1 EP 2 100 022 B1 2  Beschreibung Stand der Technik [0001] Die Leistung einer Verbrennungskraftmaschi- ne kann durch eine Steigerung der Luftmenge, die für denVerbrennungsprozess in den einzelnen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine benötigt wird, erhöht wer- den. Eine Erhöhung der in die Zylinder der Verbren nungskraftmaschine eingebrachtenLuftmengelässt sich mit zwei verschiedenen Konzepten realisieren. Einer- seits istderEinsatzeines Abgasturboladersmöglich,der zum Betriebdie imAbgas derVerbrennungskraftmaschi- ne verbliebene Enthalpie nutzt; andererseits ist es mög- lich, einen Kompressor einzusetzen, der direkt durch die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrie- ben wird. [0002] Eine Aufladeeinrichtung für Verbrennu ngs kraftmaschinen, die als Abgasturbolader beschaffen ist, umfasst mindestens ein Abgasturbinenteil. Dieser ist demAbgasstromder aufzuladenden Verbrennungskraft- maschine ausgesetzt und wird über diesen angetrieben. Der TurbinenteildesAbgasturboladers ist über eineWel- le miteinemVerdichterteilverbunden, der seinerseitsim Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine angeord- net ist. Der Turbinenteil wird vom Abgasstrom der Ver- brennungskraftmaschine in Rotation versetzt und treibt somit denVerdichterteilan. Der Verdichterteilerhöht den Druck im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine, so dass während des Ansaugtaktes der Verbrennungs- kraftmaschine eine größere Menge an für die Verbren- nung erforderliche Luft in den Zylinder gelangt, vergli- chen mit der Luftmenge, die in die Zylinder eines Saug- motors gelangt. Damit steht bei einer derart aufgelade- nen Verbrennungskraftmaschine mehr Sauerstoff zur Verbrennung einer entsprechend größeren Kraftstoff- mengeproZylinder der Verbrennungskraftmaschinezur Verfügung. Dadurch steigt einerseits der Mitteldruck der Verbrennungskraftmaschine sowie sein Drehmoment, was eine Leistungssteigerung der Verbrennungskraft- maschine bedeutet. [0003] Beidem alternativenKonzept,d. h. demEinsatz einesKompressors,wird die zumBetrieb deseinen Ver- dichter darstellendenKompressorsbenötigte Energie als mechanische Energie von der Kurbelwelle der Verbren- nungskraftmaschine geliefert. Während bei einer alsAb- gasturbolader ausgebildeten Aufladeeinrichtung die im Abgas enthalteneEnthalpiezur Leistungssteigerung der Verbrennungskraftmaschine genutztwird,wird beiKom- pressoreinsatz der Kompressor unmittelbardurch die Kurbelwelle der aufzuladenden Verbrennungskraftma- schine angetrieben.Dies bedeutet, dassdie an den Kom- pressor abgegebene mechanische Energie nicht mehr alsAntriebsleistungfür denAntriebsstrangdes Kraftfahr- zeugs zur Verfügung steht. [0004] BeialsAbgasturbolader beschaffenen Auflade- einrichtungen wird der Abgasgegendruck im Abgas - strang durch den Turbinenteil der Aufladeeinrichtung er- höht. Die Erhöhung desAbgasgegendruckes verursacht erheblicheMotorleistungsverluste. Die in der Alternative, d. h.bei Kompressorbetrieb, vonder Verbrennungskraft- maschine abgezweigte mechanische Energie ver- schlechtertden WirkungsgraddesVerbrennungsmotors und damit die von diesem abgegebene effektive Lei- stung. [0005] Aus Auto Motor und Sport, Band 10, Seite 26/2005 ist eine Veröffentlichung bekannt, "BMW- Vi- erzylinder nutzt Abwärme für Leistungssteigerung - Mo- tor mitTurbine". Gemäß dieser Veröffentlichung wandelt eine Verbrennungskraftmaschine etwa zwei Drittel der im Kraftstoff enthaltenen Energie in Abwärme um, die entweder vom Kühlsystem der Verbrennungskraftmas- chineaufgenommen oderdurch denAbgastraktder Ver- brennungskraftmaschine abgeführt wird. Die bisher un- genutzte Abwärmekann bei Verbrennungskraftmaschin- en zur Erhöhung des Wirkungsgrades um bis zu 15 % genutztwerden.Dazuwirdein1,81- Vierzylindermit ein- er zweistufig ausgelegten Dampfturbine gekoppelt, welcheaufdie Kurbelwelle des1,81-Vierzylindermotors wirkt. Der Heißdampf wird durch Wärmetauscher erzeugt, die in der Nähe des Auspuffes im Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine untergebracht sind. Mittels eines Wasserkreislaufes kann aus dem Kühlkre- islauf der Verbrennungskraftmaschine Kühlfluid abgez- weigt werden. Durch denAntrieb der Kurbelwelle können entweder die Leistung und das Drehmoment gesteigert oder der spezifische Kraftverbrauch gesenkt werden. [0006] Die GB 2 060 766 A offenbart eine Brennkraft- maschine mit einem Verdichter, der durch eine Dampf- turbine angetrieben ist Die Dampfturbine treibt einen Kompressor mit Dampf an, der von einem abgasbeheiz- ten Dampfgenerator geliefert wird. [0007] Aus der DE 199 39 289 C1 ist ein Verfahren und eine Einrichtung zur Aufbereitung von Gasgemi- schen bekannt. Ein Abgasturbolader erhält seine Ener- glezufuhr aufgrundder Entspannung desAbgasmassen- stroms.DessenLeistungsvermögen iststeigerbar,wenn ihmaus denAbwärmepotentialen desMotorsproduzier- ter Wasserdampf zugeführt wird. Eine Begrenzung hier- für stellt der Dampfdruck dar, welcher nicht über dem Abgasdruck vor der Turbine liegen sollte, um den Gas- austritt desMotors nichtzubehindern. Deshalb wird vor- geschlagen, der Abgasturbine eineDampfturbinevorzu- schaltenund den austretenden Dampf der Abgasturbine zuzuführen, um den Massenstrom zu steigern. Die Dampfturbine wird auf der verlängerten Welle des Tur- boladers angeordnet. Die dabei gewonnene zusätzliche Energie soll einerseits wie bisher dem Luftverdichter zu- geführt werden, wobei der Überschussanteil an einen Generator abgeführt werden soll. [0008] Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die in der Verbrennungskraftmaschine entstehenden Abgase durch einen in den Abgasstrang integrierten Abgaswär- Offenbarung, der Erfindung 2