[其他]用于利用内燃机废热的系统及具有该系统的内燃机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种系统，其用于借助克劳修斯-兰金循环工艺来利用内燃机的废热；并涉及一种内燃机，其具有借助克劳修斯-兰金循环工艺来利用内燃机废热的系统。 

背景技术

内燃机用于不同的技术应用环境，以将热能转换成机械能。在机动车辆（尤其是卡车）中，内燃机用于使机动车辆移动。通过采用借助克劳修斯-兰金循环工艺来利用内燃机废热的系统可以提高内燃机的效率。在此工艺中，该系统将内燃机的废热转化成机械能。该系统包括：具有管道的回路，该管道中具有工作介质，例如水；用于输送工作介质的泵；用于蒸发液态的工作介质的蒸发器式热交换器；膨胀机；用于液化蒸汽状的工作介质的冷凝器；以及用于液态的工作介质的收集和平衡容器。在内燃机具有这种系统作为其组成部分的情况下，通过在内燃机中使用这种系统，可以提高内燃机的整体效率。 

在蒸发器式热交换器中，工作介质（例如水）通过内燃机的废热被蒸发，然后该蒸发了的工作介质被提供至膨胀机，气态的工作介质在该膨胀机中膨胀，并借助膨胀机进行机械做功。例如在该蒸发器式热交换器中，工作介质通过流动通道输送，内燃机的废气通过废气流动通道输送。因此，废气的热量（其温度例如在400和600℃之间的范围内）传递到蒸发器式热交换器中的工作介质上，并因此使工作介质从液态聚集态转变成蒸汽状的聚集态。 

对于蒸发器式热交换器的性能来说，有两个优化标准。一方面，压力损失应该尽量降至最低，即蒸发器式热交换器在传输工作介质时应引起尽可能小的压力损失。这意味着，在流动通道和许多液压并联的流道 部分中应当尽量不存在偏转，也不存在内部结构，以使压力损失尽可能小。在此应当考虑，由于工作介质的蒸发以及由此引起的聚集态的变化，会使流动速度大大增加，并因此提高压力损失。第二个优化标准是热效率，即热量尽量最好地从废气传递到工作介质上。在把蒸发器式热交换器例如构造成板式热交换器或构造成具有堆叠板片结构的形式时，通过在板之间形成的流体通道，工作介质流动通过流动通道，废气流动通过废气流动通道。在此情况下，在蒸发器式热交换器的相互堆叠的平板上交替地构成用于输送工作介质的流道部分，以及用于输送废气的废气流动通道（作为废气流道部分）。在此，流道部分平行地相接，即在用于蒸发器式热交换器中的工作介质的进入口之后，所有的工作介质都首先被导入流动通道中，并且该工作介质从该流动通道流入多个液压并联的流道部分中，然后在从平行连接的流道部分中流出之后，该工作介质再次流入流动通道中，并且该工作介质从流动通道通过排出口再次离开蒸发器式热交换器。 

通过废气流动通道或废气流道部分输送的废气可具有不均匀的流动分布，换句话说，即在单个废气流道部分中每单位时间内输送的废气明显少于通过其它的废气流道部分的废气。其后果是，与在其它流道部分中的工作介质相比，在该单个流道部分（工作介质通过该流道部分输送）中的工作介质已更早地蒸发。工作介质的提前蒸发以及由此引起的聚集态由液态朝气态的转变，会加剧不均匀分布这一后果，因为随着聚集态的改变还会增大压力损失。由于工作介质的流动速度更高，从而使得在蒸发提前的流道部分中的体积流会额外减少。其后果是，由于在蒸发较迟的流道部分中的体积流较高，因此工作介质会以液态的聚集态离开该流道部分，而工作介质在其它流道部分中以气态离开流道部分。因此，在蒸发器式热交换器的排出口处可能出现由液态和气态工作介质构成的混合物，这对系统的整体效率会产生不利影响，尤其还可能损坏膨胀机。 

WO 2009/089885 A1示出了一种装置，其用于借助在堆叠方向上相互堆叠的板片对（Schiebenpaaren）在第一和第二介质之间交换热量，其 中在至少一个板片对的两个板片之间形成可由第一介质穿流的第一流动腔，并在两个彼此相邻的板片对之间形成可由第二介质穿流的第二流动腔，其中第一流动腔具有用于第一介质的第一流动路径，该第一流动路径具有依次可在反向方向上穿流的流动路径部段，该流动路径部段通过设置在该至少一个板片对的至少两个板片之间的分隔壁板相互隔开来。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种用于借助克劳修斯-兰金循环工艺来利用内燃机废热的系统；并提供一种用于运行借助克劳修斯-兰金循环工艺来利用内燃机废热的系统的方法；以及提供一种具有借助克劳修斯-兰金循环工艺来利用内燃机废热的系统的内燃机，其中工作介质可在蒸发器式热交换器中基本上完全由液态的聚集态转变成气态的聚集态。