车辆废热回收冷却优化的制作方法

本申请要求2016年10月24日提交的美国临时专利申请号为62/412,005的优先权的权益，其内容通过引用整体并入本文。

本公开一般涉及内燃发动机系统的冷却系统的领域。

背景技术：

在运行中，内燃机通过排气、发动机冷却系统、增压空气冷却系统等将热能排放到外部环境中。不用于执行有用功的排放的热能通常称为“废热”。废热回收(“whr”)系统捕获一部分废热以执行有用功，例如通过联接到发电机的膨胀器(例如，涡轮机)产生电能。一些whr系统使用朗肯循环(“rc”)。rc是热力学过程，其中热量传递到rc电路中的工作流体。将工作流体泵送到锅炉中，在锅炉中蒸发。蒸汽通过膨胀器然后通过冷凝器，在冷凝器中蒸汽冷凝回流体。膨胀器可以驱动发电机以产生电能。有机朗肯循环(“orc”)是工作流体是有机的高分子量流体的rc，其液相-气相变化的温度低于水的温度。这种流体允许相对于其他rc系统从相对较低的温度源回收热量。

技术实现要素：

在各种实施例中，一种系统包括发动机冷却系统，包括发动机冷却回路。发动机冷却回路包括第一泵，该第一泵构造成使发动机冷却剂流体通过发动机冷却回路循环。远程冷却剂散热器沿着发动机冷却回路定位在发动机的下游并且定位在车辆冷却组装区域的外部。远程冷却剂散热器构造成将热量从发动机冷却剂流体传递到流过远程冷却剂散热器的空气。冷却剂热交换器沿着发动机冷却回路并行于远程冷却剂散热器以及在发动机上游定位。废热回收系统包括工作流体回路，该工作流体回路包括第二泵，该第二泵构造成使工作流体通过工作流体回路循环。冷却剂热交换器沿着工作流体回路定位并构造成将热量从发动机冷却剂流体传递到工作流体。膨胀器沿着工作流体回路定位在冷却剂热交换器下游。膨胀器构造成将来自从发动机冷却流体传递的工作流体的热量的能量转换成机械能。冷凝器沿着工作流体回路定位在膨胀器下游。冷凝器构造成冷却工作流体。

在各种其他实施例中，车辆系统包括发动机舱和定位在发动机舱中的发动机。发动机冷却系统包括发动机冷却回路，该发动机冷却回路包括构造成使发动机冷却剂流体通过发动机冷却回路循环的第一泵。冷却剂热交换器沿着发动机冷却回路定位在发动机上游。冷却剂热交换器构造成从朗肯废热回收系统接收工作流体并将热量从发动机冷却剂流体传递到工作流体。

在各种其他实施例中，发动机冷却系统包括发动机冷却回路，该发动机冷却回路包括第一泵，该第一泵构造成使发动机冷却剂流体通过发动机冷却回路循环。冷却剂热交换器沿着发动机冷却回路定位在发动机上游。冷却剂热交换器构造成从朗肯废热回收系统接收工作流体并将热量从发动机冷却剂流体传递到工作流体。

附图说明

在以下附图和描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。从说明书、附图和权利要求中，本公开的其他公开的特征、方面和优点将变得显而易见。

图1是示出根据示例实施例的车辆系统的示意图。

图2是示出根据示例实施例的包括增压空气冷却器旁路的车辆系统的示意图。

图3是示出根据示例实施例的包括在增压空气冷却器下游的膨胀器旁路的车辆系统的示意图。

图4是示出根据示例实施例的包括在冷却剂热交换器下游的膨胀器旁路的车辆系统的示意图。

图5是示出根据示例实施例的包括双whr进给泵的车辆系统的示意图。

图6是示出根据示例实施例的包括双whr进给泵和液体分离器的车辆系统的示意图。

图7是示出根据示例实施例的包括双whr进给泵和膨胀器旁路的车辆系统的示意图。

图8是示出根据示例实施例的包括双whr进给泵和尾管排气热交换器的车辆系统的示意图。

图9是示出根据另一示例实施例的包括双whr进给泵的车辆系统的示意图。

图10是示出根据另一示例实施例的包括增压空气冷却器的车辆系统的示意图，，该增压空气冷却器可操作地联接到高压工作流体管线和低压工作流体管线中的每一个。

图11是示出根据另一示例实施例的包括高压增压空气冷却器旁路管线和低压增压空气冷却器旁路管线的车辆系统的示意图。

应当认识到这些数字是用于表示说明的目的。提供附图的目的是为了说明且明确理解一个或多个实施方式，它们将不用于限制权利要求的范围或意义。

具体实施方式

运行车辆冷却系统可确保发动机和其他车辆部件的温度不超过额定工作温度极限。冷却系统可包括各种部件，例如冷却剂散热器、增压空气冷却器、空调冷凝器、变速器冷却器等。一个或多个冷却系统部件可以集成到冷却模块中。冷却模块是在单个集成单元中包括多个冷却部件的结构单元。

冷却剂散热器或整个冷却模块可以定位在车辆冷却组装区域中，例如位于靠近发动机的发动机舱中。车辆冷却组装区域可构造成接收冲压空气，冲压空气是当车辆处于向前运动时被迫从格栅进入发动机舱的空气。冷却剂散热器或冷却模块通过冲压空气和/或通过位于散热器或冷却模块附近的一个或多个风扇吸入的空气冷却。

因为燃油效率要求、排放法规和组装限制等因素越来越严格，车辆冷却要求变得越来越苛刻。例如，whr系统可以从废热中产生能量以提高运行效率；然而，whr系统组件可能占用发动机舱和车辆其他部件内的空间。而且，某些whr系统部件(例如，冷凝器)将热量排出到周围空气中，从而加热相邻部件。另外，现代车辆通常包括越来越多的部件，例如附加的控制系统装置、附件、排气后处理装置等。随着发动机舱由于附加部件变得更加拥挤，因而抑制对流热传递的气流。

通常参考附图，各种实施例涉及根据本公开的实施例的用于冷却车辆的部件的冷却系统。冷却系统构造成冷却发动机系统和车辆的whr(例如，orcwhr)系统。冷却系统包括沿whr系统的工作流体回路定位的whr冷凝器。whr冷凝器也定位在车辆冷却组装区域中，以便在车辆运动时接收冲压空气。冷却剂热交换器沿着工作流体回路定位在废热回收冷凝器的下游。冷却剂热交换器也沿着发动机冷却回路定位在发动机的下游。冷却剂热交换器构造成将来自发动机冷却回路中的发动机冷却剂流体的热量传递到工作流体回路中的工作流体。因此，whr冷凝器用于为whr系统和发动机系统提供冷却。远程冷却剂散热器沿着发动机冷却回路定位发动机的下游。远程冷却剂散热器也可以定位在车辆冷却组装区域的外部，以便在车辆运动时不接收冲压空气。

在一些实施例中，whr冷凝器和其他热交换器，例如空调冷凝器、变速器冷却器等集成为整体冷却模块。冷却模块定位在车辆冷却组装区域中，以便接收冲压空气。

各种实施例包括位于车辆冷却组装区域中的whr冷凝器。whr冷凝器构造成通过从工作流体移除热量来为whr系统和发动机系统提供冷却，包括通过冷却剂热交换器将热量从发动机冷却剂流体传递到工作流体。在一些实施例中，whr冷凝器具有比传统whr冷凝器更大的冷却能力，以便为whr系统和发动机系统提供冷却。

由于whr冷凝器为发动机系统提供冷却，和/或因为冷却模块位于车辆冷却组装区域中以便接收冲压空气，因此各种实施例不包括(例如，可省略)车辆冷却组装区域中的冷却剂散热器以从发动机冷却流体中除去热量。各种实施例包括在不接收冲压空气的区域中定位在发动机外(例如，不在车辆冷却组装区域中)的远程冷却剂散热器。远程冷却剂散热器的冷却能力远低于传统散热器的冷却能力。可以在需要时(例如，在发动机峰值功率下)运行远程冷却剂散热器。在一些实施例中，远程冷却剂散热器在运行期间由一个或多个电风扇冷却。

各种实施例提高了发动机和车辆系统的运行效率，因为本公开的whr系统捕获比传统系统更多的废热。例如，通常由冷却剂散热器和增压空气冷却器排放到外部环境的废热被传递到whr系统的工作流体并用于产生有用的能量。另外，在非高峰条件下，通过更充分地使用接收冲压空气的冷却模块区域，扩大的whr冷凝器相对于传统系统提供燃料经济性改进。在一些实施例中，远程冷却剂散热器可用于在必要时从冷却剂中提取热量，例如当冷却要求超过whr系统的提取能力时。因此，各种实施例提供改进的燃料经济性，在原始设备制造商(“oem”)车辆中更容易地集成具有whr能力的冷却模块，并且为whr系统提供更快的投资回报。

图1是示出根据实施例的车辆系统100的示意图。车辆系统100包括发动机102、车辆冷却系统104和whr系统106。应理解，车辆系统100的部件及其布置与传统车辆系统的部件及其布置不同。如图1所示，线108限定了车辆系统100的部件的定位。例如，线108右侧的部件(如图1所示)位于发动机上，而线108左侧的部件位于发动机外。在一些实施例中，发动机上是指物理地连接到发动机102，而发动机外是指没有物理地连接到发动机102。在其他实施例中，发动机上是指定位在包括车辆系统100的车辆的发动机舱内，以及发动机外是指位于发动机舱外部。

如图1中进一步示出的，线110还指示车辆系统100的部件的定位。例如，线110下方的部件(如图1所示)定位在接收冲压空气的传统冷却模块区域中，并且线110上方的部件定位在不接收冲压空气的区域中。冲压空气是由移动物体产生的气流。在这种情况下，冲压空气是由车辆运动产生的气流。例如，由于车辆的运动，冲压空气可以通过格栅进入发动机舱(未示出)。

发动机102可以由各种类型的燃料(例如，柴油、天然气、汽油等)中的任何一种提供动力。在一些实施例中，发动机102作为车辆的原动机运行。在其他实施例中，发动机102作为发电机的原动机运行。在其他实施例中，发动机102是另一种类型的四循环或二循环发动机。应当理解，车辆系统100还包括流体联接到发动机102的进气歧管的进气通道(未示出)和流体联接到发动机102的排气歧管的排气通道(未示出)。进气通道构造成将增压空气传输到发动机102的进气歧管。排气通道构造成接收来自发动机102的排气并将排气排出到外部环境。在一些实施例中，排气通道包括排气再循环通道，该排气再循环通道构造成将至少一部分排气转移到发动机102的进气歧管。应该理解的是，排气通道也可以可操作地联接到一个或多个后处理部件。

车辆冷却系统104构造成为发动机102和其他车辆部件提供冷却。车辆冷却系统104包括发动机冷却回路112，发动机冷却回路112限定用于冷却剂流体流过发动机102和车辆冷却系统104的其他部件的流动路径。应当理解，发动机冷却回路112包括将发动机102和车辆冷却系统104的其他部件流体联接的导管(未示出)。根据各种实施例，发动机冷却剂流体可包括基于二醇的冷却剂、水或其他冷却剂流体。在其他实施例中，发动机冷却剂流体是导热油或其他类型的传热流体。车辆冷却系统104还包括第一泵114、恒温器116、远程冷却剂散热器118、风扇120和冷却剂热交换器122。

第一泵114(例如，水泵)沿着发动机冷却回路112定位在发动机102的上游。应当理解，当涉及车辆冷却系统104时，术语“上游”和“下游”是指冷却剂流体通过车辆冷却系统104的流动方向。第一泵114构造成使冷却剂流体通过发动机冷却回路112循环。恒温器116沿着发动机冷却回路112定位在发动机102的下游，并且构造成测量离开发动机102的冷却剂流体的温度。

远程冷却剂散热器118沿发动机102下游的发动机冷却回路112定位在发动机冷却回路112的第一腿部124上。第一腿部124流体地联接第一泵114、发动机102、恒温器116和远程冷却剂散热器118。在运行中，发动机冷却剂流体从第一泵114流过第一腿部124、流过发动机102，并且随后流过远程冷却剂散热器118。风扇120定位在远程冷却剂散热器118附近，并且构造成迫使空气穿过远程冷却剂散热器118以促进对流热传递。特别地，远程冷却剂散热器118构造成将来自从发动机102接收的热发动机冷却剂流体的热量传递到环境空气。风扇120可包括一个或多个风扇120。在一些实施例中，风扇120是电动的。在其他实施例中，风扇120由皮带驱动或轴驱动。在图1所示的实施例中，远程冷却剂散热器118和风扇120定位在发动机外(线108的左侧)和非冲压空气区域(线110上方)。这种布置与传统的车辆系统形成对比，在传统的车辆系统中，散热器位于冲压空气区域(例如，接收冲压空气的发动机舱中的车辆冷却组装区域)的发动机附近(例如，在其前方)。

冷却剂热交换器122沿着发动机冷却回路112的第二腿部126定位。第二腿部126流体地联接第一泵114、发动机102、恒温器116和冷却剂热交换器122。在运行中，发动机冷却剂流体从第一泵114通过第二腿部126流到发动机102，并且随后通过冷却剂热交换器122。下面结合whr系统106进一步讨论冷却剂热交换器122。

在一些实施例中，阀128沿着发动机冷却回路112定位在发动机102和恒温器116的下游且位于远程冷却剂散热器118的上游。阀128构造成选择性地阻挡来自第一腿部124的发动机冷却剂流体，以便将一些或所有发动机冷却剂流体转移到第二腿部126，以通过冷却剂热交换器122进行冷却。阀128选择性地控制发动机冷却剂流体是否均流过发动机冷却回路112的第一腿部124和第二腿部126，还是仅通过第二腿部126。因此，阀128通过限制或阻止流至第一腿部124的流体来控制经由第二腿部126流过冷却剂热交换器122的发动机冷却剂流体的量。如图所示，没有流体从第一腿部124通过热交换器122。阀128可以基于发动机冷却剂流体的温度控制通过第一和/或第二腿部124、126的流量，如由恒温器116的出口附近的温度传感器确定。例如，如果发动机冷却剂流体达到预定温度并且需要额外冷却，则阀128可以允许发动机冷却剂流体流动到第一腿部124以由并联的远程冷却剂散热器118冷却以流到冷却剂热交换器122。

whr系统106构造成将由发动机102和车辆系统100的其他部件产生的废热转换成有用的能量，例如机械能和/或电能。例如，whr系统106构造成将来自车辆冷却系统104的废热转换成有用的能量。在一些实施例中，whr系统106还被配置为转换来自其他源的废热，例如增压空气、egr气体和/或其他源。

whr系统106包括沿工作流体回路140定位的冷却剂热交换器122、增压空气冷却器130、egr热交换器132、膨胀器134、冷凝器136和过冷却器138。工作流体回路140包括第二泵142(例如，进给泵)，其构造成通过whr系统106的各种部件使工作流体循环。

冷却剂热交换器122构造成将来自发动机冷却回路112中的发动机冷却剂流体的热能传递到工作流体回路140中的工作流体，以冷却发动机冷却剂流体并加热工作流体。在运行中，通过冷却剂热交换器122的发动机冷却剂流体已经被发动机102加热。因此，冷却剂热交换器122冷却发动机冷却剂流体，从而为发动机102提供冷却。根据各种实施例，工作流体可包括各种类型的流体中的任何一种，例如制冷剂(例如，r245a或其他低全球变暖潜能值(“gwp”)替代物)、乙醇、甲苯、其他基于碳氢化合物的工作流体、其他基于氢氟烃的工作流体或水。因为冷却剂热交换器122从发动机冷却剂流体移除热量，所以冷却剂热交换器122执行传统冷却剂散热器的至少一部分冷却操作。因此，在一些实施例中，车辆冷却系统104的远程冷却剂散热器118的尺寸可以比传统的冷却剂散热器小(例如，具有更小的冷却能力)。另外，冷却剂热交换器122通过将热能从发动机冷却剂流体传递到工作流体来提供提高的效率。whr系统106从车辆冷却系统104的发动机冷却剂流体接收的热能产生有用能量。相反，在常规系统中，该热能被排放到外部环境。

增压空气冷却器130沿着工作流体回路140定位在第二泵142的下游和冷却剂热交换器122的上游。应当理解，当涉及工作流体回路140时，术语“上游”和“下游”是指工作流体通过工作流体回路140的流动方向。增压空气冷却器130可操作地且流体地联接到发动机的进气通道，以便从涡轮增压器的压缩机接收增压空气、冷却增压空气、并将冷却的增压空气提供到发动机102的进气歧管。增压空气冷却器130还可以从发动机102的排气歧管接收egr气体，其可以与来自涡轮增压器压缩机输出的增压空气组合。增压空气冷却器130构造成将热量从增压空气传递到工作流体回路140中的工作流体，以便冷却增压空气并加热工作流体。

在传统系统中，增压空气冷却器是空气冷却或油冷却的，并且由增压空气冷却器移除的热能被排放到外部环境。然而，在图1的车辆系统100中，增压空气冷却器130由whr系统106的工作流体冷却。whr冷凝器136的扩大容量提供足够的冷却以冷却增压空气冷却器130，而传统的whr冷凝器可能不包括这种冷却能力。因此，增压空气冷却器130由whr系统106中的工作流体冷却，并且来自增压空气冷却器130的热能被回收并且由whr系统106转换成有用能量。另外，增压空气冷却器130不需要定位在车辆系统100的冲压空气区域中，因为增压空气冷却器130通过whr系统106的工作流体冷却，而不是通过冲压空气进行空气冷却，如用某些传统的增压空气冷却器。

egr热交换器132沿着工作流体回路140定位在冷却剂热交换器122的下游和膨胀器134的上游。egr热交换器132可操作地且流体地联接到发动机的egr通道，以便从发动机102的排气歧管接收egr气体。egr热交换器132构造成将热量从egr气体传递到工作流体回路140中的工作流体，以冷却egr气体并进一步加热工作流体。然后，冷却的egr气体被传递到发动机102的进气歧管。在一些实施方式中，冷却的egr气体首先与来自涡轮增压器压缩机出口的增压空气结合，并且在被传递到发动机102的进气歧管之前通过增压空气冷却器130传递。当工作流体由增压空气冷却器130、冷却剂热交换器122和egr热交换器132中的每一个加热时，工作流体可以被充分加热，使得工作流体在到达膨胀器134之前处于基本上蒸汽的形式。

膨胀器134沿着工作流体回路140定位在egr热交换器132的下游和冷凝器136的上游。当基本上蒸发的工作流体行进通过膨胀器134时，蒸汽膨胀并失去压力，从而驱动膨胀器134的涡轮机以产生有用的功。在一些实施例中，膨胀器134的涡轮机可操作地联接到发电机，发电机可将旋转涡轮机的机械能转换成电能。在其他实施例中，膨胀器134的涡轮机可操作地联接到发动机102的曲轴、发动机辅助轴和/或其他部件，例如，通过齿轮或皮带驱动器，以便将机械能传递给那些装置。根据各种实施例，膨胀器134可包括活塞膨胀器、螺杆膨胀器、涡旋膨胀器、齿轮转子膨胀器或其他类型的膨胀器。

冷凝器136沿着工作流体回路140定位在膨胀器134下游。冷凝器构造成从膨胀器134接收工作流体并将热量从工作流体传递到周围环境，从而将工作流体基本上或完全冷凝回液体。如上所述，冷凝器136具有比传统whr冷凝器更大的冷却能力，以便为whr系统106和车辆冷却系统104(包括增压空气冷却器130和egr热交换器132)提供冷却。冷凝器136至少部分地空气冷却。冷凝器136在发动机外定位在车辆冷却组装区域中，该车辆冷却组装区域构造成接收冲压空气。

过冷却器138沿着工作流体回路140定位在冷凝器136的下游。过冷却器138构造成从冷凝器136接收工作流体并将热量从工作流体传递到周围环境，从而进一步冷却工作流体，在该阶段工作流体基本上为液体形式。然后，工作流体从过冷却器138传递到第二泵142，并再次循环通过工作流体回路140。尽管冷凝器136被描述为相对于传统冷凝器具有更大的冷却能力(例如，尺寸过大)，但应该理解，根据各种实施例，冷凝器136和过冷却器138中的一个或两个相对传统的冷凝器和过冷却器具有较大的冷却能力。

图2是示出根据另一实施例的车辆系统200的示意图。图2的车辆系统200大致类似于图1的车辆系统100，不同之处在于whr系统202包括从增压空气冷却器130的上游的入口延伸到增压空气冷却器130的下游的出口和冷却剂热交换器122的上游的增压空气冷却器旁通管线204。增压空气冷却器旁通阀206可操作地联接到增压空气冷却器旁通管线204，以便控制通过增压空气冷却器旁通管线204的工作流体的流动，从而可控制地绕过增压空气冷却器130周围的工作流体。例如，在一个实施例中，打开增压空气冷却器旁通阀206以控制通过增压空气冷却器旁通管线204而不是通过增压空气冷却器130的一部分或全部工作流体的流动，从而提供调节增压空气、工作流体和发动机冷却剂流体中的至少一种的温度的能力。

图3是示出根据另一实施例的车辆系统300的示意图。图3的车辆系统300通常类似于图1的车辆系统100，不同之处在于whr系统302包括从增压空气冷却器130下游的入口延伸到冷凝器136的上游出口的膨胀器旁通管线304。膨胀器旁通阀306可操作地联接到膨胀器旁通管线304，以便控制通过膨胀器旁通管线304的工作流体的流动，从而可控制地绕过冷却剂热交换器122、egr热交换器132以及膨胀器134周围的工作流体。例如，在一个实施例中，打开膨胀器旁通阀306以便控制通过膨胀器旁通管线304而不是通过冷却剂热交换器122的一部分或全部工作流体的流动，从而提供调节工作流体和发动机冷却剂流体中的至少一种的温度的能力。例如，在运行中，如果从冷却剂热交换器122中的发动机冷却剂流体和egr热交换器132中的egr气体可获得的排热不足以完全蒸发离开增压空气冷却器130的工作流体，则工作流体可以通过膨胀器旁通管线304传输以绕开流冷却剂热交换器122。在一些实施例中，这通过发动机冷却剂流体的温度低于阈值温度来指示，从而指示不需要进一步冷却。

图4是示出根据另一实施例的车辆系统400的示意图。图4的车辆系统400通常类似于图3的车辆系统300，不同之处在于whr系统402包括从冷却剂热交换器122下游和egr热交换器132上游的入口延伸到冷凝器136上游的出口的膨胀器旁通管线404。膨胀器旁通阀406可操作地联接到膨胀器旁通管线404，以便控制通过膨胀器旁通管线404的工作流体的流动，从而可控制地绕过egr热交换器132和膨胀器134周围的工作流体。例如，在一个实施例中，打开膨胀器旁通阀406，以便控制通过膨胀器旁通管线404而不是通过egr热交换器132的一部分或全部工作流体的流动，从而提供调节egr气体、工作流体和发动机冷却剂流体中的至少一种的温度的能力。例如，如果从egr热交换器132中的egr气体获得的排热不足以完全蒸发离开冷却剂热交换器122的工作流体，则可以绕开流过egr热交换器132的工作流体。在一些实施例中，这通过egr气体的温度低于阈值温度来指示，从而指示不需要进一步冷却。

图5是示出根据另一实施例的车辆系统500的示意图。图5的车辆系统500通常类似于图1的车辆系统100，不同之处在于whr系统504的工作流体回路502包括双进给泵，具体地，低压泵506和位于低压泵506的下游的高压泵508。因此，引导通过高压管线510的工作流体由低压泵506和高压泵508加压。高压管线510流体地联接低压泵506、高压泵508、增压空气冷却器130、egr热交换器132和膨胀器514。低压管线512流体地联接低压泵506、冷却剂热交换器122和膨胀器514。因此，引导通过低压管线512的工作流体由低压泵506加压，而不是由高压泵508加压。膨胀器514接收两个工作流体输入，即，来自高压管线510和低压管线512中的每一个。在一个实施例中，膨胀器514是双入口膨胀器，每个入口(例如，入口)流体地联接到高压管线510和低压管线512中的相应一个。在另一个实施例中，膨胀器514包括两个膨胀器，每个膨胀器流体联接到高压管线510和低压管线512中的相应一个。工作流体以类似于上面结合图1的whr系统106描述的方式从膨胀器514流到冷凝器136。

图5中的whr系统504由于分别具有单独的高压线510和低压线512，可以比图1的whr系统106更大程度地控制whr系统。例如，可以独立地控制低压泵506和高压泵508，以便与可控地调节通过增压空气冷却器130和egr热交换器132的流体流动分开，可控制地调节通过冷却剂热交换器122的流体流动。例如，在一些情况下，可以停用egr。因此，在这种情况下，可以控制低压泵506和/或位于低压泵506下游和高压泵508上游的控制阀，使得工作流体回路502中的工作流体通过低压管线512而不是通过高压管线510被引导通过冷却剂热交换器122。

图6是示出根据另一实施例的车辆系统600的示意图。图6的车辆系统600大致类似于图5的车辆系统500，不同之处在于whr系统602包括流体地且可操作地联接到低压管线512的液体分离器604。液体分离器604位于冷却剂热交换器122的下游和膨胀器514的上游。液体分离器604包括入口606、第一出口608和第二出口610。通过入口606接收工作流体，其可包括工作流体的液相和气相。液体分离器604构造成将工作流体的液相与工作流体的气相分离。液体分离器604经由第一出口608传输气相，并且经由第二出口610传输液相。whr系统602还包括从液体分离器604的第二出口610延伸到冷凝器136的入口的膨胀器旁通管线612。在一个实施例中，工作流体的液相通过膨胀器旁通管线612直接传输到冷凝器136，并且工作流体的气相通过低压管线512传输到膨胀器514并随后传输到冷凝器136。膨胀器旁通阀614可操作地联接到膨胀器旁通管线612，以便控制通过膨胀器旁通管线612的一些或所有工作流体的流动，从而可控制地绕过膨胀器514周围的液体分离器604的工作流体的液相。

图7是示出根据另一实施例的车辆系统700的示意图。图7的车辆系统700通常类似于图5的车辆系统500，不同之处在于whr系统702包括膨胀器旁通管线704，膨胀器旁通管线704包括流体联接到增压空气冷却器130下游高压管线510的入口到流体联接到冷凝器136上游的高压管线510的出口。膨胀器旁通阀706可操作地连接到膨胀器旁通管线704，以便控制通过膨胀器旁通管线704的工作流体的流动，从而可控制地绕过egr热交换器132和膨胀器514周围的高压管线510中的工作流体。例如，在一个实施例中，打开膨胀器旁通阀706，以便控制通过膨胀器旁通管线704而不是通过egr热交换器132的一部分或全部工作流体的流动，从而提供调节工作流体和egr气体中的至少一种的温度的能力。例如，在运行中，如果egr热交换器132中的egr气体可获得的排热不足以完全蒸发离开增压空气冷却器130的工作流体，则工作流体可以通过膨胀器旁通管线704传输，以便绕开流过egr热交换器132。在一些实施例中，这通过egr气体的温度低于阈值温度来指示，从而指示不需要进一步冷却。

图8是示出根据另一实施例的车辆系统800的示意图。图8的车辆系统800通常类似于图5的车辆系统500，不同之处在于whr系统802包括尾管排气热交换器804，其可操作地且在增压空气冷却器130的下游和egr热交换器132的上游流体地联接到高压管线510。尾管排气热交换器804可操作地和流体地联接到排气通道(例如，尾管)，以便从发动机102的排气歧管接收热排气。尾管排气热交换器804构造成将热量从排气传递到工作流体，以便冷却排气并进一步加热工作流体。然后，冷却的排气被传递到发动机102的进气歧管。因此，来自排气的热能由尾管排气热交换器804回收并由whr系统802转换成有用能量，从而进一步提高了操作效率。

图9是示出根据另一实施例的车辆系统900的示意图。图9的车辆系统900基本类似于图8的车辆系统800，不同之处在于whr系统902包括增压空气冷却器130，其可操作地且流体地联接到冷却剂热交换器122上游的低压管线512。相反，在图8的whr系统802中，增压空气冷却器130可操作地且流体地联接到高压管线510。通过将增压空气冷却器130包括在低压管线512中而不是高压管线510中，在whr系统902中传递到高压管线510和低压管线512中的每一个的热量相对于whr系统802平衡。

图10是示出根据另一实施例的车辆系统1000的示意图。图10的车辆系统基本类似于图8的车辆系统800和图9的车辆系统900，不同之处在于whr系统1002包括可操作地且流体地联接到高压管线510和低压管线512每一个的增压空气冷却器1004。相反，图8的whr系统802包括增压空气冷却器130，其可操作地且流体地仅联接到高压管线510。另外，与车辆系统1000相比，图9的whr系统902包括增压空气冷却器130，其可操作地且流体地仅联接到低压管线512。为清楚起见，图10的高压管线510和低压管线标记在增压空气冷却器1004的上游和下游。应当理解，图10的增压空气冷却器1004的配置可以以类似的方式在图5和图6的whr系统504和602中实现。

图10的增压空气冷却器1004与图1-图9的增压空气冷却器130不同。特别地，图10的增压空气冷却器1004包括组合芯中的两个工作流体(冷)通道。增压空气冷却器1004的第一工作流体通道流体地联接到高压管线510，并且增压空气冷却器1004的第二工作流体通道流体地联接到低压管线512。更具体地，增压空气冷却器1004的第一工作流体通道包括经由高压管线510流体地联接到高压泵508的第一入口，以及经由高压管线510流体地联接到膨胀器514的第一出口。增压空气冷却器1004的第二工作流体通道包括经由低压管线512流体地联接到低压泵506的第二入口，以及经由低压管线512流体地联接到冷却剂热交换器122的第二出口。流过增压空气冷却器1004的增压空气(热)通道的增压空气由来自高压管线510的高压工作流体和来自低压管线512的低压流体两者冷却。应当注意，增压空气冷却器1004包括两个工作流体通道，因为高压管线510中的工作流体的压力与低压管线512中的工作流体的压力不同。

图11是示出根据又一实施例的车辆系统1100的示意图。图11的车辆系统基本类似于图10的车辆系统1000，不同之处在于whr系统1102包括高压增压空气冷却器旁通管线1104和低压增压空气冷却器旁通管线1106。高压增压空气冷却器旁通管线1104包括在增压空气冷却器1004上游和高压泵508下游流体联接到高压管线510的入口，以及在增压空气冷却器1004下游和尾管排气热交换器804的上游流体联接到高压管线510的出口。

高压增压空气冷却器旁通阀1108可操作地联接到高压增压空气冷却器旁通管线1104，以便控制通过高压增压空气冷却器旁通管线1104的工作流体的流动，从而可控地绕过增压空气冷却器1004周围的高压管线510中的工作流体。例如，在一个实施例中，打开高压增压空气冷却器旁通阀1108以控制通过高压增压空气冷却器旁通管线1104而不是通过增压空气冷却器1004的一部分或全部工作流体的流动，以提供调节增压空气、工作流体和尾管排气中的至少一种的温度的能力。

低压增压空气冷却器旁通管线1106包括在增压空气冷却器1004上游和低压泵506下游流体联接到低压管线512的入口，以及在增压空气冷却器1004下游和冷却剂热交换器122的上游流体联接到低压管线512的出口。

低压增压空气冷却器旁通阀1110可操作地联接到低压增压空气冷却器旁通管线1106，以便控制通过低压增压空气冷却器旁通管线1106的工作流体的流动，从而可控地绕过增压空气冷却器1004周围的低压管线512中的工作流体。例如，在一个实施例中，打开低压增压空气冷却器旁通阀1110以控制通过低压增压空气冷却器旁通管线1106而不是通过增压空气冷却器1004的一部分或全部工作流体的流动，从而提供调节增压空气、工作流体和发动机冷却剂中的至少一种的温度的能力。

应当理解，在一些实施例中，whr系统1102仅包括高压增压空气冷却器旁通管线1104和低压增压空气冷却器旁通管线1106中的一个。还应当理解，根据各种实施例，高压增压空气冷却器旁通管线1104和/或低压增压空气冷却器旁通管线1106可以在图5、图6、图7、图8、图9和图10的whr系统502、602、702、802、902、1002中的任何一个中实施。

还应当理解，可以主动或被动地控制本文所述的任何阀，包括阀128、增压空气冷却器旁通阀206、膨胀器旁通阀306、膨胀器旁通阀406、膨胀器旁通阀608、膨胀器旁通阀706、高压增压空气冷却器旁通阀1108和低压增压空气冷却器旁通阀1110。例如，任何阀可以由电子控制器电子控制，电子控制器可操作地并且通信地联接到阀。可以基于各种测量条件来控制任何阀，例如工作流体温度、发动机冷却剂温度、工作流体压力、增压空气温度、发动机负载和其他测量条件。也可以由机械致动器控制任何阀门，该机械致动器可以例如基于温度或压力致动。

本领域普通技术人员将理解，在包括电子控制器的实施例中，控制器包括解释和/或确定一个或多个参数的操作。如本文所使用的，解译或确定包括通过本领域中已知的任何方法接收值(包括至少接收来自数据链路或网络通信的值、接收指示值的电子信号(例如，电压、频率、电流或脉冲宽度调制(pwm)信号)、接收指示值的计算机生成的参数)、从非暂时性计算机可读存储介质上的存储位置读取值、通过本领域已知的任何方式、和/或通过接收可以计算解译的参数的值、和/或通过参考被解释为参数值的默认值接收值作为运行时间参数。

尽管本公开包含具体的实施方式细节，但是这些不应被解释为对可以要求保护的范围的限制，而是作为具体实施方式特有的特征的描述。在单独实现的上下文中在本说明书中描述的某些特征也可以在单个实现中组合实现。相反，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实现中实现。此外，尽管上述的特征可以描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此声明，但是在某些情况下可以从组合中切除来自所要求保护的组合的一个或多个特征，所要求保护的组合可以针对子组合的子组合或变型。

这里使用的术语“联接”等意味着两个组件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连接可以通过两个部件或者两个部件和任何另外的中间部件彼此一体地形成为单个整体，或者通过两个部件或者两个部件和任何另外的中间部件相互连接来实现。

重要的是要注意，在各种示例的实施方式中示出的系统的构造和布置仅是说明性的而非限制性的。落在所描述的实施方式的精神和/或范围内的所有改变和修改都希望被保护。应该理解的是，一些特征可能不是必需的，并且缺乏各种特征的实现可以被认为是在本申请的范围内，所述范围由随后的权利要求限定。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，该项目可以包括一部分和/或整个项目，除非另有明确说明。