Antriebsstrang, insbesondere für Lkw und Schienenfahrzeuge

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, insbesondere für Nutzkraftfahrzeuge wie zum Beispiel Lkw, Busse, Baumaschinen, Triebwagen von Schienenfahrzeugen oder Lokomotiven, mit einem Verbrennungsmotor und einem Dampfkreislauf, der zumindest teilweise mit bei dem Betrieb des Verbrennungsmotors anfallender Wärme betrieben wird. Sie ist jedoch auch bei Pkw oder anderen mobilen oder stationären Anlagen verwendbar.

Antriebsstränge, bei welchen neben einem Verbrennungsmotor als erstes

Antriebsaggregat eine Expansionsmaschine in einem Dampfkreislauf als zweites Antriebsaggregat vorgesehen ist, sind bekannt. Der Verbrennungsmotor dient dem Antrieb des Antriebsstranges beziehungsweise des Fahrzeugs. Die Expansionsmaschine kann gemäß einer ersten Ausführungsform ebenfalls dem Antrieb des Fahrzeugs dienen, das heißt Antriebsleistung in den Antriebsstrang zur übertragung auf Antriebsräder des Fahrzeugs einspeisen, oder ein Nebenaggregat, beispielsweise einen Generator, im Antriebsstrang antreiben. Zum Verdampfen des Arbeitsmediums des Dampfkreislaufes wird dabei herkömmlich Wärme aus dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors verwendet, wobei ein das Arbeitsmedium des Dampfkreislaufes führender Wärmetauscher im Abgasstrom des Verbrennungsmotors angeordnet ist und durch das Abgas derart beaufschlagt wird, dass die Wärme aus dem Abgas in das Arbeitsmedium übertragen wird.

Herkömmlich wird somit Wärme, die ohne Vorsehen des Dampfkreislaufes und

Nutzen der Abgaswärme über einen Auspuff an die Umgebung abgegeben würde, zur Dampferzeugung verwendet. Der erzeugte Dampf wird dann durch die Expansionsmaschine geleitet, in welcher er unter Abgabe von Arbeit expandiert. Anschließend wird der expandierte Dampf durch einen Kondensator geführt, in welchem er unter Abgabe von Wärme an das Fahrzeugkühlsystem kondensiert wird, um anschließend im flüssigen Zustand über eine Pumpe wieder dem

Wärmetauscher im Abgasstrom, auch Dampferzeuger genannt, zugeleitet zu werden.

Das Vorsehen eines Dampfkreislaufes führt herkömmlich demnach dazu, dass über das Fahrzeugkühlsystem mehr Wärme abgeführt werden muss, und das Fahrzeugkühlsystem entsprechend leistungsfähiger ausgelegt werden muss. Beispielsweise muss ein Kühlluftstrom von einem Ventilator des Fahrzeugkühlsystems durch den Kondensator geleitet werden.

In jüngerer Zeit werden Antriebsstränge, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer sogenannten Abgasrückführung (AGR) ausgerüstet, um die Emissionswerte des Verbrennungsmotors an die gesetzlich vorgegebenen Anforderungen anzupassen. Hierbei wird Abgas von der Abgasseite des Verbrennungsmotors auf die Frischluftseite des Verbrennungsmotors geleitet und mit Frischluft gemischt. Das Gemisch wird dann zur Verbrennung gemeinsam mit Kraftstoff in die verschiedenen Zylinder des Verbrennungsmotors eingeleitet, verdichtet und unter Abgabe von Arbeit verbrannt. Dabei wirkt der Anteil von Abgas sozusagen als Inertgas bei der Verbrennung.

Der in der Abgasrückführung auf die Frischluftseite geleitetet Anteil des

Abgasstromes muss aufgrund seiner hohen Temperatur, mit welcher er aus dem Verbrennungsmotor austritt, gekühlt werden. Dies erfolgt wiederum herkömmlich über das Fahrzeugkühlsystem, und zwar mit Kühlwasser in einem entsprechend in der Abgasrückführung vorgesehenen Wärmetauscher. Die über die Abgasrückführung in das Kühlwasser eingeleitete Wärme muss entsprechend über den Fahrzeugkühler an die Umgebung abgegeben werden, was wiederum eine große Kühlerfläche oder stark erhöhter Antriebsleistung für den Kühlerlüfter erfordert, und gegebenenfalls eine entsprechend starke Kühlwasserpumpe, um einen großen Kühlwasserstrom im Kühlwasserkreislauf umzuwälzen.

Bei Antriebssträngen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, mit Abgasrückführung und einem Dampfkreislauf wird demnach eine besonders große Wärmemenge in das Fahrzeugkühlsystem eingetragen.

Die in das Fahrzeugkühlsystem eingetragene Wärmemenge kann noch dadurch vergrößert werden, dass der Antriebsstrang mit einem sogenannten aufgeladenen Verbrennungsmotor versehen ist. Bekanntlich wird bei einer solchen Aufladung eine Abgasturbine im Abgasstrom angeordnet, welche einen Verdichter antreibt, der Frischluft für die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor verdichtet. Bei der Verdichtung erwärmt sich die Frischluft und muss entsprechend, bevor sie in den Verbrennungsmotor eingeleitet wird, wieder gekühlt werden. Dies erfolgt herkömmlich ebenfalls über den Fahrzeugkühler, in der Regel über einen Luft- Luft-Wärmetauscher im Unterschied zum Abkühlen des Kühlwassers in einem Luft-Wasser-Wärmetauscher. Auch dieser Luft-Luft-Wärmetauscher muss entsprechend leistungsstark ausgelegt werden.

Die Offenlegungsschrift DE 10 2006 036 122 A1 beschreibt eine Antriebseinrichtung mit einem Verbrennungsmotor, der einen Abgasstrom erzeugt. Ein Teil des Abgases wird mittels einer Abgasrückführung auf die Frischluftseite des Verbrennungsmotors zurückgeführt. In der Abgasrückführung ist ein

Wärmetauscher angeordnet, mittels welchem Wärme aus dem rückgeführten Abgas in einen Arbeitsmediumkreislauf mit einer Expansionsmaschine übertragen wird. Somit kann ein Teil der Wärme der Abgasführung in der Expansionsmaschine genutzt werden. Diese Wärmenutzung ist jedoch noch nicht optimal.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise Schienenfahrzeug oder LKW, jedoch auch Pkw anzugeben, welcher hinsichtlich der Emissionswerte des Verbrennungsmotors und des Kraftstoffbedarfs optimiert ist und zugleich eine Belastung des Kühlsystems durch einen vergleichsweise geringeren Wärmeeintrag in dieses vermindert.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Der erfindungsgemäße Antriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor auf, der einen Abgasstrom erzeugt. Der Abgasstrom wird in einer Abgasleitung geführt, die dementsprechend an dem Verbrennungsmotor angeschlossen ist. Selbstverständlich können auch mehrere Abgasleitungen parallel und/oder in Reihe zueinander vorgesehen sein.

Ferner ist ein Zuluftleitungssystem vorgesehen, welches wenigstens eine Zuluftleitung zum Zuführen eines Zuluftstromes für die Verbrennung im Verbrennungsmotor umfasst. Das Zuluftleitungssystem ist entsprechend am Verbrennungsmotor angeschlossen. Bei der Zuluft kann es sich um Frischluft oder, wie dargestellt, um ein mit Abgas gemischtes Frischluft-Abgas-Gemisch handeln, für welches dann im Zuluftleitungssystem entsprechend eine Frischluftleitung und eine Rückführungsleitung von der Abgasseite auf die Frischluftseite des Verbrennungsmotors vorgesehen sind.

Der erfindungsgemäße Antriebsstrang weist ferner einen Dampfkreislauf auf, der mit einem Arbeitsmedium betrieben wird, das in einem Wärmetauscher verdampft, dann durch eine Expansionsmaschine unter Abgabe von Arbeit expandiert und anschließend in einem Kondensator kondensiert wird. Das Arbeitsmedium kann beispielsweise Wasser oder eine andere verdampfungsfähige Flüssigkeit sein.

Erfindungsgemäß ist der Wärmetauscher oder zumindest ein Wärmetauscher, mittels welchem das Arbeitsmedium im Dampfkreislauf zumindest teilweise verdampft wird, in der Rückführungsleitung für Abgas, die insbesondere in einer Frischluftleitung mündet, vorgesehen, so dass Wärme aus der Abgasrückführung zur Verdampfung des Arbeitsmediums herangezogen wird. Unter Verdampfung

des Arbeitsmediums ist jegliche Art von Wärmeübertragung in das Arbeitsmedium zu verstehen, ungeachtet dessen, ob am Ende des Wärmetauschers, in welchem die Wärmeübertragung stattfindet, auf der Arbeitsmediumseite bereits das Arbeitsmedium im dampfförmigen Zustand oder teilweise dampfförmigen Zustand vorliegt, oder noch nicht, und im letzteren Fall insbesondere in einem weiteren Wärmetauscher vollständig verdampft wird.

Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform sind in der Abgasrückführung, das heißt in der eingangs beschriebenen Rückführungsleitung, wenigstens zwei Wärmetauscher zur Verdampfung des Arbeitsmediums des Dampfkreislaufes vorgesehen. Das Abgas in der Rückführungsleitung strömt zunächst durch den ersten Wärmetauscher und anschließend durch den zweiten Wärmetauscher, wobei es in jedem Wärmetauscher Wärme an das Arbeitsmedium des Dampfkreislaufes abgibt. Das Arbeitsmedium des Dampfkreislaufes strömt entsprechend erst durch den zweiten Wärmetauscher in der Rückführungsleitung, anschließend durch einen weiteren Wärmetauscher, der in der Abgasleitung vorgesehen ist, welcher mit einem zur Weiterleitung an die Umgebung bestimmten Abgasstrom beaufschlagt ist, und schließlich durch den ersten Wärmetauscher in der Rückführungsleitung. Somit sind in der Rückführungsleitung zwei Wärmetauscher zur Verdampfung des Arbeitsmediums des Dampfkreislaufes mit zueinander verschiedenen Temperaturniveaus vorgesehen. Der zwischengeschaltete weitere Wärmetauscher in der Abgasleitung liegt hinsichtlich seines Temperaturniveaus, in der Regel aufgrund einer in der Abgasleitung vorgeschalteten Abgasturbine und/oder eines Dieselpartikelfilters, auf einem Temperatumiveau zwischen den Temperaturniveaus des ersten und des zweiten Wärmetauschers in der Rückführungsleitung.

Gemäß einer alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist ein Wärmetauscher in der Rückführungsleitung hinsichtlich der Strömung des Arbeitsmediums des Dampfkreislaufes parallel zu einem weiteren Wärmetauscher in der Abgasleitung vorgesehen, wobei ein Steuerorgan in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums vor und/oder hinter den Wärmetauschern dazu dient, den

Arbeitsmediumstrom im Verhältnis wahlweise auf die beiden Wärmetauscher aufzuteilen. So kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform die Aufteilung wahlweise derart variabel erfolgen, dass der gesamte Arbeitsmediumstrom durch den Wärmetauscher in der Rückführungsleitung oder durch den weiteren Wärmetauscher in der Abgasleitung strömt oder dass der Gesamtstrom auf beide Wärmetauscher in einem fest vorgegebenen oder variabel einstellbaren Verhältnis aufgeteilt wird. Auch ist es möglich, zu den beiden genannten Wärmetauschern, dem Wärmetauscher in der Rückführungsleitung und dem weiteren Wärmetauscher in der Abgasleitung, einen Bypass für das Arbeitsmedium des Dampfkreislaufes vorzusehen, mittels welchem das Arbeitsmedium teilweise oder insgesamt an beiden Wärmetauschern vorbeigeleitet werden kann.

Wenn erfindungsgemäß ein Wärmetauscher zur Verdampfung des Arbeitsmediums des Dampfkreislaufes in der Abgasrückführung vorgesehen ist, so kann insbesondere dann auf den herkömmlichen Wasser-Gas-Wärmetauscher des Fahrzeugkühlsystems, mittels welchem die Wärme aus dem durch die Abgasrückführung geleiteten Abgasstromanteils in das Kühlwasser geleitet wurde, verzichtet werden, oder ein entsprechend kleiner dimensionierter Wasser-Gas- Wärmetauscher des Fahrzeugkühlsystems, durch welchen Kühlwasser geleitet wird, kann zusätzlich vorgesehen sein. Dadurch, dass durch Nutzung von Wärme aus der Abgasrückführung für den Dampfkreislauf beziehungsweise zur Erzeugung von Dampf weniger Wärme als herkömmlich in das Kühlwasser eingetragen wird, ist es möglich, das Fahrzeugkühlsystem für eine geringere maximale Kühlleistung auszulegen, beispielsweise indem der Kühler, mittels welchem die Wärme aus dem Kühlwasser an die Umgebung abgeführt wird, verkleinert wird, oder der Kühlwasserstrom im Fahrzeugkühlsystem verringert wird.

Eine weitere Wärmequelle, die alternativ oder zusätzlich zur Erzeugung von Dampf, das heißt zur Verdampfung des Arbeitsmediums des Dampfkreislaufes herangezogen werden kann, ist bei einem Antriebsstrang mit aufgeladenem Verbrennungsmotor in Strömungsrichtung der Frischluft hinter einem Verdichter

angeordnet, welcher die Frischluft verdichtet und insbesondere über eine Abgasturbine im Abgasstrom des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, mit einem solchen Verdichter ein Gemisch aus Frischluft und Abgas zu verdichten und/oder den Verdichter anders als mit einer Abgasturbine anzutreiben, beispielsweise über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors. Ferner ist es möglich, einen einzigen Verdichter im Zuluftleitungssystem vorzusehen, hinter welchem in Strömungsrichtung der Frischluft dann der Wärmetauscher zur Dampferzeugung positioniert wird. Alternativ ist es möglich, mehrere Verdichter hintereinander oder einen mehrstufigen Verdichter im Zuluftleitungssystem vorzusehen, und dann einen entsprechenden Wärmetauscher zur Dampferzeugung zwischen zwei Verdichtern beziehungsweise zwischen zwei Verdichterstufen oder hinter mehreren oder allen Verdichtern beziehungsweise Verdichterstufen anzuordnen. Somit kann auch die bei der Verdichtung der Zuluft anfallende Wärme sinnvoll zum Betreiben der Expansionsmaschine und damit zum Erzeugen von Antriebsleistung verwendet werden.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch beschrieben werden.

Es zeigen:

Figur 1 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang mit einer Vielzahl von zur

Dampferzeugung verwendeten Wärmetauschern in der Abgasrückführung und einem weiteren Wärmetauscher im

Abgasstrom des Verbrennungsmotors;

Figur 2 eine Ausführungsform gemäß der Figur 1 , jedoch mit einem zusätzlich integrierten Turbocompound-System;

Figur 3 eine alternative Ausgestaltung der Erfindung mit einer

Stromaufteilung des Arbeitsmediums des Dampfkreislaufes auf

parallel geschaltete Wärmetauscher in der Abgasrückführung und der Abgasleitung;

Figur 4 eine Abwandlung gegenüber der Figur 3.

In der Figur 1 erkennt man einen Verbrennungsmotor 1 mit einer Abgasleitung 2 und einem Zuluftsystem 3. Das Zuluftsystem 3 umfasst eine Frischluftleitung 3.1 , in welcher ein Verdichter 7 angeordnet ist. Die verdichtete Frischluft wird mit einem über eine Rückführungsleitung 3.2 auf die Frischluftseite des Verbrennungsmotors 1 rückgeführten Anteil des Abgases gemischt und dem

Verbrennungsmotor 1 zur Verbrennung zugeführt. Vorliegend ist die Menge des rückgeführten Anteils, welche durch die Rückführungsleitung 3.2 strömt, über ein Regelventil 12 regelbar.

Der Verdichter 7 zum Verdichten von Frischluft wird über eine Abgasturbine 10 angetrieben, die im Abgasstrom des Verbrennungsmotors 1 angeordnet ist. In Strömungsrichtung hinter der Abgasturbine 10 ist ein Partikelfilter 13 zum Ausfiltern von Partikeln, insbesondere Rußpartikeln, aus dem Abgasstrom angeordnet.

Erfindungsgemäß ist ein Dampfkreislauf 4 vorgesehen, in welchem Dampf erzeugt wird, der in einer Expansionsmaschine 5 expandiert und in einem Kondensator 7 kondensiert wird. Vorliegend dient die Expansionsmaschine 5, beispielsweise in Form einer Dampfturbine oder einer Kolbenmaschine, zum Einleiten von Antriebsleistung auf die Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors. Alternativ wäre es auch möglich, mit der Expansionsmaschine 5 ein Nebenaggregat des Antriebsstranges anzutreiben, oder - bei einer Verwendung in einem Kraftfahrzeug - über eine andere Triebverbindung Antriebsleistung auf die Antriebsräder einzuleiten.

Bei der gezeigten Ausführungsform wird der kondensierte Dampf in einen Sammelbehälter 14 geleitet und anschließend durch eine Pumpe 15, um das

Arbeitsmedium des Dampfkreislaufes 4 in dem Dampfkreislauf umzuwälzen beziehungsweise das Arbeitsmedium auf den erforderlichen Druck zu bringen.

Bei der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform sind in der Rückführungsleitung 3.2 des Zuluftleitungssystems 3 drei Wärmetauscher 6.1 , 6.2 und 16 angeordnet, welche in Strömungsrichtung des rückgeführten Abgases in der genannten Reihenfolge nacheinander durchströmt werden, bevor das Abgas mit der Frischluft aus der Frischluftleitung 3.1 gemischt wird. Demnach wird dem ersten Wärmetauscher 6.1 der rückgeführte Anteil des Abgasstromes mit einer höheren Temperatur zugeleitet als dem zweiten Wärmetauscher 6.2, und der dritte Wärmetauscher 16 wird nur dann vorgesehen oder eine Kühlung des rückgeführten Abgases findet nur dann statt, wenn dies aufgrund einer zu hohen Austrittstemperatur des rückgeführten Abgasstromes aus dem zweiten Wärmetauscher 6.2 notwendig ist.

Das Arbeitsmedium des Dampfkreislaufes 4 wird zunächst durch den zweiten Wärmetauscher 6.2 in der Rückführungsleitung 3.2 geleitet, bevor es in den ersten Wärmetauscher 6.1 in der Rückführungsleitung 3.2 eintritt. Ferner ist im Dampfkreislauf zwischen dem zweiten Wärmetauscher 6.2 und dem ersten Wärmetauscher 6.1 ein weiterer Wärmetauscher 9 vorgesehen, um das Arbeitsmedium des Dampfkreislaufes 4 zu erhitzen beziehungsweise zu verdampfen. Dieser weitere Wärmetauscher 9 ist im Abgasstrom jenes Anteils von Abgas angeordnet, der nach dem Durchströmen des weiteren Wärmetauschers 9 an die Umgebung abgegeben wird. Vorliegend ist der weitere Wärmetauscher 9 in Strömungsrichtung des Abgases hinter dem Partikelfilter 13 vorgesehen.

Die gezeigte Vielzahl von Wärmetauschern und die vorliegend beschriebene spezifische Durchströmungsreihenfolge derselben mit Abgas und Arbeitsmedium des Dampfkreislaufes 4 optimiert den Wärmeeintrag in das Arbeitsmedium mittels des Temperaturniveaus, auf welchem die jeweilige Wärmeübertragung stattfindet.

Dabei kann jedoch von der gezeigten Ausführungsform abgewichen werden, beispielsweise kann der weitere Wärmetauscher 9 an einer anderen Position im Abgasstrom vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich könnten in der Rückführungsleitung 3.2 drei oder mehr arbeitsmediumdurchströmte Wärmetauscher vorgesehen sein. Schließlich könnte, wie dargestellt, der kühlwasserdurchströmte Wärmetauscher 16 eingespart werden oder auch beispielsweise durch einen Abgas-Kühlluft-Wärmetauscher oder sonstigen Wärmetauscher ersetzt werden.

Selbstverständlich ist es möglich, den Partikelfilter 13 einzusparen oder an einer anderen Stelle im Abgasstrom zu positionieren. Alternativ oder zusätzlich ist die Verwendung eines SCR-Systems zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden im Abgas möglich, beispielsweise an der Position des Partikelfilters 13 oder hinter diesem beziehungsweise auch natürlich an einer anderen Position. Auch kann ein SCRT®-System (selective catalytic reduction trap), eine

Kombination aus CRT® und SCR-System vorgesehen sein. Ein CRT® kombiniert die Wirkung eines Partikelfilters mit der eines Oxidationskatalysators.

Bei der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform wird die im Verdichter 7 in der Frischluftleitung 3.1 verdichtete Frischluft (Ladeluft) in einem luftgekühlten Wärmetauscher 17 des Kühlsystems, bei einer Anwendung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeugkühlsystems, gekühlt, bevor sie mit dem rückgeführten Abgas gemischt wird. Eine entsprechende Kühlung könnte zusätzlich oder alternativ auch nach der Mischung vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft könnte ein entsprechender Wärmetauscher oder mehrere

Wärmetauscher zum Kühlen dieser verdichteten Frischluft, vor oder hinter ihrer Mischung mit dem rückgeführten Abgas, durch das Arbeitsmedium des Dampfkreislaufes 4 „gekühlt" werden, so dass auch diese anfallende Wärme zur Dampferzeugung genutzt werden könnte.

In der Figur 1 ist mit 18 ein Kühlwasserkreislauf bezeichnet, in dem ein Kühler 19 (Wasser-Luft-Kühler) wie bekannt angeordnet ist. Mit 20 ist die entsprechende

Kühlluft, die durch den Kühler 19 beziehungsweise den Wärmetauscher 17 geleitet wird, bezeichnet. Wie man sieht, dient das Kühlwasser im Kühlreislauf - insbesondere Fahrzeugkühlkreislauf - zum Kühlen des Verbrennungsmotors 1 und, bei der speziellen gezeigten Ausgestaltung, zum zusätzlichen Herunterkühlen des rückgeführten Abgasstromes, nachdem diesem die maximal mögliche Wärme mittels des Dampfkreislaufes 4 entzogen wurde.

Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Kondensator 7 ebenfalls mit der Kühlluft 20 beaufschlagt.

Bei der in der Figur 2 dargestellten Ausführungsform, zu welcher das in der Figur 1 beschriebene entsprechend gilt, wird Antriebsleistung der Abgasturbine 10 zusätzlich auf die Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors 1 übertragen, hier über ein entsprechendes Getriebe. Bei einer Umkehrung der Leistungsrichtung kann somit der Verdichter 7 zur Verdichtung der Frischluft mittels dem

Verbrennungsmotor 1 angetrieben werden, vorteilhaft immer dann, wenn nur ein vergleichsweise geringer Abgasstrom zur Verfügung steht. Hierdurch kann das sogenannte Turboloch vermindert oder vermieden werden.

Wie gestrichelt angedeutet, kann der Verdichter 7 auch über eine zusätzlich zu der Abgasturbine 10 im Abgasstrom beziehungsweise der Abgasleitung 2 vorgesehene, in der Regel hinsichtlich der Abgasströmungsrichtung der Abgasturbine 10 vorgeschaltete Abgasturbine 8 (Turboladerturbine) angetrieben werden und die Abgasturbine 10 (dann als Abgasnutzturbine bezeichnet) ausschließlich zum Einleiten von Antriebsleistung auf die Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors 1 verwendet werden, um ein Turbocompound-System auszubilden.

Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher sich entsprechende Bauteile mit sich entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet sind. In der Figur 3 sind jedoch nicht alle in den Figuren 1 und 2 ausführlich dargelegten Bauteile dargestellt. Man erkennt wiederum den Verbrennungsmotor 1 , dessen Kurbelwelle

11 über eine hydrodynamische Kupplung, welche beispielsweise wie bei den zuvor dargestellten Ausführungsbeispielen regelbar oder nicht regelbar ausgeführt ist, mit einer Expansionsmaschine 5 in einer Triebverbindung steht beziehungsweise in eine solche schaltbar ist. Anstelle einer hydrodynamischen Kupplung kann auch eine andere nichthydrodynamische, insbesonders regelbare Kupplung vorgesehen sein. Der Verbrennungsmotor 1 wird mittels eines Kühlmediums (in der Regel Kühlwasser), das in einem Kühlkreislauf umgewälzt wird, gekühlt, siehe den angedeuteten Kühler 19. Insoweit kann auf die Beschreibung in der Figur 1 verwiesen werden. Wiederum ist eine Rückführungsleitung 3.2 für rückgeführtes Abgas vorgesehen, sowie eine Abgasleitung 2 mit einer Abgasturbine 10 und einem Dieselpartikelfilter 13. Selbstverständlich könnte auf die Abgasturbine 10 und/oder den Dieselpartikelfilter 13 verzichtet werden, wenn dies gewünscht ist. Hinsichtlich weiterer Abgasbehandlungen gilt das oben Ausgeführte.

Das Arbeitsmedium des Dampfkreislaufes strömt aus der Pumpe 15 in ein Steuerorgan 21. Prinzipiell wäre es möglich, dass das Arbeitsmedium, bevor es in das Steuerorgan 21 eintritt, einen oder mehrere weitere Wärmetauscher (nicht dargestellt) durchströmt, beispielsweise einen Wärmetauscher im Fahrzeugkühlkreislauf und/oder einen Wärmetauscher zur Zwischenkühlung von verdichteter Frischluft (Ladeluftkühler). Das Steuerorgan 21 bewirkt eine Aufteilung des Arbeitsmediumstromes des Dampfkreislaufes in Richtung zu einem Wärmetauscher 6 in der Rückführungsleitung 3.2 und in Richtung zu einem weiteren Wärmetauscher 9 in der Abgasleitung 2. Hinter diesen beiden Wärmetauschern 6, 9 wird der Arbeitsmediumstrom des Dampfkreislaufes wieder zusammengeführt und der Expansionsmaschine 5 zugeleitet. Auch hier könnten natürlich weitere Wärmetauscher vorgesehen sein.

Das Steuerorgan 21 wird in der Regel mittels einer Steuervorrichtung derart angesteuert, dass die Aufteilung des Arbeitsmediumstroms im Dampfkreislauf auf die beiden Wärmetauscher 6 und 9 in Abhängigkeit einer oder mehrerer vorgegebener Eingangsgrößen erfolgt, die erfasst oder berechnet werden können.

Eine solche Eingangsgröße kann beispielsweise eine Temperatur an einer bestimmten Stelle im Abgasstrom, im Antriebsstrang oder im Dampfkreislauf sein. Auch die Drehzahl, das Drehmoment und/oder die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 1 könnte als Eingangsgröße herangezogen werden. Weitere Eingangsgrößen sind denkbar.

Die Figur 4 zeigt eine Abwandlung gegenüber der Figur 3, bei welcher die Aufteilung des Arbeitsmediumstroms im Dampfkreislauf auf die beiden parallelen Wärmetauscher 6 und 9 nicht mittels eines den Arbeitsmediumstrom aufteilenden Steuerorgans, sondern durch zwei parallel zueinander geschaltete Pumpen 15.1 und 15.2 erreicht wird. So fördert die Pumpe 15.1 den Arbeitsmediumstrom im Dampfkreislauf durch den Wärmetauscher 6 in der Rückführungsleitung 3.2, und die Pumpe 15.2 fördert den Arbeitsmediumstrom des Dampfkreislaufes durch den weiteren Wärmetauscher 9 in der Abgasleitung 2. Wenn die Pumpen 15.1 und 15.2 regelbar oder steuerbar hinsichtlich ihrer Förderleistung, insbesondere drehzahlgesteuert oder drehzahlgeregelt ausgeführt sind, kann der Arbeitsmediumvolumenstrom beziehungsweise der Arbeitsmediummassenstrom in jedem der parallelen Zweige des Dampfkreislaufes, im Zweig mit dem Wärmetauscher 6 und im Zweig mit dem Wärmetauscher 9, individuell gesteuert beziehungsweise geregelt werden. Die Pumpen 15.1 und 15.2 können ebenso wie die Pumpe 15 in den vorherigen Ausführungsbeispielen beispielsweise als Verdrängungsmaschine ausgeführt sein. Jedoch sind andere Ausführungen, beispielsweise als Turbomaschine, möglich. Die beiden Pumpen 15.1 und 15.2, welche somit insbesondere individuell drehzahlgesteuert oder drehzahlgeregelt sind, fördern beispielsweise aus einem gemeinsamen Sammelbehälter für

Arbeitsmedium, beispielsweise wie er mit Bezug auf die Figur 1 dargestellt wurde.

Die beschriebene Erfindung kommt vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung. Jedoch ist auch eine Anwendung in einem stationären Antriebsstrang, beispielsweise in einem Blockheizkraftwerk, möglich. Bei einer Anwendung in einem Fahrzeug kann der Verbrennungsmotor (gegebenenfalls neben der zum Antrieb des Fahrzeugs verwendeten Expansionsmaschine 5) das

einzige Antriebsaggregat zum Antreiben des Fahrzeugs sein, oder es können weitere Antriebsaggregate zum Antreiben des Fahrzeugs, beispielsweise ein Elektromotor, vorgesehen sein.