發動機的儲熱系統的製作方法
2023-06-27 23:27:56 1
專利名稱：發動機的儲熱系統的製作方法
技術領域：
車輛可以回收排氣熱量以便傳遞到內燃發動機中的各種其他系統。
背景技術：
本公開的發明人認識到在大多數系統中不可獲得在發動機起動時的快速加熱，因為這些系統需要排氣系統在廢棄的發動機熱量能夠用來加熱各種組件以前首先暖機。進一步，在冷起動運行期間使熱量從排氣系統轉移出來延遲了催化轉換器的「起燃」。結果，催化轉換器沒有在有效溫度下運行以便燃燒所捕集的碳氫化合物，從而增加了排氣排放物。
發明內容
同樣，一種解決上述問題的示例性方法是權利要求1。根據一個實施例，一種用於回收排氣熱量的方法包含減少循環傳熱流體的體積並使儲熱裝置放熱以便加熱發動機組件。所述方法進一步包括將循環傳熱流體分配到一個或更多個發動機系統。同樣，熱量可以從熱量回收系統直接排放並提供到另一發動機系統。進一步，可以通過減少循環傳熱流體的體積來再充儲熱裝置。這種構造使得來自先前的發動機操作的儲存熱量在發動機起動時可用，以便快速地暖機各種發動機組件。在另一示例中，發動機的熱量回收系統包括:與排氣系統熱接觸的第一熱交換器；與發動機系統熱接觸的第二熱交換器；包含與第一和第二熱交換器流體連通的傳熱流體的管道；和在第一熱交換器的下遊和第二熱交換器的上遊的儲熱裝置。在另一示例中，所述系統進一步包括一個或更多個控制閥/控制氣門和流體耦合第一和第二熱交換器的第二管道，所述第二管道繞過儲熱裝置。
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在另一示例中，傳熱流體流經第二管道以便調節傳熱流體的溫度。在另一示例中，所述系統進一步包括流體耦合儲熱裝置和第一熱交換器並且繞過第二熱交換器的第三管道。在另一示例中，傳熱流體流經第三管道以便再充儲熱裝置。在另一示例中，用於發動機的傳熱系統包括:驅動傳熱流體循環通過管道系統的泵；與排氣管道熱接觸並且流體地耦合管道系統的排氣熱交換器；多個系統熱交換器，其中每一個都與發動機系統熱接觸並且流體地耦合所述管道系統；和流體地耦合管道系統並且保存從先前發動機操作回收的儲存熱量的儲熱裝置。在另一示例中，多個系統熱交換器並聯地流體地耦合到管道系統。在另一示例中，多個系統熱交換器串聯地流體地耦合到管道系統。在另一示例中，所儲存的熱量在發動機起動時從儲熱裝置排出，以便在排放控制裝置上遊的位置處加熱排氣管道。在另一示例中，所儲存的熱量在沒有起動發動機的情況下從儲熱裝置排出。在另一示例中，傳熱系統進一步包括定位在多個系統熱交換器中的每一個的上遊的控制閥，以便調節傳熱流體的分配。
應當明白的是提供上述發明內容以便以簡化的形式介紹精選的概念，它在具體實施方式
中將被進一步描述。這並不意味著所要求主題的關鍵或根本特徵，所要求主題的範圍由隨附於說明書的權利要求而唯一限定。而且，所要求主題不限於解決以上或本公開任一部分中所提到的任一缺點的實施方式。
圖1A-1B示意性示出可以被包含在排氣系統中的示例性儲熱裝置。圖1C示意性示出可以耦合到圖1A-1B所示的儲熱裝置的示例性熱交換器。圖2示意性示出包含圖1A-1B所示的儲熱裝置的示例性熱量回收系統。圖3示意性示出用於運行圖2所示的熱量回收系統的示例性方法。
具體實施例方式以下描述涉及包含相變材料的傳熱系統，其被設置成如下方式，即使得能夠回收來自排氣系統的熱能。本公開所描述的示範性設置允許熱能被回收並儲存，以便之後用於例如乘客車廂的加熱。即使當發動機在沒有運行的時候，傳熱系統也可以利用儲熱裝置來傳遞熱量。例如，儲熱裝置可以與在催化轉換器下遊的排氣系統組件流體地連通，比如經由熱交換器。這樣，即使在發動機不再運行以後，熱量也可以從儲熱裝置傳遞出。例如，儲熱裝置可以是絕熱的，以便儲存從排氣系統回收的熱量，這可用於發動機起動時的立即使用。另外，傳熱系統可以包含各種傳熱流體，以便在各種不同工況下從排氣系統汲取熱能。這樣，根據需要，熱能可以從排氣系統回收以便向各種其他系統(比如艙室加熱系統、潤滑系統和/或其他排氣系統組件)提供熱量。
進一步，示例性系統允許比傳統設計更簡單的設計。例如，儲熱裝置可以在發動機起動時為艙室加熱系統提供熱量，如以上所介紹。通過使儲熱裝置耦合到催化轉換器下遊的排氣系統的組件，艙室加熱系統可以在發動機起動時在沒有依靠冷卻劑系統的情況下為客艙提供熱量，並且因此在不用等待冷卻劑系統暖機的情況下為客艙提供熱量。進一步，系統可以在沒有延遲催化轉換器起燃的情況下為艙室加熱系統提供所儲存的熱量，如以上所描述。圖1A和圖1B示出根據本公開的實施例的儲熱裝置100。圖1A示出儲熱裝置100的外部透視圖並且圖1B示出其沿著平面B截取的橫截面透視圖。圖1示出可以耦合到儲熱裝置100的示例性旁路熱交換器。首先參考圖1A，儲熱裝置100可以是圓柱形。換句話說，儲熱裝置100可以具有圓形截面。進一步，儲熱裝置100可以從水平面傾斜角度101。這種角度可以促進通過所述裝置的有效傳熱。如本公開所用，水平面是指車輛在其上面行駛的地面。例如，圖1A示出水平軸線102和豎直軸線104。豎直軸線可以與水平軸線正交。因此,豎直軸線可以正交於車輛在其上面行駛的地面。如圖所示，儲熱裝置100可以從水平軸線102傾斜角度101。在一些實施例中，儲熱裝置100可以從水平面傾斜5° ;但是，應當明白的是在沒有脫離本公開範圍的情況下其他角度也是可能的。進一步，在一些實施例中，儲熱裝置100可以不傾斜。例如，儲熱裝置100可以與水平面齊平。換句話說，角度101可以是零度。如圖所示，儲熱裝置100包含入口通道106和出口通道108。入口通道和出口通道可以運載傳熱流體。進一步，儲熱裝置可以容納相變材料(PCM)。入口通道106可以在中心位置處耦合到儲熱裝置100。例如，入口通道106可以在中心位置處耦合到儲熱裝置100的第一末端110。換句話說，入口通道106可以具有中心軸線112，它與末端110的中心軸線相同，並且進一步，它與儲熱裝置100的中心軸線相同。入口通道106可以經配置用來例如將從排氣系統回收的熱量供給儲熱裝置100。在一些實施例中，入口通道106的傳熱流體可以耦合到泵(未示出)，以便驅動傳熱流體的運動。進一步，可旁路繞行的熱交換器可以被定位在入口通道106上遊。這種熱交換器將參考圖1C被進一步討論。進一步，入口通道106可以包含延伸到儲熱裝置100的內部114內的一部分。出口通道108可以在頂部位置處耦合到儲熱裝置100。例如，出口通道108可以在所述頂部位置處耦合到儲熱裝置100的第二末端116。換句話說，出口通道108可以具有中心軸線118，它沿豎直方向(例如沿豎直軸線104)距離共用的中心軸線112 —定距離120。這樣，出口通道108朝向末端116的周界被定位而不是位於中心，以便有利地減少傳熱流體中的泡沫積聚。但是，在一些實施例中，根據需要，出口通道108可以居中地被置於末端116。出口通道108可以被配置成使熱量從儲熱裝置100傳遞到車輛的另一系統。例如，出口通道108可以使所儲存的熱量傳遞到艙室加熱系統、冷卻劑系統、潤滑系統和/或車輛的另一系統。進一步，出口通道108可以包含延伸到儲熱裝置100的內部114內的一部分。如圖所示，儲熱裝置100包含真空通道122。例如，真空通道122可以在末端116處耦合到儲熱裝置100。真空通道122可以耦合到儲熱裝置100和真空泵(未示出)兩者。例如，在一些實施例中，儲熱裝置100可以包含真空套，並且真空通道122可以是用於排空真空套內的通風空間的導管。這樣，在內部114的至少一部分內的壓力可以減少。在一些實施例中，內部114內的壓力/壓強可以減少到I微巴或更少。圖1B示出儲熱裝置100的內部透視圖。如圖所示，儲熱裝置100可以是雙壁的。換句話說，儲熱裝置100可以包含外部容器124和內部容器126。例如，儲熱裝置可以包含外壁128和內壁130。進一步，儲熱裝置可以包含被置於外壁128和內壁130之間的真空套132。如上所述，真空通道122以及真空泵可以將空氣從真空套132抽吸出來，以致真空套132內的壓力減少。當施加真空時真空套132可以保持圍繞內部容器126的外部的減少的壓力。通過施加真空，隨著熱流體被泵送通過傳熱流體通道，水蒸氣和其他氣態化合物能夠從絕熱層的表面排走。進一步，真空套132可以包含一個或更多個抗福射箔134,它減少經由福射向周圍環境的熱損失。應當明白的是圖1B的透視圖示出了儲熱裝置100的縱向截面，因此應當明白的是外壁128、內壁130和真空套132圍繞儲熱裝置100的周界周向延伸並且例如沿著軸線112縱向地延伸。進一步，入口通道106和出口通道108的至少一部分可以是雙壁的並且包含真空空間。例如，在儲熱裝置100外部的部分136可以類似於所述內部容器和外部容器是雙壁的。進一步，入口和出口通道的真空空間138可以與儲熱裝置的真空套132聯合。儲熱裝置100可以包含一個或更多個軸向支撐件140。軸向支撐件140使內部容器126耦合到外部容器124，以致內部容器被懸掛和 支撐在外部容器內。如圖所示，軸向支撐件140可以耦合到外壁128和內壁130，並且因此可以被定位在真空套132內。軸向支撐件可以由具有低導熱性能的材料組成。例如，軸向支撐件140可以由鈦或包含鈦金屬或具有低導熱性能的其他材料的複合材料組成。進一步，在一些實施例中，所述軸向支撐件可以被穿孔以便進一步減少向周圍環境的熱損失。進一步，內部容器可以額外地和/或替代性地由徑向支撐件142支撐。這種徑向支撐件可以周向地位於各位置。如圖所示，徑向支撐件142可以耦合到外壁128和內壁130，並且因此可以被置於真空套132內。類似於軸向支撐件，徑向支撐件142可以由鈦或包含鈦金屬或具有低導熱性能的其他材料的複合材料組成。進一步，在一些實施例中，徑向支撐件可以被穿孔以便進一步減少向周圍環境的熱損失。如圖所示，儲熱裝置100包含在末端110的兩個軸向支撐件、在末端116的一個軸向支撐件以及四個徑向支撐件142。應當明白的是所示的軸向和徑向支撐件的數量是非限制性的，並且在沒有脫離本公開範圍的情況下其他數量的支撐件和/或其他構造的支撐件也是可能的。支撐件被提供成示出使儲熱裝置100能夠承受重力加速度力的構造的一般概念，其中該重力加速的力出現於儲熱裝置100剛性地耦合到車體時。儲熱裝置100可以進一步包含經由一個或更多個彈簧148支撐在固位板146之間的相變材料(PCM)堆144。PCM堆144可以包含多個PCM元件150，其繞中心進給通道152徑向設置。在一些實施例中，PCM堆的構造是使得PCM堆保留80%的儲存熱量至少16小時，其可以在發動機起動時用作熱源來加熱客艙，如上所述。進一步，儲存在PCM堆144中的熱量可以被排放以便在沒有起動發動機的情況下加熱客艙或其他發動機系統。例如，PCM堆的排放可以被遠程地發動並且沒有必要必須與發動機起動一致。但是，PCM堆的排放可以與發動機的起動一起被遠程地發動，例如通過使用遠程起動器來起動發動機12。多個PCM元件150包含能夠以熔化潛熱的形式儲存大量熱的相變材料。因為多個PCM元件150被雙壁構 造環繞，所以儲熱能力被增強。換句話說，雙壁構造的作用就像保溫瓶一樣，以便保留被儲存在多個PCM元件150內的熱。在一些實施例中，每個PCM元件均可以包含相同的相變材料，並且因此PCM堆可以具有一個相變溫度。在另一些實施例中，PCM堆可以包含具有不同相變材料的PCM元件，其中每一種不同的相變材料均具有不同的相變溫度。在這種示例中，可以減少充填所述PCM堆的時間。換句話說，可以減少用來使PCM堆達到最大儲熱勢能的時間。如圖所示，傳熱流體可以經由居中的入口通道106並且進一步經由中心進給通道152被傳送到PCM堆144。因此，應當明白的是入口通道106與中心進給通道152流體地連通。因此，傳熱流體從中心進給通道152徑向地流動到多個PCM元件150。傳熱流體經由設置在頂部位置的出口通道108離開儲熱裝置，如上所述。隨著傳熱流體流經PCM堆，出現壓力下降。為了減少壓力下降，入口通道106和出口通道108是筆直的。換句話說，入口通道106和出口通道108沒有包含彎曲。進一步，入口通道106和出口通道108沒有包含皺摺。由於缺少皺摺，所以熱損失的比率會潛在地增力口。但是，因為入口通道和出口通道包括繞這些通道的圓周的真空空間，所以減少了這種熱損失的可能性。如圖所示，固位板146可以被定位在PCM堆144的任一末端。例如，一個固位板146可以被定位成接近末端110,並且另一個固位板146可以被定位成接近末端116。固位板146可以是圓形並且可以具有與PCM堆144的直徑近似相等的直徑。作為另一示例，固位板146可以具有比PCM堆144更大的直徑或更小的直徑。固位板可以經由一個或更多個帶有窗口 154的板被耦合到內部容器，以允許HTF到達出口 108。六個軸向杆(未示出)允許PCM堆沿徑向和周向方向被固位。軸向杆被焊接到固位板。同樣，PCM堆被保留在內部容器126內側，以便減少在車輛運行期間堆元件滑動和/或旋轉的可能性。進一步，一個或更多個彈簧148可以進一步保持PCM堆的位置。如圖所示，一個或更多個彈簧148可以被定位成接近末端116並在固位板146和內壁130之間。彈簧148可以被配置成確保在由傳熱流體加熱和冷卻所導致的熱膨脹和熱壓縮過程中PCM元件之間的適當接觸。在一些實施例中，彈簧148可以具有100牛頓或更高的合力，以便在PCM元件之間保持適當的接觸。如圖1B所示，儲熱裝置100可以包含五個彈簧；但是根據需要，儲熱裝置也可以包含多於五個彈簧或少於五個彈簧。圖1C示意地示出被熱耦合到排氣通道14的熱交換器156。在一些實施例中，熱交換器156可以在發動機12和一個或更多個排氣排放控制裝置16之間的位置處被熱耦合到排氣通道14。例如，熱交換器156可以在氧化催化器(比如柴油氧化催化器(DOC))的上遊被熱耦合到排氣通道14。熱交換器156可以經由入口通道106被流體地耦合到儲熱裝置100。例如，熱交換器156可以在儲熱裝置100上遊的位置處被熱耦合到入口通道106。在一些實施例中，熱交換器156可以是蒸發區域，以便從熱量通道14汲取熱量並且藉助於入口通道106將所述熱量提供給儲熱裝置100。例如，熱交換器156可以包括運載傳熱流體的傳熱管道，其中該傳熱流體·被發動機驅動的泵供給成在所述管道內流動。作為另一示例，傳熱管道可以運載被電力驅動的泵供給成在所述管道內流動的傳熱流體。傳熱管道的這種構造可以被流體地耦合到入口通道106。作為一個示例，管道的傳熱流體可以與入口通道106的傳熱流體相同。作為另一示例，管道的傳熱流體可以是與入口通道106的傳熱流體不同的流體。在一些實施例中，熱交換器156是液體間熱交換器。在其他實施例中，熱交換器156可以是氣體對液體或氣體對熱虹吸器的熱交換器。進一步，排氣通道14可以包含旁通閥158，它引導排氣流經熱交換器156。旁通閥158在圖1C中被示出為處於旁通位置(例如關閉位置)。根據需要，旁通閥158可以經由控制器被致動，或者旁通閥158可以是被動閥/無源閥。當排氣背壓達到閾值時旁通閥158可以是在打開位置(例如排氣沒有被轉向熱交換器156)。例如，旁通閥158在高排氣流量和/或高排氣溫度的情況下可以是關閉的。同樣，旁通閥158可以減少發動機輸出的損失，並且因此可以減少燃料消耗。應當明白的是所公開的系統可以包含多於一個熱交換器。例如，熱交換器可以被定位在入口通道106的上遊，並且一個或更多個熱交換器可以被定位在出口通道108的下遊。例如，熱交換器可以被定位在熱量回收系統和車輛的另一系統之間的接口處。這種構造將參考圖2被進一步具體地描述。應當明白的是圖1A-1C是以簡化的形式示出，並且在沒有脫離本公開範圍的情況下許多改變是可能的。進一步，儲熱裝置100可以包含除在圖1A和圖1B中示出的那些以外的額外的和/或替代性的組件。更進一步，應當明白的是提供儲熱裝置100是為了說明一般概念，並且因此在沒有脫離本公開的範圍的情況下大量幾何形狀的構造是可能的。
圖2示意地示出包含儲熱裝置100和多個熱交換器的熱量回收系統200。圖2包含與圖1類似的特徵/部件，並且相似的特徵以共同的附圖標記表示。為簡潔起見，這樣的特徵將不會被重複討論。如圖所示，熱量回收系統200包含熱交換器156，以便從排氣系統10回收熱量，如上所述。熱量回收系統200可以進一步包含一個或更多個額外的熱交換器202。熱交換器202可以在熱量回收系統200和另一發動機系統203之間傳遞熱量。例如，熱交換器202可以傳遞熱量到冷卻劑系統204、艙室加熱系統228和/或變速器系統206。換句話說，熱交換器202可以被熱耦合(例如熱接觸於)冷卻劑系統204、艙室加熱系統228和/或變速器系統206的流體，以便傳遞熱量到每個相應的系統。應當明白的是每個發動機系統203均是與熱量回收系統200和排氣系統10分離的系統。同樣，發動機系統203包含與熱量回收系統200和排氣系統10的組件分離的組件。因此，發動機系統203沒有包含熱交換器156、熱交換器202、儲熱裝置100或熱量回收系統200和排氣系統10的其他組件。例如，艙室加熱系統228可以包含加熱器芯和風機，其中加熱器芯和風機是與熱量回收系統和排氣系統分離的。因此應當明白的是只有每個發動機系統203的流體導管(例如冷卻劑通道)與熱量回收系統200在例如與熱交換器202 —致的位置處熱接觸。這樣，在熱交換器處出現熱量傳遞。應當明白的是一個或更多個熱交換器可以是氣體對液體和/或氣體對熱虹吸器熱交換器。如圖所示，熱交換器202可以被並聯地熱耦合到發動機系統。在一些實施例中，熱交換器202可以被串聯地熱耦合到每個發動機系統。例如，傳熱流體可以流經被流體地耦合到共同傳熱流體通道的一連串熱交換器202。如圖所示，傳熱流體(HTF)可以流經熱交換器並且可以熱學傳遞熱量到一個或更多個前述系統的流體。箭頭208大體指出HTF流的方向，並且箭頭210大體指出用於每個發動機系統的流體流動的方向。泵212可以驅動HTF流體流經熱量回收系統200。如圖所示，泵212被定位在熱交換器156的上遊；但是，在沒有脫離本公開範圍的情況下其他位置也是可能的。進一步，應當 明白的是冷卻劑系統204、艙室加熱系統228和/或變速器系統206可以具有另一驅動機構，以便驅動流體流經每個相應的系統。例如，每個發動機系統203可以具有被流體地耦合到流體流的類似於泵212的泵。熱量回收系統200可以進一步包含一個或更多個控制閥214、一個或更多個可變位置閥216、一個或更多個歧管(比如歧管218和歧管220)和膨脹裝置222。控制閥214可以由控制器(未示出)致動，以便調節HTF流經熱量回收系統200的流量。如圖所示，控制閥可以被定位在一個熱交換器202的上遊、儲熱裝置100的上遊和/或在熱量回收系統200內的另一位置，以便調節HTF流量/流。根據車輛的運行狀態，可以致動一個或更多個控制閥以便調節HTF的溫度。例如，當一個或更多個控制閥關閉時，循環HTF的體積能夠被減少成使得HTF能夠更快速地增加溫度。進一步，HTF溫度可以經由可變控制閥216的致動而被調節。這種控制閥可以被致動成以不同程度打開以便改變經過可變控制閥216的HTF的流體通量。如圖所示，可變控制閥216被定位在歧管220的上遊，並且被包含在旁通迴路224內。旁通迴路224可以繞過儲熱裝置100。因此，旁通迴路224可以允許HTF在沒有經過儲熱裝置100的情況下循環。例如，為了保存被儲存在儲熱裝置100中的熱量，可變控制閥216可以被調整成允許HTF流體流流經旁通迴路224。換句話說，旁通迴路224可以是混合迴路，它使較涼的HTF流體與較暖的HTF流體混合，其中該較暖的HTF流體循環通過熱交換器156、儲熱裝置100和/或一個或更多個熱交換器202。通過使循環通過旁通迴路224的HTF與其他循環HTF流體混合，循環HTF的總溫度可以被降低。更進一步，HTF溫度可以通過引導全部循環HTF流經旁通迴路226的路線而被調節。例如，根據發動機12的工況和/或儲熱裝置100的熱容量，旁通迴路226可以是排氣溫度升高迴路並且旁通迴路226可以是熱再充迴路。例如，在儲熱裝置100保持熱負荷並且排氣溫度低於閾值時，旁通迴路226可以起到排氣溫度升高迴路的作用。進一步，熱交換器156可以被定位在一個或更多個排氣排放控制裝置的上遊，並且儲熱裝置100可以排放被加熱的HTF，以便使其傳送到熱交換器156。這樣，加熱的HTF可以僅通過旁通迴路226循環，以便增加排氣流的溫度，以致達到催化器起燃的時間被減少。進一步，作為熱再充迴路，旁通迴路226可以從排氣流中汲取熱量以便再充儲熱裝置100。因此，HTF可以僅流經充熱迴路225，以便經由熱交換器156增加HTF的溫度。這樣，HTF可以由排氣流加熱以便再充儲熱裝置100的熱容量。當儲熱裝置的溫度低於閾值時，以這種方式再充儲熱裝置100可能是有利的。例如，在儲熱裝置已經排放了其熱容量以後和/或在各種發動機系統充分地暖機了以後。換句話說，被定位在熱交換器202的上遊的一個或更多個控制閥214可以關閉以便減少循環HTF的體積，和/或可變位置控制閥216也可以關閉以致循環HTF僅經過旁通迴路226、熱交換器156和儲熱裝置100。通過致動一個或更多個控制閥來調節通過熱量回收系統200的HTF流的方法將參考圖3描述。如圖所示，歧 管218和220可以被定位在熱量回收系統200中在傳送HTF流體的多於一個管道的合流處。例如，歧管218可以經配置以便從一個管道接收HTF流體並且可以包含兩個HTF出口。如另一示例，歧管220可以經配置以便從多於一個管道接收HTF流體並且可以包含多於一個出口。如圖所示，歧管220從儲熱裝置100和從旁通迴路224接收HTF流。進一步，歧管220可以具有引導向每個熱交換器202和/或引導到充熱迴路225的出口。應當明白的是歧管218和220是作為非限制性的示例被提供的，並且因此在沒有脫離本公開範圍的情況下其他構造也是可能的。膨脹裝置(expansion device)222可以被定位在多個熱交換器202的下遊。如圖所示，膨脹裝置222經配置以便從每個熱交換器202以及熱再充迴路225接收HTF。例如，膨脹裝置222可以被提供用來放氣(degass)。換句話說，膨脹裝置222可以被定位在熱交換器202和熱再充迴路225的下遊，以便調節所傳入的HTF流的壓力。應當明白的是熱量回收系統200以示例的方式被提供，並且因此其用意並不在於限制。因此，應當明白的是在沒有脫離本公開範圍的情況下熱量回收系統200可以包含除了在圖2中示出的那些以外的額外的和/或替代性的特徵/部件。例如，熱量回收系統可以包含三通閥以便將HTF流調整到多於一個發動機系統。圖3示意地示出可以被用來運行熱量回收系統200的示例性方法300。在步驟302，方法300包含確定發動機是否已經起動。如果對於步驟302的回答是「否」，那麼方法300結束。如果對於步驟302的回答是「是」，那麼方法300繼續進行到步驟304。
在步驟304，方法300包含確定HTF溫度是否低於閾值。例如，排氣溫度可以是在排放控制裝置上遊和/或下遊的排氣溫度。如果對於步驟304的回答是「是」，那麼方法300繼續進行到步驟306。如果對於步驟304的回答是「否」，那麼方法300繼續進行到步驟308。在步驟306，方法300包含減少循環傳熱流體(HTF)的體積和使儲熱裝置(例如儲熱裝置100)放熱，以便加熱排氣系統組件，比如排氣系統組件。例如，減少所述體積可以包含關閉一個或更多個控制閥，以便禁止循環傳熱流體被分配到一個或更多個發動機系統。進一步，使所述儲熱裝置放熱可以包含排放所述儲熱裝置的儲存的熱能，其中所儲存的熱能是從先前的發動機操作所儲存的。更進一步，所儲存的熱能可以傳遞到所述循環傳熱流體並分配到所述排氣系統組件。在一些實施例中，所述排氣系統組件可以是在排放控制裝置的上遊。在步驟308，方法300包含使循環HTF分配到一個或更多個發動機系統。例如，可以致動一個或更多個控制閥以便使循環HTF分配到艙室加熱系統、發動機冷卻劑系統、變速器系統等中的一個或更多個。在步驟310，方法300包含確定所述一個或更多個發動機系統是否充分地暖機。如果對於步驟310的回答是「否」，那麼方法300返回到步驟306。如果對於步驟310的回答是「是」，那麼方法300繼續進行到步驟312。在步驟312，方法300包含再充所述儲熱裝置。例如，循環HTF的體積可以減少和/或旁通迴路可以打開，以致HTF循環通過被熱耦合所述排氣系統的熱交換器和通過所述儲熱裝置。這樣，所述儲熱裝置的熱容量可以增加。在步驟314，方法300包含確定HTF溫度是否高於閾值。例如，當所述車輛在長時間的運行中時所述HTF會變得過熱。如果對於步驟314的回答是「否」，那麼方法300繼續進行到步驟316。如果對於步驟314的回答是「是」，那麼方法300繼續進行到步驟318。在步驟316，方法300包含關閉混合迴路。同樣，沒有響應所述HTF的溫度而調整循環HTF的體積。
在步驟318，方法300包含調整所述混合迴路的可變位置氣門。同樣，HTF的死體積(dead volume)從所述混合迴路釋放出來，以便減少所述循環HTF的溫度。如上所述,所述HTF的溫度可以基於所述可變位置氣門的位置而被調節。例如，所述氣門可以完全打開以便快速地冷卻所述HTF。如另一示例，所述氣門可以部分地打開以便適度地冷卻所述HTF。應當明白的是方法300以示例的方式提供，並且因此其用意並不在於限制。因此，應當明白的是在沒有脫離本公開範圍的情況下方法300可以包含除了在圖3中示出的那些以外的額外的和/或替代性的步驟。進一步，應當明白的是方法300並不限於所示出的順序；而是在沒有脫離本公開範圍的情況下可以再安排或省去一個或更多個步驟。例如，在沒有起動所述發動機的情況下可以出現方法300的一個或更多個部分。如上所述，可以激活所述儲熱裝置以便在沒有運行所述發動機的情況下排放。各種導管可以是指管道，它能夠包括不同形式的導管、通道、接頭等，並且它不限於任一種特定的橫截面幾何結構、材料、長度等。應該明白的是由此公開的所述配置和例行程序實際上是示範性的，並且這些特別的實施例不是以限定的含義考慮，因為許多改變是可能的。例如，上述技術能夠應用於V-6、1-4、1-6、V-12、對置4和其他發動機類型。本公開的主題包含所有新穎的和非顯著的結合和所述不同系統和配置的子結合，以及本公開所公開的其他特徵、功能和/或性質。以下權利要求特別指出被認為是新穎的和非顯著的某些結合和子結合。這些權利要求可以是指「一個」元件或「第一」元件或其對等物。這種權利要求應該被理解成包含一個或更多這種元件的合併，既不需要也不排除兩個或更多這種元件。本公開公開的特徵、功能、元件和/或性質的其他結合和子結合可以通過在這個或相關的應用中的本權利要求的修改或者通過新權利要求的表述而要求。這種權利要求，其對於所述原始權利要求不管是在範圍上更廣 泛、更狹窄、相等或不同，也被認為是包含在本公開主題範圍內。
權利要求
1.一種用於發動機的方法，包括: 減少循環傳熱流體的體積； 使儲熱裝置放熱以便加熱發動機組件；和 使所述循環傳熱流體分配到一個或更多個發動機系統。
2.根據權利要求1所述的 方法，進一步包括通過減少所述循環傳熱流體的所述體積來再充所述儲熱裝置。
3.根據權利要求1所述的方法，其中使所述儲熱裝置放熱包含排放所述儲熱裝置的被儲存的熱能。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述被儲存的熱能是存儲自先前的發動機操作。
5.根據權利要求3所述的方法，其中所述被儲存的熱能被傳遞到所述循環傳熱流體並被分配到排放控制裝置上遊的排氣組件。
6.根據權利要求1所述的方法，其中減少所述循環傳熱流體的所述體積包含致動一個或更多個控制閥。
7.根據權利要求6所述的方法，其中控制閥被關閉以便禁止所述循環傳熱流體被分配到一個或更多個發動機系統。
8.根據權利要求1所述的方法，其中所述一個或更多個發動機系統包含艙室加熱系統、冷卻劑系統和變速器系統中的一個或更多個。
9.一種用於發動機的熱量回收系統，包括: 與排氣系統熱接觸的第一熱交換器； 與發動機系統熱接觸的第二熱交換器； 管道，其包含與所述第一和第二熱交換器流體地連通的傳熱流體；和 在所述第一熱交換器的下遊且在所述第二熱交換器的上遊的儲熱裝置。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述發動機系統選自由艙室加熱系統、發動機冷卻劑系統、變速器系統、排氣催化器和發動機進氣系統組成的組。
全文摘要
本發明公開一種用於回收發動機的排氣熱的方法。所述方法包括減少循環傳熱流體的容量並且使儲熱裝置放熱以便加熱發動機組件。所述方法進一步包括使循環傳熱流體分配到一個或更多個發動機系統。
文檔編號F02G5/04GK103244308SQ20131003526
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月30日 優先權日2012年2月3日
發明者M·萊文, F·Z·謝克, D·H·德米託夫, D·曼什, J·P·奧尼爾 申請人:福特環球技術公司