[发明专利]用于内燃发动机的能量回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机设备，例如用于机动车辆(尤其是工业车辆)的发动机设备。更具体地，本发明涉及用于这种发动机设备的能量回收系统。

背景技术

多年来，已经尝试着提高车辆的效率，尤其是发动机设备的效率，它对燃料消耗有直接影响。

在具有高速度、高温度的排气中含有大量能量，且尤其在柴油发动机的情况下，所述排气包含由发动机内的不完全燃烧过程导致的微粒。

为了回收此能量的至少一部分，已经设计出若干个系统。然而，这些系统通常仅能够利用前述能量源中的一种。此外，它们会产生不希望的副作用，例如排气管线内的背压增加，这对于总的发动机效率来说是不利的。

此外，大多数时间，过滤器都设置为截留和/或氧化所述微粒。为使该过滤器再生，常规的解决方法是使用另外的热源或能量源来氧化这些微粒。结果，已知的发动机白白地消耗了微粒的能含量。此外，另外的热源或能量源未被回收，这使得总体的能量平衡更差。

因此，从多个观点来看，似乎都存在着对发动机设备进行改进的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的发动机设备，它能够克服在常规发动机设备中遇到的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种用于发动机设备的能量回收系统，该发动机设备包括更好地利用排气中含有的能量的内燃发动机。

根据本发明，这样的能量回收系统包括：

-主管线，所述主管线具有能够从发动机的排气歧管收集排气的排气管线；

-主过滤器，所述主过滤器具有有效部分和过滤器移位装置，所述有效部分插入在排气管线的两个连续部分之间以保持所述排气内含有的微粒，所述过滤器移位装置被设计为使所述主过滤器移位，以便转换所述主过滤器的有效部分；

-次级管线，所述次级管线能够把进气沿着与所述主过滤器内的排气流动方向大致相反的方向朝着所述主过滤器的不同于所述有效部分的区域运送，以将微粒从主过滤器吹走并将该微粒在所述次级管线内在主过滤器下游释放；

此外，所述次级管线与主管线不同，并且包括：第一装置，该第一装置位于所述主过滤器下游，用于氧化所述微粒并由此加热在所述次级管线内流动的空气；以及第二装置，该第二装置能够将所述热量回收为功。

因此，本发明利用在主管线的微粒内含有的能量来生成能够用于车辆的多种元件的运转的能量。此外，还能够使用根据本发明的系统来实现能量回收和过滤器清洁。

具体而言，本发明提供了次级管线，该次级管线与主管线不同，且尤其与将进气朝向发动机进气歧管运送的进气管线不同。所述次级管线运送空气(例如环境空气)，所述空气经历了热力学循环的一系列热力学过程，从而能够从在主管线内被过滤的微粒回收能量。

因为主过滤器由于其移动(例如旋转移动)且由于次级管线的逆流而被定期清洁(以及，例如被连续清洁)，所以主过滤器能够具有更小的厚度或更小的体积。这两个因素的结果是降低了主排气管线上的背压。

因此，本发明提高了车辆效率，且降低了车辆的燃料消耗。

在本发明的实施方案中，该第一装置包括：次级过滤器，该次级过滤器适于截留微粒；以及加热装置，该加热装置能够促进被保持在所述次级过滤器内的微粒的氧化。

因为次级管线内的流量较低，所以该次级过滤器相对于主过滤器可以具有减小的尺寸，这是有利的。此过滤器能够连续或定期地通过被称为“再生”的过程而得到清洁，并且在大多数情况中，所述过程涉及加热装置。在高的再生频率的情况下，所述次级管线内的背压保持为低背压。在有利的方式中，在现有技术中存在于主管线内的背压至少部分地传递到次级管线，其中，由于根据本发明的系统，所述背压不会干扰内燃发动机的运行。

例如，该加热装置包括电加热器或燃料喷射器。因此，微粒能够储存在次级管线内且定期地通过另外的外部能量而燃烧。但此能量能够至少部分地通过所述第二装置来回收。

根据本发明的实施例，该第二装置包括位于第一装置下游的涡轮机，且也可以包括在次级管线上位于主过滤器上游的压缩机，所述压缩机由涡轮机驱动。

因此，次级管线根据布雷顿循环工作。然而，也可以使用其它合适的热力学循环。优选地，当存在次级过滤器时，涡轮机可以由该次级过滤器保护。

在有利的方式中，所述系统还包括燃料燃烧加热器，该燃料燃烧加热器布置成在涡轮机上游进一步加热在所述次级管线内流动的空气，以提供额外能量。此燃料燃烧加热器可以与所述加热装置相同，或者可以是单独的装置。

所述系统也可以包括控制单元，该控制单元被设计为控制燃料燃烧加热器的运行以开启或关闭该燃料燃烧加热器，和/或控制由该燃料燃烧加热器生成的热量大小。