[发明专利]用于燃式发动机和WHR系统的冷却系统

说明书

本发明涉及用于燃料式发动机和车辆(1)中的WHR系统的冷却系统。该冷却系统包括：引导冷却剂通过散热器(8)的散热器管线(7)，引导冷却剂绕过散热器(8)的散热器旁路管线(9)，引导冷却剂通过WHR系统的冷凝器(18)的冷凝器管线(22)，以及引导冷却剂绕过冷凝器(18)的冷凝器旁路管线(3a)。此外，冷却系统包括布置在冷凝器旁路管线(3a)中的阀(23)，可以通过该阀相对于冷凝器管线(22)中的流动阻力来调节冷凝器旁路管线(3a)中的流动阻力，并因此相对于通过冷凝器管线(22)的冷却剂流率来调节通过冷凝器旁路管线(3a)的冷却剂流率；还包括被构造成对阀(23)进行控制的控制单元(24)，使得被引导至冷凝器(18)的冷却剂的温度和流率导致冷凝器(18)中的工作介质被冷却至期望冷凝温度/压力。

技术领域

本发明涉及一种用于燃式发动机和WHR系统的冷却系统。

背景技术

WHR系统(废热回收系统)可用于车辆中，以回收废热能并将其转换为机械能或电能。WHR系统包括泵，泵对工作介质加压并使工作介质在闭合回路中循环。回路包括一个或多个蒸发器，工作介质在该蒸发器中被一个或多个热源(诸如来自燃式发动机的排气)加热并蒸发。被加压且加热的气态工作介质被引导到膨胀器中并在膨胀器中膨胀。膨胀器产生可用于操作车辆或车辆上的装置的机械能。可选地，膨胀器连接至产生电能的发电机。离开膨胀器的工作介质被引导至冷凝器。工作介质在冷凝器中冷却到其冷凝所处的温度。液化的工作介质被重新引导至对介质加压的泵中。因此，能够借助于WHR系统回收例如来自车辆中的内燃机的废气的废热能。因此，WHR系统可以减少燃式发动机的燃料消耗。

为了实现WHR系统中的高热效率，冷凝器中的工作介质应被冷却至尽可能低的冷凝温度并且基本上没有过冷。因此，为了实现WHR系统中的高热效率，工作介质将以合适的冷却效果进行冷却。然而，在不同的操作条件期间，冷凝器中的工作介质的适当冷却效果例如随着例如从废气供应至蒸发器的热效果而变化。由于来自排气的供应热量可能迅速地变化，因此困难的是，给冷凝器中的工作介质持续提供冷却效果以产生WHR系统的高热效率。

US2013/0118423示出了一种冷却回路，该冷却回路具有对电机进行冷却的循环冷却剂。冷却回路包括冷却管线和旁路管线，冷却剂在该冷却管线中对WHR系统的冷凝器中的工作介质进行冷却，该旁路管线引导介质越过冷凝器。利用在特定压力下打开的泄压阀控制通过旁路管线的冷却剂流。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷却系统，该冷却系统能够以快速且简单的方式提供对WHR系统的冷凝器中的工作介质的冷却效果的调节，以便基本上连续地建立冷凝器中的工作介质的冷凝温度/压力，WHR系统在该冷凝温度/压力下获得高热效率。

上述目的是通过根据本文所述的冷却系统实现的。在这种情况下，对燃式发动机进行冷却的冷却系统也用于对WHR系统的冷凝器中的工作介质进行冷却。因此，不需要使用额外的冷却系统。冷凝器中的工作介质的冷却效果与通过冷凝器的冷却剂流率和冷却剂温度有关。冷却系统包括引导冷却剂通过冷凝器的冷凝器管线和引导冷却剂绕过冷凝器的冷凝器旁路管线。阀设置在冷凝器旁路管线中。可以借助于这种阀相对于冷凝器管线中的流动阻力来调节旁路管线中的流动阻力，并且因此可以相对于冷凝器管线中的流率来调节旁路管线中的冷却剂流率。不需要使用其它阀。可以借助于阀快速且可靠地调节通过冷凝器的冷却剂流率。几乎总是可以提供通过冷凝器的冷却剂流率，从而导致冷凝器中的工作介质在不同的操作条件下冷却到期望冷凝温度/压力。然而，由于实际原因，通常适宜避免WHR系统中的负压。在这种情况下，适宜获得刚好高于1bar的冷凝压力。期望压力范围可以例如在1.1bar至1.5bar的范围内。应该注意的是，工作介质的冷凝压力具有相应的冷凝温度。