[發明專利]用于轉換來自內燃機損失熱的熱能的裝置

有效

• 申請號: 201880082280.1
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN111556924B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: N·斯坦澤爾;M·路易波德
• 申請（專利權）人: 戴姆勒股份公司
• 主分類號: F02F1/00
• 分類號: F02F1/00;F01P3/22;F01P9/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;殷玲

本發明涉及一種用于將來自尤其是機動車的內燃機(1)的損失熱的熱能轉換為機械能的裝置，其中，設有用于工作介質的工作回路(2)，工作介質在使用損失熱的情況下能被加熱和蒸發，其中，在該工作回路(2)中設有用于從工作介質的熱中獲得機械能的膨脹機(6)，其中，該工作回路(2)延伸經過在工作介質流動方向(S)上設于膨脹機(6)上游的換熱器，其中，換熱器包括具有低溫段(4.1)和高溫段(4.2)的廢氣再循環換熱器(4)、廢氣換熱器(3)和在內燃機(1)中的相變冷卻器，其中，內燃機(1)包括至少一個具有氣缸襯套(41)的氣缸(40)，其中，該換熱器通過按照如下順序的串聯連接構成，即，依次為廢氣再循環換熱器(4)的低溫段(4.1)、廢氣換熱器(3)、內燃機(1)中的相變冷卻器、廢氣再循環換熱器(4)的高溫段(4.2)，其中，在氣缸襯套(41)內設有至少一個冷卻通道(42)，工作介質流過冷卻通道，其中，氣缸襯套(41)借助離心鑄造形成，其中，所述至少一個冷卻通道(42)在離心鑄造前作為嵌管被置入離心鑄造鑄型中。

技術領域

本發明涉及一種用于轉換來自內燃機損失熱(散失熱，廢熱)的熱能的裝置。

背景技術

由US 2014/0137554 A1公開了一種余熱回收系統，其將工作流體連通至若干流體通道，這些流體通道形成在內燃式內燃機的發動機缸體和/或氣缸蓋內以形成換熱器。這些流體通道在發動機高溫區附近形成以給工作流體供應足夠的熱能以便蒸發工作流體，而工作流體有利地冷卻發動機缸體和/或氣缸蓋以改善燃料效率。通過將該發動機換熱器布置在廢氣再循環過熱器的下游和廢氣換熱器的上游，使得發動機換熱器處于與余熱回收系統熱動力學循環相關的最佳位置，在此，再循環廢氣的冷卻被優先化。通過在余熱回收系統內布置若干閥來提供以下可能性，即，可選擇多個并行流動路徑以實現最佳運行。

發明內容

本發明基于以下任務，即，提供一種用于轉換來自內燃機損失熱的熱能的改進裝置。

根據本發明，該任務通過一種下文所述的用于轉換來自內燃機損失熱的熱能的裝置來完成。

本發明的有利設計方案是具有下文所述技術特征的主題。

一種根據本發明的用于將來自尤其是機動車的內燃機損失熱的熱能轉換為機械能的裝置包括用于工作介質的工作回路，在使用損失熱的情況下該工作介質可被加熱和蒸發，其中，在該工作回路中設有用于從工作介質熱中獲得機械能的膨脹機，其中，該工作回路經過在工作介質流動方向上設于膨脹機上游的換熱器，其中，換熱器包括具有低溫段和高溫段的廢氣再循環換熱器、廢氣換熱器和在內燃機中的相變冷卻系統，其中，內燃機包括至少一個具有氣缸襯套的氣缸，其中，該換熱器通過按照如下順序的串聯連接構成，即，依次為廢氣再循環換熱器的低溫段、廢氣換熱器、內燃機中的相變冷卻器、廢氣再循環換熱器的高溫段，其中，在氣缸襯套內設有至少一個冷卻通道，工作介質流過該冷卻通道，其中，氣缸襯套借助離心鑄造形成，其中，所述至少一個冷卻通道在離心鑄造前作為嵌管被置入離心鑄造鑄型中。

在一個實施方式中，至少一個換熱器、尤其是廢氣再循環換熱器的至少一部分呈逆流換熱器的形式。為了針對過熱改善工作安全性，逆流換熱器或者逆流換熱器的若干部分可被順流換熱器取代，但這以犧牲系統性能為代價。

根據本發明，該廢氣換熱器在工作回路中串聯布置在內燃機的上游和廢氣再循環換熱器的低溫段的下游。在內燃機中，所述冷卻設計為相變冷卻(PCC)。它允許以水或者水-乙醇混合物作為冷卻介質并且以高蒸發壓力運行。相變冷卻容許持續的高壁溫，因此可以緩解所謂的夾點問題(Pinch-Punkt-Problematik)。在用在重型商用車輛中時，能夠展現出7％至8％的燃油節省潛力。相比于并聯連接，可以將燃料效率提高例如2％。

在氣缸襯套的上側區域中，可以在冷卻通道內獲得高蒸發溫度，而沒有改變發生燃燒處的氣缸襯套內側面上的壁溫。通過所述冷卻，可以免除氣缸襯套外側面上布置水套的需求，由此也消除或降低氣缸襯套的氣蝕危險。因此，可以較大的活塞間隙運行，借此減小活塞組的摩擦。

附圖說明