专利名称：车辆的废气热量回收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于车辆的废气热量回收的热量交换器。更具体地，本发明涉及车辆的废气热量回收装置，在该装置中，冷却剂和润滑剂经受废气热量的热量交换。
背景技术：
一般而言，车辆中的热量交换器通过在废气和冷却剂之间进行热量交换来回收废气热量，所述热量交换的方式导致在低温冷却剂的温度的升高的同时降低高温废气的温度。通过热量交换器回收的热量被传递到车辆中需要热量的部分，用来加热润滑剂， 快速预热发动机、供暖设备等。热量交换器提供有热量交换部件，与冷却剂的热量交换即发生在所述热量交换部件。在流经所述热量交换部件时，废气与冷却剂交换其热量。在不必要进行热量回收的情况下，热量交换器改变流路使废气绕过热量交换部件。例如，就通过回收废气热量来加热润滑剂的结构来说，使废气热量穿过热量交换部件。在润滑剂被加热到合适的温度后，使废气绕过热量交换部件，由此防止润滑剂温度的
进一步升高。也就是说，在低温或起步时，高温废气热量被供给到热量交换部件用于与冷却剂交换热量。已增加了温度的冷却剂增加润滑剂的温度。由于润滑剂在低温时具有高粘度， 当其被供给到变速器或发动机的工作部分时润滑剂增加了摩擦。被冷却剂加热后的润滑剂能够减小变速器等的摩擦。当过度加热时，润滑剂性能变差，由此不能进行适当的润滑。为此，在高温或加速时，使废气绕过热量交换部件。在这种情况下，由于废气和冷却剂之间没有发生热量交换， 所以冷却剂保持在低温且润滑剂可以通过低温的冷却剂冷却。在根据常规技术的这种热量交换器中，冷却剂流经的单一的通路被配置在废气经过的区域，且润滑剂分布通过的管安装在所述通路内，由此形成热量交换部件。相应地，在低温或车辆起步时，废气和冷却剂的热量交换发生在废气经过的区域， 从而增加冷却剂的温度。冷却剂能够增加润滑剂的温度。以上述的方式已经增加了润滑剂的温度，这有助于通过减小变速器等的摩擦来提高燃料效率。然而，由于根据常规技术的热量交换器所具有的热量交换部件仅仅是通过在单一的冷却剂路径中安装管子所形成的，润滑剂分布通过所述管子，冷却剂路径相对于废气的接触面积和接触时间是不充分的。这就可能使得热量交换的性能变差并且减缓润滑剂的温度增加，导致燃料效率变差。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种车辆的废气热量回收装置，其具有以下优点其进一步增加了冷却剂路径相对于废气的接触面积和接触时间。在本发明的一个方面中，一种车辆的废气热量回收装置，可以包括箱体，所述箱体具有入口和出口，废气通过所述入口可以被引入，废气通过所述出口可以被选择性地排出；安装在所述箱体内的热量交换部件，在所述热量交换部件中可以进行冷却剂和润滑剂相对于废气的热量交换；旁路管，所述旁路管在所述箱体内连接所述箱体的入口和出口，具有让废气流入所述热量交换部件的流入开口，并且允许废气绕过所述热量交换部件；可变阀，所述可变阀安装在所述旁路管中，以选择性地阻挡废气流动穿过所述旁路管并将废气引至热量交换部件，其中所述热量交换部件可以包括冷却剂分布构件及润滑剂分布构件， 所述冷却剂分布构件具有在所述旁路管和所述箱体之间互相连接并彼此分隔开的多个冷却剂路径，所述润滑剂分布构件安装在所述冷却剂路径的其中一个中且润滑剂在所述润滑剂分布构件中流动。冷却剂分布构件在冷却剂路径之间形成废气路径，所述废气路径流体连接到流入开口。可变阀可以安装在旁路管中的流入开口的后面。热量交换部件可以安装在旁路管的外部圆周和箱体的内部圆周之间形成的室内， 其中冷却剂分布构件可以包括第一冷却剂路径，可以从冷却剂入口引入的冷却剂穿过所述第一冷却剂路径；以及第二冷却剂路径，所述第二冷却剂路径与所述第一冷却剂路径流体连接并分隔开，其中润滑剂分布构件可以安装于其中。在所述冷却剂分布构件中，第一冷却剂路径可以形成在同心圆的外部，第二冷却剂路径可以形成在所述同心圆的内部。在所述室中，与流入开口流体连接的第一废气路径可以形成在旁路管的外部圆周和第二冷却剂路径之间，所述第二废气路径可以形成在第一冷却剂路径和第二冷却剂路径之间，其中所述废气在一个方向上可以被引入到第一废气路径，在另一个方向上通过第二废气路径流出。第二冷却剂路径可以邻近箱体的内部圆周形成。所述润滑剂分布构件可以配置在第二冷却剂路径上并形成为以线圈形状缠绕的管路。在旁路管的外部圆周和第一废气路径之间的旁路管的外部圆周上可以提供绝缘层。根据本发明的示例性实施例，在低温或起步时沿着热量交换部件的室内的第一和第二废气路径流动的废气，与沿着冷却剂分布构件的第一和第二冷却剂路径流动的冷却剂交换热量。相应地，在当前的示例性实施例中，相对于冷却剂的路径的废气的分布路径可以增加，废气相对于冷却剂的路径的接触面积和接触时间可以增加，冷却剂路径实施热绝缘，由此进一步优化冷却剂和润滑剂相对于废气的热量交换性能。本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式
中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式
中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式
共同用于解释本发明的特定原理。
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的车辆的废气热量回收装置的剖面示意图。图2A和2B是描述根据本发明的示例性实施例的车辆的废气热量回收装置的操作的剖面示意图。图3是描述根据本发明的示例性实施例的车辆的废气热量回收装置的效果的图。应了解附图呈现了阐述本发明基本原理的各个特征的一定程度简化的表示，从而不需要按比例绘制。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、取向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境确定。在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等效的部分。
具体实施例方式以下将详细参考本发明的不同实施例，本发明的实例在附图中示出并在下面进行描述。虽然结合示例性实施例描述本发明，但应了解该描述不是旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅仅覆盖示例性实施例，还覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围里的各种替代、改进、等效结构以及其他实施例。图1示出了根据本发明的示例性实施例的车辆的废气热量回收装置的剖面示意图。参考图1，根据本发明示例性实施例的车辆的废气热量回收装置100可以应用于车辆的排气系统以排出发动机产生的废气。在这里，废气热量回收装置100具有通过降低高温废气的温度并增加低温冷却剂的温度来回收废气热量的结构。然后，用以上方式回收的热量能够被用于加热润滑剂(通常被称为“ATF”或变速器油“transmission oil ”)，预热发动机以及供暖等。也就是说，废气热量回收装置100用于通过发动机冷却剂和润滑剂之间的热量交换而增加燃油效率(相对于被排出到外界的废气热能而言)，改进供暖性能，且改进噪声/ 振动/声振粗糙度(NVH)性能从而达到了与辅助消音器的NVH性能相当的水平。为此，根据本发明的示例性实施例的废气热量回收装置100基本上包括箱体10、 热量交换部件20，旁路管70以及可变阀90。下文将描述所述的每个组分。在当前的示例性实施例中，箱体10形成所述废气热量回收装置100的外部，且可以安装在废气经过的排气线上或为了保持气密性安装在随后描述的旁路管70的外侧。用于使废气流入的入口 11形成在箱体10的一端，用于使废气排出的出口 13形成在其另一端。在当前的示例性实施例中，热量交换部件20被布置于用于相对于废气在冷却剂和润滑剂之间进行热量交换的废气的路径中。热量交换部件20形成冷却剂和润滑剂的分布路径，且可以提供于箱体10内。将更详细的描述关于根据当前的示例性实施例的热量交换部件20的构造的细节。在当前的示例性实施例中，旁路管70可以将废气排出(绕过)到箱体10的外部， 且可以布置在废气热量回收装置100的中心并贯穿箱体10，从而热量交换部件20不被放置于管路内。旁路管70可以直接联接到废气经过的排气线。这里，由于旁路管70布置在箱体10内部，箱体10的入口 11连接到旁路管70的
一端，但是并不与旁路管70的一端连通。而且，由于旁路管70布置在箱体10的内部，箱体10的出口 13可以与旁路管70
的另一端连通。因此，在废气的路径预定为不穿过热量交换部件20的情况下，被引入穿过箱体10 的入口 11的废气可以穿过旁路管70而直接排出(被绕过)到箱体10的出口 13。在废气的路径预定为穿过热量交换部件20的情况下，废气穿过旁路管70，且可以在箱体10的出口 13的一侧在旁路管70和箱体10之间流动。如上所述，旁路管70被布置以其外壁与箱体10的内壁间隔开预定的距离。由此， 旁路管70的外壁与箱体10的内壁之间预定的空间定义为室71。在这种情况下，室71作为从箱体10的出口 13的一侧引导的废气穿过的路径，而随后将详细描述的热量交换部件20可以安装在这个路径上。为此，旁路管70在箱体10的外侧的前端具有流入开口 73，且流入开口 73与室71 连通。流入开口 73可以沿着旁路管70的圆周形成。相应地，在沿着旁路管70流动穿过箱体10的入口 11的废气预定为穿过热量交换部件20的情况下，废气通过在箱体10的出口 13的一侧的流入开口 73流入室71，然后穿过室71中的热量交换部件20，通过箱体10的出口 13流出。在当前的示例性实施例中，为了阻挡废气流穿过旁路管70或引导废气至热量交换部件20，可变阀门90开通或者关闭旁路管70的管路，并选择性地将废气的路径转换到热量交换部件20或旁路管70。这样的可变阀90安装在箱体10的出口 13 —侧内的旁路管 70的一端。也就是说，在旁路管70由可变阀90在低温或起步时的操作而关闭的情况下，废气通过旁路管70的流入开口 73被引导至室71，并且穿过室71中的热量交换部件20。然后废气可以通过箱体10的出口 13排出。在旁路管70由可变阀90在高温或高速驾驶时的操作而打开的情况下，废气穿过旁路管70的管路，且可以通过箱体10的出口 13被直接排出。上述可变阀90可以形成为用于打开和关闭管路的典型阀结构。例如，可变阀90 可以是绕铰链轴旋转的板型结构，或圆形板型节流阀结构。可变阀90可以通过连接到分开的驱动单元而机械地打开/关闭。可变阀90或用于驱动可变阀90的驱动装置的结构是公知的技术，因此，在本说明书中省略其更多的细节。下文中，将详细介绍热量交换部件20的构造。在当前的示例性实施例中，在旁路管70和箱体10之间提供热量交换部件20，且允许冷却剂和润滑剂相对于废气进行热交换。
也就是说，在旁路管70由可变阀90在高温或高速驾驶时的操作打开的情况下，热量交换部件20引起冷却剂和润滑剂之间相对于废气的热量交换，同时废气通过旁路管70 的流入开口 73流入室71且通过箱体10的出口 13排出。热量交换部件20有助于增加废气相对于冷却剂分布的路径的接触面积和接触时间，并允许冷却剂的分布路径进行热保持，因此进一步改进热量交换性能。热量交换部件20包括配置在旁路管70和箱体10之间的室71内的润滑剂分布构件40和冷却剂分布构件30。冷却剂分布构件30包括多个冷却剂路径31和32，其在旁路管70和箱体10之间彼此连接且分隔开。而且，冷却剂分布构件30在冷却剂路径31和32之间包括废气部件 ；34，废气部件34连接到冷却剂路径31和32之间的上述流入开口 73。下文中将对根据当前示例性实施例的冷却剂分布构件30进行详细描述。冷却剂分布构件30包括用于冷却剂流入的第一冷却剂路径31以及第二冷却剂路径32，第二冷却剂路径32与第一冷却剂路径31连接且间隔开，随后描述的润滑剂分布构件40安装在所述第二冷却剂路径32内。也就是说，参考冷却剂分布构件30的截面，第一冷却剂路径31形成在同心圆的外部而第二冷却剂路径32形成在所述同心圆的内部。在这种情况下，第二冷却剂路径32与旁路管70的外部圆周间隔开预定的距离。在此，由于具有第一和第二冷却剂路径31和32的冷却剂分布构件30被配置在旁路管70和箱体10之间的室71内，连接到旁路管70的流入开口 73的第一废气路径33可以形成在旁路管70的外圆周和室71内的第二冷却路径32之间。此外，连接到第一废气路径33的第二废气路径34可以形成在第一冷却剂路径31 和第二冷却剂路径32之间。上述润滑剂分布构件40是考虑到润滑剂流动的管部件，且提供于第二冷却剂路径32中从而以线圈形状的形式进行卷绕。同时，充满例如玻璃纤维等的填充物的绝缘层79提供在旁路管70的外圆周上，以实现旁路管70和室71之间的绝缘以及降低噪声。在附图中，没有描述的附图标记60代表冷却剂入口，通过所述入口，冷却剂被注入到冷却剂分布构件30。下文中，将参考附图对根据本发明的示例性实施例的废气热量回收装置100的操作进行详细描述。图2A和2B示出了描述根据本发明的示例性实施例的车辆的废气热量回收装置的操作的剖面示意图首先，参考图2A，在低温或起步时旁路管70由可变阀90处于关闭状态。因此，旁路管70的流入开口 73和箱体内的室71是彼此开放的。在这种情况下，冷却剂分布通过热量交换部件20的冷却剂构件30的第一冷却剂路径31和第二冷却剂路径32，而润滑剂分布通过润滑剂分布构件40的线圈型管路。在这种状态下，通过箱体10的入口 11引入的废气流入旁路管70，然后通过旁路 70的流入开口 73流进入到室71，由于关闭的可变阀90，废气不通过箱体13的出口 13排
出ο
也就是说，因为废气被引入到热量交换部件20，所以废气被引入到旁路管70的外圆周和第二冷却剂路径32之间的第一废气路径33。接着，废气沿着室71内的第一冷却剂路径31和第二冷却剂路径32之间的第二废气路径34流动，然后流向箱体10的出口 13的一侧的旁路管70的一端。然后，废气可以因此而排出。在上述过程中，高温废气在沿着室内的第一废气路径33流动时首先与沿着冷却剂分布构件30的第一和第二冷却剂路径31和32流动的冷却剂进行热量交换。另外，沿着第二废气路径；34流动的高温废气再次与沿着冷却剂分布构件30的第一和第二冷却剂路径 31和32流动的冷却剂进行热量交换。通过上述热量交换，冷却剂的温度增加，冷却剂的热量被传递到沿着润滑剂分布构件40流动的润滑剂，因此最终增加了润滑剂的温度。相应地，在当前的示例性实施例中，已经增加了温度的润滑剂减小了发动机和变速器的摩擦，因此提高了燃料效率。同时，在当前的示例性实施例中，因为在高温或高速驾驶时润滑剂的温度增加，所以需要对润滑剂进行冷却。因此，根据在当前的示例性实施例，如图2B所示，可变阀90打开，由此换转了废气的流动。也就是说，废气的流动被引向旁路管70。也就是说，当可变阀90打开时，旁路管70打开，因此通过箱体10的入口 11引入的废气穿过旁路管70的管路并通过箱体10的出口 13被直接排出，而不穿过热量交换部件 20。如上所述，因为废气通过旁路管70流出而不穿过热量交换部件20，冷却剂和废气之间不发生热量交换。因此，冷却剂的温度维持在低温，润滑剂与低温冷却剂交换热量，因此被冷却到合适的温度。如这里所描述的，在根据本发明的示例性实施例的废气热量回收装置100中，在低温或起步时沿着热量交换部件20的室71内的第一和第二废气路径33和34流动的废气， 与沿着冷却剂分布构件30的第一和第二冷却剂路径31和32流动的冷却剂交换热量。相应地，在当前的示例性实施例中，相对于冷却剂的路径，废气的分布路径可以通过冷却剂分布构件30增加，废气相对于冷却剂路径的接触面积和接触时间也可以增加，特别地，冷却剂分布构件30的第一冷却剂路径31用于保持第二冷却剂路径32的温度。因此，如图3所示，根据当前的示例性实施例，如图3比较例所示，冷却剂和润滑剂相对于废气的热量交换的性能可以进一步优化，即，常规技术中，单一的冷却剂路径形成在废气经过的区域，润滑剂分布通过的管安装在冷却剂路径内，从而形成热量交换部件。也就是说，与比较例相比，在当前的示例性实施例中，废气的温度可进一步降低， 冷却剂和润滑剂的温度可以升高，废气的热量交换中的热量传递的量可显著地增加。为在随附的权利要求中更方便说明和准确的定义，术语“内部”和“外部”参考如附图中示出的这些特征的位置用于描述示例性实施例中的特征。前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导， 可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。
权利要求
1.一种车辆的废气热量回收装置，包括箱体，所述箱体具有入口和出口，废气通过所述入口被引入，废气通过所述出口被选择性地排出；安装在所述箱体内的热量交换部件，在所述热量交换部件中进行冷却剂和润滑剂相对于废气的热量交换；旁路管，所述旁路管在所述箱体内连接所述箱体的入口和出口，具有让废气流入所述热量交换部件的流入开口，并且允许废气绕过所述热量交换部件；以及可变阀，所述可变阀安装在所述旁路管中，以选择性地阻挡废气流动穿过所述旁路管并将废气引至所述热量交换部件，其中所述热量交换部件包括冷却剂分布构件和润滑剂分布构件，所述冷却剂分布构件具有在所述旁路管和所述箱体之间互相连接并彼此分隔开的多个冷却剂路径，所述润滑剂分布构件安装在所述冷却剂路径的其中一个中且润滑剂在所述润滑剂分布构件中流动。
2.根据权利要求1所述的车辆的废气热量回收装置，其中冷却剂分布构件在冷却剂路径之间形成废气路径，所述废气路径流体连接到流入开口。
3.根据权利要求1所述的车辆的废气热量回收装置，其中可变阀安装在旁路管中的流入开口的后面。
4.根据权利要求1所述的车辆的废气热量回收装置，其中热量交换部件安装在形成在旁路管的外部圆周和箱体的内部圆周之间的室内。
5.根据权利要求4所述的车辆的废气热量回收装置，其中冷却剂分布构件包括第一冷却剂路径，从冷却剂入口引入的冷却剂穿过所述第一冷却剂路径；以及第二冷却剂路径，所述第二冷却剂路径与所述第一冷却剂路径流体连接并分隔开，其中润滑剂分布构件安装于其中。
6.根据权利要求5所述的车辆的废气热量回收装置，其中，在所述冷却剂分布构件中， 所述第一冷却剂路径形成在同心圆的外部，所述第二冷却剂路径形成在所述同心圆的内部。
7.根据权利要求5所述的车辆的废气热量回收装置，其中，在所述室中，与流入开口流体连接的第一废气路径形成在旁路管的外部圆周和第二冷却剂路径之间，所述第二废气路径形成在所述第一冷却剂路径和所述第二冷却剂路径之间。
8.根据权利要求7所述的车辆的废气热量回收装置，其中所述废气在一个方向上被引入到第一废气路径，在另一个方向上通过第二废气路径流出。
9.根据权利要求7所述的车辆的废气热量回收装置，其中第二冷却剂路径邻近箱体的内部圆周形成。
10.根据权利要求5所述的车辆的废气热量回收装置，其中所述润滑剂分布构件配置在所述第二冷却剂路径上并形成为以线圈形状缠绕的管路。
11.根据权利要求5所述的车辆的废气热量回收装置，其中在旁路管的外部圆周和第一废气路径之间的旁路管的外部圆周上提供绝缘层。
12.根据权利要求4所述的车辆的废气热量回收装置，其中在旁路管的外部圆周上提供绝缘层。
全文摘要
一种车辆的废气热量回收装置，可以包括具有入口和出口的箱体，安装在箱体内的热量交换部件，热量交换部件，在箱体内连接箱体的入口和出口的旁路管，所述旁路管具有让废气流入所述热量交换部件的流入开口，并且允许废气绕过所述热量交换部件，以及安装在旁路管中的可变阀，其选择性地阻挡废气流动穿过旁路管并将废气引入至热量交换部件，其中热量交换部件包括冷却剂分布构件及润滑剂分布构件，所述冷却剂分布构件具有在旁路管和箱体之间互相连接并彼此分隔开的多个冷却剂路径，所述润滑剂分布构件安装在冷却剂路径的其中一个中且润滑剂在所述润滑剂分布构件中流动。
文档编号F01M5/02GK102536402SQ201110402890
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月7日 优先权日2010年12月9日
发明者元钟昇, 宣钟淏, 文钟允, 朴镇溶, 蔡成洙, 金在山, 金辰龙 申请人:世钟工业株式会社, 现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社