用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年12月23日提交的韓國專利申請第10_2013_0161695號的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容結(jié)合于此用于通過該引用的所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)，更具體地，涉及這樣的用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括使用來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱循環(huán)工作流體的回收方法。
【背景技術(shù)】
[0004]內(nèi)燃機(jī)廣泛用在車輛、船舶、小型發(fā)電廠等中，已經(jīng)連續(xù)地進(jìn)行增加內(nèi)燃機(jī)的效率的嘗試。在內(nèi)燃機(jī)中，通常排出大量的熱作為廢熱。因此，已經(jīng)開發(fā)了通過回收廢熱從而增加內(nèi)燃機(jī)的整體效率的各種類型的系統(tǒng)。
[0005]考慮到構(gòu)造廢熱回收系統(tǒng)所需的裝置和構(gòu)件的數(shù)目的增加和負(fù)載的增加，更有效的是在相比于具有小排量體積的小型車輛具有更大排量體積并且運(yùn)載多人或貨物的大型車輛中安裝用于回收廢熱的系統(tǒng)。
[0006]在車輛的情況下，用于回收廢熱的代表性系統(tǒng)可以包括使用渦輪復(fù)合元件的系統(tǒng)和使用熱電元件的系統(tǒng)。
[0007]使用渦輪復(fù)合元件的系統(tǒng)為將廢氣渦輪機(jī)附接至廢氣管路并且使用廢氣壓力旋轉(zhuǎn)廢氣渦輪機(jī)從而獲得輸出的類型。所述類型可以增加其中安裝了內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)的整體熱效率，但是由于廢氣渦輪機(jī)充當(dāng)廢氣阻力，所以減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出。
[0008]使用熱電元件的系統(tǒng)為使用熱電元件進(jìn)行充電并且使用產(chǎn)生的電驅(qū)動(dòng)輔助馬達(dá)從而補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)的作用的類型，所述熱電元件由于溫度差而產(chǎn)生電。然而，由于熱電元件的成本不可忽略并且其中可以安裝熱電元件的空間狹窄，所以顯著增加發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率并不容易，即使熱電元件安裝在了實(shí)際制造的車輛中。
[0009]公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明致力于提供用于有效地回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱而不減少內(nèi)燃機(jī)的輸出的系統(tǒng)。此外，本發(fā)明致力于提供用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱而不阻礙廢氣的排出的系統(tǒng)。
[0011]在本發(fā)明的各個(gè)方面，提供一種用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)，系統(tǒng)包括:廢氣再循環(huán)(EGR)管路，廢氣再循環(huán)(EGR)管路被構(gòu)造成將從內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的一部分廢氣再循環(huán)至進(jìn)氣側(cè)；工作流體循環(huán)管路，工作流體循環(huán)管路被構(gòu)造成使用通過從EGR管路傳遞的熱蒸發(fā)的工作流體旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)；和EGR側(cè)換熱單元，EGR側(cè)換熱單元被構(gòu)造成將EGR管路熱連接到工作流體循環(huán)管路從而通過將來自EGR氣體的熱傳遞至工作流體而冷卻EGR氣體。工作流體可以滿足朗肯循環(huán)條件。
[0012]用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括:廢氣側(cè)換熱單元，廢氣側(cè)換熱單元被構(gòu)造成安裝在將廢氣排出至外側(cè)的廢氣管路中從而將來自廢氣的熱傳遞至工作流體。
[0013]用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括:馬達(dá)發(fā)電機(jī)，馬達(dá)發(fā)電機(jī)被構(gòu)造成連同渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，其中馬達(dá)發(fā)電機(jī)可以被來自渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)力供應(yīng)從而儲(chǔ)存在電池中或者將動(dòng)力供應(yīng)至安裝在內(nèi)燃機(jī)中的旋轉(zhuǎn)軸并且可以被來自電池的動(dòng)力供應(yīng)從而將動(dòng)力供應(yīng)至安裝在內(nèi)燃機(jī)中的旋轉(zhuǎn)軸。
[0014]工作流體可以始終經(jīng)過廢氣側(cè)換熱單元，并且僅當(dāng)沿著EGR管路流動(dòng)的EGR氣體的溫度等于或大于特定溫度Tl時(shí)，工作流體經(jīng)過EGR側(cè)換熱單元。特定溫度Tl可以為500°C。廢氣側(cè)換熱單元可以設(shè)置在工作流體循環(huán)管路的相比于EGR側(cè)換熱單元的上游側(cè)處。
[0015]用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括:儲(chǔ)存槽，儲(chǔ)存槽被構(gòu)造成儲(chǔ)存有液態(tài)工作流體并且具有入口和出口 ；和同流換熱器，同流換熱器被構(gòu)造成與儲(chǔ)存槽的入口和出口流體連通從而促進(jìn)引入到儲(chǔ)存槽的工作流體和排出儲(chǔ)存槽的工作流體之間的換熱。同流換熱器可以設(shè)置在儲(chǔ)存槽的基于入口的上游側(cè)處和儲(chǔ)存槽的基于出口的下游側(cè)處。
[0016]廢氣側(cè)換熱單元可以設(shè)置在后處理單元的下游側(cè)處，后處理單元設(shè)置在廢氣管路中從而減少廢氣的污染。
[0017]EGR側(cè)換熱單元可以包括:EGR冷卻器，EGR冷卻器被構(gòu)造成冷卻EGR氣體；和過熱器，過熱器被構(gòu)造成將來自EGR氣體的熱傳遞至經(jīng)過廢氣側(cè)換熱單元的工作流體。基于引入到EGR側(cè)換熱單元的EGR氣體的流動(dòng)，過熱器可以設(shè)置在EGR冷卻器的上游。
[0018]廢氣側(cè)換熱單元可以包括:廢氣管，廢氣管被構(gòu)造成使廢氣經(jīng)過；換熱室，換熱室被構(gòu)造成具有容納在其中的廢氣管并且包括引入工作流體的室入口和工作流體通過其排出的室出口；和擋板，擋板被構(gòu)造成沿著廢氣管的縱向方向?qū)Q熱室的內(nèi)部空間分成多個(gè)區(qū)域，其中至少一個(gè)擋板可以設(shè)置有連通孔，工作流體通過連通孔從換熱室的內(nèi)部空間的一個(gè)區(qū)域移動(dòng)至與其相鄰的另一個(gè)區(qū)域。在任何一個(gè)擋板中形成的連通孔和在與其相鄰的另一個(gè)擋板中形成的連通孔可以設(shè)置在彼此對立側(cè)處。
[0019]廢氣側(cè)換熱單元可以包括:噴嘴板，噴嘴板被構(gòu)造成以這樣的狀態(tài)在入口區(qū)域中形成，噴嘴板與換熱室的內(nèi)側(cè)隔開并且具有多個(gè)噴射孔從而霧化工作流體，其中入口區(qū)域?yàn)樵趽Q熱室中形成的多個(gè)區(qū)域之中的連接至室入口的區(qū)域。換熱室在室入口處的內(nèi)部空間側(cè)端部可以具有漏斗形狀。
[0020]用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱的系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括:工作流體泵，工作流體泵被構(gòu)造成設(shè)置在儲(chǔ)存槽和同流換熱器之間，其中將儲(chǔ)存槽和工作流體泵連接的管可以被隔離。
[0021]工作流體循環(huán)管路可以進(jìn)一步包括:工作流體旁路，工作流體旁路被構(gòu)造成將EGR側(cè)換熱單元和渦輪機(jī)之間的點(diǎn)和渦輪機(jī)和同流換熱器之間的點(diǎn)連接；和工作流體旁通閥，工作流體旁通閥被構(gòu)造成安裝在工作流體旁路中從而選擇性地使工作流體旁通至同流換熱器。
[0022]工作流體循環(huán)管路可以進(jìn)一步包括:油分離器，油分離器被構(gòu)造成在渦輪機(jī)和同流換熱器之間的管中形成從而分離從渦輪機(jī)排出的渦輪機(jī)潤滑劑。工作流體循環(huán)管路可以進(jìn)一步包括:TEG冷凝器，TEG冷凝器被構(gòu)造成設(shè)置在儲(chǔ)存槽的入口和同流換熱器之間從而從工作流體帶走一定量的熱。
[0023]工作流體循環(huán)管路可以進(jìn)一步包括冷卻風(fēng)扇，并且同流換熱器和TEG冷凝器之間的管可以被構(gòu)造成包括工作流體散熱器，工作流體散熱器多次彎曲從而增加冷卻效率，并且工作流體散熱器通過冷卻風(fēng)扇冷卻。
[0024]通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發(fā)明的某些原理的具體描述，本發(fā)明的方法和裝置所具有的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更為具體地變得清楚或得以闡明。
【附圖說明】
[0025]圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于回收來自內(nèi)燃機(jī)的廢熱的示例性系統(tǒng)的概念圖；
[0026]圖2為示例性工作流體散熱器的立體圖；
[0027]圖3為示例性油分離器的立體圖；
[0028]圖4為示例性廢氣側(cè)換熱單元的立體圖；
[0029]圖5為圖4中所示的廢氣側(cè)換熱單元的縱向橫截面圖和該廢氣側(cè)換熱單元的一部分的放大細(xì)節(jié)圖；
[0030]圖6為安裝在示例性廢氣側(cè)換熱單元中的示例性噴嘴板的立體圖和該噴嘴板的一部分的放大細(xì)節(jié)圖；
[0031]圖7為室入口的改進(jìn)實(shí)例的縱向橫截面圖。
[0032]附圖中每個(gè)元件的附圖標(biāo)記
[0033]100:工作流體循環(huán)管路
[0034]200:EGR 管路
[0035]300:EGR側(cè)換熱單元
[0036]310:過熱器
[0037]320:EGR 冷卻器
[0038]304:渦輪機(jī)引入管