车辆、利用内燃机排出的一部分热量的方法及固定式系统技术方案

本发明专利技术涉及一种车辆，其包括：内燃机(1)和排气弯管(2)，热的来自内燃机的废气经由该排气弯管导入到排气设备(3)的在发动机侧的区段(3a)中，其特征在于，所述排气弯管的至少一部分和/或所述排气设备的在发动机侧的区段的一部分被余热收集壳体(4)包围，其中，位于余热收集壳体(4)中的空气通过排气弯管(2)的和/或排气设备(3)的在发动机侧的区段(3a)的余热而被加热，在余热收集壳体(4)内部布置有废气涡轮增压器(5)或废气涡轮增压器(5)的至少一个在涡轮机侧的区域。本发明专利技术还涉及一种用于利用一部分由内燃机(1)排出的热量的方法以及一种固定式系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有内燃机和余热收集壳体的车辆以及一种根据权利要求21的特征的方法。
技术介绍
利用在内燃机的废气中含有的热量是已知的。就此而言，例如可参考说明了一种具有废气热交换器的车辆的DE 10 2009 032 566A1。废气热交换器是一方面被热的废气流过并且另一方面被内燃机的冷却剂流过的热交换器。该废气热交换器能够实现部分“热量回收”，也就是说，能够实现从热的废气到内燃机的冷却剂中的热量传递。借助废气热交换器可以使内燃机的暖机阶段变短。一些规定用于所谓的“寒冷地带”的车辆配备有废气热交换器，以便由此实现一定的加热支持。此外，对于废气热交换器不利的是，与没有废气热交换器的排气设备相比，排气背压由此变化并且总是不得不发生一定的“吸热”，也就是说，废气热交换器必须总是被冷却以避免过热。
技术实现思路
本专利技术的任务是创造一种车辆或固定式系统，在该车辆中或在该固定式系统中能够以其它的方式、即不经过废气热交换器地利用由内燃机排出的热量。此外，本专利技术的任务是给出一种相应的用于利用由内燃机排出的热量的一部分的方法。该任务通过权利要求1或21或22的特征来解决。本专利技术的有利的设计方案和进一步扩展构型可以由从属权利要求中得出。尽管本专利技术在下面主要结合车辆进行说明，但是要明确指出本专利技术不限于在车辆中或结合车辆的应用，而是也可以“固定地”、即位置固定地使用，例如结合中央供暖站。本专利技术的出发点是具有内燃机和排气弯管的车辆，热的来自内燃机的废气经由该排气弯管导入到排气设备的“在发动机侧的区段”中。术语排气设备的“在发动机侧的区段”尤其包括在排气弯管与排气设备的连接在发动机侧的区段上的在车辆的底部区域中延伸的区段之间的区段。本专利技术的核心在于，借助包围或者说围住排气弯管的至少一部分和/或排气设备的在发动机侧的区段的一部分的“余热收集壳体”来加热位于余热收集壳体中的空气。术语“余热收集壳体”可以广泛地进行设计。该术语不必限于“壳体”，而是整体上一般可以在空气引导元件的意义上进行解释。排气弯管的至少一部分和/或排气设备的在发动机侧的区段的一部分通过余热收集壳体在热学和声学上被“封装”。该双重功能(热学上和声学上的封装)是本专利技术的重要优点，因为由此可以减少声学上的抑制耗费(例如将发动机舱与乘客舱分开的前围板的隔音)。然而优选地，排气弯管和/或排气设备的在发动机侧的区段的一部分尽可能完全由余热收集壳体封装，因为整个系统的效率由此得到改善。本专利技术的另一优点可看作在于，本专利技术无须“介入”到排气设备中就可工作，也就是说排气设备不必改变。从排气弯管和/或排气设备的在发动机侧的区段到位于余热收集壳体中的空气的热量传递主要经由热辐射和对流来实现。因此，根据本专利技术直接利用在所谓的“热端”上的、即在排气弯管和/或排气设备的靠近发动机的区段上的发动机余热。该“热端”构成最直接的并且最有成效的、即最高效的对发动机余热的“入口”。借助按本专利技术的余热收集壳体实现该“热端”的“系统性封装”。该热端是在具有内燃机的车辆的发动机舱中的最强烈的热辐射源。直接“冷却”热端在发动
机舱中的技术上的运行安全性方面也具有不同的优点。根据本专利技术，在余热收集壳体中被加热的空气——用于加热要导入到车辆的乘客舱中的空气和/或——用于加热内燃机的冷却液和/或——用于加热内燃机的机油和/或用于(仅仅)冷却发动机舱，其中，在最后一种情况下将已加热的来自余热收集壳体的空气引导到周围环境中。根据本专利技术的一种进一步扩展构型，设有空气-空气热交换器，在余热收集壳体中被加热的空气的热量能经由该空气-空气热交换器传递给要导入到车辆的乘客舱中的空气。因此，经由余热收集壳体“回收”的发动机余热可以用于加热乘客舱空气。该空气-空气热交换器可以直接布置在车辆的所谓的空调模块或者说空调设备中，也就是说布置在前围板(乘客舱与发动机舱之间的分隔板)的面向乘客舱的一侧。借助这种空气-空气热交换器可以实现相对自发响应的加热或者可以提高经由内燃机的冷却系统提供的加热功率，这尤其对于所谓的“寒冷地带车辆”是有利的。这种空气-空气热交换器作为加热支持对于现代的柴油车辆(与具有汽油机的车辆相比，该柴油车辆经由冷却系统排出相对少的热量)也是有利的。备选于或补充于空气-空气热交换器，可以设有空气-冷却剂热交换器，在余热收集壳体中被加热的空气的热量能经由该空气-冷却剂热交换器传递给内燃机的冷却循环的冷却剂。借助这种空气-冷却剂热交换器可实现热量从内燃机的热端区域转移给内燃机的冷却剂，这使内燃机的暖机阶段明显变短并且对有害物质排放产生有利作用。备选于或补充于空气-空气热交换器或空气-冷却剂热交换器，可以设有空气-油热交换器，在余热收集壳体中被加热的空气的热量能经由该空气-油热交换器传递给内燃机的机油循环的油、即传递给内燃机的机油。以这种方式也可以使内燃机的暖机阶段通过从热端区域的热量回收而变短。因为余热收集壳体围住弯管的至少一部分或整个排气弯管和/或
排气设备的在发动机侧的或者说靠近发动机的区段的一部分，因此余热收集壳体也作为消音器起作用。热端区域因而在一定程度上通过余热收集壳体在声学上被封装。因此，迄今为止必要的并且常见的声学上的衰减措施至少部分不被使用。有利的是，余热收集壳体涂覆有或盖上相应耐热的、消声的层。根据本专利技术的一种进一步扩展构型，所述排气设备的至少一个催化器布置在余热收集壳体内部。该催化器例如可以是NOX存储催化器、SCR催化器(用于实施选择性催化还原的催化器)或类似物。对此备选地或补充地可以规定，废气涡轮增压器或废气涡轮增压器的至少一个在涡轮机侧的区域布置在余热收集壳体内部。排气设备的在发动机侧的或者说靠近发动机的区段与排气设备的在车辆的底部区域中延伸的区段相连接。排气设备的在排气弯管和车辆的底部区域之间延伸的那个区段称为排气设备的在发动机侧的或靠近发动机的区段。也可以规定，余热收集壳体在排气设备的在发动机侧的或者靠近发动机的区段的整个长度上延伸。换句话说，可以规定，余热收集壳体延伸直至排气设备的在车辆的底部区域中延伸的区段。出于热学上的原因可以规定，余热收集壳体至少一部分、尤其是大部分由金属板制成。对此备选地，余热收集壳体也可以由充分耐热的塑料材料制成。根据本专利技术的一种进一步扩展构型，所述余热收集壳体具有空气进口，空气可以经由该空气进口从周围环境或从车辆的发动机舱流入到余热收集壳体中。位于发动机舱中的空气在达到内燃机的运行温度之后比周围环境空气更热并且在流入到余热收集壳体中之后由热端、即由排气弯管和/或排气设备的在发动机侧的或者说靠近发动机的区段进一步加热。根据本专利技术的一种进一步扩展构型，所述余热收集壳体具有用于已加热的空气的第一空气出口。可以规定该第一空气出口与空气-空气热交换器和/或空气-冷却剂热交换器和/或空气-油热交换器处于流体连接。根据本专利技术的一种进一步扩展构型，所述余热收集壳体具有第二空气出口，在余热收集壳体中被加热的空气能经由该第二空气出口在绕开第一空气出口的情况下直接(未经利用地)导出到周围环境中。于是，这在不需要将热量经由空气-空气热交换器传递给要导入乘客舱中的空气时或者在不需要将回收的热量导入到内燃机的冷却剂或本文档来自技高网...

【技术保护点】
车辆，包括：——内燃机(1)，——排气弯管(2)，热的来自内燃机(1)的废气经由该排气弯管导入到排气设备(3)的在发动机侧的区段(3a)中，其特征在于，所述排气弯管(2)的至少一部分和/或所述排气设备(3)的在发动机侧的区段(3a)的一部分被余热收集壳体(4)包围，其中，位于余热收集壳体(4)中的空气通过排气弯管(2)的和/或排气设备(3)的在发动机侧的区段(3a)的余热而被加热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.16 DE 102014209274.41.车辆，包括：——内燃机(1)，——排气弯管(2)，热的来自内燃机(1)的废气经由该排气弯管导入到排气设备(3)的在发动机侧的区段(3a)中，其特征在于，所述排气弯管(2)的至少一部分和/或所述排气设备(3)的在发动机侧的区段(3a)的一部分被余热收集壳体(4)包围，其中，位于余热收集壳体(4)中的空气通过排气弯管(2)的和/或排气设备(3)的在发动机侧的区段(3a)的余热而被加热。2.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于，在余热收集壳体(4)中被加热的空气——为了加热要导入到车辆的乘客舱中的空气(20、21)和/或——为了加热内燃机的冷却液(18、19)和/或为了加热内燃机(1)的机油和/或为了冷却车辆的发动机舱而被引导到周围环境中。3.根据权利要求1或2之一所述的车辆，其特征在于，设有空气-空气热交换器(11a)，在余热收集壳体(4)中被加热的空气的热量能经由该空气-空气热交换器传递给要导入到车辆的乘客舱中的空气(20、21)。4.根据权利要求1至3之一所述的车辆，其特征在于，设有空气-冷却剂热交换器(11)，在余热收集壳体(4)中被加热的空气的热量能经由该空气-冷却剂热交换器传递给内燃机(1)的冷却剂循环的冷却剂(18、19)。5.根据权利要求1至4之一所述的车辆，其特征在于，设有空气-油热交换器，在余热收集壳体(4)中被加热的空气的热量能经由该空气-油热交换器传递给内燃机(1)的机油循环的油。6.根据权利要求1至5之一所述的车辆，其特征在于，所述排气
\t设备(3)的至少一个催化器(6)布置在余热收集壳体(4)内部。7.根据权利要求1至6之一所述的车辆，其特征在于，在余热收集壳体(4)内部布置有废气涡轮增压器(5)或废气涡轮增压器(5)的至少一个在涡轮机侧的区域。8.根据权利要求1至7之一所述的车辆，其特征在于，所述排气设备(3)的在发动机侧的区段(3a)与排气设备(3)的在车辆的底部区域中延伸的区段相连接，其中，余热收集壳体(4)在排气设备(3)的在发动机侧的区段(3a)的整个长度上延伸。9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述余热收集壳体(4)一直达到排气设备(3)的在车辆的底部区域中延伸的区段。10.根据权利要求1至9之一所述的车辆，其特征在于，所述余热收集壳体(4)至少一部分、尤其是大部分由金属板制成。11.根据权利要求1至10之一所述的车辆，其特征在于，所述余热收集壳体(4)具有用于要加热的空气的空气进口(7)。12.根据权利要求1至11之一所述的车辆，其特征在于，所述余热收集壳体具有用于已加热的空气的第一空气出口(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·库赫勒，C·施彭格勒，I·D·韦塞，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE