[发明专利]用于冷却燃式发动机和WHR系统的冷却系统

说明书

本发明涉及一种用于冷却车辆(1)中的燃式发动机(2)和WHR系统的冷却系统。冷却系统包括构造成将冷却剂冷却至第一温度(T₁)的第一散热器(8)、构造成将冷却剂冷却至第二温度(T₂)的第二散热器(10)、引导冷却剂绕过散热器(8，10)的散热器旁通管线(12)。第一阀装置(6)构造成将冷却剂引导至散热器旁通管线(12)和/或散热器(8，10)。第二阀装置(26)构造成从第一散热器(8)接收冷却剂并将其引导至冷凝器旁通管线(29)和/或WHR系统的冷凝器(20)。控制单元(13)构造成控制第一阀装置(6)和第二阀装置(26)，使得适当温度的冷却剂被引导至燃式发动机(2)和冷凝器(20)。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于冷却燃式发动机和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成机械能或电能。WHR系统包括泵，该泵使工作介质加压并在闭合回路中循环。闭合回路包括一个或多个蒸发器，工作介质在该蒸发器中通过一个或多个热源(例如来自燃式发动机的废气)加热和蒸发。加压和加热的气态工作介质被引导至膨胀器，工作介质在膨胀器中膨胀。膨胀器产生可用于操作车辆或车辆上的设备的机械能。替代地，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被冷却至其冷凝的温度。离开冷凝器的液化工作介质被重新引导至对介质加压的泵。因此，例如来自车辆中的燃式发动机的废气的废热能可以借助于WHR系统回收。因此，WHR系统可以减少燃式发动机的燃料消耗。

为了在WHR系统中实现高的热效率，工作介质必须在冷凝器中被冷却至尽可能低的冷凝温度，并且基本上没有过冷。因此，为了在冷凝器中实现适当的冷凝温度，工作介质必须由特定温度和特定流速的冷却剂冷却。相同的冷却系统可用于冷却燃式发动机和冷凝器中的工作介质。为了实现燃式发动机的高效率，冷却剂在被引导至燃式发动机之前可在散热器中被冷却至大约90℃的温度。为了实现WHR系统的高热效率，通常适合将不同温度的冷却剂引导至冷凝器。在工作介质是乙醇的情况下，适合将温度为约60-70℃的冷却剂引导至冷凝器。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷却系统，其能够以简单和有效的方式通过两种不同温度的冷却剂来冷却WHR系统中的冷凝器和燃式发动机中的工作介质。

上述目的通过根据权利要求1的冷却系统实现。包括两个散热器的冷却系统能够将离开燃式发动机的冷却剂冷却至两个不同的温度。从燃式发动机接收冷却剂的第一阀装置将冷却剂的一部分引导至散热器旁通管线而不进行冷却，并且将冷却剂流的剩余部分引导至散热器以冷却至所述两个不同温度。因此，冷却系统可以触及三种不同温度的冷却剂，以冷却燃式发动机和冷凝器中的工作介质。借助于第一阀装置和第二阀装置，可以混合三种不同温度的冷却剂，使得适当温度的冷却剂被引导至燃式发动机，而适当温度的冷却剂被引导至冷凝器。控制单元可以触及所存储的信息，该信息关于在不同运行条件下将被引导至燃式发动机的冷却剂的适当温度和将被引导至冷凝器的冷却剂的适当温度。

根据本发明的实施方式，第一散热器和第二散热器并排布置在公共气流通道中。在这种情况下，各个散热器中的冷却剂可以由相同温度的空气冷却。现代燃式发动机的冷却需求已经降低，因此对车辆前部处的大型散热器的需求也降低。因此，存在空间以将第二散热器与第一散热器并排布置在车辆的前部。第二散热器与第一散热器一起冷却冷却剂，该冷却剂在冷却系统中循环并冷却燃式发动机和WHR系统的冷凝器中的工作介质。替代地，可以将第二散热器布置在第一散热器的上游的位置。