[发明专利]包括热电装置的、用于内燃发动机设备的能量回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车的内燃发动机设备，特别是用于工业车 辆的内燃发动机设备。更具体地，本发明涉及一种用于此发动机设备 的能量回收系统。

背景技术

常规的内燃发动机设备包括例如能够通过排气歧管从发动机收集 排气的排气管线。所述排气具有高速和高温，所述排气内含有大量能 量。

已经设计出若干种系统来回收该能量的至少一部分，从而提高车 辆效率，尤其是提高发动机设备的效率，这对于燃料消耗有直接影响。

一种常规的系统包括为排气管线装配有一个或数个利用塞贝克效 应的热电装置。这样的热电装置能够通过对冷源与在排气管线内流动 的热排气之间的热流进行转化来产生电力。所生成的电力然后能够用 于车辆的各种元件的运行，和/或能够储存在诸如电池等的能量储存部 件中。

然而，这种常规系统的一个重要的限制是：排气的流量和温度可 能在非常大的范围内根据发动机运行状况而变化。因此，热电装置暴 露于不断变化的高温水平和热流水平。结果，当排气温度远离所述热 电装置的最优温度范围时，该热电装置的效率可能很差。在排气温度 变得高于所述热电装置的最高容许温度的情况下，甚至可能存在损坏 该热电装置的风险。

因此，从多种角度来看，似乎在能量回收方面存在着对发动机设 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能量回收系统，该能量回收系统 能够克服常规发动机设备中出现的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种用于内燃发动机设备的能量回收 系统，该能量回收系统更好地利用了排气中含有的能量且防止了对热 电装置造成的任何损坏。

根据本发明，这样的能量回收系统包括：

主管线，该主管线能够输送所述发动机的排气；

至少第一热电装置和第二热电装置，该第一热电装置和第二热电 装置能够通过对冷源与在所述主管线内流动的热排气之间的温度差进 行转化来利用塞贝克效应产生电力，该第二热电装置位于第一热电装 置下游，所述热电装置均具有最优温度范围和最高容许温度；

其中，所述第二热电装置的最优温度范围和最高容许温度分别低 于所述第一热电装置的最优温度范围和最高容许温度，并且其中，所 述系统还包括控制装置，该控制装置用于控制经过所述第二热电装置 的排气的流量，以防止所述第二热电装置暴露于超过其最高容许温度 的温度。

所述热电装置的最优温度范围是这样的温度范围：在该温度范围 内存在最大转化效率，即在该温度范围内，所述热电装置利用给定的 温度差而能够产生的电压最大。最高容许温度是这样一种温度：当高 于该温度时，热电装置可能损坏。

在根据本发明的系统中，第一热电装置被设计为能够耐受高温， 该高温优选至少对应于该装置在排气管线内的的位置处的排气的最高 可能温度。因此，此第一热电装置在正常运行状况下不会损坏。此外， 其最优温度范围非常高。结果，因为第一热电装置处于排气管线内， 所以该第一热电装置暴露于排气的仍然非常高的温度下，并因此提供 了令人满意的效率。

对于第二热电装置，本发明提供了根据发动机运行状况保证了防 止过热且保证了最优效率的装置。

具体而言，该控制装置能够控制经过所述第二热电装置的排气的 流量。此控制可以在排气的整个流量范围内是连续的，即在总流量的0 ％至100％之间是连续的。此控制也可以是离散的，例如带有各种的预 先确定的设定，和/或可以仅在流量范围的一部分上进行。所述控制装 置能够通过例如第一热电装置上游的排气温度和/或排气流量来引导， 即通过发动机运行状况来引导。

如果排气非常热，则该控制装置能够限制、甚至能够停止经过第 二热电装置的排气流，以防止第二热电装置过热。相反，如果排气温 度较低，则该控制装置能够允许所有排气流均经过第二热电装置，只 要第二热电装置入口处的排气温度低于其最高容许温度。

此外，该控制装置能够仅允许排气的一部分经过第二热电装置。 这例如能够发生在排气具有中等温度时。通过降低排气流量，排气温 度能够沿着所述主管线迅速降低，从而当排气达到第二热电装置的入 口时，排气温度低于所述第二热电装置的最高容许温度。因此，在这 种情况下，本发明使得能够利用排气中含有的能量的至少一部分。