(nèi)部空間的加熱設(shè)備的加熱效果。為此，將加熱設(shè)備的熱交換器46集成到馬達(dá)冷卻回路36中。
[0065]通過相應(yīng)地操控集成到馬達(dá)冷卻回路36中的兩個(gè)冷卻劑泵48以及未示出的截止閥可根據(jù)需要調(diào)節(jié)通過馬達(dá)冷卻回路36的單個(gè)的構(gòu)件的冷卻劑的流量。尤其可在冷啟動(dòng)之后的熱運(yùn)轉(zhuǎn)階段期間和在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10以非常小的負(fù)荷持續(xù)不斷地運(yùn)行時(shí)阻止冷卻劑在主冷卻器38中的冷卻，由此可盡可能快地達(dá)到或保持冷卻劑的運(yùn)行溫度。
[0066]此外，馬達(dá)冷卻回路36的冷卻劑流經(jīng)低壓排氣再循環(huán)部52的冷卻器50。低壓排氣再循環(huán)部52在第一熱交換裝置的第一熱交換器20下游從排氣系統(tǒng)分岔。借助于關(guān)閉閥可阻止流經(jīng)低壓排氣再循環(huán)部52的冷卻器50，其中，那時(shí)將所有的冷卻劑引導(dǎo)通過循環(huán)過程裝置的冷凝器(熱交換器32)。
[0067]此外，驅(qū)動(dòng)裝置包括蓄熱器54，其集成到中間回路22的用于可繞開第一熱交換器20的旁路56中。構(gòu)造為潛熱式蓄熱器的蓄熱器54可吸收來自轉(zhuǎn)送介質(zhì)的熱能、在很長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)且在需要時(shí)再次交付到轉(zhuǎn)送介質(zhì)處。尤其可設(shè)置成:如果燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10以很高的負(fù)荷運(yùn)行，則蓄熱器54吸收來自轉(zhuǎn)送介質(zhì)的熱能。那時(shí)，在第一熱交換器20中可從排氣傳遞到轉(zhuǎn)送介質(zhì)上的熱能于是可大于可在向右的循環(huán)過程中轉(zhuǎn)化的熱能。多余的熱能可有利地用于“加載”蓄熱器54。
[0068]而如果燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10在熱運(yùn)轉(zhuǎn)階段中或者以很低的負(fù)荷運(yùn)行，則可在第一熱交換器20中傳遞到轉(zhuǎn)送介質(zhì)上的熱能低于可在向右的循環(huán)過程中轉(zhuǎn)化的熱能。熱能尤其可如此小，即其并不足以用于工作介質(zhì)在蒸發(fā)器中的蒸發(fā)和過熱。于是可通過相應(yīng)地操控蓄熱器54將存儲(chǔ)在其中的熱能首先傳遞到轉(zhuǎn)送介質(zhì)處且然后在蒸發(fā)器中傳遞到工作介質(zhì)處。由此可支持或甚至正好實(shí)現(xiàn)向右的循環(huán)過程。
[0069]如果從蓄熱器54和/或排氣傳遞到轉(zhuǎn)送介質(zhì)上的熱能太低，為了保證工作介質(zhì)的蒸發(fā)，還可將工作回路28用作轉(zhuǎn)送回路，從而使得那時(shí)雖然未執(zhí)行向右的循環(huán)過程且相應(yīng)地同樣未由膨脹裝置30產(chǎn)生機(jī)械功率，然而可繼續(xù)進(jìn)行熱能從排氣和/或蓄熱器54到馬達(dá)冷卻回路36的冷卻劑上的傳導(dǎo)。為了防止在此未利用的膨脹裝置30必須由那時(shí)用作轉(zhuǎn)送介質(zhì)的工作介質(zhì)流經(jīng)，可設(shè)置用于繞開膨脹裝置30的未示出的旁路。
[0070]循環(huán)過程裝置如此構(gòu)造，即其還可在向左的循環(huán)過程中且尤其作為熱泵來運(yùn)行。為此，或者膨脹裝置30如此構(gòu)造，即其還可作為壓縮機(jī)來工作，或者單獨(dú)的壓縮機(jī)58關(guān)于膨脹裝置30并聯(lián)連接地集成到工作回路28中(參見圖1中的虛線的設(shè)計(jì)方案)。此外，工作回路28包括節(jié)流閥60，其關(guān)于介質(zhì)泵34并聯(lián)連接。
[0071]當(dāng)循環(huán)過程裝置在向右的循環(huán)過程中的運(yùn)行最初設(shè)置在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)行期間時(shí)，為了利用排氣的連續(xù)的熱流，如果燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10不再處于運(yùn)行中，那么尤其設(shè)置作為熱泵的運(yùn)行。由此實(shí)現(xiàn)繼續(xù)利用仍存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)裝置的不同的構(gòu)件中的熱能。
[0072]尤其可設(shè)置成將存儲(chǔ)在蓄熱器54和/或仍然熱的排氣系統(tǒng)中的熱能用于內(nèi)部空間加熱部的繼續(xù)的運(yùn)行。為此使在工作回路28中的工作介質(zhì)通過由蓄熱器54和/或排氣加熱的轉(zhuǎn)送介質(zhì)在蒸發(fā)器中必要時(shí)以負(fù)壓水平蒸發(fā)、然后在壓縮機(jī)中進(jìn)行壓縮且在更高的溫度水平上在冷凝器中熱傳導(dǎo)到冷卻劑的情況下冷凝且借助于節(jié)流閥60降壓到低的過程壓力上。在此設(shè)置成在工作回路28中的流動(dòng)方向與在向右的循環(huán)過程中運(yùn)行時(shí)的流動(dòng)方向一致(在工作回路中的實(shí)線箭頭)。
[0073]此外，可設(shè)置成存儲(chǔ)在馬達(dá)冷卻回路28中和尤其在冷卻劑中的熱能用于為蓄熱器54在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)10停止之后再次加載。為此使在工作回路28中的工作介質(zhì)在第二熱交換裝置的熱交換器32(在向右的循環(huán)過程中，冷凝器)中通過“冷卻劑”的熱傳導(dǎo)必要時(shí)在負(fù)壓水平上蒸發(fā)、然后在作為壓縮機(jī)工作的膨脹裝置30中或在壓縮機(jī)58中進(jìn)行壓縮且在更高的溫度水平上在第一熱交換裝置的第二熱交換器26 (在向右的循環(huán)過程中，蒸發(fā)器)中在熱交付到轉(zhuǎn)送介質(zhì)的情況下冷凝且借助于節(jié)流閥60降壓到低的過程壓力上。然后可進(jìn)行從已加熱的轉(zhuǎn)送介質(zhì)到蓄熱器54上的熱傳導(dǎo)，以便為其進(jìn)行加載。在此設(shè)置成在工作回路28中的流動(dòng)方向與在向右的循環(huán)過程期間運(yùn)行時(shí)的流動(dòng)方向相反(在工作回路中的虛線箭頭)。為了實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)流動(dòng)方向上運(yùn)行作為壓縮機(jī)工作的膨脹裝置30或壓縮機(jī)58，可設(shè)置成吸入側(cè)和壓力側(cè)借助于合適的閥切換部(未示出的)來進(jìn)行顛倒。為了確保達(dá)到低的過程壓力，可設(shè)置成將負(fù)壓泵(未示出)集成到工作回路28中。
[0074]排氣系統(tǒng)還包括:第一排氣閥62，其在第一熱交換器20和低壓排氣再循環(huán)部52的支線下游集成到排氣系統(tǒng)的主系統(tǒng)(Hauptstrang)中；以及第二排氣閥64,其集成到繞開第一熱交換器20、低壓排氣再循環(huán)部52的支線和第一排氣閥62的旁路66中。借助于排氣閥62、64可將排氣流在需要時(shí)通過旁路66導(dǎo)引旁經(jīng)第一熱交換器20和低壓排氣再循環(huán)部52。如果在冷啟動(dòng)之后首先應(yīng)將同樣布置在旁路66的供給口 68下游的第二排氣后處理裝置70 (例如柴油微粒過濾器)盡可能快地帶到運(yùn)行溫度上，或如果應(yīng)暫時(shí)避免第一熱交換器20可引起的部分地顯著的排氣背壓，則尤其可進(jìn)行這種情況。
[0075]驅(qū)動(dòng)裝置的所有的可操控的構(gòu)件由馬達(dá)控制器72操控。因此它們優(yōu)選設(shè)計(jì)成可電操控和操縱，但還可氣動(dòng)地或液壓地來操縱，為此可設(shè)置可電操控的、氣動(dòng)地或液壓地作用的執(zhí)行器。
[0076]構(gòu)件由馬達(dá)控制器72的操控可取決于驅(qū)動(dòng)裝置或機(jī)動(dòng)車的導(dǎo)航系統(tǒng)74的信號(hào)來進(jìn)行。因此可尤其取決于預(yù)測(cè)的行駛特征來設(shè)置為蓄熱器54加載或卸載，以便達(dá)到盡可能最佳地利用排氣的熱能。
[0077]驅(qū)動(dòng)單元的在圖2中示出的實(shí)施方式與圖1的實(shí)施方式的不同之處一方面在于循環(huán)過程裝置并未如此構(gòu)造使得其還可用在向左的循環(huán)過程中。
[0078]此外，循環(huán)過程裝置的第一熱交換裝置如此構(gòu)造，即其將第一熱交換器20和第二熱交換器26集成在3—介質(zhì)一熱交換器(其具體構(gòu)造為3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器76)中。其由作為第一介質(zhì)的排氣、作為第二介質(zhì)的工作回路28的工作介質(zhì)和作為第三介質(zhì)的中間回路22的轉(zhuǎn)送介質(zhì)流經(jīng)。在此設(shè)置成通過相應(yīng)地布置3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器76的引導(dǎo)各個(gè)介質(zhì)的通道將轉(zhuǎn)送介質(zhì)至少在排氣和工作介質(zhì)的共同的流經(jīng)長(zhǎng)度的區(qū)段中布置在排氣與工作介質(zhì)之間，從而使得轉(zhuǎn)送介質(zhì)或中間回路22可執(zhí)行熱緩沖器和熱消減器的功能。
[0079]在圖7和8中示出了關(guān)于3 —介質(zhì)一熱交換器或3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器76的工作原理的原理圖示。
[0080]在此，圖8顯示了 3 —介質(zhì)一熱交換器的原理圖示，在其中，轉(zhuǎn)送介質(zhì)在整個(gè)流經(jīng)長(zhǎng)度上布置在排氣與工作介質(zhì)之間。
[0081]而在圖7中引導(dǎo)轉(zhuǎn)送介質(zhì)的介質(zhì)通道僅在流經(jīng)長(zhǎng)度的第一區(qū)段上延伸，從而在第二區(qū)段中可實(shí)現(xiàn)從排氣到工作介質(zhì)上的直接的熱傳導(dǎo)。在此設(shè)置成第一區(qū)段關(guān)于排氣流設(shè)置在3 —介質(zhì)一熱交換器的輸入側(cè)。因此，在第一區(qū)段中(在其中，排氣仍可具有如此高的溫度，其可導(dǎo)致負(fù)面地影響工作介質(zhì))轉(zhuǎn)送介質(zhì)用作熱緩沖器，而在第二區(qū)段中(在其中排氣已經(jīng)冷卻到無害的溫度上)設(shè)置成直接熱傳導(dǎo)到工作介質(zhì)上。通過在兩種熱交換的介質(zhì)之間的那時(shí)更高的溫度差可改善在3 —介質(zhì)一熱交換器中的整體熱傳導(dǎo)。
[0082]在兩種實(shí)施方式中設(shè)置成排氣和工作介質(zhì)的流動(dòng)方向相反。轉(zhuǎn)送介質(zhì)的流動(dòng)可在兩個(gè)方向上進(jìn)行。在根據(jù)圖2的驅(qū)動(dòng)單元中，轉(zhuǎn)送介質(zhì)的流經(jīng)方向相應(yīng)于工作介質(zhì)的流經(jīng)方向。
[0083]圖3至6顯示了相應(yīng)于根據(jù)圖7的原理圖示的3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器76的實(shí)施方式。
[0084]3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器76構(gòu)造為多層的板式熱交換器，其中，單個(gè)的板形成用于相應(yīng)的流經(jīng)的介質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)介質(zhì)通道。相疊層狀的板形成3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器76的基體78,在其中發(fā)生熱交換。在上側(cè)和下側(cè)通過兩個(gè)蓋板80限制基體78。在入口側(cè)和出口側(cè)在基體78處聯(lián)接有用于排氣的進(jìn)入漏斗狀件82和離開漏斗狀件84，通過其可將3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器76集成到根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元的排氣系統(tǒng)的管系中。
[0085]通過進(jìn)入漏斗狀件82進(jìn)入的排氣流經(jīng)設(shè)置成用于將排氣引導(dǎo)通過基體78的排氣板86，其如尤其從圖6得出的那樣構(gòu)造有用于排氣的多個(gè)很小的介質(zhì)通道88。通過多個(gè)很小的介質(zhì)通道88可將在排氣與排氣板86之間的接觸面的總大小構(gòu)造得很大，這在考慮到排氣的相對(duì)很差的熱傳導(dǎo)系數(shù)的情況下確保排氣的足夠的熱傳導(dǎo)。排氣板86構(gòu)造成兩個(gè)區(qū)段，其在其板厚度方面不同。在與進(jìn)入漏斗狀件82相鄰的第一區(qū)段90中，板厚度小于在與離開漏斗狀件84相鄰的第二區(qū)段94中的板厚度。在層方向上來看，在每個(gè)排氣板86兩側(cè)或者聯(lián)接有蓋板80 (在最外部的兩個(gè)排氣板86外側(cè))或者聯(lián)接有第一中間板94。第一中間板94如此構(gòu)造，即其空出其與排氣板86的第二區(qū)段92重合的區(qū)段。
[0086]在每個(gè)第一中間板94的背對(duì)排氣板86的側(cè)部上相應(yīng)布置有轉(zhuǎn)送介質(zhì)板96。轉(zhuǎn)送介質(zhì)板96相應(yīng)構(gòu)造有介質(zhì)通道98，其在層方向上在兩側(cè)敞開且蛇狀或曲折狀地在進(jìn)入?yún)^(qū)段和離開區(qū)段之間延伸。在此，轉(zhuǎn)送介質(zhì)板96同樣空出其與排氣板86的第二區(qū)段92重合的區(qū)段。
[0087]在每個(gè)轉(zhuǎn)送介質(zhì)板96的背對(duì)第一中間板94的側(cè)部上相應(yīng)布置有第二中間板100，其遮蓋基體78的整個(gè)水平截面且因此還遮蓋排氣板86的第二區(qū)段92。
[0088]每個(gè)排氣板86的第二區(qū)段92的厚度如此構(gòu)造，即其延伸通過相鄰的第一中間板94和轉(zhuǎn)送介質(zhì)板96的凹處且在相應(yīng)的區(qū)段中接觸第二中間板100。
[0089]在每個(gè)第二中間板100的背對(duì)轉(zhuǎn)送介質(zhì)板96的側(cè)部上相應(yīng)布置有工作介質(zhì)板102。工作介質(zhì)板102相應(yīng)構(gòu)造有介質(zhì)通道104，其在層方向上在兩側(cè)敞開且蛇狀或曲折狀地在用于工作介質(zhì)的進(jìn)入?yún)^(qū)段和離開區(qū)段之間延伸。在此，工作介質(zhì)板102遮蓋基體78的整個(gè)水平截面，且介質(zhì)通道104盡可能好地充分利用基體78的整個(gè)水平截面。
[0090]之前說明的層構(gòu)造為這樣的層結(jié)構(gòu)，其以交替的層方向多次彼此分層地構(gòu)造基體78。因此，每個(gè)工作介質(zhì)板102在兩側(cè)由第二中間板100包圍，在其處相應(yīng)聯(lián)接有轉(zhuǎn)送介質(zhì)板96、然后第一中間板94、然后排氣板86且然后或者重新地聯(lián)接第二中間板100或者蓋板80。
[0091]通過空出用于排氣板86的第二區(qū)段92的第一中間板94和轉(zhuǎn)送介質(zhì)板96，在3 —介質(zhì)一蒸發(fā)器的第二區(qū)段中實(shí)現(xiàn)在排氣與工作介質(zhì)之間的直接的(顯現(xiàn)出對(duì)于排氣和工作介質(zhì)的有形的分開來說所需要的第二中間板100的中間連接)熱傳導(dǎo)，如在圖7中示意性地示出的那樣。
[0092]由工作介質(zhì)板102構(gòu)造的介質(zhì)通道104以進(jìn)入?yún)^(qū)段為起點(diǎn)連續(xù)地變寬直至離開區(qū)段。由此考慮到工作介質(zhì)在從液相過渡到氣相時(shí)的體積增加。
[0093]用于轉(zhuǎn)送介質(zhì)和工作介質(zhì)的入口和出口通過重合的、在層方向上延伸的、在所有的板中(僅部分地在蓋板中)的通孔來構(gòu)造，其在用于轉(zhuǎn)送介質(zhì)的入口 106和出口 108中與在每個(gè)轉(zhuǎn)送介質(zhì)板96中的相應(yīng)的介質(zhì)通道98相連接，其在用于工作介質(zhì)的入口 110和出口 112中與在每個(gè)工作介質(zhì)板102中的相應(yīng)的介質(zhì)通道104相連接。
【權(quán)利要求】
1.一種用于機(jī)動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)單元，帶有 -內(nèi)燃機(jī)，其包括:燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(10)以及排氣系統(tǒng)，可通過其將排氣從所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(10)引開，以及 -循環(huán)過程裝置，其可用于將在排氣中含有的熱能在向右的熱力學(xué)上的循環(huán)過程中轉(zhuǎn)變成機(jī)械工作，其中，循環(huán)過程包括 -在第一熱交換裝置中從排氣到工作介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)，由此提高工作介質(zhì)的溫度和/或壓力， -工作介質(zhì)在膨脹裝置(30)中的膨脹以用于產(chǎn)生機(jī)械工作，以及 一在第二熱交換裝置中從工作介質(zhì)到冷卻介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)， 其特征在于，所述第一熱交換裝置包括第一熱交換器(20)和第二熱交換器(26)以及帶有轉(zhuǎn)送介質(zhì)的中間回路(22)，其中，在所述第一熱交換器(20)中將熱能從排氣轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)送介質(zhì)上，且在所述第二熱交換器(22)中將熱能從轉(zhuǎn)送介質(zhì)轉(zhuǎn)到工作介質(zhì)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，向右的循環(huán)過程為蒸汽循環(huán)過程，其中，工作介質(zhì)以液態(tài)的狀態(tài)借助于泵來提高壓力、在所述第一熱交換裝置中蒸發(fā)且在所述第二熱交換裝置中冷凝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于集成到所述循環(huán)過程裝置中的蓄熱器(54) ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，所述蓄熱器(54)集成到中間回路(22)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，在所述第一熱交換裝置中或上游進(jìn)行從所述蓄熱器(54)到工作介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，進(jìn)行從工作介質(zhì)到所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的馬達(dá)冷卻回路(36)的冷卻劑上的熱傳導(dǎo)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，所述第一熱交換器(20)和所述第二熱交換器(26)彼此在空間上分開且借助于中間回路(22)相互連接。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，所述第一熱交換裝置包括所述第一熱交換器(20)和所述第二熱交換器(26)的集成地構(gòu)造的3 —介質(zhì)一熱交換器，其中，所述3 —介質(zhì)一熱交換器構(gòu)造有用于排氣的第一介質(zhì)通道(88)、用于工作介質(zhì)的第二介質(zhì)通道(104)和在至少一個(gè)區(qū)段中布置在所述第一介質(zhì)通道(88)與所述第二介質(zhì)通道(104)之間的用于轉(zhuǎn)送介質(zhì)的第三介質(zhì)通道(98)，從而實(shí)現(xiàn)從排氣經(jīng)由轉(zhuǎn)送介質(zhì)到工作介質(zhì)上的熱傳導(dǎo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，所述第二介質(zhì)通道(104)和/或所述第三介質(zhì)通道(98)構(gòu)造在板(96，102)中，其中，構(gòu)造有所述第三介質(zhì)通道(98)的板(96)由排氣環(huán)流。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的驅(qū)動(dòng)單元，其特征在于，所述第二介質(zhì)通道(104)在其設(shè)置的流經(jīng)方向上擴(kuò)張。
【文檔編號(hào)】F01N5/02GK104279032SQ201410322033
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】A.卡斯滕森, M.達(dá)爾曼, J.弗里切, A.赫爾, C.克普納, T.舒?zhèn)惒几? A.森克, J.福爾克曼 申請(qǐng)人:大眾汽車有限公司