[發明專利]車輛廢熱回收冷卻優化

有效

• 申請號: 201780064705.1
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN109844424B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: T·C·厄恩斯特;C·R·納爾遜;J·C·德拉漢蒂
• 申請（專利權）人: 康明斯有限公司
• 主分類號: F25B27/02
• 分類號: F25B27/02;F02G5/02
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 唐雪嬌;須一平

發動機冷卻系統包括發動機冷卻回路，該發動機冷卻回路包括構造成使發動機冷卻劑流體在通過其間循環的第一泵。沿著發動機冷卻回路定位在發動機下游和車輛冷卻組裝區域外部的遠程冷卻劑散熱器構造成將熱量從發動機冷卻劑流體傳遞到空氣。冷卻劑熱交換器沿著發動機冷卻回路與遠程冷卻劑散熱器并聯定位。廢熱回收系統包括工作流體回路，該工作流體回路包括第二泵。冷卻劑熱交換器沿著工作流體回路定位并構造成將熱量從發動機冷卻劑流體傳遞到工作流體。膨脹器構造成將來自從發動機冷卻流體傳遞的工作流體的熱量的能量轉換成機械能。位于膨脹器下游的冷凝器構造成冷卻工作流體。

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年10月24日提交的美國臨時專利申請號為62/412,005的優先權的權益，其內容通過引用整體并入本文。

技術領域

本公開一般涉及內燃發動機系統的冷卻系統的領域。

背景技術

在運行中，內燃機通過排氣、發動機冷卻系統、增壓空氣冷卻系統等將熱能排放到外部環境中。不用于執行有用功的排放的熱能通常稱為“廢熱”。廢熱回收(“WHR”)系統捕獲一部分廢熱以執行有用功，例如通過聯接到發電機的膨脹器(例如，渦輪機)產生電能。一些WHR系統使用朗肯循環(“RC”)。RC是熱力學過程，其中熱量傳遞到RC電路中的工作流體。將工作流體泵送到鍋爐中，在鍋爐中蒸發。蒸汽通過膨脹器然后通過冷凝器，在冷凝器中蒸汽冷凝回流體。膨脹器可以驅動發電機以產生電能。有機朗肯循環(“ORC”)是工作流體是有機的高分子量流體的RC，其液相-氣相變化的溫度低于水的溫度。這種流體允許相對于其他RC系統從相對較低的溫度源回收熱量。

發明內容

在各種實施例中，一種系統包括發動機冷卻系統，包括發動機冷卻回路。發動機冷卻回路包括第一泵，該第一泵構造成使發動機冷卻劑流體通過發動機冷卻回路循環。遠程冷卻劑散熱器沿著發動機冷卻回路定位在發動機的下游并且定位在車輛冷卻組裝區域的外部。遠程冷卻劑散熱器構造成將熱量從發動機冷卻劑流體傳遞到流過遠程冷卻劑散熱器的空氣。冷卻劑熱交換器沿著發動機冷卻回路與遠程冷卻劑散熱器并聯以及在發動機上游定位。廢熱回收系統包括工作流體回路，該工作流體回路包括第二泵，該第二泵構造成使工作流體通過工作流體回路循環。冷卻劑熱交換器沿著工作流體回路定位并構造成將熱量從發動機冷卻劑流體傳遞到工作流體。膨脹器沿著工作流體回路定位在冷卻劑熱交換器下游。膨脹器構造成將來自從發動機冷卻流體傳遞的工作流體的熱量的能量轉換成機械能。冷凝器沿著工作流體回路定位在膨脹器下游。冷凝器構造成冷卻工作流體。

在各種其他實施例中，車輛系統包括發動機艙和定位在發動機艙中的發動機。發動機冷卻系統包括發動機冷卻回路，該發動機冷卻回路包括構造成使發動機冷卻劑流體通過發動機冷卻回路循環的第一泵。冷卻劑熱交換器沿著發動機冷卻回路定位在發動機上游。冷卻劑熱交換器構造成從朗肯廢熱回收系統接收工作流體并將熱量從發動機冷卻劑流體傳遞到工作流體。

在各種其他實施例中，發動機冷卻系統包括發動機冷卻回路，該發動機冷卻回路包括第一泵，該第一泵構造成使發動機冷卻劑流體通過發動機冷卻回路循環。冷卻劑熱交換器沿著發動機冷卻回路定位在發動機上游。冷卻劑熱交換器構造成從朗肯廢熱回收系統接收工作流體并將熱量從發動機冷卻劑流體傳遞到工作流體。

附圖說明

在以下附圖和描述中闡述了一個或多個實施方式的細節。從說明書、附圖和權利要求中，本公開的其他公開的特征、方面和優點將變得顯而易見。

圖1是示出根據示例實施例的車輛系統的示意圖。

圖2是示出根據示例實施例的包括增壓空氣冷卻器旁路的車輛系統的示意圖。

圖3是示出根據示例實施例的包括在增壓空氣冷卻器下游的膨脹器旁路的車輛系統的示意圖。

圖4是示出根據示例實施例的包括在冷卻劑熱交換器下游的膨脹器旁路的車輛系統的示意圖。