收集和再使用柴油动力车辆内的废热的方法技术

本发明专利技术涉及收集和再使用柴油动力车辆内的废热的方法。本发明专利技术公开了一种使用热电池的发动机的热传递方法，热电池被配置成将浪费的废热存储在相变材料内，以便在随后的发动机启动过程中使用。通过以这种方式重新使用浪费的废热，可以减少排气排放，以及可以减少发动机启动后的车辆车厢和其他车辆系统的加热延迟。

【技术实现步骤摘要】
收集和再使用柴油动力车辆内的废热的方法
由于将废热排至环境中，由内燃发动机提供动力的机动车辆会浪费超过30%的燃料能源。
技术介绍
为了减少被浪费的燃料能源，车辆可以回收发动机废热，传至各种其他车辆系统。例如，US2009/0241863描述了在蓄热器内存储高温冷却水，其用于在发动机启动时使车辆发动机变暖。在发动机启动后，回收废热，并且将废热传至冷却水。然后，该加热的冷却水被循环至发动机，从而提供发动机的进一步变暖，以及循环至加热器电路，从而加热被供应至乘客舱的空气。以这种方式，在发动机启动不久后，能够使发动机和乘客舱变暖。然而，本文的专利技术人已经认识到这种方法会增加不期望的排气排放，其中在该方法中，在发动机启动后不久，传递废热使其离开排气系统。例如，将废热传至冷却水并因此远离排气系统，可能延迟与温度有关的催化转化器“起燃”。结果，催化转化器到达能够有效执行催化还原的温度需要较长时间，因此增加了不期望的排气排放。这种延迟和对排放的有关影响在具有柴油发动机的车辆中尤为突出，其中柴油发动机可输出比其他类型的发动机更少的废热。
技术实现思路
为了解决上述问题，本文专利技术人已确认用于回收发动机废热以传至各种其他车辆系统的各种方法，其通过延迟催化转化器起燃而不增加不期望的排气排放。在一个示例性方法中，在发动机启动时，在热电池的相变材料中存储的热借助于连接在排气系统中的旁路被输送至热交换器。在排气温度超过第一阈值后，热从热电池输送至车辆车厢，以及可选地输送至需要热的其他车辆系统，并且在排气温度超过第二较高阈值之后，从热交换器输送热，从而为热电池充电。例如，第一阈值可以是大于或等于催化转化器起燃温度的温度值。以这种方式，一旦实现催化剂起燃（以便，催化转化器的进一步加热对于减排是不必要的），废热可以经热交换器传递和输送至车厢加热系统。此外，第二较高阈值可以是这样的温度值，即在该温度值下，可用废热量超过车厢加热系统和需要热的任何其他车辆系统所需的热量，以便额外的热可用于为热电池充电。以这种方式，存储在热电池内的热可以用于在发动机启动后加速催化转化器起燃，从而降低了不期望的排气排放，同时还可用于改善车厢加热以及为需要热的其他车辆系统提供热。例如，传热流体可以将存储在热电池的相变材料中的热循环至热交换器，从而将热传至催化转化器上游的发动机排气。随着发动机变暖，排气温度增加并且催化剂达到起燃。在催化剂起燃已经发生后，废热可以被传至热交换器中的传热流体，并且传热流体可以被循环至车辆车厢加热系统，从而加热车辆车厢。在该阶段，废热还可以经传热流体的循环被传至需要热的一个或更多其它车辆系统，诸如用于加热变速器油的变速器。随着发动机进一步变暖，会造成排气温度进一步增加，传热流体可以从热交换器循环至热电池中的相变材料，从而为热电池充电。以这种方式为热电池充电能够使热被存储，以便在随后发动机启动时输送至热交换器，并且能够在至少一段持续时间内减少冷却负荷。因此，根据该示例性方法，可以减少在催化转化器起燃前出现的不想要的排气排放。此外，过度的废热可以被有利地使用，而不是作为被浪费的燃料能源被排至环境中。在另一个实施例中，将存储在热电池中的热输送至热交换器包含经连接至热传递区段的顶表面的传热流体供应连接，使传热流体从自热电池循环至热交换器的热传递区段，并且其中流经热传递区段的排气接收来自传热流体的热。在另一个实施例中，传热流体供应连接在接近旁通机构的端部处被连接至热传递区段的顶表面，并且其中传热流体返回连接在相对端部处被连接至热传递区段的顶表面。在另一个实施例中，带有双排座驾驶室的柴油动力型货车包含：热电池，其包括变相材料，其被安装在双排座驾驶室的后排座椅下方；热交换器，其被连接至前部发动机舱内的发动机排气系统，热交换器包含热传递区段、旁通区段以及真空致动旁通机构；泵，其使传热流体在热电池和热交换器之间循环；以及排放控制装置，其被连接在热交换器下游的货车的车身底部中。在另一个实施例中，货车还包含旁通机构，其依据是否出现热交换旁通条件，将排气流引导至热传递区段和旁通区段中的一个或两者。在另一个实施例中，热传递区段被连接至传热流体供应和返回连接，其中一个连接在接近旁通机构的端部处被连接至热传递区段的顶表面，其中另一个连接在相对端部处被连接至热传递区段的顶表面。在另一个实施例中，热电池与货车车厢与一个或更多货车系统热连接。在另一个实施例中，热电池包含双层壁保温瓶，其热绝缘内部容器，其中内部容器与外部容器通过真空套分开，其中相变材料堆组围绕内部容器内的中心供给通道径向设置，其中传热流体经由中心供给通道循环至热电池并且从热电池中出来。在另一个实施例中，一个或更多货车系统包括变速器、传动系差速器、热驱动吸附空调系统以及电池。在另一个实施例中，用于控制柴油动力型货车的热传递系统的方法包含：在发动机启动时，排气温度低于阈值时，打开第一热传递回路，从而将传热流体从含有相变材料的热电池引导至热交换器，其中热电池被设置在双排座驾驶室的后排座椅下方，热交换器被连接在前部发动机舱处的发动机排气道内；当排气温度超过第一阈值时，打开第二热传递回路，从而使传热流体从热电池循环至货车车厢，以及打开第三热传递回路，从而使传热流体从热电池循环至需要热的一个或更多货车系统。在另一个实施例中，将热从热电池输送至一个或更多货车系统包含将热从热电池输送至变速器、传动系差速器、热驱动吸附空调系统以及电池中的一个或更多个。在另一个实施例中，本方法还包含，当排气温度超过第二较高阈值时，在第一热传递回路中，使传热流体从热交换器循环至热电池，从而为热电池充电。应理解，提供上述
技术实现思路
以便以简化的形式介绍选择的概念，其将在具体实施例中进一步说明。这并不意味着标识要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围仅由具体实施方式后的权利要求唯一限定。另外，要求保护的主题不被限制于解决上述或在本公开中任何部分指出的任何缺点的实施方式。附图说明图1是示出在具有双排座驾驶室的柴油动力型货车中，如图2所示的热传递系统的各种组件位置的侧视图。图2示意性示出可被包括在图1所示柴油动力型货车中的示例性热传递系统。图3A-3B示出可被包括在图2所示热传递系统中的热电池的示例性实施例。图4示意性示出可被包括在图2所示热传递系统中的热交换器的示例性实施例。图5示出用于操作图2所示热传递系统的示例性方法。图6示出用于操作热传递系统的示例性方法，该方法可与图5所示方法结合使用。具体实施方式下列描述涉及这样的方法，该方法利用热传递系统有利地重新使用排气废热，从而加速催化转化器起燃、乘客舱变暖以及将热输送至其他车辆系统。下列描述还涉及柴油动力型货车，例如图1所示，其被配置成利用热传递系统执行该方法。图1示出带有“双排座驾驶室”类型车厢102的柴油动力型货车100的侧视图。尽管该示例采用压缩点火柴油发动机，但是发动机还可以是汽油火花点火式发动机或其他。同样地，尽管图示为货车，但所述车辆也可以是客车或其他类型的车辆。车厢102包括带有后排座椅106的后排乘客舱104。货车100包括发动机108，其位于货车100的前部发动机舱110内。发动机108可以包括压缩装置，例如涡轮增压器，其包括沿发动机进气道布置的至少一个压缩机。通过沿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的方法，其包含：发动机启动时，借助于被连接在排气系统中的旁路，将存储在热电池的相变材料内的热输送至热交换器；在排气温度超过第一阈值之后，将热从所述热电池输送至车辆车厢；以及在排气温度超过第二较高阈值之后，从所述热交换器输送热，以便为所述热电池充电。

【技术特征摘要】
2012.04.09 US 13/442,7801.一种用于车辆的方法，其包含：发动机启动时，借助于被连接在排气系统中的旁路，将存储在热电池的相变材料内的热输送至热交换器；在排气温度超过第一阈值之后，将热从所述热电池输送至车辆车厢；以及在排气温度超过第二较高阈值之后，从所述热交换器输送热，以便为所述热电池充电。2.根据权利要求1所述的方法，其还包含，在排气温度超过所述第一阈值之后，将热从所述热电池输送至一个或更多车辆系统。3.根据权利要求2所述的方法，其中将热从所述热电池输送至一个或更多车辆系统包含将热从所述热电池输送至变速器、传动系差速器、热驱动吸附空调系统以及电动电池中的一个或多个。4.根据权利要求2所述的方法，其中输送热包含：在热传递回路中使传热流体通过管子循环，其中所述热电池和所述热交换器被流体连接在第一热传递回路中，其中所述热电池和所述车辆车厢被流体连接在第二热传递回路中，并且其中所述热电池和所述一个或更多车辆系统流体连接在第三热传递回路中。5.根据权利要求4所述的方法，其还包含：当排气温度低于所述第一阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·莱文，F·Z·谢克，D·曼什，D·H·德米托夫，J·P·奥尼尔，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：