排气热回收系统的制作方法
【专利说明】排气热回收系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年12月4日提交的韩国专利申请第10-2014-0173289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]本发明涉及一种排气热回收系统，更具体地，涉及一种这样的排气热回收系统:其可以通过独立地制造过热器和EGR冷却器，并且将过热器和EGR冷却器彼此连接为使得其彼此可分离，从而防止由于过热器和EGR冷却器的热膨胀引起的过热器和排放气体再循环(EGR)冷却器的损伤。
【背景技术】
[0004]内燃机广泛用在车辆、船舶、小型发电机等中，已经连续地进行尝试从而增加内燃机的效率。在内燃机中，大量热量通常作为排气热被排出，已经研发了用于通过回收排气热而提高内燃机的整体效率的多种系统。
[0005]在考虑排气热回收系统的配置所需的装置和零件、负载的增加等的情况下，将排气热循环系统安装在大型车辆中(其具有较大排量并且可以运载较多乘客或货物)比将排气热循环系统安装在小型车辆中(其具有较小排量并且较轻)效率更高。
[0006]在车辆的情况下，对排气热进行再循环的系统的典型示例包括使用复合涡轮机(turbo compound)的系统和使用热电元件的系统。
[0007]使用复合祸轮机的系统使用这样的机制:通过将排气祸轮机(exhaust turbine)排放附接至排气管线并且借由排气压力使排气涡轮机旋转而获得输出。在这种机制中，可以提高安装有内燃机的整个系统的热效率；但是，排气涡轮机作为排放限制器(exhaustresistor)工作，从而使发动机自身的输出减小。
[0008]使用热电元件的系统使用这样的机制:其使用热电元件进行充电，所述热电元件通过温度差产生电力，或者通过电力驱动辅助电机，从而协助发动机。但是，无法忽视热电元件自身的成本，并且热电元件所安装的空间狭小，使得即使热电元件实际安装于大批量生产的车辆，也难以明显改善发动机的热效率。
[0009]公开于本发明的背景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]本发明的各个方面提供了一种排气热回收系统，其可以通过单独地制造过热器和排放气体再循环(EGR)冷却器，并且将过热器和EGR冷却器彼此连接为彼此可分离，从而防止过热器由于过热器和EGR冷却器的热膨胀而受到损伤，进而提高效率。
[0011]根据本发明的各个实施方案，排气热回收系统可以包括:排放气体再循环(EGR)管线，其对从发动机排出的排放气体进行冷却，并且将经冷却的排放气体循环至进气歧管；涡轮机，其借由通过与排气管道和/或排放气体再循环管线的热量交换而被蒸发的工作流体进行旋转，以产生能量；过热器，其设置于EGR管线，并且与运动至涡轮机的工作流体进行热量交换；以及EGR冷却器，其形成为与过热器分离，并且设置于EGR管线，从而与运动至进气歧管的排放气体进行热量交换。
【附图说明】
[0012]图1为根据本发明的示例性排气热回收系统的示意图。
[0013]图2为图1的排气热回收系统的主要部分的立体图。
[0014]图3为运行根据本发明的各个实施方案的排气热回收系统的方法的流程图。
[0015]图4为运行图3的排气热回收系统的方法的控制方框图。
[0016]图5为包含在图1的排气热回收系统中的热交换器的横截面图。
[0017]图6为图5的热交换器的主要部分的立体图。
[0018]图7为图5的热交换器的热交换形式的示意图。
[0019]图8为图1的排气热回收系统中的涡轮机安装的示意图。
[0020]图9为图7的涡轮机的主要部分的立体图。
[0021]图10为对根据本发明的排气热回收系统的涡轮机进行控制的方法的流程图。
[0022]图11为包含在图1的示例性排气热回收系统中的过热器和排放气体再循环(EGR)冷却器的立体图。
[0023]图12为图11的过热器和EGR冷却器的横截面图。
[0024]图13为显示了包含在图1的排气热回收系统中的热交换器的内部压力变化的示意图。
[0025]图14为在图1的排气热回收系统的热交换器和涡轮机之间的连接状态的示意图。
[0026]图15为对根据本发明的示例性排气热回收系统的热交换器和涡轮机之间的连接进行控制的方法的流程图。
[0027]图16为下述结构的示意图:包含在图1的示例性排气热回收系统中的热电发电机(Thermoelectric Generator, TEG)冷凝器和储液器彼此共享冷却剂。
[0028]图17为图16的储液器的立体图。
[0029]图18为图16的储液器的另一个立体图。
[0030]图19为图16的TEG冷凝器和储液器之间的连接结构的主要部件的立体图。
[0031]图20为图1显示的排气热回收系统的储液器箱的示意图。
[0032]图21为运行根据本发明的示例性排气热回收系统的储液器箱的方法的流程图。
[0033]应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
[0034]附图标记
[0035]1:发动机
[0036]2:进气歧管
[0037]7:齿轮系
[0038]20:电池
[0039]30:变换器
[0040]40:动力传输部件
[0041]50:同流换热器
[0042]60:储液器
[0043]61:冷却水套
[0044]62:入口
[0045]64:出口
[0046]65:冷却剂引导腔室
[0047]66:冷却水套内部路径
[0048]67:冷却剂排出腔室
[0049]68:冷却水套出口
[0050]70 ??泵
[0051]100:主通道
[0052]110:第一分支通道
[0053]120:第二分支通道
[0054]130:第三分支通道
[0055]140:第四分支通道
[0056]200:EGR (排放气体再循环)管线
[0057]210:EGR 阀
[0058]220:EGR 旁路阀
[0059]300:EGR 冷却器
[0060]301:EGR冷却器壳体
[0061]302:冷却剂通道
[0062]303:EGR 冷却器入口
[0063]304:EGR 冷却器出口
[0064]310:过热器
[0065]311:过热器壳体
[0066]312:过热器内部通道
[0067]313:再循环气体入口
[0068]314:再循环气体出口
[0069]315:过热器入口
[0070]316:过热器出口
[0071]317:夹具
[0072]320:油分离器
[0073]330:气液分离器
[0074]340:祸轮机
[0075]341:电动机发电机
[0076]342:动力产生涡轮机
[0077]343:带轮
[0078]350:工作流体旁路
[0079]352:工作流体旁路阀
[0080]360:冷却风扇
[0081]370:TEG 冷凝器
[0082]400:热交换器
[0083]402:后处理装置
[0084]404:排气管道
[0085]410:热交换器入口
[0086]411:喷嘴
[0087]420:热交换器出口
[0088]430:腔室
[0089]440:腔室延伸管
[0090]441:热交换管线
[0091]442:排放气体鳍片
[0092]450:水平连接构件
[0093]460:延伸管
[0094]S1:第一通道控制阀
[0095]S2:第二通道控制阀
[0096]S3:压力调节阀
[0097]L1:7令却剂通道
[0098]P1:7令却剂栗
[0099]V1:第一通道调节阀
[0100]V2:第二通道调节阀。
【具体实施方式】
[0101]下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不仅覆盖各个实施方案，还覆盖包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各个修改、变型、等价形式和其他实施方案。如图1和图2所示，根据本发明的各个实施方案的排气热回收系统包括:排气管道404、主通道100、涡轮机340、排放气体再循环(EGR)管线200以及通道控制阀SjP S2;从发动机排放的排放气体通过排气管道404运动；工作流体通过主通道100运动；涡轮机340借由从主通道100排放的工作流体而旋转，从而产生电能和机械能；排放气体再循环(EGR)管线200将部分从发动机排放的排放气体循环至进气歧管2 ;通道控制阀SjP S 2设置于主通道100并且控制工作流体的运动，使得沿着EGR管线200运动的排放气体和沿着主通道100运动的工作流体彼此进行热量交换。
[0102]另外，根据本发明的各个实施方案的排气热回收系统进一步包括储液器60、热交换器400以及过热器310 ;在储液器60存储液态的工作流体；热交换器400设置于排气管道404以接收来自储液器60的液态工作流体并且使液态的工作流体蒸发；过热器310连接到EGR冷却器300，以依据通道控制阀的操作而从热交换器400接收经蒸发的工作流体，并且将循环至进气歧管的排放气体的热量传输至经蒸发的工作流体以对经蒸发的工作