[發明專利]使用熱泵來從排氣回收熱能的系統和方法

在審

• 申請號: 201711476076.1
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108278795A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: D·J·謝潑德;L·P·齊爾;E·V·岡茨
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F25B27/02
• 分類號: F25B27/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林偉峰

提供了一種熱管理系統，其用于由內燃機(ICE)提供動力的車輛。系統包括：冷卻劑回路，冷卻劑回路配置為使冷卻劑循環并且在冷卻劑與附屬于車輛的熱消耗體之間傳遞熱量；以及制冷劑回路，制冷劑回路配置為使制冷劑循環以便使得制冷劑能夠從由ICE生成的排氣提取熱量并且隨后將熱量傳遞至冷卻劑。制冷劑回路可以包括如下一個或多個：排氣熱交換器、壓縮機、冷卻劑熱交換器、冷凝器、以及蒸發器。經由冷卻劑熱交換器被傳遞至冷卻劑的熱量可以被傳遞至一個或多個熱消耗體，包括：ICE、渦輪增壓器、油加熱器、加熱器芯、排氣再循環冷卻器、車軸、差速器、排氣處理裝置、以及SCR(選擇性催化還原)或者SCRF(選擇性催化還原過濾器)裝置的還原劑儲器。

引言

許多車輛都是由內燃機(ICE)來提供動力，內燃機(ICE)在燃燒室內燃燒空氣/燃料混合物以便提供輸出轉矩。ICE在運行期間生成熱量，并且冷卻劑通常用于將熱能從ICE傳遞至散熱器或者加熱器芯。加熱器芯可以用于加熱車輛的駕駛室。車輛通常還使用空調系統來冷卻車輛的駕駛室，這是通過將熱能從車輛駕駛室內傳遞至在許多情況下比駕駛室熱的周圍環境。加熱器芯和空調熱泵通常與鼓風機一起使用，并且被統稱為暖通空調(HVAC)系統。對各個車輛系統的熱管理仍是一個挑戰。

發明內容

根據示例性實施例的方面，提供了一種熱管理系統，該熱管理系統用于由內燃機(ICE)提供動力的車輛和包括能夠從ICE接受排氣的排氣導管的排氣系統。該系統可以包括：冷卻劑回路，該冷卻劑回路配置為使冷卻劑循環并且在冷卻劑與附屬于車輛的熱消耗體之間傳遞熱量；以及制冷劑回路，該制冷劑回路配置為使制冷劑循環以便使得制冷劑能夠從排氣系統提取熱量并且隨后將熱量傳遞至冷卻劑。該系統可以進一步包括：配置為促進從制冷劑至冷卻劑的熱傳遞的熱交換器；以及配置為促進從排氣至制冷劑的熱傳遞的熱交換器。該系統可以進一步包括：壓縮機，該壓縮機用于在將熱量從制冷劑傳遞至冷卻劑之前壓縮制冷劑。排氣系統可以包括排氣處理裝置，并且將熱量從排氣傳遞至排氣處理裝置下游的制冷劑。ICE(內燃機)可以是柴油ICE。附屬于車輛的熱消耗體可以包括如下一個或多個：ICE、渦輪增壓器、ICE油加熱器、變速器油加熱器、加熱器芯、排氣再循環冷卻器、差速器加熱裝置、以及排氣處理裝置。

根據示例性實施例的方面，提供了用于由ICE提供動力的車輛的熱管理系統。該系統可以包括：冷卻劑回路，該冷卻劑回路配置為使冷卻劑在冷卻劑熱交換器、ICE、以及附屬于車輛的熱消耗體之間循環；以及制冷劑回路，該制冷劑回路配置為使制冷劑在與由ICE所提供的排氣處于熱連通的排氣熱交換器、冷卻劑熱交換器、以及冷凝器、熱膨脹閥或者孔管流量計、和蒸發器中的一個或多個之間循環。制冷劑回路可以進一步包括壓縮機，該壓縮機與冷卻劑熱交換器、排氣熱交換器、以及冷凝器、熱膨脹閥、和蒸發器中的至少一個處于流體連通。該系統可以進一步包括壓縮機旁路。排氣在剛好與制冷劑處于熱連通之前可能小于約250℃。冷卻劑回路可以配置為使得冷卻劑可以選擇性地在冷卻劑熱交換器與ICE之間循環以便經由冷卻劑將熱量從制冷劑傳遞至ICE、或者在ICE與熱消耗體之間循環以便經由冷卻劑將熱量從ICE傳遞至熱消耗體。冷卻劑回路可以配置為使得冷卻劑可以選擇性地在冷卻劑熱交換器與ICE和熱消耗體中的一個或多個之間循環以便經由冷卻劑將熱量從制冷劑傳遞至ICE和熱消耗體中的一個或多個、或者在ICE與熱消耗體之間循環以便經由冷卻劑將熱量從ICE傳遞至熱消耗體。