[发明专利]用于混合动力车辆的废热回收的方法和系统

说明书

本发明公开了用于运转发动机的系统和方法，该发动机包括描述的排气热量回收系统。该系统可以选择性地或同时地从发动机排气提供能量以产生电能或使发动机暖机。在一个示例中，排气能量升高传热媒介的温度并且经由旁通阀将传热媒介传输至发动机冷却剂热交换器或膨胀器。

【技术领域】

本发明涉及用于回收混合动力车辆的废热的系统和方法。本发明描述的系统和方法提供用于从排气回收热量以减小发动机暖机时间并且产生电力。

【背景技术】

内燃发动机将燃料中的一部分化学能转换成旋转的能量和热量。发动机产生的一部分热能可以称为废热能量。美国专利7,353,661描述了从发动机冷却剂或排气汲取发动机气热量以驱动发电机的系统。用于产生电能的相同的制冷剂还用于冷却车厢。从发动机热量产生的电能可以存储在电池中或者在车内使用。然而，从发动机汲取热量来产生电能可能不总是有益的。例如，因为发动机排放和燃料经济性可能会劣化，当从冷机状况起动发动机时可能不希望从发动机汲取热量。所以，可能不运转该系统，或者如果在冷机状况期间运转该系统可能不会提供希望的输出。

【发明内容】

发明人在此已经认识到上述缺点并且已经开发了一种发动机系统，包含：包括沿排气系统设置的蒸发器的发动机；与蒸发器流体连通的膨胀器(expander)；与蒸发器流体连通的冷凝器；与冷凝器热连通(thermal communication)的发动机冷却剂热交换器，发动机冷却剂热交换器包括与蒸发器的输入流体连通的输出。

通过汲取发动机排气热量，可以既产生电力也改善发动机暖机以改善发动机燃料经济性和排放。特别地，从发动机排气汲取的热量可以传输至膨胀器和/或将发动机排气热量传输至发动机冷却剂以加热发动机的发动机热交换器。已加热的发动机冷却剂可以允许发动机在较短的时间段内达至希望的发动机运转温度，从而减少发动机排放并改善燃料经济性。在一个示例中，可以选择性地运转旁通阀以将传热媒介或工作流体传输至膨胀器和发动机冷却剂热交换器中的一者或两者。这样，可以改善排气热量回收系统的功能。

根据本发明的一个实施例，响应于发动机冷却剂温度高于第二温度阈值而启用第一运转模式，第二温度阈值高于第一温度阈值。

根据本发明的一个实施例，进一步包含调节旁通阀的位置以在第一运转模式和第二运转模式之间切换。

根据本发明的一个实施例，进一步包含响应于流出蒸发器的传热媒介温度而调节旁通阀的位置以在第一运转模式和第二运转模式之间切换。

根据本发明的一个实施例，进一步包含在第二运转模式期间增加轴的温度。

根据本发明的一个实施例，进一步包含在第一运转模式中在经由发动机排气加热传热媒介之前预热传热媒介。

根据本发明的一个实施例，进一步包含在第一运转模式中经由旁通阀将传热媒介从蒸发器仅传输至膨胀器。

根据本发明的一个实施例，进一步包含在第二运转模式中经由旁通阀将传热媒介从蒸发器仅传输至热交换器。

根据本发明的一个实施例，进一步包含响应于发动机温度而调节旁通阀的位置。

根据本发明的一个实施例，进一步包含响应于传热媒介的温度而调节旁通阀的位置。

根据本发明的一个实施例，进一步包含将传热媒介从发动机冷却剂热交换器传输至车辆乘客舱中的加热器芯体。

本发明可以提供多个优点。特别地，该方法通过减少发动机暖机时间可以改善发动机起动的排放和燃料经济性。此外，该方法可以从多个位置汲取发动机热量使得需要更少的发动机排气热量来运转旋转发电机的膨胀器。此外，与仅依靠来自汽缸体的热量提供乘客舱热量相比，该方法可以向车辆乘客舱更快地提供热量。

单独或结合附图阅读下面的具体实施方式，本发明的上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。