[實用新型]用于發(fā)動機的排氣系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320065505.7
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN203146080U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邁克爾·萊文;富爾坎·扎法爾·謝赫;丹里奇·亨利·德米特羅夫;唐納德·馬施;勞倫斯·馬歇爾
• 申請（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號: F01N5/02
• 分類號: F01N5/02;F28D15/02
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型總的來說涉及汽車領(lǐng)域，更具體地，涉及用于發(fā)動機的排氣系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)

車輛可回收廢氣熱量來傳遞至內(nèi)燃機中的各種其他系統(tǒng)。

例如，美國專利第7832204號描述了一種用于發(fā)動機的熱管系統(tǒng)，其允許熱量在兩個或更多個不同的發(fā)動機系統(tǒng)之間進行傳遞。該熱管系統(tǒng)包括鍋爐端，其可以將熱量從高溫區(qū)傳遞至低溫區(qū)的冷凝端。鍋爐端可連接至排氣系統(tǒng)的一個區(qū)域而冷凝端可連接至另一發(fā)動機系統(tǒng)(諸如發(fā)動機冷卻液系統(tǒng))來用于傳遞熱量。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的發(fā)明人已經(jīng)認識到上述系統(tǒng)的各種問題。具體地，因為系統(tǒng)首先需要排氣系統(tǒng)預熱，所以在發(fā)動機啟動時不能快速加熱。另外，在冷啟動操作期間，傳遞熱量離開排氣系統(tǒng)會延遲催化轉(zhuǎn)化器“起燃(light-off)”。因此，催化轉(zhuǎn)化器不能以有效溫度運行來燃燒捕集的碳氫化合物，從而增加了廢氣排放。

由此，解決上述問題的一個示例性方法是使用熱管和適當?shù)南嘧儾牧蟻砘厥沾呋D(zhuǎn)化器上游和/或下游的廢氣熱量。另外，熱量可以被儲存以在發(fā)動機啟動時立即用于車廂加熱和/或發(fā)動機加熱(通過用儲存的熱量加熱發(fā)動機冷卻液)。通過這種方式，可以通過所儲存的熱量從排氣系統(tǒng)回收熱量而不會對達到催化轉(zhuǎn)化器起燃溫度的速率產(chǎn)生不利的影響，同時在發(fā)動機冷啟動時提供更快速的車廂加熱以及可能更快速的發(fā)動機加熱(以減少發(fā)動機摩擦并因此提高燃料經(jīng)濟性)。

根據(jù)一個實施例，一根或多根熱管將過量的廢氣熱量傳導至封閉的熱虹吸回路中，該回路包括容納和包含在加熱器芯體內(nèi)的相變材料。在發(fā)動機熄火之前的發(fā)動機預熱操作期間，一根或多根熱管將過量的廢氣熱量傳導至熱虹吸回路，熱虹吸回路又將熱量傳遞至加熱器芯體以儲存在加熱器芯體內(nèi)的相變材料中。然后，當車輛熄火時，加熱器芯體中的相變材料儲存熱量以在隨后的發(fā)動機冷啟動期間使用。在冷啟動期間，氣流可穿過加熱器芯體以將熱量從相變材料傳遞至乘客車廂空氣，從而向車輛的車廂提供溫暖的空氣。可選地，發(fā)動機冷卻液也可以在發(fā)動機冷卻液系統(tǒng)至加熱器芯體的發(fā)動機冷卻液回路中循環(huán)，以經(jīng)由熱傳遞從相變材料中吸收熱量，然后能夠使升溫的冷卻液返回至發(fā)動機以加熱冷的發(fā)動機和減少發(fā)動機摩擦。

注意，熱虹吸回路和加熱器芯體的相變材料之間的熱傳遞可通過加熱器芯體內(nèi)的非接觸操作實現(xiàn)，例如通過熱交換器。類似地，根據(jù)需要，發(fā)動機冷卻液回路(其與熱虹吸回路分離)和加熱器芯體的相變材料之間的熱傳遞可通過加熱器芯體中的非接觸操作實現(xiàn)，例如通過加熱器芯體中的另一熱交換器。因此，在一個實例中，加熱器芯體可包括三個或更多個熱交換器：一個用于熱虹吸回路和相變材料之間的熱傳遞、一個用于相變材料和車廂空氣之間的熱傳遞、一個用于相變材料和發(fā)動機冷卻液之間的熱傳遞。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種用于發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，包括：催化轉(zhuǎn)化器；集熱器，位于催化轉(zhuǎn)化器的下游；熱虹吸蒸發(fā)器，包括連接至集熱器的多根熱管；第一導管，將熱虹吸蒸發(fā)器連接至另一系統(tǒng)的加熱器芯體；以及第二導管，將加熱器芯體連接至熱虹吸蒸發(fā)器。

優(yōu)選地，加熱器芯體包括用于將熱量儲存至少10小時的相變材料，加熱器芯體還連接至發(fā)動機冷卻液系統(tǒng)。

優(yōu)選地，熱虹吸蒸發(fā)器垂直位于集熱器上方，并且多根熱管近似正交于集熱器的頂面進行定向。

優(yōu)選地，集熱器連接至排氣通道，集熱器的橫截面積大于排氣通道的橫截面積。

優(yōu)選地，催化轉(zhuǎn)化器為最后的排放控制裝置。

優(yōu)選地，加熱器芯體連接在車廂加熱系統(tǒng)中。

優(yōu)選地，另一系統(tǒng)包括加熱器芯體和風扇，并且另一系統(tǒng)為車廂加熱系統(tǒng)。

優(yōu)選地，每根熱管都包括與集熱器連接的柔性連接部。

根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種用于發(fā)動機的加熱系統(tǒng)，包括：加熱器芯體，與車廂流體連通；風扇，與加熱器芯體流體連通；傳熱系統(tǒng)，將排氣系統(tǒng)的部件被動地熱連接至加熱器芯體，傳熱系統(tǒng)包括一根或多根熱管和封閉的熱虹吸回路。

優(yōu)選地，加熱器芯體還熱連接至發(fā)動機冷卻液回路，加熱器芯體包括用于儲存熱量的相變材料。

優(yōu)選地，儲熱容器經(jīng)由一根或多根熱管垂直連接在排氣集熱器的上方，并且集熱器位于排氣系統(tǒng)的最終催化排放控制裝置的下游。

優(yōu)選地，加熱器芯體不連接至發(fā)動機冷卻液回路。

根據(jù)本實用新型的又一方面，提供了一種用于發(fā)動機的傳熱系統(tǒng)，包括：集熱器，連接至催化轉(zhuǎn)化器下游的排氣通道；熱虹吸蒸發(fā)器，垂直位于集熱器上方，熱虹吸蒸發(fā)器包括將熱虹吸蒸發(fā)器連接至集熱器的多根熱管；以及第一導管，將熱虹吸蒸發(fā)器連接至另一發(fā)動機系統(tǒng)。