用于冷却燃式发动机和WHR系统的冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于冷却车辆(1)中的燃式发动机(2)和WHR系统的冷却系统。冷却系统包括构造成将冷却剂冷却至第一温度(T1)的第一散热器(8)、构造成将冷却剂冷却至第二温度(T2)的第二散热器(10)、引导冷却剂绕过散热器(8，10)的散热器旁通管线(12)。第一阀装置(6)构造成将冷却剂引导至散热器旁通管线(12)和/或散热器(8，10)。第二阀装置(26)构造成从第一散热器(8)接收冷却剂并将其引导至冷凝器旁通管线(29)和/或WHR系统的冷凝器(20)。控制单元(13)构造成控制第一阀装置(6)和第二阀装置(26)，使得适当温度的冷却剂被引导至燃式发动机(2)和冷凝器(20)。

Cooling System for Cooling Combustion Engine and WHR System

The invention relates to a cooling system for a combustion engine (2) and a WHR system in a cooling vehicle (1). The cooling system comprises a first radiator (8) constructed to cool the coolant to the first temperature (T1), a second radiator (10) constructed to cool the coolant to the second temperature (T2), and a radiator bypass pipeline (12) that guides the coolant to bypass the radiator (8, 10). The first valve device (6) is constructed to guide coolant to the radiator bypass pipeline (12) and/or radiator (8, 10). The second valve device (26) is constructed to receive coolant from the first radiator (8) and guide it to the condenser bypass pipeline (29) and/or the condenser (20) of the WHR system. The control unit (13) is constructed to control the first valve device (6) and the second valve device (26) so that the coolant at an appropriate temperature is directed to the combustion engine (2) and the condenser (20).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于冷却燃式发动机和WHR系统的冷却系统
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于冷却燃式发动机和WHR系统的冷却系统。
技术介绍
WHR系统(废热回收系统)可用于车辆中，以回收废热能并将其转换成机械能或电能。WHR系统包括泵，该泵使工作介质加压并在闭合回路中循环。闭合回路包括一个或多个蒸发器，工作介质在该蒸发器中通过一个或多个热源(例如来自燃式发动机的废气)加热和蒸发。加压和加热的气态工作介质被引导至膨胀器，工作介质在膨胀器中膨胀。膨胀器产生可用于操作车辆或车辆上的设备的机械能。替代地，膨胀器连接至产生电能的发电机。离开膨胀器的工作介质被引导至冷凝器。工作介质在冷凝器中被冷却至其冷凝的温度。离开冷凝器的液化工作介质被重新引导至对介质加压的泵。因此，例如来自车辆中的燃式发动机的废气的废热能可以借助于WHR系统回收。因此，WHR系统可以减少燃式发动机的燃料消耗。为了在WHR系统中实现高的热效率，工作介质必须在冷凝器中被冷却至尽可能低的冷凝温度，并且基本上没有过冷。因此，为了在冷凝器中实现适当的冷凝温度，工作介质必须由特定温度和特定流速的冷却剂冷却。相同的冷却系统可用于冷却燃式发动机和冷凝器中的工作介质。为了实现燃式发动机的高效率，冷却剂在被引导至燃式发动机之前可在散热器中被冷却至大约90℃的温度。为了实现WHR系统的高热效率，通常适合将不同温度的冷却剂引导至冷凝器。在工作介质是乙醇的情况下，适合将温度为约60-70℃的冷却剂引导至冷凝器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种冷却系统，其能够以简单和有效的方式通过两种不同温度的冷却剂来冷却WHR系统中的冷凝器和燃式发动机中的工作介质。上述目的通过根据权利要求1的冷却系统实现。包括两个散热器的冷却系统能够将离开燃式发动机的冷却剂冷却至两个不同的温度。从燃式发动机接收冷却剂的第一阀装置将冷却剂的一部分引导至散热器旁通管线而不进行冷却，并且将冷却剂流的剩余部分引导至散热器以冷却至所述两个不同温度。因此，冷却系统可以触及三种不同温度的冷却剂，以冷却燃式发动机和冷凝器中的工作介质。借助于第一阀装置和第二阀装置，可以混合三种不同温度的冷却剂，使得适当温度的冷却剂被引导至燃式发动机，而适当温度的冷却剂被引导至冷凝器。控制单元可以触及所存储的信息，该信息关于在不同运行条件下将被引导至燃式发动机的冷却剂的适当温度和将被引导至冷凝器的冷却剂的适当温度。根据本专利技术的实施方式，第一散热器和第二散热器并排布置在公共气流通道中。在这种情况下，各个散热器中的冷却剂可以由相同温度的空气冷却。现代燃式发动机的冷却需求已经降低，因此对车辆前部处的大型散热器的需求也降低。因此，存在空间以将第二散热器与第一散热器并排布置在车辆的前部。第二散热器与第一散热器一起冷却冷却剂，该冷却剂在冷却系统中循环并冷却燃式发动机和WHR系统的冷凝器中的工作介质。替代地，可以将第二散热器布置在第一散热器的上游的位置。根据本专利技术的实施方式，第一散热器和第二散热器被设计成使得冷却剂在第二散热器中被冷却至比在第一散热器中更低的温度。在冷却剂在相同尺寸的第一散热器和第二散热器中被并行冷却的情况下，可以降低流向第二散热器的冷却剂流，使得通过第二散热器的冷却剂流将小于通过第一散热器的冷却剂流。在这种情况下，冷却剂以比通过第一散热器更慢的速度通过第二散热器流动。因此，第二散热器中的冷却剂在比第一散热器中的冷却剂更长的时间段期间经受冷却空气流。结果，第二散热器中的冷却剂被冷却至比第一散热器中的冷却剂更接近冷却空气的温度。替代地或组合地，第二散热器可以大于第一散热器，或者具有提供比第一散热器更有效的冷却冷却剂的设计。根据本专利技术的实施方式，冷却系统包括将冷却剂从第一散热器的入口罐引导至第二散热器的入口罐的冷却剂管线。冷却剂管线可以设有相对小的流动面积，使得进入入口罐的相对小部分的冷却剂被传递到第二散热器的入口罐。替代地，第二散热器中的管可提供比第一散热器中的管更窄的流动路径。替代地，第一散热器包括入口罐，该入口罐在底部处经由冷却剂通道被固定地连接至第二散热器的入口罐的上部。在这种情况下，冷却剂通道可以设有流动限制区域。根据本专利技术的实施方式，冷却系统包括将冷却剂从第一散热器的出口罐引导至第二散热器的入口罐的冷却剂管线。在这种情况下，冷却剂流的第一部分被引导通过第一散热器，冷却剂流的剩余第二部分被引导通过第一散热器和第二散热器。因此，冷却剂流的第二部分在串联的第一散热器和第二散热器中被冷却，这确保离开第二散热器的冷却剂具有比离开第一散热器的冷却剂更低的温度。根据本专利技术的实施方式，冷却系统包括将冷却剂从冷凝器引导至发动机入口管线的冷凝器出口管线。因此，被引导至燃式发动机的冷却剂是来自散热器旁通管线、第一散热器和冷凝器出口管线的冷却剂的混合物。在本专利技术的实施方式中，第一阀装置为第一三通阀。第一三通阀可以接收从发动机出口管线接收冷却剂流的入口、将所接收的冷却剂的一部分引导至散热器旁通管线的第一出口和将所接收的冷却剂的剩余部分引导至散热器的第二出口。第一阀装置可具有与常规冷却系统中的恒温器基本上对应的任务。优选地，第一三通阀装置可以以无级方式调节。在这种情况下，可以以高精度改变流向散热器和散热器旁通管线的冷却剂流速。在这种情况下，第一阀装置被设计成单一阀单元。替代地，第一阀装置设计成两个二通阀，其中第一二通阀布置在散热器旁通管线中，第二二通阀布置在散热器入口管线中。在本专利技术的实施方式中，第二阀装置为第二三通阀。第二三通阀具有从第一散热器接收冷却剂的入口、将所接收的冷却剂的一部分引导至冷凝器的第一出口和将冷却剂的剩余部分引导至冷凝器旁通管线的第二出口。优选地，第二三通阀装置可以以无级方式调节。在这种情况下，可以高精度地调节从第一散热器到冷凝器和冷凝器旁通管线的冷却剂流速。在这种情况下，第二阀装置被设计成单一阀。替代地，第二阀装置设计成两个二通阀，其中第一二通阀布置在冷凝器进口管线和第二二通阀布置在冷凝器旁通管线中。根据本专利技术的实施方式，控制单元构造成从传感器接收信息，该传感器感测与冷凝器中的工作介质的实际冷凝温度/压力相关的参数。在冷凝器中的实际温度/压力与期望冷凝温度/压力之间存在差异的情况下，控制单元可以调节第一阀装置和/或第二阀装置，以便以消除所述差异的方式改变冷凝器中的工作介质的冷却。根据本专利技术的实施方式，控制单元构造成控制第一阀装置和第二阀装置，使得被引导至冷凝器的冷却剂具有导致将冷凝器中的工作介质冷却至刚好高于1巴的冷凝压力的温度和流速。在大多数操作条件期间，可以将冷却剂流引导至冷凝器，这导致将冷凝器中的工作介质冷却至期望冷凝温度/压力。然而，由于实际原因，避免WHR系统中的负压很多时候是适当的。在这种情况下，适合获得刚好高于1巴的冷凝压力。期望压力范围可以是在例如1.1-1.5巴的范围中。应当注意，工作介质的冷凝压力具有对应的冷凝温度。WHR系统中的工作介质可以是乙醇。乙醇在1巴下具有约78℃的蒸发温度。相对容易地实现在乙醇蒸发温度以下的适当水平处的冷却剂温度，并在冷凝器中将乙醇冷却至刚好高于78℃的冷凝温度。然而，也可以使用其它工作介质，例如R265fa。根据本专利技术的实施方式，控制单元构造成从构造成感测冷却系统的不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于冷却车辆(1)中的燃式发动机(2)和WHR系统的冷却系统，其中，冷却系统包括发动机入口管线(3)，其将循环冷却剂引导至燃式发动机(2)，冷凝器入口管线(24a)，其将冷却剂引导至冷凝器(20)，在所述冷凝器中，所述冷却剂构造成冷却WHR系统中的工作介质，第一散热器(8)，其构造成将冷却剂冷却至第一温度(T1)，第二散热器(10)，其构造成从第一散热器(8)接收冷却剂并且在冷却剂被引导至冷凝器入口管线(24a)之前将冷却剂冷却至第二温度(T2)，散热器旁通管线(12)，其引导冷却剂绕过散热器(8，10)并到达发动机入口管线(3)，第一阀装置(6)，其构造成从发动机出口管线(5)接收冷却剂并将其引导至散热器旁通管线(12)和/或散热器(8，10)，其特征在于，冷却系统包括第二阀装置(26)，其构造成从第一散热器(8)接收冷却剂并将其引导至冷凝器入口管线(24a)和/或经由冷凝器旁通管线(29)被引导至发动机入口管线(3)，以及控制单元(13)，其构造成控制第一阀装置(6)和第二阀装置(26)，使得适当温度的冷却剂经由发动机入口管线(3)被引导至燃式发动机(2)，并且适当温度的冷却剂经由冷凝器入口管线(24a)被引导至冷凝器(20)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.28 SE 1651416-81.一种用于冷却车辆(1)中的燃式发动机(2)和WHR系统的冷却系统，其中，冷却系统包括发动机入口管线(3)，其将循环冷却剂引导至燃式发动机(2)，冷凝器入口管线(24a)，其将冷却剂引导至冷凝器(20)，在所述冷凝器中，所述冷却剂构造成冷却WHR系统中的工作介质，第一散热器(8)，其构造成将冷却剂冷却至第一温度(T1)，第二散热器(10)，其构造成从第一散热器(8)接收冷却剂并且在冷却剂被引导至冷凝器入口管线(24a)之前将冷却剂冷却至第二温度(T2)，散热器旁通管线(12)，其引导冷却剂绕过散热器(8，10)并到达发动机入口管线(3)，第一阀装置(6)，其构造成从发动机出口管线(5)接收冷却剂并将其引导至散热器旁通管线(12)和/或散热器(8，10)，其特征在于，冷却系统包括第二阀装置(26)，其构造成从第一散热器(8)接收冷却剂并将其引导至冷凝器入口管线(24a)和/或经由冷凝器旁通管线(29)被引导至发动机入口管线(3)，以及控制单元(13)，其构造成控制第一阀装置(6)和第二阀装置(26)，使得适当温度的冷却剂经由发动机入口管线(3)被引导至燃式发动机(2)，并且适当温度的冷却剂经由冷凝器入口管线(24a)被引导至冷凝器(20)。2.根据权利要求1的冷却系统，其特征在于，第一散热器(8)和第二散热器(10)并排布置在公共气流通道(11a)中。3.根据权利要求1或2的冷却系统，其特征在于，第一散热器(8)和第二散热器(10)设计成使得冷却剂在第二散热器(10)中被冷却至比在第一散热器(8)中更低的温度。4.根据前述权利要求中任一项的冷却系统，其特征在于，冷却系统包括冷却剂管线(9a)，所述冷却剂管线将冷却剂从第一散热器(8)的入口罐(8a)引导至第二散热器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·卡多斯，T·蒂姆伦，B·约翰逊，E·霍克戴尔，
申请(专利权)人：斯堪尼亚商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE