[发明专利]多芯热回收增压冷却器

说明书

一种用于发动机系统的废热回收系统，包括与废热回收系统的工作流体路径连通的第一增压空气冷却器。第一增压空气冷却器包括第一废热回收芯和第一冷却流体芯。第一废热回收芯包括第一工作流体入口，该第一工作流体入口被配置为接收来自工作流体路径的工作流体。第一工作流体管道联接到第一工作流体入口和第一工作流体出口。第一冷却流体芯包括与冷却流体源流体连通的第一冷却流体入口和流体地联接到第一冷却流体入口和第一冷却流体出口的第一冷却流体管道。第一冷却流体管道被配置为将冷却流体从第一冷却流体入口引导到第一冷却流体出口。

相关申请的交叉引用

本申请要求对2020年3月23日提交的第62/993,253号美国临时申请的优先权，该美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及用于发动机系统的废热回收(“WHR”)系统领域。

背景

内燃发动机在运行过程中，通过废气、发动机冷却系统、增压空气(charge air)冷却系统等将热能排放到外部环境。这些排放的未被用来做有用功的热能可以被称为“废热”。WHR系统捕获一部分废热来做有用功。一些WHR系统利用了朗肯循环(Rankine cycle)。朗肯循环是在朗肯循环回路中将热传递给工作流体的热力学过程。工作流体被泵送到热交换器，在热交换器中工作流体被汽化。蒸汽通过膨胀器，然后通过冷凝器，在冷凝器中蒸汽被冷凝回流体。膨胀的工作流体蒸汽使膨胀器旋转，从而将废热能转换为机械能。机械能可以传输到发动机系统部件，例如泵、压缩机、发电机等。

废热可以以热增压气体(hot charge gases)的形式从涡轮增压器上的压缩机排出。为了从增压气体提取热，可以使用增压空气冷却器(“CAC”)。增压冷却器提供热在增压气体和工作流体(例如，冷却剂、制冷剂等)之间的交换，使得热从增压气体传递到工作流体。因为增压气体可能被送回发动机的进气歧管，所以希望将增压气体冷却到发动机有效运行的温度。然而，在某些情况下，具有单个芯的增压冷却器不能提供足够的冷却来将增压气体的温度降低到所需的温度。

概述

在一组实施例中，一种用于发动机系统的废热回收系统包括与废热回收系统的工作流体路径流体连通的第一增压空气冷却器。第一增压空气冷却器包括第一废热回收芯和第一冷却流体芯。第一废热回收芯包括第一工作流体入口，该第一工作流体入口被配置为接收来自工作流体路径的工作流体。第一工作流体管道流体地联接到第一工作流体入口和第一工作流体出口，并且第一工作流体管道被配置为将工作流体从第一工作流体入口引导到第一工作流体出口。第一空气管道邻近第一工作流体管道并且与第一空气入口和第一空气出口流体连通。第一空气管道被配置为将空气从第一空气入口引导到第一空气出口，并且第一空气入口与空气源流体连通。第一冷却流体芯包括与冷却流体源流体连通的第一冷却流体入口和流体地联接到第一冷却流体入口和第一冷却流体出口的第一冷却流体管道。第一冷却流体管道被配置为将冷却流体从第一冷却流体入口引导到第一冷却流体出口。第二空气管道邻近第一冷却流体管道并且与第二空气入口和第二空气出口流体连通。第二空气管道被配置为将空气从第二空气入口引导到第二空气出口。第二空气入口与第一空气出口流体连通，并且第二空气出口与发动机的进气口或发动机的压缩机入口流体连通。

在另一组实施例中，提供了一种发动机系统。发动机系统包括废热回收系统。废热回收系统包括与第一工作流体路径、第一冷却流体路径和空气源流体连通的第一增压空气冷却器。废热回收系统还包括与第二工作流体路径、第二冷却流体路径和空气源流体连通的第二增压空气冷却器。废热回收系统还包括第一流量控制阀，该第一流量控制阀选择性地引导工作流体的一部分通过第一工作流体路径，并且引导工作流体的其余部分通过第二工作流体路径。