排气热回收系统的制作方法_3

文档序号:9906745阅读:来源:国知局
器310与EGR冷却器300连接为使得过热器310与EGR冷却器可以分离。在本发明的各个实施方案中,过热器310 (其形成于EGR冷却器300的一侧,从而将经由排气管道404排放的排放气体的热量回收,以对经蒸发的工作流体进行加热)在主通道100中位于EGR冷却器300的上游,并且连接至EGR冷却器300,并使得过热器310与EGR冷却器可分离。
[0133]过热器310和EGR冷却器300通过夹具317而在过热器310和EGR冷却器300之间的连接部分处彼此固定,从而保持过热器310和EGR冷却器300之间的接合。通过夹具317,过热器310和EGR冷却器300的热影响被缓和并且防止对过热器310和EGR冷却器300的损伤。
[0134]下文将对安装于根据本发明的各个实施方案的排气热回收系统的可分离的过热器310进行详细描述。
[0135]根据本发明的各个实施方案的排气热回收系统包括EGR管线200、涡轮机340、过热器310以及EGR冷却器300 ;EGR管线200对从发动机I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340通过借由与排气管道404的热量交换而蒸发的工作流体而旋转,以产生能量;过热器310设置于EGR管线200,并且与运动至涡轮机340的工作流体进行热量交换;EGR冷却器300形成为与过热器310分开,并且设置于EGR管线200,以与运动至进气歧管的排放气体进行热量交换。
[0136]EGR冷却器300包括形成外观的EGR冷却器壳体301,过热器310包括过热器壳体311,过热器壳体311形成外观,连接至EGR冷却器壳体301并且在过热器壳体311中具有过热器内部通道312。
[0137]再循环气体入口 313 (排放气体从排放气体再循环(EGR)管线200被引入再循环气体入口 313)和再循环气体出口 314(排放气体通过再循环气体出口 314而排放至EGR冷却器300)在长度方向上分别形成于过热器壳体311的两端。
[0138]过热器内部通道312在过热器壳体311的侧表面上突出,并且设置有过热器入口315和过热器出口 316,工作流体供应至过热器入口 315,工作流体通过过热器出口 316从过热器内部通道312排出。如上所述,涡轮机340从热交换器400或过热器310接收工作流体,以产生电力。过热器入口 315连接至热交换器400,并且过热器出口 316连接至涡轮机340。
[0139]EGR冷却器300包括EGR冷却器壳体301、冷却剂通道302、EGR冷却器入口 303和EGR冷却器出口 304 ;EGR冷却器壳体301连接至过热器310的过热器壳体311 ;冷却剂通道302安装于EGR冷却器壳体301中;EGR冷却器入口 303从EGR冷却器壳体301突出并且将冷却剂引入冷却剂通道302 ;EGR冷却器出口 304从EGR冷却器壳体301突出并且将来自冷却剂通道302的冷却剂排出。
[0140]同时,在起动的早期阶段的排放气体的热量低于在行驶期间的排放气体的热量,并且在起动的早期阶段的热交换器400中的工作流体的蒸发少于在行驶期间的热交换器400中的工作流体的蒸发。因此,在起动的早期阶段,被引入涡轮机340的工作流体的压力较低,这使得通过工作流体的引入在涡轮机340中产生低转矩。鉴于此,如图13和图14所示,根据本发明的各个实施方案的排气热回收系统的热交换器400和涡轮机340之间的连接结构包括热交换器400、涡轮机340以及压力调节阀S3;热交换器400设置于排气管道404,并且将排放气体的热量传输至工作流体;涡轮机340通过主通道100连接至热交换器400并且接收通过主通道100供应的经蒸发的工作流体;压力调节阀S3安装于主通道100,并且允许热交换器400和涡轮机340选择性地彼此连通。
[0141]另外,连接结构进一步包括储液器60和栗70,并且将工作流体从涡轮机340回收到储液器60,液态工作流体存储在储液器60中,栗70对工作流体进行加压并且将经加压的工作流体喷射到热交换器400。同流换热器50从工作流体回收热量,并且TEG冷凝器370设置在涡轮机340和储液器60之间。热交换器400具有安装于其出口处的压力传感器。
[0142]如图15所示,在根据本发明的各个实施方案的、具有如上所述的热交换器400和涡轮机340之间的连接结构的排气热回收系统中,当热交换器400的内部压力是设定值或更高时,操作压力调节阀S3,并且热交换器400和涡轮机340彼此连通(S330)。
[0143]在测量热交换器400的内部压力前,安装有热交换器400和涡轮机340的车辆起动,并且运行将工作流体供应至热交换器400的栗70 (S310)。测量热交换器400的内部压力,这确定内部压力是否为设定值或更高(S320)。工作流体通过压力调节阀S3而在栗70、热交换器400和涡轮机340中循环。
[0144]将在下文中对如上所述配置的根据本发明的各个实施方案的排气热回收系统进行更详细的描述。
[0145]当排放气体的温度较低时(例如当发动机I开始起动时),再循环排放气体(即EGR气体)不通过EGR冷却器300,而是使用EGR旁路阀220来直接将再循环排放气体引入进气歧管2,从而可以快速预热发动机1,在排放气体的温度足够高时,将排放气体应用至EGR冷却器300,从而可以降低氮氧化物。
[0146]基于EGR气体的流动方向,过热器310可以设置在EGR冷却器300上游。在该情况下,由于EGR气体可以在经过过热器310的同时将大量热传递至工作流体,并且具有未传递至工作流体的热量的EGR气体通过EGR冷却器300进行冷却,从而工作流体可以从EGR气体回收尽可能多的热。
[0147]工作流体通过储液器60 (液态工作流体储存在储液器60中,并且储液器60具有入口 62和出口 64)的出口 64而供应至栗70,通过栗70栗送的工作流体在经过同流换热器50的同时被加热。
[0148]将经过同流换热器50的工作流体供应至热交换器400,以再次接受热量,并且借由设置于EGR冷却器300的过热器310接收热量。即使直到经过过热器310也未被蒸发的液态工作流体通过气液分离器330分离,并且只将经过过热器310的气态工作流体供应至涡轮机340。
[0149]S卩,工作流体从同流换热器50接收热量,并且热交换器400在主通道100中位于EGR冷却器300的上游,使得工作流体在顺序地经过热交换器400和过热器310的同时额外地接收热量。
[0150]气态工作流体被供应至涡轮机340以旋转涡轮机340,由于旋转涡轮机340而损失能量的工作流体经过同流换热器50并且返回至储液器60的入口 62。
[0151]循环通过上述路径的工作流体可以满足朗肯循环条件。这里,朗肯循环(朗肯循环为由两个绝热变化和两个等压变化构成的循环)表示工作流体伴随气态和液态的变化的循环。由于朗肯循环是已知的循环之一,将省略其详细说明。
[0152]同流换热器50连接至储液器60的入口 62和出口 64两者,从而使被引入储液器60的工作流体和排出储液器60的工作流体之间进行热量交换。
[0153]对于流出储液器60的出口 64的工作流体,该工作流体通过接收来自经过涡轮机340然后被引入同流换热器50的工作流体的热量而被加热。另一方面,对于经过涡轮机340然后被引入同流换热器50的工作流体,该工作流体通过流出储液器60的出口 64的工作流体而被冷却。如上所述,同流换热器50基于储液器60的入口 62而设置在储液器60上游,基于储液器60的出口 64而设置在储液器60下游,从而可以允许工作流体以液态稳定地供应至储液器60,并且在供应至热交换器400前对工作流体进行预热,以提高排气热回收的效率。
[0154]TEG冷凝器370设置于储液器60的入口 62和同流换热器50之间,在从工作流体中获取热量中执行预定的行为,以使得储液器60中流动的工作流体为液态。另外,同流换热器50和TEG冷凝器370之间的管道可以形成为使工作流体散热器多次弯曲,从而提高冷却效率。工作流体散热器可以通过冷却风扇360进行冷却。
[0155]工作流体散热器的端部连接至TEG冷凝器370,使得通过工作流体散热器和冷却风扇360冷却的工作流体可以额外地通过TEG冷凝器370冷却。
[0156]同时,栗70设置于储液器60和同流换热器50之间,在工作流体(其经过将储液器60和栗70彼此连接的管道)从周围吸收热量从而被蒸发的情况下,栗送效率可能会降低。为了避免上述栗送效率的降低,将储液器60和栗70彼此连接的管道可以进行热绝缘处理。
[0157]在主通道100中,过热器310和涡轮机340之间的点以及涡轮机340和同流换热器50之间的点通过工作流体旁路350而彼此连接,并且工作流体旁路阀352选择性地使工作流体旁通至同流换热器50,该工作流体旁路阀352安装在工作流体旁路350中。
[0158]在工作流体超过特定温度和压力的情况下,工作流体的分子结构受到破坏,这可能使得工作流体丧失特有的材料属性。在如上所述的可能丧失工作流体的特有的材料属性的情况下,使用工作流体旁路阀352将工作流体供应至同流换热器50,从而在工作流体经过涡轮机340前使工作流体再次处于常规状态。旁通至同流换热器50的工作流体在经过同流换热器50的同时恢复至常规状态。
[0159]理想的是,只有工作流体在主通道100中循环。但是,高温工作流体需要旋转涡轮机340,并且通过涡轮机润滑剂而对涡轮机340进行润滑,以在涡轮机340高速旋转的同时防止其受到损伤。因此,经过涡轮机340的工作流体可以与涡轮机润滑油混合,并且用于分离非工作流体的其它流体(包括从主通道100的涡轮机340排出的涡轮机润滑油)的油分离器320可以在涡轮机340和同流换热器50之间的管道处形成。
[0160]同时,TEG冷凝器370和储液器60分别设置有冷却剂通道L1 (用于对工作流体进行冷却的冷却剂通过冷却剂通道L1流动)和冷却剂栗P i,冷却剂栗P1供应用于通过冷却剂通道1^而对冷却剂进行循环的动力。因此,连接至TEG冷凝器370的管道和储液器60的布局设计很有难度。
[0161]鉴于此,在根据本发明的各个实施方案的排气热回收系统中,如图16至图19所示,将TEG冷凝器370和储液器60配置为彼此共享
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