[发明专利]用于转换来自内燃机损失热的热能的装置

说明书

本发明涉及一种用于将来自尤其是机动车的内燃机(1)的损失热的热能转换为机械能的装置，其中，设有用于工作介质的工作回路(2)，工作介质在使用损失热的情况下能被加热和蒸发，其中，在该工作回路(2)中设有用于从工作介质的热中获得机械能的膨胀机(6)，其中，该工作回路(2)延伸经过在工作介质流动方向(S)上设于膨胀机(6)上游的换热器，其中，换热器包括具有低温段(4.1)和高温段(4.2)的废气再循环换热器(4)、废气换热器(3)和在内燃机(1)中的相变冷却器，其中，内燃机(1)包括至少一个具有气缸衬套(41)的气缸(40)，其中，该换热器通过按照如下顺序的串联连接构成，即，依次为废气再循环换热器(4)的低温段(4.1)、废气换热器(3)、内燃机(1)中的相变冷却器、废气再循环换热器(4)的高温段(4.2)，其中，在气缸衬套(41)内设有至少一个冷却通道(42)，工作介质流过冷却通道，其中，气缸衬套(41)借助离心铸造形成，其中，所述至少一个冷却通道(42)在离心铸造前作为嵌管被置入离心铸造铸型中。

技术领域

本发明涉及一种用于转换来自内燃机损失热(散失热，废热)的热能的装置。

背景技术

由US 2014/0137554 A1公开了一种余热回收系统，其将工作流体连通至若干流体通道，这些流体通道形成在内燃式内燃机的发动机缸体和/或气缸盖内以形成换热器。这些流体通道在发动机高温区附近形成以给工作流体供应足够的热能以便蒸发工作流体，而工作流体有利地冷却发动机缸体和/或气缸盖以改善燃料效率。通过将该发动机换热器布置在废气再循环过热器的下游和废气换热器的上游，使得发动机换热器处于与余热回收系统热动力学循环相关的最佳位置，在此，再循环废气的冷却被优先化。通过在余热回收系统内布置若干阀来提供以下可能性，即，可选择多个并行流动路径以实现最佳运行。

发明内容

本发明基于以下任务，即，提供一种用于转换来自内燃机损失热的热能的改进装置。

根据本发明，该任务通过一种下文所述的用于转换来自内燃机损失热的热能的装置来完成。

本发明的有利设计方案是具有下文所述技术特征的主题。

一种根据本发明的用于将来自尤其是机动车的内燃机损失热的热能转换为机械能的装置包括用于工作介质的工作回路，在使用损失热的情况下该工作介质可被加热和蒸发，其中，在该工作回路中设有用于从工作介质热中获得机械能的膨胀机，其中，该工作回路经过在工作介质流动方向上设于膨胀机上游的换热器，其中，换热器包括具有低温段和高温段的废气再循环换热器、废气换热器和在内燃机中的相变冷却系统，其中，内燃机包括至少一个具有气缸衬套的气缸，其中，该换热器通过按照如下顺序的串联连接构成，即，依次为废气再循环换热器的低温段、废气换热器、内燃机中的相变冷却器、废气再循环换热器的高温段，其中，在气缸衬套内设有至少一个冷却通道，工作介质流过该冷却通道，其中，气缸衬套借助离心铸造形成，其中，所述至少一个冷却通道在离心铸造前作为嵌管被置入离心铸造铸型中。

在一个实施方式中，至少一个换热器、尤其是废气再循环换热器的至少一部分呈逆流换热器的形式。为了针对过热改善工作安全性，逆流换热器或者逆流换热器的若干部分可被顺流换热器取代，但这以牺牲系统性能为代价。

根据本发明，该废气换热器在工作回路中串联布置在内燃机的上游和废气再循环换热器的低温段的下游。在内燃机中，所述冷却设计为相变冷却(PCC)。它允许以水或者水-乙醇混合物作为冷却介质并且以高蒸发压力运行。相变冷却容许持续的高壁温，因此可以缓解所谓的夹点问题(Pinch-Punkt-Problematik)。在用在重型商用车辆中时，能够展现出7％至8％的燃油节省潜力。相比于并联连接，可以将燃料效率提高例如2％。

在气缸衬套的上侧区域中，可以在冷却通道内获得高蒸发温度，而没有改变发生燃烧处的气缸衬套内侧面上的壁温。通过所述冷却，可以免除气缸衬套外侧面上布置水套的需求，由此也消除或降低气缸衬套的气蚀危险。因此，可以较大的活塞间隙运行，借此减小活塞组的摩擦。

附图说明