[发明专利]包括内燃发动机和斯特林发动机的混合动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及包括内燃发动机的混合动力系统。

背景技术

本节中的描述仅提供与本发明记载相关的背景信息，可以不构成现有技术。

混合动力系统采用内燃发动机和其他非燃烧扭矩机来提供牵引扭矩以推动车辆。非燃烧扭矩机使用非燃料动力源，例如，高电压电池。一个动力系统操作策略包括操作仅使用非燃烧扭矩机来提供牵引扭矩的动力系统。这包括操作带关掉的内燃发动机的动力系统。这可以包括在动力系统正操作期间自动关掉内燃发动机。这可以包括操作带关掉的内燃发动机的混合动力系统，以及当非燃料动力源的可用功率小于阈值时仅启动内燃发动机。

内燃发动机产生热量和排气作为燃烧的副产品。已知的排气后处理装置包括催化材料，催化材料在高于周围的温度下与排气发生反应，以在惰性气体成分释放到大气中之前氧化或减少它们。由发动机产生的热量的一部分被转移到排气后处理装置，一部分则散失到空气中。已知排气后处理装置必须达到有效地催化、过滤器吸附、解吸或以其他方式处理排气成分的阈值温度。一个阈值温度是指点燃温度，其表明在排气后处理装置中发生的放热反应。已知发动机排气排放在排气后处理装置中点燃前更大。优选地，在启动内燃发动机以减少发动起排气排放后减少点燃排气后处理装置的时间。

已知的包括斯特林循环发动机的热力发动机是闭合循环再生装置，其通过使用温差周期性地压缩和膨胀固定数量的工作流体来将热量转换为机械功（mechanical work）。

发明内容

一种用于处理内燃发动机的排气输送流（feedstream）的排气后处理系统包括催化转化器、流体回路和斯特林发动机。流体回路包括工作流体热交换器，工作流体热交换器包括：与排气输送流流体接触的第一热传递表面，以及第二热传递表面。流体回路包含与第二热传递表面接触的工作流体。斯特林发动机是闭合循环再生热力发动机，其包括热侧、冷侧和输出构件。热侧被流体地连接到包含工作流体的流体回路并且输出构件被机械地联结到电动机/发电机。斯特林发动机被配置为将来自工作流体热交换器的热能转换成机械功率，机械功率可转移到电动机/发电机来产生电功率。斯特林发动机被配置为将来自电动机/发电机的机械功率转换成可转移到工作流体热交换器的热能。

本发明还提供了以下方案：

1. 一种用于处理内燃发动机的排气输送流的排气后处理系统，所述排气后处理系统包括：

催化转化器；

流体回路，所述流体回路包括工作流体热交换器，所述工作流体热交换器包括：与所述排气输送流流体接触的第一热传递表面，以及第二热传递表面，所述流体回路包含与所述第二热传递表面接触的工作流体；

斯特林发动机，所述斯特林发动机包括闭合循环再生热力发动机，所述闭合循环再生热力发动机包括热侧、冷侧和输出构件，所述热侧被流体地连接到包含所述工作流体的所述流体回路并且所述输出构件被机械地联结到电动机/发电机；

所述斯特林发动机被配置为将来自所述工作流体热交换器的热能转换成机械功率，所述机械功率可转移到所述电动机/发电机以产生电功率；以及

所述斯特林发动机被配置为将来自所述电动机/发电机的机械功率转换成热能，所述热能可转移到所述工作流体热交换器。

2. 根据方案1所述的排气后处理系统，其中，所述第一热传递表面与所述催化转化器上游的所述排气输送流流体接触。

3. 根据方案2所述的排气后处理系统，其还包括空气泵，所述空气泵被配置为将大气空气泵送到所述工作流体热交换器上游的所述排气输送流中。

4. 根据方案1所述的排气后处理系统，其中，所述斯特林发动机被配置为用作热泵以将来自所述电动机/发电机的机械功率转换成所述工作流体中的热能，所述热能可转移到所述工作流体热交换器。

5. 根据方案1所述的排气后处理系统，其还包括热连接到所述斯特林发动机的所述冷侧的第二热交换器。

6. 根据方案5所述的排气后处理系统，其还包括被流体地连接到所述第二热交换器的所述内燃发动机的冷却剂回路。

7. 根据方案1所述的排气后处理系统，其还包括被电连接到电功率总线的逆变器模块，所述逆变器模块被电连接到所述电动机/发电机装置。

8. 根据方案1所述的排气后处理系统，其还包括与置于所述第一热传递表面上的所述排气输送流流体接触的催化涂层。

9. 根据方案8所述的排气后处理系统，其中，所述工作流体热交换器包括板式热交换器。

10. 一种用于内燃发动机的排气后处理系统，所述排气后处理系统包括：