[发明专利]回收来自内燃机的废热的系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年12月23日提交的韩国专利申请第10-2013-0161694号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种回收来自内燃机的废热的系统，更具体地，涉及这样的回收来自内燃机的废热的系统，所述系统包括使用来自内燃的废热循环工作流体的回收方案。

背景技术

内燃机广泛用在车辆、船舶、小型发电机等中，而且已经连续地进行了增加内燃机的效率的尝试。内燃机通常排出大量热作为废热，而已经开发了收集废热从而增加内燃机的整体效率的多种系统。

当考虑到构造收集废热的系统所需的装置和部件、负载的增加等时，更有效的是在具有大排量并且能够携带多人或货物的大型车辆而不是具有小排量并且轻质的小型车辆中安装回收废热的系统。

在车辆的情况下，回收废热的系统包括使用涡轮复合元件的系统和使用热电元件的系统。

使用涡轮复合元件的系统为通过附接废气涡轮机到废气管路并且通过废气压力旋转废气涡轮机从而获得输出的方案，其中该方案可以增加具有安装在其中的内燃机的整个系统的热效率，但是由于废气涡轮机充当废气阻力因此可能降低发动机本身的输出。

使用热电元件的系统包括使用热电元件进行充电方案，所述热电元件使用温度差产生电或者通过使用产生的电驱动辅助马达从而协助发动机。然而，由于热电元件本身的成本不可忽略并且其中可以安装热电元件的空间狭窄，所以难以显著增加发动机的热效率，即使热电元件实际上安装在批量制造的车辆中。

为了解决上述问题和/或其他问题，本发明的发明人已经开发了使用从内燃机的废气侧传递的热循环工作流体并且使用工作流体旋转涡轮机从而回收废热的系统。然而，注意到基于本发明的申请时间点，该回收废热的系统还未公开于无保密责任的公众。

为了增加回收废热的系统的效率，工作流体需要被最大化蒸发并且以高速和高能状态供应至涡轮机。然而，由于各种因素(例如安装了内燃机的车辆等中的布局、环境温度、温度较低的情况(例如冬季)等)，一部分气态工作流体可能在被供应至涡轮机之前液化，并且当工作流体以液态引入到涡轮机中时，涡轮机中的内部有效体积减小，因此减小回收废热的系统的效率。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

因此，已经做出本发明以解决现有技术中产生的上述问题和/或其他问题，同时完整地保持了由现有技术所实现的优点。

本发明提供一种回收来自内燃机的废热的系统，所述系统能够通过最大化地保证涡轮机中的内部有效体积从而增加其效率。

在本发明的各个方面，提供一种回收来自内燃机的废热的系统，所述系统包括：工作流体循环管路，所述工作流体循环管路被构造成使用通过从所述内燃机的EGR管路接收的热蒸发的工作流体旋转涡轮机；EGR侧换热单元，所述EGR侧换热单元被构造成在EGR气体和所述工作流体之间进行换热从而冷却所述EGR气体并且将来自所述EGR气体的热传递至所述工作流体；和气液分离器，所述气液分离器被构造成在所述EGR侧换热单元和所述涡轮机之间形成从而仅将所述工作流体的气体组分供应至所述涡轮机。

所述气液分离器可以包括：液体接收室，所述液体接收室能够在其中接收液态工作流体；和连通管，所述连通管将涡轮机引入管和所述液体接收室彼此流体连通，所述涡轮机引入管为将所述涡轮机连接到所述EGR侧换热单元的导管。所述连通管可以包括第一连通管和第二连通管，所述第一连通管被设置成邻近所述EGR侧换热单元，所述第二连通管被设置成邻近所述涡轮机。

所述涡轮机引入管的连接至所述第一连通管的部分的直径可以实质上等于所述涡轮机引入管的连接至所述第二连通管的部分的直径。所述液体接收室可以设置在比所述涡轮机引入管更低的位置处。所述连通管可以具有连接至所述涡轮机引入管的侧部或下部的上端部。

所述系统可以进一步包括废气侧换热单元，所述废气侧换热单元安装在将废气排放至外部的废气管路处从而将来自所述废气的热传递至所述工作流体。所述废气侧换热单元可以设置在所述工作流体循环管路的比所述EGR侧换热单元更高侧处。

所述工作流体可以始终经过所述废气侧换热单元，并且仅当在所述EGR管路中流动的所述废气的温度等于或大于特定温度T1时，所述工作流体可以经过所述EGR侧换热单元。所述特定温度T1可以为500℃。