从内燃发动机回收废热的系统的制作方法
【专利说明】从内燃发动机回收废热的系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年12月27日提交的韩国专利申请第10-2013-0165243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]本发明涉及一种从内燃发动机回收废热的系统，更具体而言，涉及一种包括回收装置的从内燃发动机回收废热的系统，该回收装置利用来自内燃发动机的废热使工作流体循环。
【背景技术】
[0004]内燃发动机广泛应用在车辆、船舶、小型发电机等中，提高内燃发动机的效率的尝试不断进行。内燃发动机通常排放大量热量比如废热，并且收集废热以增加内燃发动机的整体效率的若干系统已经得以开发。
[0005]在考虑对于配置收集废热的系统必要的设备和部件、负载的增加等时，更有效的是，在具有较大排量并能够运载许多人员或货物的大型车辆中而不是在具有较小排量并较轻的小型车辆中安装回收废热的系统。
[0006]在车辆的情况下，回收废热的系统包括使用涡轮复合的系统和使用热电元件的系统。
[0007]使用涡轮复合的系统是通过将废气涡轮机附接到废气管线并且通过废气压力旋转废气涡轮机以获得输出的装置，其中该装置可以提高具有安装在其中的内燃发动机的整体系统的热效率，但是可以由于废气涡轮机用作排气阻力而降低发动机自身的输出。
[0008]使用热电元件的系统应用了这样的装置，其使用利用温度差发电的热电元件充电或通过利用所产生的电能驱动辅助电动机而辅助发动机。然而，由于热电元件本身的成本是可以忽略的并且可以安装热电元件的空间较窄，因此难以显著提高发动机的热效率，即使热电元件实际上安装在大量生产的车辆中。
[0009]为了解决上述问题和/或其他问题，本发明的发明人已开发出一种回收废热的系统，该回收废热的系统应用从内燃发动机的排气侧传递的热量来循环工作流体并且使用工作流体旋转涡轮机。然而，应当注意到，基于提交本发明的时间点，该回收废热的系统未公开给不具有保密的义务的那些人员。
[0010]预期的是，需要通过尽可能长时间地循环工作流体而最大限度地增加涡轮机的操作时间以便提高回收废热的系统的效率，并相应地进行了实验。然而，在工作流体即使在发动机的温度较低时也循环的情况下，发现在其中安装有发动机的车辆的燃料效率变差。因此，优化设定在其中通过循环工作流体而操作涡轮机的部分的必要性已经增加。
[0011]公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体【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】
[0012]因此，使得本发明解决现有技术中产生的上述问题和/或其他问题同时完整地保持由现有技术所实现的优点。
[0013]本发明致力于提供一种从内燃发动机回收废热的系统，其能够通过获得循环工作流体或停止工作流体的循环的最佳条件而实现较好的燃料效率。此外本发明致力于提供一种回收废热的系统，其能够使由工作流体产生的涡轮机的扭矩用作适应于内燃发动机的应用。
[0014]在本发明的各个方面中，提供了一种从内燃发动机回收废热的系统，所述系统包括:EGR管线、工作流体循环管线以及EGR侧热交换单元，其中，所述EGR管线配置成使从所述内燃发动机产生的废气的一部分循环到进气侧；所述工作流体循环管线配置成具有满足朗肯循环的工作流体，所述工作流体在所述工作流体循环管线中循环；所述EGR侧热交换单元配置成执行在所述EGR管线中流动的EGR气体与在所述工作流体循环管线中流动的所述工作流体之间的热交换，其中当所述EGR气体的温度等于或大于参考温度Tl时，所述EGR气体通过所述EGR侧热交换单元循环到进气侧，而当所述EGR气体的温度低于参考温度Tl时，所述EGR气体不通过所述EGR侧热交换单元而循环到所述进气侧。
[0015]所述系统可以进一步包括EGR侧旁通阀，所述EGR侧旁通阀配置成安装在所述EGR管线中以便改变所述EGR气体的路径。所述参考温度Tl可以为500°C。
[0016]所述系统可以进一步包括工作流体泵，所述工作流体泵配置成从存储箱泵送所述工作流体从而将泵送的所述工作流体供应到所述工作流体循环管线，所述存储箱在其中存储有所述工作流体，其中所述工作流体泵仅当所述EGR气体的温度等于或大于所述参考温度Tl时操作。
[0017]所述系统可以进一步包括涡轮发电单元，所述涡轮发电单元配置成具有涡轮机，所述涡轮机通过接收来自所述工作流体循环管线的能量而旋转。所述涡轮发电单元可以进一步包括电动发电机，并且当所述EGR气体的温度等于或大于所述参考温度Tl时，所述电动发电机可以通过直接使用所述涡轮机的旋转能以驱动安装在所述内燃发动机中的旋转轴，或将所述旋转能转换为电能，并且当所述EGR气体的温度低于所述参考温度Tl时，所述电动发电机可以通过从电池接收电力以驱动安装在所述内燃发动机中的旋转轴。
[0018]所述涡轮发电单元可以进一步包括滑轮以及离合器，所述滑轮和所述电动发电机的转子可以同轴地彼此连接，并且所述离合器可以中断所述涡轮机与所述滑轮。
[0019]所述涡轮发电单元可以进一步包括第二离合器，所述第二离合器能够机械地中断所述涡轮机和所述电动发电机，并且当在所述工作流体旋转所述涡轮机的情况下所述电池过度充电时，所述第二离合器可以使所述涡轮机和所述电动发电机彼此机械地释放。
[0020]所述涡轮机可以驱动安装在所述内燃发动机中的旋转轴，所述涡轮机在通过所述第二离合器从所述电动发电机机械地释放的状态下旋转。
[0021]当在所述工作流体旋转所述涡轮机的情况下，所述电池的电压下跌到或低于预设充电启动参考电压时，所述第二离合器可以使所述涡轮机和所述电动发电机彼此机械地连接。
[0022]所述系统可以进一步包括废气侧热交换单元，所述废气侧热交换单元配置成安装在将废气排放到外部的废气管线处，从而使热量从所述废气传递到所述工作流体。所述废气侧热交换单元可以比所述EGR侧热交换单元设置在所述工作流体循环管线的更高侧。所述工作流体可以总是通过所述废气侧热交换单元。
[0023]本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，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案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
【附图说明】
[0024]图1是根据本发明的从内燃发动机回收废热的示例性系统的概念图。
[0025]附图标记
[0026]1:发动机
[0027]2:进气歧管
[0028]3:排气歧管
[0029]4:发动机散热器
[0030]20:电池
[0031]30:逆变器
[0032]50:回热器
[0033]60:存储箱
[0034]70:工作流体泵
[0035]100:工作流体循环管线
[0036]200:EGR 管线
[0037]300 =EGR侧热交换单元
[0038]400:废气侧热交换单元
[0039]500:涡轮发电单元。
【具体实施方式】
[0040]下面将详细说明本发明的不同实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。虽然本发明将与示例性实施方案相组合进行描述，但是应当了解，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，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
[0041]本说明书和权利要求书中所使用的术语和语句不能仅仅解释为一般或字典的含义，它们应该被解释为，基于为了以最好的方式解释自己的发明，发明者可以适当地定义术语的概念的原则上，符合本发明的技术思想的含义和概念。
[0042]在附图中显示的组件或形成组件的特定部分的尺寸可以为了描述的清楚和方便而被放大或省略或示意性地显示。因此，每个组件的尺寸并不完全反映其实际尺寸。此外，当确定关于本发明的已知功能或构造的详细描述可能使得本发明的主旨不分明时，其详细描述将被忽略。
[0043]图1是根据本发明的各个实施方案的从内燃发动机回收废热的系统的概念图。参考图1，根据本发明的各个实施方案的从内燃发动机回收废热的系统(以下称为‘回收系统’)可以包括EGR管线200、工作流体循环管线100以及EGR侧热交换单元300，其中，EGR管线200使从内燃发动机产生的废气的一部分循环到进气侧；工作流体循环管线100具有满足朗肯循环的工作流体，工作流体在工作流体循环管线100中循环；EGR侧热交换单元300执行在EGR管线200中流动的EGR气体与在工作流体循环管线100中流动的工作流体之间的热