排气热回收系统的制作方法_2

文档序号:9906745阅读:来源:国知局
流体进行加热。
[0103]从储液器60供应至热交换器400的工作流体通过栗70被加压。涡轮机340依据通道控制阀SjP S 2的操作而选择性地从热交换器400或过热器310接收工作流体。
[0104]对从发动机排出的微粒物质(PM)进行再生的后处理装置402设置于排气管道404。排气热回收系统进一步包括热电发电机(TEG)冷凝器370和同流换热器50 ;热电发电机(TEG)冷凝器370对从涡轮机340排出的工作流体进行冷凝;同流换热器50吸收从涡轮机340运动至冷凝器370的工作流体的热能,并且将热能传输至从储液器60供应到热交换器400的工作流体。
[0105]过热器310连接到EGR冷却器300,并且将被引入EGR冷却器300的排放气体的热量传输至通过热交换器400接收的气态工作流体。涡轮机340与过热器310或热交换器400选择性地连通,并且从接收的气态工作流体接收转矩,以产生电力。
[0106]主通道100分叉为第一分支通道110和第二分支通道120 ;第一分支通道110连接至形成于过热器310的过热器入口 315 ;第二分支通道120朝向涡轮机340延伸。第二分支通道120分叉为第三分支通道130和第四分支通道140 ;第三分支通道130连接至形成于过热器310的过热器出口,第四分支通道140连接至形成于涡轮机340的涡轮机入口。基于下述状态对主通道100和分支通道110、120、130和140之间的连接关系进行了描述:排除了工作流体的流动,并且将主通道100和分支通道110、120、130和140简单地布置。
[0107]通道控制阀SJP S 2分别设置于第一分支点(主通道100在第一分支点分叉为第一分支通道I1和第二分支通道120)和第二分支点(第二分支通道120在第二分支点分叉为第三分支通道130和第四分支通道140)。
[0108]更具体地,通道控制阀SjP S 2包括设置于第一分支点的第一通道控制阀S i和设置于第二分支点的第二通道控制阀S2,主通道100在第一分支点分叉为第一分支通道110和第二分支通道120,第二分支通道120在第二分支点分叉为第三分支通道130和第四分支通道 140。
[0109]如图3和4所示,操作根据本发明的各个实施方案的排气热回收系统的方法包括驱动发动机(SllO)和操作通道控制阀SjP S 2,使得在EGR阀210操作的情况下主通道100和过热器310彼此交换热量(S120)。
[0110]当发动机I被驱动并且EGR阀210工作时,操作通道控制阀,以使得主通道和过热器310彼此连通(S121)。当主通道和过热器310彼此连通时,通过栗70供应的工作流体的量增加(S122),栗70对来自储液器60 (工作流体存储于储液器60中)的工作流体进行加压并且将经加压的工作流体供应至热交换器400。
[0111]当EGR阀210未工作时,操作通道控制阀,以使得主通道和涡轮机340彼此连通(S123),并且保持通过栗70供应的工作流体的量(S124),栗70对来自储液器60(工作流体存储于储液器60中)的工作流体进行加压并且将经加压的工作流体供应至热交换器400。
[0112]如图5至图7所示,根据本发明的各个实施方案的热交换器400 (热交换器400为这样的排气热回收系统的热交换器400:其吸收来自排气管道404的热能并且将热能供应至工作流体,以将气态工作流体供应至产生能量的涡轮机304)包括喷嘴411,该喷嘴411使被引入的工作流体雾化。
[0113]另外,热交换器400包括设置有热交换器入口 410和热交换器出口 420的热交换通道,并且喷嘴411设置于热交换器入口 410,通过热交换器入口 410而引入液态工作流体,通过热交换器出口 420而将工作流体蒸发并借由排放气体排出。
[0114]将热交换路径安置于热交换器壳体中,该热交换器壳体附接至后处理装置402,排放气体通过后处理装置402运动。热交换路径包括腔室430、腔室延伸管440以及延伸管460 ;腔室430从热交换器入口延伸,并且通过喷嘴411喷洒工作流体以对工作流体进行雾化;腔室延伸管440具有多个热交换管线441,热交换管线441以相同的间隔布置并且附接至腔室430,以将经雾化的工作流体引入热交换管线441 ;延伸管460位于腔室延伸管440(腔室延伸管440具有多个热交换管线441,热交换管线441以相同的间隔设置并且通过水平连接构件450彼此连接,从而将工作流体从腔室延伸管440引入)的一侧,其中延伸管460连接至热交换器出口 420。
[0115]多个延伸管460以相同的间隔设置,并且通过多个水平连接构件450彼此连接,以使得热交换器入口和热交换器出口彼此连通。接触排放气体的排放气体鳍片442设置于多个热交换管线441之间,接触工作流体的工作流体鳍片设置于热交换管线441。
[0116]将热交换器入口连接至栗70和储液器60,栗70对液态工作流体加压并喷射液态工作流体,储液器60将工作流体供应至栗70,将热交换器出口选择性地连接至涡轮机340,气态工作流体从热交换器出口或过热器310供应至涡轮机340。将热交换器出口和涡轮机340彼此连接的主通道100设置有通道控制阀,该通道控制阀阻碍热交换器出口和涡轮机340之间的连通,并且允许热交换器出口和过热器310彼此连通。
[0117]如图8和图9所示,涡轮机340包括动力产生涡轮机342、离合器、电动机发电机341和带轮343。
[0118]动力产生涡轮机342的转子和电动机发电机341在相同的轴线上彼此连接,并且离合器对动力产生涡轮机342和带轮343进行机械控制。
[0119]涡轮机340可以使用动力产生涡轮机342的旋转能量而直接驱动安装于内燃机的轴。此处,安装于内燃机的轴可以为用于将动力传输至车轮的发动机I的曲轴,但是不限于此。安装于内燃机的轴可以为例如额外安装于发动机I并驱动使用转矩运行的驱动装置(例如空气调节器栗、冷却剂栗等)的轴。来自动力产生涡轮机342的旋转能量可以通过传送带传输至该轴。这里,可以使用链或齿轮代替传送带。
[0120]同时,电动机发电机341可以将动力产生涡轮机342的旋转能量转换为电能和机械能,并且经上述转换的电能可以存储于电池20中。在离合器将动力产生涡轮机342和带轮343彼此分离的情况下,动力产生涡轮机342的转矩只用于产生电力,在离合器将动力产生涡轮机342和带轮343彼此连接的情况下,动力产生涡轮机342的转矩用于将动力施加至安装于内燃机的轴并且产生电能。电动机发电机341可以从电池接收电力,以驱动安装于内燃机的轴。
[0121]动力传输部件40可以安装于发动机I的齿轮系7,以与齿轮系7接合。动力传输部件40可以通过变换器(inverter) 30从电池20接收电力,以用于起动发动机1,或者可以用作辅助发动机I的驱动源以用于提升发动机I的输出或降低发动机I的负载,从而改进发动机I的燃料效率。
[0122]同时,涡轮机340可以进一步包括第二离合器,其可以对动力产生涡轮机342和电动机发电机341进行机械控制。在工作流体使动力产生涡轮机342进行旋转的情况下,当将动力产生涡轮机342的转矩转换为电能的时间过度长时,电池20可能会过度充电。
[0123]在这种情况下,第二离合器可以将动力产生涡轮机342和电动机发电机341彼此机械断开,动力产生涡轮机342在与电动机发电机341机械断开的状态下持续旋转。此时,通过允许动力产生涡轮机342驱动安装于内燃机的轴6而不使动力产生涡轮机342空转,可以最大程度利用动力产生涡轮机342的旋转能量而没有浪费。
[0124]在工作流体使动力产生涡轮机342旋转期间,当电池20的电压下降至预定的充电开始参考电压时,再循环系统可以配置为使得第二离合器可以再次将动力产生涡轮机342和电动机发电机341彼此连接,从而为电池20充电。
[0125]在上述配置的涡轮机340中,在车辆的起动停止后,工作流体不从涡轮机340排出而是留在涡轮机340中。留在涡轮机340中的工作流体冷却,使得其从气态变为液态,并且在再次运行发动机I时,液态工作流体和气态工作流体在涡轮机340中共存,这使得由于液态工作流体和气泡,可能会导致发生空化(cavitat1n)现象并且动力产生祸轮机342可能会受损。
[0126]因此,根据图10所示的流程图,根据本发明的各个实施方案的排气热回收系统控制涡轮机340,使涡轮机340在发动机I的起动后强制反向旋转,从而将留在涡轮机340中的工作流体反向引入热交换器400。
[0127]下文将更加详细地描述对排气热回收系统的涡轮机进行控制的方法。对排气热回收系统的涡轮机进行控制的方法(该方法是对如下的排气热回收系统的涡轮机进行控制的方法:排放气体的热量通过热交换器400而将工作流体蒸发并且将工作流体供应至涡轮机340,热交换器400设置于排气管道404)包括:开始起动(S210),测量热交换器400的内部温度(S211),以及当测量的内部温度为预定温度或更低时,使涡轮机340以相反的方向旋转(S212) ο
[0128]在起动后,对热交换器400的内部温度进行测量,并且当测量值小于适当的值(500C )时,反向运行涡轮机340。当测量值为适当的值或更高时,正常运行涡轮机340,并且再次测量热交换器的内部温度(S214)。
[0129]当涡轮机340反向运行时,确认是否存在从涡轮机340反向引入至热交换器400的工作流体的流速(S213)。当存在从涡轮机340反向引入热交换器400的工作流体的流速时,继续涡轮机340的反向运行。随后,确认热交换器400的内部温度是否超过阈值(250 0C ) (S215)ο
[0130]当不存在从涡轮机340反向引入热交换器400的工作流体的流速,并且热交换器400的内部温度超过阈值(250°C )时,运行栗70 (栗70对工作流体进行加压并且将经加压的工作流体喷射至热交换器400)并且涡轮机340接收来自工作流体的转矩,以产生电力(S216)ο
[0131]当不存在从涡轮机340反向引入热交换器400的工作流体的流速,并且热交换器400的内部温度低于阈值时,不运行栗70(栗70对工作流体进行加压并且将经加压的工作流体喷射至热交换器400) (S217)。
[0132]如图11和图12所示,将过热
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