[发明专利]用于发电和发动机预热的废热回收

说明书

本发明涉及用于发电和发动机预热的废热回收。提供用于加热发动机和从共用的废热回收系统产生能量的方法和系统。在一个示例中，方法包括：响应于第一状况，经由膨胀器使废热回收系统的工作流体膨胀以产生电力；以及响应于第二状况，经由膨胀器压缩废热回收系统的工作流体以将热传递到发动机。

技术领域

本说明书整体涉及用于控制废热回收系统以同时发电并加温发动机的方法和系统。

背景技术

用于车辆的废热回收系统可以从发动机排气、发动机冷却剂、发动机油和/或变速器流体中回收热能，否则这些热能将消散到周围环境中。废热回收系统通常包括用于从发动机冷却剂、发动机油和/或变速器流体吸收热的(一个或多个)热交换器，用于加热工作流体的蒸发器，用于产生机械功的膨胀器(expander)，用于冷却工作流体的冷凝器和用于将工作流体推回到(一个或多个)热交换器的泵。然后，机械功可以例如经由发电机转换为能量以存储在车辆电池中。

一个示例性废热回收系统由Zhou在美国专利申请公开No.2016/0201519中示出。其中，车辆设置有发动机。车辆还具有在闭合回路中相继流体连通的膨胀器、冷凝器和泵，该闭合回路包括经配置在来自发动机的排气和工作流体之间传递热的蒸发器。

然而，本发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，车辆通常包括热传递系统，以便在发动机冷起动状况下加热发动机冷却剂、发动机油和/或变速器流体，以提高发动机效率并减少排放。与废热回收系统分开的此类系统通常至少需要热交换器、加热回路和若干个控制阀，这增加了系统成本和包装空间。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种方法来解决，该方法包括：响应于第一状况，经由膨胀器使废热回收系统的工作流体膨胀以产生电力；以及响应于第二状况，经由膨胀器压缩废热回收系统的工作流体以将热传递到发动机。以这种方式，可以区别地操作废热回收系统的膨胀器，以例如将废热转换为能量(例如，电力)以储存在车辆电池中，或者例如泵送工作流体以将吸收的废热经由一个或多个发动机部件热交换器传递到发动机。

作为一个示例，废热回收系统中的工作流体可以经由与来自发动机的排气热连通的蒸发器进行加热。然后，将加热的工作流体经由第一流动路径或第二流动路径引导到膨胀器。引导工作流体通过第一流动路径使得工作流体经过膨胀器膨胀，并且该膨胀驱动膨胀器沿第一方向旋转，这进而驱动发电机产生电力。引导工作流体通过第二流动路径使得工作流体经由膨胀器沿第二方向的旋转(这由马达驱动)而在膨胀器处被压缩。压缩的工作流体通过压缩被加压到足够的程度，以驱动工作流体流动通过一个或多个发动机部件热交换器。通过这样做，发动机加热和废热能产生两者都可以由单个系统提供，从而减少或消除对发动机冷却系统阀、热交换器和/或其它部件的需要。进一步地，通过经由膨胀器沿第二方向旋转而使工作流体从膨胀器直接流动到一个或多个发动机部件热交换器，可以避免系统的其他部件(例如，冷凝器、泵和相关联的管道)处的热损失。

应当理解，提供上面的发明内容是为了以简化的形式引入将在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由所附的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中提出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示意性地示出可以联接到发动机并安装在车辆中的示例性废气回收系统。

图2示意性地示出以第一操作模式操作的图1的示例性废气回收系统的部件。

图3示意性地示出以第二操作模式操作的图1的示例性废气回收系统的部件。

图4是示出用于操作图1至图3的废热回收系统的方法的流程图。

图5是示出在图4的方法的执行期间的多个操作参数的时序图。

具体实施方式