[發明專利]回收來自內燃機的廢熱的系統

在審

• 申請號: 201410643134.5
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN104727987A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 孫維祥;金世瑛
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: F02M25/07
• 分類號: F02M25/07
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

相關申請的交叉引用

本申請要求2013年12月23日提交的韓國專利申請第10-2013-0161694號的優先權，該申請的全部內容結合于此用于通過該引用的所有目的。

技術領域

本發明涉及一種回收來自內燃機的廢熱的系統，更具體地，涉及這樣的回收來自內燃機的廢熱的系統，所述系統包括使用來自內燃的廢熱循環工作流體的回收方案。

背景技術

內燃機廣泛用在車輛、船舶、小型發電機等中，而且已經連續地進行了增加內燃機的效率的嘗試。內燃機通常排出大量熱作為廢熱，而已經開發了收集廢熱從而增加內燃機的整體效率的多種系統。

當考慮到構造收集廢熱的系統所需的裝置和部件、負載的增加等時，更有效的是在具有大排量并且能夠攜帶多人或貨物的大型車輛而不是具有小排量并且輕質的小型車輛中安裝回收廢熱的系統。

在車輛的情況下，回收廢熱的系統包括使用渦輪復合元件的系統和使用熱電元件的系統。

使用渦輪復合元件的系統為通過附接廢氣渦輪機到廢氣管路并且通過廢氣壓力旋轉廢氣渦輪機從而獲得輸出的方案，其中該方案可以增加具有安裝在其中的內燃機的整個系統的熱效率，但是由于廢氣渦輪機充當廢氣阻力因此可能降低發動機本身的輸出。

使用熱電元件的系統包括使用熱電元件進行充電方案，所述熱電元件使用溫度差產生電或者通過使用產生的電驅動輔助馬達從而協助發動機。然而，由于熱電元件本身的成本不可忽略并且其中可以安裝熱電元件的空間狹窄，所以難以顯著增加發動機的熱效率，即使熱電元件實際上安裝在批量制造的車輛中。

為了解決上述問題和/或其他問題，本發明的發明人已經開發了使用從內燃機的廢氣側傳遞的熱循環工作流體并且使用工作流體旋轉渦輪機從而回收廢熱的系統。然而，注意到基于本發明的申請時間點，該回收廢熱的系統還未公開于無保密責任的公眾。

為了增加回收廢熱的系統的效率，工作流體需要被最大化蒸發并且以高速和高能狀態供應至渦輪機。然而，由于各種因素(例如安裝了內燃機的車輛等中的布局、環境溫度、溫度較低的情況(例如冬季)等)，一部分氣態工作流體可能在被供應至渦輪機之前液化，并且當工作流體以液態引入到渦輪機中時，渦輪機中的內部有效體積減小，因此減小回收廢熱的系統的效率。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

因此，已經做出本發明以解決現有技術中產生的上述問題和/或其他問題，同時完整地保持了由現有技術所實現的優點。

本發明提供一種回收來自內燃機的廢熱的系統，所述系統能夠通過最大化地保證渦輪機中的內部有效體積從而增加其效率。

在本發明的各個方面，提供一種回收來自內燃機的廢熱的系統，所述系統包括：工作流體循環管路，所述工作流體循環管路被構造成使用通過從所述內燃機的EGR管路接收的熱蒸發的工作流體旋轉渦輪機；EGR側換熱單元，所述EGR側換熱單元被構造成在EGR氣體和所述工作流體之間進行換熱從而冷卻所述EGR氣體并且將來自所述EGR氣體的熱傳遞至所述工作流體；和氣液分離器，所述氣液分離器被構造成在所述EGR側換熱單元和所述渦輪機之間形成從而僅將所述工作流體的氣體組分供應至所述渦輪機。

所述氣液分離器可以包括：液體接收室，所述液體接收室能夠在其中接收液態工作流體；和連通管，所述連通管將渦輪機引入管和所述液體接收室彼此流體連通，所述渦輪機引入管為將所述渦輪機連接到所述EGR側換熱單元的導管。所述連通管可以包括第一連通管和第二連通管，所述第一連通管被設置成鄰近所述EGR側換熱單元，所述第二連通管被設置成鄰近所述渦輪機。

所述渦輪機引入管的連接至所述第一連通管的部分的直徑可以實質上等于所述渦輪機引入管的連接至所述第二連通管的部分的直徑。所述液體接收室可以設置在比所述渦輪機引入管更低的位置處。所述連通管可以具有連接至所述渦輪機引入管的側部或下部的上端部。

所述系統可以進一步包括廢氣側換熱單元，所述廢氣側換熱單元安裝在將廢氣排放至外部的廢氣管路處從而將來自所述廢氣的熱傳遞至所述工作流體。所述廢氣側換熱單元可以設置在所述工作流體循環管路的比所述EGR側換熱單元更高側處。

所述工作流體可以始終經過所述廢氣側換熱單元，并且僅當在所述EGR管路中流動的所述廢氣的溫度等于或大于特定溫度T1時，所述工作流體可以經過所述EGR側換熱單元。所述特定溫度T1可以為500℃。