[发明专利]具有两个温控器、包括处于朗肯循环中的闭合回路的发动机冷却系统

说明书

本发明涉及内燃机的冷却系统(1)。该冷却系统(1)包括闭合的冷却回路，并且其包括处于朗肯循环中的闭合回路，允许回收一部分的冷却剂热量。根据本发明，冷却回路包括两个温控器(6；20)，并且朗肯回路的蒸发器(19)布置在这两个温控器(6；20)之间。

技术领域

本发明涉及内燃机的冷却系统的领域。具体地，本发明涉及包括处于朗肯循环中的闭合回路的冷却系统，用于将回收的热量转化为能量。

背景技术

内燃机冷却系统设计为用于冷却内燃机并且可能冷却其设备，尤其是润滑系统(油泵)、废气、废气循环EGR等。

这样的系统通常包括闭合回路，冷却剂、尤其是水和乙二醇的混合物在其中循环。这样的闭合回路可包括泵、用于与内燃机和/或其设备交换的换热器、温控器、散热器和单元加热器。温控器是一种调节装置，包括最少一个入口和两个出口，入口和出口根据内部阀的打开而连接，内部阀的打开取决于流经温控器的流体的温度：当流体温度低于阈值时，仅一个出口连接到入口，而当流体温度高于或等于该阈值时，两个出口均连接到入口。

图1示意地示出根据现有技术的、简化的冷却系统的示例。冷却系统1包括泵2。泵2通过管线10连接到曲柄箱和连接到内燃机3的气缸盖、连接到润滑系统4并且连接到废气5。内燃机3的冷却和润滑系统4的冷却在冷却循环中设置为并联的，并且该组件设置为通过管线11与用于与废气交换的换热器5或EGR气体交换器(当存在一个时)串联。在这些换热器的出口处，管线12连接到温控器6。

温控器6的出口17借助管线13连接到单元加热器8。在单元加热器8的出口处的流体朝向泵2循环。该出口17是温控器6的出口，始终连接到温控器6的入口。

温控器6的出口18借助管线15连接到散热器7。在散热器7的出口处的流体朝向泵2循环。出口18是温控器6的出口，当温控器6的入口处的流体温度高于或等于预先确定的阈值时，该出口连接到温控器6的入口。

对于这样的冷却系统，由冷却剂回收的热(并且因此是能量)损失了。

为了回收这些损失的能量的一部分，设想了将闭合回路的朗科循环包括到冷却系统中。

如众所周知的，朗肯循环(Rankine cycle)是热力学循环，其中，来自外部热源的热量被传递到包含流体(被称为“工作流体”或“载热流体”)的闭合回路中。

这种类型的循环一般分解成以液态形式使用的工作流体以等熵的方式被压缩的阶段，接着是该经压缩的液态流体在与热源接触时被加热并汽化的阶段。

然后，该蒸汽在另一阶段中以等熵的方式在膨胀机内膨胀，然后，在最后的阶段中，该膨胀的蒸汽在与冷源接触时被冷却并冷凝。

为了执行这些各个阶段，回路通常包括压缩泵、蒸发器、膨胀机和冷凝器，该压缩泵用于使呈液态的流体循环并对其进行压缩，蒸发器由热的流体扫掠以用于经压缩的流体至少部分的蒸发，膨胀机用于使蒸汽膨胀，诸如涡轮机，其将该蒸汽的能量转化为诸如机械能或电能的另一种能量，蒸汽中包含的热量借助冷凝器屈服于冷源，一般是扫掠该冷凝器的外部空间，从而将该蒸汽转化为呈液态的流体。

在内燃机领域中，传统的朗肯循环包含插入载热流体回路以回收发动机热量损失。一般地，该回收在废气/EGR(废气再循环)气体上进行或在冷却回路上进行或同时在两者上进行。

当在冷却系统上进行该回收时，朗肯循环蒸发器实现了在冷却剂与朗肯循环的载热流体之间的热交换。蒸发器一般地可布置在冷却回路的再循环分支上、温控器上游，从而不干扰发动机温度调节。