具有旁路的排气热回收系统技术方案

一种排气热回收系统可包括壳体、阀构件和热交换器。壳体可包括入口、出口、与入口和出口连通的第一排气通路、以及与入口和出口连通的第二排气通路。阀构件可设置在壳体内并且可在第一位置与第二位置之间移动。在第一位置中，阀构件可允许流体流经第一排气通路并且大致阻止流体流经第二排气通路。在第二位置中，阀构件可允许流体流经第二排气通路。热交换器可与第二排气通路连通并且可包括包含流体的管道，当阀构件处于第二位置中时，该流体与排气热连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有旁路的排气热回收系统相关申请的交叉引用本申请要求于2011年6月23日提交的美国技术申请N0.13/166,834以及于2010年7月22日提交的美国临时申请N0.61/366,730的优先权。将上述申请的全部公开内容通过引证结合于此。本专利技术的领域本文涉及一种热回收系统，并且更特别地，涉及一种具有旁路流道(flow path)的排气热回收系统(exhaust heat recovery system)。背景该部分提供了与本公开相关的背景信息，并且不一定是现有技术。内燃机消耗的燃料中的大量(例如，大约三分之一)能量作为通过与该内燃机关联的排气系统排出的热而损失。理想的是，出于各种目的，从流经排气系统的排气中回收该热或者热能。例如，这种回收的热能可用于加热车用流体(vehicle fluid)以提供更快的客舱升温和挡风玻璃(windshield)除霜。另外地或者可替代地，通过例如减小车辆润滑系统中的摩擦和粘滞损失，所回收的热能可用于提高燃料经济性。概要该部分提供了本公开的总体概要，并且不是本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。本公开提供了一种布置在排气流中的组件，该组件可选择性地回收来自排气流的热能。该组件可包括阀元件，该阀元件可控制成调节通过热交换器流路和绕开热交换器流路的旁路流路中的任一者或者两者的排气的流动。阀元件可由外部致动器控制，并且可根据例如排气的工作条件、热交换器的工作限制、和/或对热能回收的要求而定位。热交换器流路和旁路流路可终止在共同的收集器中，该收集器具有用于与排气系统的其余部分连接的出口。组件可放置在排气流内的任何位置处。相对靠近发动机的位置可具有为热交换器提供最热的排气温度的可能性，这可增大组件能够回收的热能的量。 该组件能够与内燃机(诸如，例如汽车中的)或者任何其他燃烧发动机)一起使用。所回收的热能可用于发动机冷却剂的快速升温以有助于更快的挡风玻璃除霜、改进的HVAC(加热、通风和空气调节)系统性能，和/或经由加热车辆中的各种流体(诸如，例如机油和传动液)系统通过减小粘滞损失来提高燃料经济性。所回收的热能的其他用途可包括用于动力产生的蒸汽产生(例如，在郎肯循环系统中)。热回收系统也可为可将来自排气的热能转换成有用的电能的热电能转换系统的一部分。在发动机的一些工作时期期间，从排气系统中提取能量可能不是理想的。在这些时期期间，通过旁路流路运送(route)排气可能是理想的。在其他工作条件期间，当热提取是理想的时，一些或者全部排气可通过包括热交换器的流路转向。排气的运送可以这样的方式控制，即，其被节流或者调节成使得流的特定百分比通过旁路流路和热交换器流路。在一些实施例中，控制模块可向驱动阀组件的致动器发送电子信号，以基于各种发动机以及车辆系统和子系统的工作条件和参数来控制和调节阀组件的位置。在一些实施例中，热控制的致动器可用于控制阀组件的位置。这种热控制的驱动器可包括蜡制阀(wax valve),恒温装置、和/或构造成响应于排气、冷却剂和/或任何其他流体到达一个或者多个预定温度而致动阀组件的任何其他装置。通过旁路流路和热交换器流路的排气流的调节允许控制从排气回收或者提取的热能的量。例如，在发动机的启动之后从排气中回收热能可能是理想的。在冷启动条件下，可能有必要使来自排气的热提取最大化，以例如使发动机冷却剂升温，以使挡风玻璃除霜加快，和/或加热车辆的车厢。发动机冷却剂的加速变热也减小了时间平均机油粘度，导致发动机的移动部分中的更低的粘滞损失和降低的燃料消耗。可替代地，在高速和/或高负载发动机工作条件下，可能理想的是，限制来自排气的热提取，使得发动机/车辆冷却系统不必运送和排出过量的热。在一些实施例中，本公开的组件可将热从排气传递至附加的或者可替代的车用流体，诸如，例如用于发动机、传动装置、车轴和/或差动齿轮的液压流体或者润滑剂和/或任何其他流体。在车辆中，出于其他原因，也可采用热提取的控制。例如，如果热提取系统位于排放装置(诸如催化转换器或者稀油氮氧化物捕集器(lean NOx trap))上游，则可能理想的是，将进入该排放装置的排气的温度维持在特定的温度范围内。该温度范围可取决于排放装置的转换效率以及对于长使用期限的工作温度限制和装置的耐久性。在这种应用中，当排放装置处于工作温度以下时，可能有必要减少或者阻止来自排气的热提取，以将其尽可能快地加热至最优的工作温度。同样地，即使在高发动机速度和/或负载的条件下，也可能有必要从排气中提取热能，以将排放管理装置的工作温度保持在上工作温度阈值以下，以防止损害和/或维持排放管理装置的效率。在某些形式中，本公开提供了一种排气热回收系统，该排气热回收系统可包括壳体、阀构件和热交换器。壳体可包括入口、出口、与入口和出口连通的第一排气通路、以及与入口和出口连通的第二排气通路。阀构件可布置在壳体内，并且可在第一位置与第二位置之间移动。在第一位置中，阀构件可允许流体流经第一排气通路并且大致阻止流体流经第二排气通路。在第二位置中，阀构件可允许流体流经第二排气通路。热交换器可与第二排气通路连通，并且可包括具有在其中流动的流体的管道。当阀构件处于第二位置中时，流体可与热交换器中的排气热连通，而当阀构件处于第一位置中时，流体可与排气大致热隔离。当阀构件处于第一位置中时，热交换器可与第一排气通路大致流体隔离。在其他形式中，本公开提供了一种排气热回收系统，该排气热回收系统可包括壳体、阀构件和热交换器。壳体可包括入口、出口、与入口和出口连通的第一排气通路、以及与入口和出口连通的第二排气通路。阀构件可布置在壳体内，并且可在第一位置与第二位置之间移动，该第一位置允许流体流经第一排气通路，该第二位置允许流体流经第二排气通路。热交换器可与第二排气通路连通，并且可包括具有在其中流动的流体的管道。当阀构件处于第二位置中时，流体可与热交换器中的排气热连通。壳体可包括第一止挡构件和第二止挡构件，当阀构件处于第一位置中时，第一止挡构件接触阀构件的前端，当阀构件处于第一位置中时，第二止挡构件接触阀构件的尾端。前端可接触第一止挡部件元件的通常背向第一排气通路的表面。在一些实施例中，第一排气通路可与入口和出口大致对准，以由此限定大致为线性的流路。在一些实施例中，当阀构件处于第二位置中时，阀构件可至少部分地限定穿过热交换器的大致U形流路，当阀构件处于第二位置中时，阀构件限定进入U形流路的入口和离开U形流路的出口。在一些实施例中，入口和出口可与和发动机相关联的排气歧管(exhaustmanifold)连通，并且流经排气歧管的大致所有排气均可流经入口和出口。从本文所提供的描述中，适用性的其他范围将变得显而易见。本概要中的描述和具体实例仅旨在用于说明的目的，而并非旨在限制本公开的范围。附图说明在此描述的附图仅用于说明所选择的实施例而不是所有可能的实现方式的目的，而并非旨在限制本公开的范围。图1是发动机和具有根据本公开的原理的排气热回收系统的排气系统的示意图；图2是根据本公开的原理的排气热回收系统的立体图；图3是图2的排气热回收系统的局部分解立体图；图4是包括被示出为处于旁路位置中的阀构件的图2的排气热回收系统的横截面图；图5是包括被示出为处于热交换位置中的阀构件的图2的排气热回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：克莱顿·A·斯洛斯，
申请(专利权)人：威斯卡特工业有限公司，
类型：
国别省市：