用于回收来自内燃机的废热的系统的制作方法
【专利说明】用于回收来自内燃机的废热的系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年12月23日提交的韩国专利申请第10_2013_0161695号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
[0003]本发明涉及用于回收来自内燃机的废热的系统，更具体地，涉及这样的用于回收来自内燃机的废热的系统，所述系统包括使用来自内燃机的废热循环工作流体的回收方法。
【背景技术】
[0004]内燃机广泛用在车辆、船舶、小型发电厂等中，已经连续地进行增加内燃机的效率的尝试。在内燃机中，通常排出大量的热作为废热。因此，已经开发了通过回收废热从而增加内燃机的整体效率的各种类型的系统。
[0005]考虑到构造废热回收系统所需的装置和构件的数目的增加和负载的增加，更有效的是在相比于具有小排量体积的小型车辆具有更大排量体积并且运载多人或货物的大型车辆中安装用于回收废热的系统。
[0006]在车辆的情况下，用于回收废热的代表性系统可以包括使用涡轮复合元件的系统和使用热电元件的系统。
[0007]使用涡轮复合元件的系统为将废气涡轮机附接至废气管路并且使用废气压力旋转废气涡轮机从而获得输出的类型。所述类型可以增加其中安装了内燃机的系统的整体热效率，但是由于废气涡轮机充当废气阻力，所以减少了发动机的输出。
[0008]使用热电元件的系统为使用热电元件进行充电并且使用产生的电驱动辅助马达从而补充发动机的作用的类型，所述热电元件由于温度差而产生电。然而，由于热电元件的成本不可忽略并且其中可以安装热电元件的空间狭窄，所以显著增加发动机的热效率并不容易，即使热电元件安装在了实际制造的车辆中。
[0009]公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般【背景技术】的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0010]本发明致力于提供用于有效地回收来自内燃机的废热而不减少内燃机的输出的系统。此外，本发明致力于提供用于回收来自内燃机的废热而不阻碍废气的排出的系统。
[0011]在本发明的各个方面，提供一种用于回收来自内燃机的废热的系统，系统包括:废气再循环(EGR)管路，废气再循环(EGR)管路被构造成将从内燃机产生的一部分废气再循环至进气侧；工作流体循环管路，工作流体循环管路被构造成使用通过从EGR管路传递的热蒸发的工作流体旋转涡轮机；和EGR侧换热单元，EGR侧换热单元被构造成将EGR管路热连接到工作流体循环管路从而通过将来自EGR气体的热传递至工作流体而冷却EGR气体。工作流体可以满足朗肯循环条件。
[0012]用于回收来自内燃机的废热的系统可以进一步包括:废气侧换热单元，废气侧换热单元被构造成安装在将废气排出至外侧的废气管路中从而将来自废气的热传递至工作流体。
[0013]用于回收来自内燃机的废热的系统可以进一步包括:马达发电机，马达发电机被构造成连同涡轮机的旋转轴一起旋转，其中马达发电机可以被来自涡轮机的旋转力供应从而储存在电池中或者将动力供应至安装在内燃机中的旋转轴并且可以被来自电池的动力供应从而将动力供应至安装在内燃机中的旋转轴。
[0014]工作流体可以始终经过废气侧换热单元，并且仅当沿着EGR管路流动的EGR气体的温度等于或大于特定温度Tl时，工作流体经过EGR侧换热单元。特定温度Tl可以为500°C。废气侧换热单元可以设置在工作流体循环管路的相比于EGR侧换热单元的上游侧处。
[0015]用于回收来自内燃机的废热的系统可以进一步包括:储存槽，储存槽被构造成储存有液态工作流体并且具有入口和出口 ；和同流换热器，同流换热器被构造成与储存槽的入口和出口流体连通从而促进引入到储存槽的工作流体和排出储存槽的工作流体之间的换热。同流换热器可以设置在储存槽的基于入口的上游侧处和储存槽的基于出口的下游侧处。
[0016]废气侧换热单元可以设置在后处理单元的下游侧处，后处理单元设置在废气管路中从而减少废气的污染。
[0017]EGR侧换热单元可以包括:EGR冷却器，EGR冷却器被构造成冷却EGR气体；和过热器，过热器被构造成将来自EGR气体的热传递至经过废气侧换热单元的工作流体。基于引入到EGR侧换热单元的EGR气体的流动，过热器可以设置在EGR冷却器的上游。
[0018]废气侧换热单元可以包括:废气管，废气管被构造成使废气经过；换热室，换热室被构造成具有容纳在其中的废气管并且包括引入工作流体的室入口和工作流体通过其排出的室出口；和挡板，挡板被构造成沿着废气管的纵向方向将换热室的内部空间分成多个区域，其中至少一个挡板可以设置有连通孔，工作流体通过连通孔从换热室的内部空间的一个区域移动至与其相邻的另一个区域。在任何一个挡板中形成的连通孔和在与其相邻的另一个挡板中形成的连通孔可以设置在彼此对立侧处。
[0019]废气侧换热单元可以包括:喷嘴板，喷嘴板被构造成以这样的状态在入口区域中形成，喷嘴板与换热室的内侧隔开并且具有多个喷射孔从而雾化工作流体，其中入口区域为在换热室中形成的多个区域之中的连接至室入口的区域。换热室在室入口处的内部空间侧端部可以具有漏斗形状。
[0020]用于回收来自内燃机的废热的系统可以进一步包括:工作流体泵，工作流体泵被构造成设置在储存槽和同流换热器之间，其中将储存槽和工作流体泵连接的管可以被隔离。
[0021]工作流体循环管路可以进一步包括:工作流体旁路，工作流体旁路被构造成将EGR侧换热单元和涡轮机之间的点和涡轮机和同流换热器之间的点连接；和工作流体旁通阀，工作流体旁通阀被构造成安装在工作流体旁路中从而选择性地使工作流体旁通至同流换热器。
[0022]工作流体循环管路可以进一步包括:油分离器，油分离器被构造成在涡轮机和同流换热器之间的管中形成从而分离从涡轮机排出的涡轮机润滑剂。工作流体循环管路可以进一步包括:TEG冷凝器，TEG冷凝器被构造成设置在储存槽的入口和同流换热器之间从而从工作流体带走一定量的热。
[0023]工作流体循环管路可以进一步包括冷却风扇，并且同流换热器和TEG冷凝器之间的管可以被构造成包括工作流体散热器，工作流体散热器多次弯曲从而增加冷却效率，并且工作流体散热器通过冷却风扇冷却。
[0024]通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
【附图说明】
[0025]图1为根据本发明的用于回收来自内燃机的废热的示例性系统的概念图；
[0026]图2为示例性工作流体散热器的立体图；
[0027]图3为示例性油分离器的立体图；
[0028]图4为示例性废气侧换热单元的立体图；
[0029]图5为图4中所示的废气侧换热单元的纵向横截面图和该废气侧换热单元的一部分的放大细节图；
[0030]图6为安装在示例性废气侧换热单元中的示例性喷嘴板的立体图和该喷嘴板的一部分的放大细节图；
[0031]图7为室入口的改进实例的纵向横截面图。
[0032]附图中每个元件的附图标记
[0033]100:工作流体循环管路
[0034]200:EGR 管路
[0035]300:EGR侧换热单元
[0036]310:过热器
[0037]320:EGR 冷却器
[0038]304:涡轮机引入管