用于利用气体再循环回路上的两个热交换器从内燃发动机的排放气体回收热量的系统技术方案

本发明专利技术提出了一种用于为装备有内燃发动机(16)的机动车辆回收能量的系统(10)。该系统包括用于这些发动机排气的部分再循环的一个再循环回路(17)，并且包括第一冷却剂回路(21)，该第一冷却剂回路经过该发动机(16)并且经过被配置用于从该再循环回路(17)中收集热能的一个第一冷却交换器(1)。该回收系统进一步包括一个第二回路(22)，状态改变流体循环穿过该第二回路。该第一回路(21)包括至少一个第一耦合交换器(11)，该第一耦合交换器用作该第二回路(22)的一个热源。该系统(10)包括第三冷却剂回路(23)，该第三冷却剂回路包括能够从该再循环回路(17)中收集热能的一个第二冷却交换器(2)。该第一回路(21)和该第三回路(23)被定位的方式使得穿过该第一回路(21)和穿过该第三回路(23)的冷却剂循环可以是独立的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于利用气体再循环回路上的两个热交换器从内燃发动机的排放气体回收热量的系统本专利技术涉及一种用于从内燃发动机回收热能的装置。装备有内燃发动机的车辆产生大量的热能，该热能有时被用于使车辆客舱升温，并且通常经由一个冷却回路消散，该冷却回路包括通过车辆外部的空气冷却的一个散热器。这种能量还可以通过车辆排气管线消散。这种能量因此从车辆流失而未投入生产性使用。已提出将基于状态改变流体的回路的能量回收系统用于回收车辆发动机所释放热能中的一些热能，该状态改变流体经受对应于兰金循环(Rankinecycle)或类似的循环(例如兰金-伊恩(Rankine-Hirn)型循环)的一个热力循环。因此，可以将该热能中的一些以机械能或从该机械能产生的电能的形式回收。这种回收的机械能可以直接用于产生附加转矩，从而提高了内燃发动机的效率并且减少了发动机整体燃料消耗。因此，专利申请FR2884556描述了一种使用兰金循环的能量回收系统，该能量回收系统包括使排气管线和兰金回路直接耦合的一个交换器。直接在排气管线上进行能量回收的这种设计造成了物理空间问题。此外，所涉及的这些交换器需要能够承受非常高的温度梯度并且因此生产昂贵。专利申请JP2007332853提出：使用从排气回收的热能并且随后将其传递到一个兰金回路的一个水回路来回收这种热能，该热能被再循环到内燃发动机的入口侧。这种系统在再循环气体温度调节方面存在一个缺陷，这个缺陷就是必须对温度进行管理以便作为与兰金回路的操作最佳化之间的一个折中。使用排气再循环(EGR)来减少由柴油型内燃发动机排放的污染物。所发生的是，在没有EGR的情况下，排气中发现不完全燃烧的气体。EGR包括将这些气体重新引入到发动机的进气侧。为了获得最大的效率，这些EGR气体需要被冷却。现在，在一个高压气体再循环系统(常常被称为EGRHP)中，其中已燃烧的气体中的一些在不经过涡轮机或涡轮压缩机的压缩机的情况下从发动机汽缸的下游返回到发动机的进气侧，这些再循环气体非常热(高达800℃)，并且希望将它们的温度降到大约150℃的温度。因此，必须在EGR冷却器中提供非常高的水流速或低的水温。然而，为了良好的热交换效率，并且为了避免再循环回路堵塞的风险，水温需要保持在50℃以上。同时，为了避免破坏冷却器，必需防止经过该冷却器的水沸腾。为了能够符合未来的排放标准，希望能够使用EGR：-用于低的环境温度：处于低温下的冷却剂所经过的一个EGR冷却器随后可能存在困难，因为经过该冷却器的水的温度可能下降到50℃以下，-用于高负荷：现有的EGR冷却器不够高效。此外，积垢降低了EGR冷却器的效率。为了减少这种情况，希望的是限制在交换器的进口侧与出口侧之间的气体的温度梯度。本专利技术的一个目的在于提出一种能量回收系统，该能量回收系统允许更好地调节再循环气体的温度并且同时限制已燃烧气体再循环回路发生积垢的程度，这样使得可以同时从除气体再循环回路之外的热源回收热能，并且该能量回收系统进一步允许在车辆冷启动过程中在车辆的乘客需要的情况下使车辆客舱迅速变暖。为此，本专利技术提出一种用于为装备有内燃发动机的机动车辆的回收能量的系统。该系统包括用于这些发动机排放气体的部分再循环的一个再循环回路，并且包括一个第一冷却剂回路，该第一冷却剂回路经过该发动机并且经过被配置用于从该再循环回路中收集热能的一个第一冷却交换器。该能量再循环系统进一步包括一个第二回路，经过一个膨胀机的一个状态改变流体循环穿过该第二回路以便机械地驱动一个输出轴。该第一回路包括至少一个第一耦合交换器，该第一耦合交换器用作用于该第二回路的一个热源，从而引起该第二回路的该流体变成气态，并且该系统包括一个第三冷却剂回路，该第三冷却剂回路包括能够从该再循环回路中收集热能的一个第二冷却交换器。该第一回路和该第三回路被定位的方式使得穿过该第一回路和穿过该第三回路的该冷却剂循环可以是独立的。该第二流体回路可以被称为一个兰金回路或一个兰金-伊恩回路，因为循环穿过这个回路的该流体的循环可以被比作以兰金循环(如果该流体是在该第一耦合交换器中被蒸发，然后在该膨胀机中的饱和蒸汽温度下使用)的名称、或以兰金-伊恩循环(如果该流体在被传送到该膨胀机中之前是在该第一耦合交换器或“蒸发器”中被蒸发，然后在一个第二耦合交换器或“过热器”中被加热到该饱和蒸汽温度以上)的名称为人所知的一个热力循环。该第一耦合交换器通常由术语“蒸发器”来表示。作为优选，参考该再循环气体的循环，该第二冷却交换器在该再循环回路上是在该第一冷却交换器的下游。部分再循环回路可以包括该EGRHP型的一个再循环管线，该再循环管线使这些排放气体中的一些在不经过该发动机的一个涡轮压缩机的情况下从这些发动机汽缸的下游返回到该发动机的一个进气歧管，或返回到这些发动机汽缸的入口。根据其他替代形式的实施例，该再循环回路可以包括一个EGRLP型的管线，该管线将这些排气返回到一个涡轮压缩机的入口侧。根据一个有利的实施例，该系统包括一个恒温器，该恒温器被配置成以便在一个第一位置和一个第二位置之间交替地进行切换，在该第一位置中，穿过该第一回路和该第三回路的这些冷却剂循环是彼此独立的，并且在该第二位置中，穿过该发动机的液体中的至少一些还经过该第二冷却交换器。根据一个优选的实施例，该恒温器被配置用于：当由该恒温器检测到的该液体温度低于一个阈值温度时切换到该第一位置中，并且当检测到的该液体温度高于该同一个阈值温度时切换到该第二位置中。该第三回路可以包括一个第一散热器，该第一散热器能够将热能从该第三回路传递到该车辆外部的大气中。有利地，该第一散热器被安装成与该第二冷却交换器串联。这意味着该第一散热器和该第二冷却交换器位于该第三回路的同一个支路上。经过该散热器和/或相应地经过该冷却器的所有冷却剂因此经过该冷却器和/或相应地经过该散热器，不论该恒温器是处于该第一位置或是处于该第二位置中。该第三回路可以进一步包括一个第二散热器，该第二散热器能够将热能从该第三回路传递到该车辆外部的大气中，该第二散热器被安装成与该第二冷却交换器并联，或者更确切地说，这样使得当该恒温器处于该第二位置时该第二散热器与该第二冷却交换器是并联的。这意味着相对于当该恒温器处于该第二位置时该冷却剂循环的方向而言，该散热器和该冷却器是在具有一个共同的上游分支和一个共同的下游分支的两个支路上。根据一个优选的实施例，该第三回路包括一个第一泵，该第一泵以这样一种方式定位：以便将将该冷却剂从该第一散热器引导到该第二冷却交换器。作为优选，该第三回路随后被确定尺寸，这样使得当该恒温器处于该第一位置时，建立相继穿过该第一散热器、该第二冷却交换器以及该第三散热器的一个冷却剂环路。有利地，该第三回路可以包括一个液体贮存器，该液体贮存器被配置用于容纳在该第三回路中的该冷却剂的膨胀。作为优选，该贮存器被定位在一个支路上的该第三回路上，该支路与包括该第二散热器的一个支路并且与包括该第一散热器、该第一泵以及该第二冷却交换器的另一个支路并联连接。优选地，该第三回路还包括与前面提及的三个支路并联连接的一个均衡支路。根据一个优选的实施例，该第一回路包括一个单元加热器，该单元加热器能够将热能从该第一回路传递到车辆客舱空气中。于是该第一回路限定了装备有至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于为装备有内燃发动机(16)的机动车辆回收能量的系统(10)，该系统包括用于这些发动机排气的部分再循环的一个再循环回路(17)，并且包括第一冷却剂回路(21)，该第一冷却剂回路经过该发动机(16)并且经过被配置用于从该再循环回路(17)收集热能的一个第一冷却交换器(1)，该能量回收系统进一步包括第二回路(22)，循环穿过该第二回路的状态改变流体能够机械地驱动该第二回路(22)的一个膨胀机(43)的一个输出轴，其特征在于该第一回路(21)包括至少一个第一耦合交换器(11)，该第一耦合交换器用作该第二回路(22)的一个热源，并且其特征在于该系统(10)包括第三冷却剂回路(23)，该第三冷却剂回路包括第二冷却交换器(2)，该第二冷却交换器能够从该再循环回路(17)收集热能，该第一回路(21)和该第三回路(23)被定位的方式使得穿过该第一回路(21)和穿过该第三回路(23)的冷却剂循环可以是独立的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.02.20 FR 13514341.一种用于为装备有内燃发动机(16)的机动车辆回收能量的系统(10)，该系统包括用于这些发动机排气的部分再循环的一个再循环回路(17)，并且包括第一冷却剂回路(21)，该第一冷却剂回路经过该发动机(16)并且经过被配置用于从该再循环回路(17)收集热能的一个第一冷却交换器(1)，该能量回收系统进一步包括第二回路(22)，循环穿过该第二回路的状态改变流体能够机械地驱动该第二回路(22)的一个膨胀机(43)的一个输出轴，其特征在于该第一回路(21)包括至少一个第一耦合交换器(11)，该第一耦合交换器用作该第二回路(22)的一个热源，并且其特征在于该系统(10)包括第三冷却剂回路(23)，该第三冷却剂回路包括第二冷却交换器(2)，该第二冷却交换器能够从该再循环回路(17)收集热能，该第一回路(21)和该第三回路(23)被定位的方式使得穿过该第一回路(21)和穿过该第三回路(23)的冷却剂循环是独立的，该系统包括一个恒温器(5)，该恒温器被配置用于在第一位置与第二位置之间进行切换，在该第一位置中，穿过该第一回路(21)和该第三回路(23)的这些冷却剂循环是彼此独立的，并且在该第二位置中，经过该发动机(16)的液体中的至少一些还经过该第二冷却交换器(2)。2.根据权利要求1所述的系统，其中该恒温器(5)被配置用于当由该恒温器(5)检测到的液体温度低于一个阈值温度时切换到该第一位置，并且当该检测到的液体温度高于该同一个阈值温度时切换到该第二位置。3.根据权利要求1或2所述的系统，该系统包括在该第三回路(23)上的第一散热器(8)，该第一散热器能够将热能从该第三回路(23)传递到该车辆外部的大气。4.根据权利要求3所述的系统，其中该第一散热器(8)被安装成与该第二冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·雅科，G·奥利维耶，
申请(专利权)人：雷诺两合公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR