该动力总成包括内燃发动机(2)，该内燃发动机(2)包括进气管线和具有至少一个换热器的排气管线。该动力总成还包括能够向主内燃发动机(2)提供额外动力的布雷顿循环系统(15)，该布雷顿循环系统(15)包括气体压缩机(16)、燃料燃烧加热器(17)、以及与该压缩机(16)联结的涡轮机(18)，因而：空气被吸入到压缩机(16)中，在该压缩机(16)中，空气被加压；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中，加压后的该空气与来自主内燃发动机的排气进行热交换；被加热和加压后的该空气由燃料燃烧加热器(17)进一步加热并然后通过涡轮机(18)而膨胀，在该涡轮机(18)处，由涡轮机(18)提取的功的第一部分用于驱动所述压缩机(16)，而由涡轮机(18)提取的该功的第二部分用于提供额外的能量。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
在此技术方面，本专利技术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。本专利技术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。根据本专利技术，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；幻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。根据本专利技术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，幻供热，；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，本专利技术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。本专利技术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，根据本专利技术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。在本专利技术的实施例中，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。在本专利技术的另一个实施例中，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。在本专利技术的此实施例中，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。在运行期间，该控制单元控制燃料燃烧加热器的运行，以开启或关闭燃料燃烧加热器和/或控制由燃料燃烧加热器生成的热量的大小。在本专利技术的优选实施例中，加热的空气和在燃料燃烧加热器内产生的燃烧产物流过位于涡轮机下游的污染控制部件。应注意的是内燃发动机能够相配地装配有涡轮增压器。为遵守排放法规，加热的空气和在燃烧器内产生的燃烧产物流过位于涡轮机下游的污染控制部件。根据本专利技术的动力总成涉及能够装配有涡轮增压器的内燃发动机和/或内燃发动机为柴油发动机。附图说明当结合附图阅读时，将更好地理解以下对本专利技术实施例的详细描述，然而，应当理解，本专利技术不限于所公开的实施例。在各图中图1是常规的内燃发动机的示意图2示意性地示出了根据本专利技术的内燃发动机的实施例。 具体实施例方式图1示出了常规的内燃发动机2。应当认识到，图1是内燃发动机的示意性表示， 且为了以下描述的清晰性起见，许多细节已经省略。该内燃发动机包括发动机缸体3，该发动机缸体3具有多个气缸。进气被通过进气管线4运送，该进气管线4对发动机气缸供气。内燃发动机2通常能够包括至少一个涡轮增压器，该涡轮增压器合并了涡轮机5 和压缩机7，该涡轮机5位于排气管线6上，该压缩机7联结到涡轮机5，并位于进气管线4 上。增压空气冷却器8能够位于压缩机7下游。在每个气缸内生成的排气由排气歧管9收集，该排气歧管9例如布置为两个半体。 与排气歧管9连接的排气管线6将气体(排气)的一部分通过涡轮增压器的涡轮机5朝向大气运送。排气管线6能够设置有污染控制装置10，例如柴油微粒过滤器(DPF)和/或 SCR催化转化器。该气体(EGR气体)的另一部分能够通过EGR回路11被运送到进气管线 4内。EGR回路11能够设置有EGR冷却器12。因此，排气与燃料及新鲜空气一起被引入到发动机气缸内，从而实现降低进气混合物的氧浓度的效果。这最终减少了在发动机气缸内燃烧期间NOx的形成。如图1所示，内燃发动机2具有设定的容量。换言之，图示的内燃发动机具有设定的排量；涡轮增压器具有设定的尺寸；因此，内燃发动机2具有固定的动力输出，所述动力输出不能扩展以应对峰值动力需求。根据本专利技术的动力总成1的实施例在图2中示出，且动力总成1还包括另外的用于双重目的的系统，所述双重目的为从主发动机排气回收否则将排放到大气中的热量; 以及，当动力需求超过主发动机在良好条件下能够供给的动力需求时，也提供额外的动力装置。在所图示的本专利技术实施例中，内燃发动机2与布雷顿循环系统15相组合，所述布雷顿循环系统15能够提供额外容量，同时使在常规内燃发动机中通常被浪费的一些能量得到有效利用。布雷顿循环系统15包括气体回路，在该气体回路中，气体流过三个主要部件，即压缩机16、燃料燃烧加热器17和涡轮机18。压缩机16和涡轮机18机械联结在共用的轴上。因此，该布雷顿循环系统作为气体涡轮发动机运行。在所示出的图2的实施例中，诸如交流发电机或发电机等的机电装置19也联本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种动力总成（１），尤其是用于机动车辆的动力总成（１），所述动力总成（１）包括主内燃发动机（２），所述主内燃发动机（２）包括进气管线（４）和排气管线（６），其特征在于，所述动力总成（１）还包括能够向所述主内燃发动机（２）提供额外动力的布雷顿循环系统（１５），所述布雷顿循环系统（１５）包括气体压缩机（１６）、燃料燃烧加热器（１７）、以及与所述压缩机（１６）联结的涡轮机（１８），因而，空气被吸入到所述压缩机（１６）中，在所述压缩机（１６）中，所述空气被加压；加压后的所述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，加压后的所述空气与来自所述主内燃发动机的排气进行热交换；被加热和加压后的所述空气由所述燃料燃烧加热器（１７）进一步加热并然后通过所述涡轮机（１８）而膨胀，在所述涡轮机（１８）处，由所述涡轮机（１８）提取的功的第一部分用于驱动所述压缩机（１６），而由所述涡轮机（１８）提取的所述功的第二部分用于提供额外的能量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种动力总成(1)，尤其是用于机动车辆的动力总成(1)，所述动力总成(1)包括主内燃发动机O)，所述主内燃发动机(2)包括进气管线(4)和排气管线(6)，其特征在于， 所述动力总成(1)还包括能够向所述主内燃发动机( 提供额外动力的布雷顿循环系统(15)，所述布雷顿循环系统(1 包括气体压缩机(16)、燃料燃烧加热器(17)、以及与所述压缩机(16)联结的涡轮机(18)，因而，空气被吸入到所述压缩机(16)中，在所述压缩机(16)中，所述空气被加压；加压后的所述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，加压后的所述空气与来自所述主内燃发动机的排气进行热交换；被加热和加压后的所述空气由所述燃料燃烧加热器(17)进一步加热并然后通过所述涡轮机(18)而膨胀，在所述涡轮机(18)处，由所述涡轮机(18)提取的功的第一部分用于驱动所述压缩机(16)，而由所述涡轮机(18)提取的所述功的第二部分用于提供额外的能量。2.根据权利要求1所述的动力总成，其特征在于，所述排气管线(6)设置有换热器 (23)，在所述换热器处，来自内燃发动机排气的热量形式的能量被传递给在所述布雷顿循环系统(15)中流动的所述加压空气。3.根据权利要求2所述的动力总成，其特征在于，在所述排气管线(6)中的所述换热器 (23)布置在污染控制装置的上游，所述污染控制装置包括SCR催化转化器。4.根据权利要求2或3所述的动力总成，其特征在于，在所述排气管线(6)中的所述换热器布置在污染控制装置的下游，所述污染控制装置包括柴油微粒过滤器(DPF)。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的动力总成，其特征在于，所述内燃发动...
【专利技术属性】
技术研发人员：马克·勒琼，
申请(专利权)人：雷诺卡车公司，
类型：发明
国别省市：FR
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