[发明专利]用于排气热回收的方法和系统

说明书

本申请涉及用于排气热回收的方法和系统。提供用于使用包括排气热交换器的底循环的排气热回收的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括在将来自排气的热能的一部分存储在热存储装置中之后通过适时地使排气流动通过热交换器，或者在使排气流动通过热交换器之前通过从热存储装置抽取热能加热排气，维持输入到热交换器的目标热能。

技术领域

本说明书大体涉及用于使用底(bottoming)循环的排气热回收的方法和系统。

背景技术

发动机可以配置有一种用于回收来自在内燃发动机中产生的排气的热的排气热回收系统。由排气热交换器回收的热可以转换为电能并存储在系统电池中。来自电池的电能可以适时地用于各种功能，如操作压缩机的马达、操作泵、气缸盖加热、车辆舱加热和照明等，从而改进发动机和燃料效率。

用于排气热回收的各种方法被提供。在一个示例中，如在US 20130219872中所示，Gibble等人公开了一种热回收和热管理系统，其包括用于回收来自排气的热并将热转换为电能的热电器件。底循环(如Rankine循环)在热回收系统中被使用以用于发电。从排气热产生的电能存储在电池中，并且稍后用于诸如车辆舱加热等功能。

发明内容

然而，本发明人在本文已经认识到关于上述问题的潜在缺点。作为一个示例，对于底循环(诸如Rankine循环)的有效操作，要求在目标能量范围内的排气热能的稳定供给，以在底循环的膨胀器处维持高于阈值压力比。排气热能可以确定为排气温度和排气流率的函数。在Gibble等人中，在当存在低于排气热能的目标供给的状况期间，底循环效率可能减小。在当存在高于排气热的目标流量的状况期间，热回收可能受底循环组件的尺寸限制。具体地，为了回收(recover)更高水平的热，可能必须使用更大底循环组件，如更大膨胀器、更大压缩机和/或更大(或更强大的)泵。然而，此类更大组件可能具有更高的热惯性，引起能量损耗，并且还可能增加连同包装问题一起的组件成本。如果热电组件用于排气热回收，高于目标排气热能可能引起对热敏感组件的损坏。为了减少排气热能到达底循环组件的波动，热交换器的旁通通道可以被使用以在当排气热能在目标范围之外时的状况期间路由(route)排气。然而，当排气绕过底循环组件时，可用于回收的排气热减少。

本发明人在本文已经识别一种方法，上述问题可以通过所述方法至少部分地解决。一种示例方法包括：当排气热能高于第一阈值时，在热交换器的上游将热能的一部分存储在热能存储装置处之后，使排气流动通过热交换器；以及当排气热能低于第二阈值时，在从热能存储装置抽取热能之后，使排气流动通过热交换器。以这种方式，通过适时地将来自排气的能量存储在热存储装置中并随后地使用该能量维持排气热能在热交换器处的稳定供给，可以增加排气热回收效率。