DE102016217451A1

DE102016217451A1 - Apparatus for recovering heat from the exhaust stream of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102016217451A1
Application number: DE102016217451.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel Schlingmeier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2018-03-15
Also published as: WO2018050407A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine (1), mit einer in Wirkverbindung mit dem Abgasstrom angeordneten Verdampfungseinrichtung (12) zum Erhitzen eines Arbeitsmediums, mit einer Expansionsmaschine (20), die von dem in der Verdampfungseinrichtung (12) erhitzten Arbeitsmedium antreibbar ist, mit einer Kondensatoreinrichtung (26) zum Abkühlen des Arbeitsmediums, mit einer Fördereinrichtung (28) zum Fördern des Arbeitsmediums in Richtung der Verdampfungseinrichtung (12), mit einer Steuereinrichtung (100), wobei Druck- und/oder Temperaturerfassungsmittel (21, 31) für das Arbeitsmedium vorgesehen sind, deren Messwerte der Steuereinrichtung (100) als Eingangswerte zugeführt werden, und mit Mitteln, die bei Überschreitung vorgegebener Grenzwerte für den Druck und/oder der Temperatur des Arbeitsmediums die in der Verdampfungseinrichtung (12) erzeugte Wärmeenergie des Arbeitsmediums und/oder die Menge des von der Fördereinrichtung (28) in Richtung der Verdampfungseinrichtung (12) geförderten Arbeitsmediums reduzieren und/oder ein Strömen von Arbeitsmedium von der Verdampfungseinrichtung (12) in Richtung der Fördereinrichtung (28) und/oder von der Verdampfungseinrichtung (12) in Richtung der Kondensationseinrichtung (26) verhindern.The invention relates to a device (10) for recovering heat from the exhaust gas stream of an internal combustion engine (1), having an evaporation device (12) arranged in operative connection with the exhaust stream for heating a working medium, having an expansion engine (20) which differs from the one in the Evaporator (12) heated working medium is driven, with a condenser device (26) for cooling the working medium, with a conveyor (28) for conveying the working medium in the direction of the evaporation device (12), with a control device (100), wherein pressure and / or temperature detection means (21, 31) are provided for the working medium, the measured values of which are supplied to the control device (100) as input values, and means which, when exceeding predetermined limits for the pressure and / or the temperature of the working medium in the evaporation device (12 ) generated heat energy of the working medium and / or the amount of reduce the working medium conveyed in the direction of the evaporation device (12) and / or a flow of working medium from the evaporation device (12) in the direction of the conveying device (28) and / or from the evaporation device (12) in the direction of the condensation device (26 ) prevent.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine. The invention relates to a device for recovering heat from the exhaust stream of an internal combustion engine.

Beim Betrieb insbesondere von großen Brennkraftmaschinen, wie sie bei LKWs verwendet werden, entsteht eine relativ große Menge von Abgas, wobei das Abgas eine relativ hohe Temperatur aufweist. Zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgas ist es bereits bekannt, den Abgasstrom zum Erwärmen bzw. Verdampfen eines Arbeitsmediums in einer Verdampfungseinrichtung zu verwenden. Das durch die Verdampfung unter erhöhtem Druck stehende Arbeitsmedium wird anschließend über eine Expansionsmaschine geleitet, wobei die dabei von der Expansionsmaschine erzeugte mechanische Antriebsenergie z.B. wieder der Brennkraftmaschine zugeleitet werden kann. Ebenso kann die erzeugte Energie der Expansionsmaschine dazu benutzt werden, Nebenverbraucher oder einen Generator anzutreiben oder anderweitig benutzt zu werden. An die Expansionsmaschine schließt sich wiederum ein Kondensator an, der das Arbeitsmedium verflüssigt. Dieses wird anschließend mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere in Form einer Pumpe, wieder der Verdampfungseinrichtung zugeführt, so dass ein geschlossener Kreislauf für das Arbeitsmedium entsteht. Das soweit beschriebene physikalische Verfahren nutzt zur Erzeugung der Energie aus dem Abgasstrom überhitzte Flüssigkeiten bzw. deren Gase, so dass innerhalb des Systems hohe Drücke und Temperaturen vorherrschen. Dies führt dann zu einer Gefährdung beispielsweise von Personen, wenn das Arbeitsmedium beispielsweise durch eine Beschädigung einer Komponente infolge beispielsweise eines zu hohen Drucks austritt. Eine technische Maßnahme zur Reduzierung dieses Gefährdungspotentials ist das Vorsehen einer Druckabsicherung, die sicherstellt, dass Drücke und Temperaturen, für die die einzelnen Bauteile des Systems ausgelegt sind, im Betrieb nicht überschritten werden können. Üblicherweise werden derartige Druckabsicherungen durch spezielle Sicherheitsbauteile, wie z.B. Druckbegrenzungsventile oder Berstscheiben realisiert. Bei einem geschlossenen Dampfkraftprozess, wie er bei dem soweit oben beschriebenen System vorhanden ist, besteht dabei allerdings der Nachteil, dass eine Begrenzung des zulässigen Drucks mittels eines Sicherheitsbauteils nur durch ein Ablassen des überschüssigen Dampfs bzw. Arbeitsmediums in die Umgebung umgesetzt werden kann. Dabei besteht jedoch das Risiko, dass der entweichende heiße Dampf oder die überhitzte Flüssigkeit in die Umgebung des Fahrzeugs gelangt und dabei Personen gefährdet. Ferner besteht bei einem großen Teil der heute verwendeten flüssigen Arbeitsmedien das Problem, dass diese relativ gut brennen bzw. es zu einer Explosion von Dampf/Luft-Gemischen kommen kann, weshalb ein Abgeben von Dampf an die Umgebung ebenfalls vermieden werden sollte. In the operation, in particular of large internal combustion engines, such as those used in trucks, a relatively large amount of exhaust gas is produced, the exhaust gas having a relatively high temperature. For the recovery of heat from the exhaust gas, it is already known to use the exhaust gas stream for heating or vaporizing a working medium in an evaporation device. The working medium which is subjected to evaporation under the increased pressure is then passed through an expansion machine, the mechanical drive energy which is thereby generated by the expansion machine being e.g. again the internal combustion engine can be supplied. Likewise, the generated energy of the expansion machine can be used to drive auxiliary equipment or a generator or otherwise used. The expansion machine is in turn followed by a condenser, which liquefies the working fluid. This is then fed by means of a conveyor, in particular in the form of a pump, back to the evaporation device, so that a closed circuit for the working medium is formed. The physical method described so far uses superheated liquids or their gases to generate the energy from the exhaust gas stream, so that high pressures and temperatures prevail within the system. This then leads to a risk, for example, of persons when the working medium escapes, for example due to damage of a component due to, for example, too high a pressure. A technical measure for reducing this risk potential is the provision of pressure protection, which ensures that pressures and temperatures for which the individual components of the system are designed can not be exceeded during operation. Usually, such pressure protections are provided by special safety components, e.g. Pressure relief valves or rupture discs realized. In a closed steam power process, as it is present in the system described above, there is the disadvantage that a limitation of the permissible pressure by means of a safety component can only be implemented by discharging the excess steam or working fluid into the environment. However, there is a risk that the escaping hot steam or the overheated liquid gets into the environment of the vehicle, thereby endangering people. Furthermore, there is a problem with a large part of the liquid working media used today that they burn relatively well or that there may be an explosion of steam / air mixtures, so that a discharge of steam to the environment should also be avoided.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der Druck und die Temperatur in dem Rückgewinnungssystem ohne eine Gefährdung der Umgebung, insbesondere ohne eine Gefährdung von Personen, und ohne ein Abgeben von Arbeitsmedium an die Umgebung begrenzt ist. The inventive device for recovering heat from the exhaust stream of an internal combustion engine having the features of claim 1 has the advantage that the pressure and temperature in the recovery system without endangering the environment, in particular without endangering persons, and without dispensing working fluid is limited to the environment.

Der Kern der Erfindung besteht darin, die Wärmeenergie des Arbeitsmediums in dem Hochdruckteil des Rückgewinnungssystems zu begrenzen. Zusätzlich wird eine Überlastung des Niederdruckteils durch das Verhindern von Strömen von Arbeitsmedium in Richtung des Niederdruckbereichs verhindert. Der Vorteil der soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht insbesondere darin, dass eine Druck-/Temperaturabsicherung realisiert werden kann, die nicht auf einem Abgeben von Arbeitsmedium an die Umgebung basiert. Ein weiterer wesentlicher Kernpunkt der Erfindung ist, dass die Vorrichtung an sich bereits vorhandene Einrichtungen bzw. Bauteile nutzt und somit spezielle Sicherheitsbauteile, wie die oben angesprochenen Druckbegrenzungsventile oder Berstscheiben, entfallen können. Dadurch ist der erforderliche Zusatzaufwand relativ gering.The essence of the invention is to limit the thermal energy of the working medium in the high pressure part of the recovery system. In addition, an overload of the low-pressure part is prevented by preventing flows of working fluid in the direction of the low-pressure region. The advantage of the inventive device described so far is in particular that a pressure / temperature protection can be realized, which is not based on a discharge of working fluid to the environment. Another essential feature of the invention is that the device uses already existing facilities or components and thus special safety components, such as the above-mentioned pressure relief valves or rupture discs, can be omitted. As a result, the required additional effort is relatively low.

Konkret schlägt die Erfindung vor, Druck- und/oder Temperaturerfassungsmittel für das Arbeitsmedium vorzusehen, deren Messwerte einer Steuereinrichtung als Eingangswerte zugeführt werden. Die Steuereinrichtung ist wiederum mit Mitteln gekoppelt, die beim Überschreiten vorgegebener Grenzwerte für den Druck und/oder die Temperatur des Arbeitsmediums die in der Verdampfungseinrichtung erzeugte Wärmeenergie des Arbeitsmediums und/oder die Menge des von der Fördereinrichtung in Richtung der Verdampfungseinrichtung geförderten Arbeitsmediums reduzieren und/oder ein Strömen von Arbeitsmedium von der Verdampfungseinrichtung in Richtung der Fördereinrichtung und/oder von der Verdampfungseinrichtung in Richtung der Kondensationseinrichtung verhindern. Specifically, the invention proposes to provide pressure and / or temperature detection means for the working medium whose measured values are fed to a control device as input values. The control device is in turn coupled with means which, when predetermined pressure and / or temperature limits of the working medium are exceeded, reduce the thermal energy of the working medium produced in the evaporating device and / or the amount of working medium conveyed by the conveying device in the direction of the evaporating device preventing a flow of working medium from the evaporation device in the direction of the conveying device and / or from the evaporation device in the direction of the condensation device.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Advantageous developments of the device according to the invention for the recovery of heat from the exhaust gas stream of an internal combustion engine are listed in the subclaims.

In konkreter konstruktiver Ausgestaltung der Mittel zur Reduzierung der in der Verdampfungseinrichtung erzeugten Wärmeenergie des Arbeitsmediums sehen diese ein auf der Eingangsseite für das Abgas der Verdampfungseinrichtung angeordnetes, von der Steuereinrichtung ansteuerbares erstes Ventil vor, das die Menge des der Verdampfungseinrichtung zugeführten Abgases regelt. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass keine Beeinflussung der Strömung bzw. Menge des Arbeitsmediums erforderlich ist, sondern dass die von dem Abgas in das Arbeitsmedium abgegebene Wärmeenergie beeinflusst bzw. reduziert wird und somit die in dem System vorhandene Wärmeenergie verringert wird. In a concrete structural design of the means for reducing the thermal energy of the working medium generated in the evaporation device, these provide a controllable on the input side for the exhaust gas of the evaporation device, controllable by the control device first valve, which regulates the amount of the evaporation device supplied exhaust gas. Such a design has the advantage that no influence on the flow or quantity of the working medium is required, but that the heat energy emitted by the exhaust gas into the working medium is influenced or reduced and thus the heat energy present in the system is reduced.

In bevorzugter Ausgestaltung dieses Ventils ist dieses als Abgas-Bypassventil ausgebildet ist, das über eine Bypassleitung die Eingangsseite für das Abgas der Verdampfungseinrichtung mit der Ausgangsseite der Verdampfungseinrichtung für das Abgas verbindet.In a preferred embodiment of this valve, this is designed as an exhaust gas bypass valve, which connects via a bypass line, the input side for the exhaust gas of the evaporation device with the output side of the evaporation device for the exhaust gas.

Zusätzlich oder alternativ können die Mittel zur Reduzierung der in der Verdampfungseinrichtung erzeugten Wärmeenergie des Arbeitsmediums eine Motorsteuerungseinrichtung für die Brennkraftmaschine umfassen, die von der Steuereinrichtung ansteuerbar ist, und die dazu ausgebildet ist, eine Leistungsreduzierung der Brennkraftmaschine zu bewirken. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass beim Erfassen eines zu hohen Drucks und/oder einer zu hohen Temperatur des Arbeitsmediums die Steuereinrichtung der Vorrichtung ein entsprechendes Eingangssignal an die Motorsteuerung der Brennkraftmaschine abgibt, welche daraufhin in ihrer Leistung reduziert wird, so dass die Menge und/oder Temperatur des von der Brennkraftmaschine erzeugten und der Verdampfungseinrichtung zugeführten Abgases reduziert wird. Additionally or alternatively, the means for reducing the heat energy of the working medium generated in the evaporation device may comprise an engine control device for the internal combustion engine, which is controllable by the control device, and which is adapted to effect a reduction in power of the internal combustion engine. In other words, this means that when detecting an excessively high pressure and / or a too high temperature of the working medium, the control device of the device emits a corresponding input signal to the engine control of the internal combustion engine, which is then reduced in their performance, so that the amount and / or temperature of the exhaust gas generated by the internal combustion engine and supplied to the evaporation device is reduced.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung hinsichtlich der Mittel zum Verhindern von Strömen von Arbeitsmedium von der Verdampfungseinrichtung in Richtung der Kondensationseinrichtung sieht ein von der Steuereinrichtung ansteuerbares, an der Eingangsseite der Expansionsmaschine angeordnetes zweites Ventil, insbesondere in Form eines Bypassventils, umfassen. Dieses Ventil weist eine Sperrstellung auf, so dass ein Strömen von Arbeitsmedium vom Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich (hinter der Expansionsmaschine) verhindert wird, so dass die Bauteile des Niederdruckbereichs vor einer Überlastung geschützt sind. A further advantageous embodiment of the invention with regard to the means for preventing flow of working medium from the evaporation device in the direction of the condensation device provides a controllable by the control device, arranged on the input side of the expansion machine second valve, in particular in the form of a bypass valve include. This valve has a blocking position, so that a flow of working fluid from the high-pressure region into the low-pressure region (behind the expansion machine) is prevented, so that the components of the low-pressure region are protected against overloading.

Hinsichtlich der Mittel zur Reduzierung der Menge des von der Fördereinrichtung in Richtung der Verdampfungseinrichtung geförderten Arbeitsmediums weisen diese eine Förderpumpe auf, die von der Steuereinrichtung ansteuerbar ist, und deren Fördermenge veränderbar ist, insbesondere über eine Drehzahlveränderung, oder in einem unabhängig von der Steuereinrichtung in der Fördereinrichtung angeordneten Fördermengenbegrenzungseinrichtung als separates Element oder durch die Bauart der Fördereinrichtung bedingt, beispielsweise bei der Verwendung einer Membranpumpe. Alternativ hierzu kann auch eine unabhängig von der Steuereinrichtung in der Fördereinrichtung angeordnete Fördermengenbegrenzungseinrichtung vorgesehen sein. Diese kann beispielsweise in Form einer elektrischen Momentbegrenzung bei einer elektrisch antreibbaren Konstantpumpe, durch ein automatisches Rückschwenken bei einer Verstellpumpe oder durch eine Integration eines Druckbegrenzungs- bzw. Überströmventils in der Speisepumpe ausgebildet sein. With regard to the means for reducing the amount of the conveyed by the conveyor in the direction of the evaporation medium working medium, these have a feed pump, which is controlled by the control device, and the delivery rate is variable, in particular via a speed change, or in an independent of the control device in the Conveyor arranged flow rate limiting device as a separate element or due to the design of the conveyor, for example, when using a diaphragm pump. Alternatively, it may be provided independently of the control device arranged in the conveyor flow rate limiting device. This can be embodied, for example, in the form of an electric moment limitation in the case of an electrically driven fixed displacement pump, by an automatic pivoting back in a variable displacement pump or by an integration of a pressure limiting or overflow valve in the feed pump.

Um zu verhindern, dass ein Rückströmen von Arbeitsmedium von der Verdampfungseinrichtung in Richtung der Fördereinrichtung (Pumpe) bzw. des Niederdruckbereichs stattfindet, kann es vorgesehen sein, dass ein zwischen der Fördereinrichtung (Pumpe) und der Verdampfungseinrichtung angeordnetes Rückschlagventil vorhanden ist.In order to prevent a backflow of working medium from the evaporation device in the direction of the conveyor (pump) or the low-pressure region takes place, it may be provided that a check valve arranged between the conveyor (pump) and the evaporation device is present.

Um den Druck und/oder die Temperatur des Arbeitsmediums an den relevanten Stellen innerhalb des Rückgewinnungssystems erfassen zu können, ist es vorgesehen, dass die Druck- und/oder Temperaturerfassungsmittel zwischen der Verdampfungseinrichtung und der Expansionsmaschine und/oder zwischen der Kondensatoreinrichtung und der Fördereinrichtung (Pumpe) angeordnet sind.In order to be able to detect the pressure and / or the temperature of the working medium at the relevant points within the recovery system, it is provided that the pressure and / or temperature detection means between the evaporator and the expansion machine and / or between the condenser device and the conveyor (pump ) are arranged.

Die Erfindung umfasst auch die Verwendung einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, wobei die Verwendung in der Nutzung der Vorrichtung bei einem Nutzfahrzeug, insbesondere einem LKW, besteht. The invention also includes the use of a device according to the invention so far described for recovering heat from the exhaust gas stream of an internal combustion engine, wherein the use in the use of the device in a commercial vehicle, in particular a truck exists.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in der einzigen Figur eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wärme aus dem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine. This shows in the single figure a schematic representation of a device for recovering heat from the exhaust stream of an internal combustion engine.

In der Figur ist eine Vorrichtung 10 zur Rückgewinnung von Wärme aus einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Bei der Brennkraftmaschine 1 handelt es sich insbesondere um den Antriebsmotor des Nutzfahrzeugs, insbesondere eines LKWs. Die Steuerung der Brennkraftmaschine 1 erfolgt über eine Motorsteuerungseinrichtung 2. Die Brennkraftmaschine 1 weist darüber hinaus zumindest eine Abgasleitung 3 auf, die in Wirkverbindung mit der Vorrichtung 10 angeordnet ist.In the figure is a device 10 for the recovery of heat from an exhaust gas stream of an internal combustion engine 1 shown. In the internal combustion engine 1 it is in particular the drive motor of the commercial vehicle, in particular a truck. The control of the internal combustion engine 1 via an engine control device 2 , The internal combustion engine 1 also has at least one exhaust pipe 3 on, in operative connection with the device 10 is arranged.

Die Vorrichtung 10 weist eine Verdampfungseinrichtung 12 zum Verdampfen eines Arbeitsmediums auf. Bei dem Arbeitsmedium handelt es sich beispielsweise um Ethanol, Wasser, Cyclopentan oder ein Kältemittel. Auf der Eingangsseite der Verdampfungseinrichtung 12 ist ein Abgas-Bypassventil 14 angeordnet, das in Abhängigkeit seiner Stellung den von der Brennkraftmaschine 1 erzeugten Abgasstrom entweder in die Verdampfungseinrichtung 12 leitet oder aber zumindest teilweise über eine Bypassleitung 15 unter Umgehung der Verdampfungseinrichtung 12 in die Abgasleitung 3 hinter der Ausgangsseite der Verdampfungseinrichtung 12 weiterleitet. Das Abgas-Bypassventil 14 ist von einer Steuereinrichtung 100 über eine Leitung 17 der Vorrichtung 10 ansteuerbar. Optional ist die Steuereinrichtung 100 über eine Leitung 16 mit der Motorsteuerungseinrichtung 2 der Brennkraftmaschine 1 verbunden, um der Motorsteuerungseinrichtung 2 Eingangssignale zuzuführen, die ggf. die Motorsteuerung der Brennkraftmaschine 1, insbesondere deren Leistungsabgabe und damit die Abgaswärme, beeinflussen.The device 10 has an evaporation device 12 for evaporation of a working medium. The working medium is, for example, ethanol, water, cyclopentane or a refrigerant. On the input side of the evaporator 12 is an exhaust bypass valve 14 arranged, depending on its position that of the internal combustion engine 1 generated exhaust stream either in the evaporation device 12 conducts or at least partially via a bypass line 15 bypassing the evaporation device 12 in the exhaust pipe 3 behind the exit side of the evaporator 12 forwards. The exhaust bypass valve 14 is from a controller 100 over a line 17 the device 10 controllable. Optionally, the control device 100 over a line 16 with the engine control device 2 the internal combustion engine 1 connected to the engine control device 2 To supply input signals, possibly the engine control of the internal combustion engine 1 , in particular their power output and thus the exhaust heat, influence.

Die Ausgangsseite der Verdampfungseinrichtung 12 für das Arbeitsmedium ist über ein weiteres Bypassventil 18 mit der Eingangsseite einer Expansionsmaschine 20 verbunden. Zwischen der Ausgangsseite der Verdampfungseinrichtung 12 für das Arbeitsmedium und dem Bypassventil 18 ist darüber hinaus ein Druck- und/oder Temperaturerfassungsmittel 21 angeordnet, das über eine Leitung 22 mit der Steuereinrichtung 100 verbunden ist. Die Expansionsmaschine 20 erzeugt mechanische Arbeit bzw. Leistung und wird von dem in der Verdampfungseinrichtung 12 erhitzten und verdampften Arbeitsmedium angetrieben. Das Bypassventil 18 ist über eine Bypassleitung 23 mit der Ausgangsseite der Expansionsmaschine 20 verbunden und über eine Leitung 24 von der Steuereinrichtung 100 ansteuerbar. In Abhängigkeit der Stellung des Bypassventils 18 erfolgt eine Beaufschlagung der Expansionsmaschine 20 mit dem Arbeitsmedium. Der Bereich zwischen der Verdampfungseinrichtung 12 und der Expansionsmaschine 20 bildet einen Hochdruckbereich der Vorrichtung 10 aus.The outlet side of the evaporator 12 for the working fluid is over another bypass valve 18 with the input side of an expansion machine 20 connected. Between the outlet side of the evaporator 12 for the working medium and the bypass valve 18 is also a pressure and / or temperature sensing means 21 arranged, over a line 22 with the control device 100 connected is. The expansion machine 20 generates mechanical work or power and is from that in the evaporation device 12 heated and vaporized working medium driven. The bypass valve 18 is via a bypass line 23 with the exit side of the expansion machine 20 connected and via a line 24 from the controller 100 controllable. Depending on the position of the bypass valve 18 a loading of the expansion machine takes place 20 with the working medium. The area between the evaporation device 12 and the expansion machine 20 forms a high pressure area of the device 10 out.

Die Ausgangsseite der Expansionsmaschine 20 ist mit einer Kondensatoreinrichtung 26 verbunden, die dazu dient, das aus Richtung der Expansionsmaschine 20 kommende, entspannte Arbeitsmedium zu verflüssigen. Die Ausgangsseite der Kondensatoreinrichtung 26 ist mit der Eingangsseite einer Fördereinrichtung 28 in Form einer Förderpumpe verbunden. Weiterhin ist in einer Leitung 29 zwischen der Kondensatoreinrichtung 26 und der Fördereinrichtung 28 ein Ausgleichsbehälter 30 für das Arbeitsmedium angeordnet, um einen eventuellen Verlust von Arbeitsmedium auszugleichen. Zusätzlich ist zwischen der Kondensatoreinrichtung 26 und der Fördereinrichtung 28 ein weiteres Druck- und/oder Temperaturerfassungsmittel 31 angeordnet, dessen erfasste Druck- bzw. Temperaturwerte über eine Leitung 32 der Steuereinrichtung 100 zugeführt werden. Die Fördereinrichtung 28 ist darüber hinaus über eine Leitung 33 ebenfalls von der Steuereinrichtung 100 ansteuerbar. The exit side of the expansion machine 20 is with a capacitor device 26 which serves, from the direction of the expansion machine 20 liquefy coming, relaxed working medium. The output side of the capacitor device 26 is with the input side of a conveyor 28 connected in the form of a feed pump. Furthermore, in a line 29 between the capacitor device 26 and the conveyor 28 a surge tank 30 arranged for the working medium to compensate for any loss of working medium. In addition, between the capacitor device 26 and the conveyor 28 another pressure and / or temperature sensing means 31 arranged, whose recorded pressure or temperature values via a line 32 the control device 100 be supplied. The conveyor 28 is beyond a line 33 also from the controller 100 controllable.

An die Fördereinrichtung 28 schließt sich ein Rückschlagventil 35 an, das ein Rückströmen von Arbeitsmedium aus Richtung der Verdampfungseinrichtung 12 in Richtung der Fördereinrichtung 28 verhindert. Von dem Rückschlagventil 35 gelangt das Arbeitsmedium über eine Leitung 36 wiederum zu der Verdampfungseinrichtung 12. Der Bereich ab dem Ausgang der Expansionsmaschine 20 bildet einen Niederdruckbereich der Vorrichtung 10 aus. To the conveyor 28 closes a check valve 35 on, which is a return flow of working medium from the direction of the evaporation device 12 in the direction of the conveyor 28 prevented. From the check valve 35 the working fluid passes through a pipe 36 turn to the evaporation device 12 , The area from the exit of the expansion machine 20 forms a low pressure area of the device 10 out.

Beim Überschreiten von Grenzwerten für den Druck und/oder die Temperatur des Arbeitsmediums innerhalb der Vorrichtung 10, was durch die Druck- und/oder Temperaturerfassungsmittel 21, 31 erfasst wird, kann die Steuereinrichtung 10 durch eine Ansteuerung des Bypassventils 14 und/oder des Bypassventils 18 und/oder der Fördereinrichtung 28 und/oder der Motorsteuerungseinrichtung 2 der Brennkraftmaschine 1 den Druck bzw. die Energie und/oder die Temperatur des Arbeitsmediums 1 innerhalb der Vorrichtung 10 begrenzen. When limit values for the pressure and / or the temperature of the working medium within the device are exceeded 10 What caused by the pressure and / or temperature sensing means 21 . 31 is detected, the control device 10 by a control of the bypass valve 14 and / or the bypass valve 18 and / or the conveyor 28 and / or the engine control device 2 the internal combustion engine 1 the pressure or the energy and / or the temperature of the working medium 1 within the device 10 limit.

Die soweit beschriebene Vorrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist die Erfindung auch bei Systemen bzw. Vorrichtungen 10 mit mehr als einer Verdampfungseinrichtung 12 bzw. Wärmequelle anwendbar. Auch Systeme bzw. Vorrichtungen 10 mit Rekuperatoren sollen von der Erfindung umfasst sein. The device described so far 10 can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. So the invention is also in systems or devices 10 with more than one evaporation device 12 or heat source applicable. Also systems or devices 10 with recuperators should be encompassed by the invention.

Claims

Contraption ( 10 ) for recovering heat from the exhaust gas flow of an internal combustion engine ( 1 ), with an evaporation device arranged in operative connection with the exhaust gas flow ( 12 ) for heating a working medium, with an expansion machine ( 20 ), that of the in the evaporation device ( 12 ) heated working medium, with a capacitor device ( 26 ) for cooling the working medium, with a conveyor ( 28 ) for conveying the working medium in the direction of the evaporation device ( 12 ), with a control device ( 100 ), wherein pressure and / or temperature sensing means ( 21 . 31 ) are provided for the working medium whose measured values of the control device ( 100 ) are supplied as input values, and with means at Exceeding predetermined limits for the pressure and / or the temperature of the working medium in the evaporation device ( 12 ) generated heat energy of the working medium and / or the amount of the conveyor ( 28 ) in the direction of the evaporation device ( 12 ) reduced working medium and / or a flow of working fluid from the evaporation device ( 12 ) in the direction of the conveyor ( 28 ) and / or from the evaporation device ( 12 ) in the direction of the condensation device ( 26 ) prevent.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the means for reducing the in the evaporation device ( 12 ) generated heat energy of the working medium on the input side for the exhaust gas of the evaporation device ( 12 ), by the control device ( 100 ) controllable first valve ( 14 ), the amount of the evaporation device ( 12 ) regulated exhaust gas controls.

Device according to claim 2, characterized in that the first valve ( 14 ) is designed as an exhaust gas bypass valve, which via a bypass line ( 15 ) the input side for the exhaust gas of the evaporation device ( 12 ) with the outlet side of the evaporation device ( 12 ) for the exhaust gas connects.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the means for reducing the in the evaporation device ( 12 ) generated thermal energy of the working medium, a motor control device ( 2 ) for the internal combustion engine ( 1 ) provided by the control device ( 100 ) is controlled, and which is adapted to a power reduction of the internal combustion engine ( 1 ) to effect.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the means for preventing flows of working medium from the evaporation device ( 12 ) in the direction of the condensation device ( 26 ) one of the control device ( 100 ) controllable, on the input side of the expansion machine ( 20 ) arranged second valve ( 18 ), in particular in the form of a bypass valve.

Device according to claim 5, characterized in that the second valve ( 18 ) has three switching positions, a first switching position in which the working medium of the expansion machine ( 20 ) is supplied, a second switching position in which the working medium via a bypass line ( 23 ) an output side of the expansion machine ( 20 ), and a third switching position, which acts as a blocking position in the direction of the expansion machine ( 20 ) and the bypass line ( 23 ) acts for the working medium.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the means for reducing the amount of the of the conveyor ( 28 ) in the direction of the evaporation device ( 12 ) conveyed working medium in a feed pump consist of the control device ( 100 ) is controllable, and whose flow rate is variable, in particular via a speed change, or in an independent of the control device ( 100 ) in the conveyor ( 28 ) arranged Fördermengenbegrenzungseinrichtung as a separate element or by the design of the conveyor ( 28 ) conditionally.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the means for preventing flows of working medium from the evaporation device ( 12 ) in the direction of the conveyor ( 28 ) between the conveyor ( 28 ) and the evaporation device ( 12 ) arranged valve ( 35 ), in particular in the form of a check valve.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the pressure and / or temperature detection means ( 21 . 31 ) between the evaporation device ( 12 ) and the expansion machine ( 20 ) and / or between the capacitor device ( 26 ) and the conveyor ( 28 ) are arranged.

Use of a device ( 10 ) according to one of claims 1 to 9 for the recovery of heat from the exhaust stream of a commercial vehicle, in particular a truck.