[发明专利]用于在发动机后处理系统之后回收能量的废热回收系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年8月9日提交的临时专利申请No.61/371,784的优先权，其全部内容通过引用方式并入本文。

关于联邦资助研究或开发的声明

本发明是在政府的支持下实施的，遵照能源署(DOE)所颁布的合同号为DE-FC26-05NT42419的“废气能量回收”。政府享有本发明中的某些权利。

技术领域

本发明涉及废热回收系统，更具体地，涉及使用兰金循环从发动机废气中的废热回收。

背景技术

兰金循环(RC)，如有机兰金循环(ORC)，可以捕获通常会被浪费的一部分热能(废热)并将所捕获的热能的一部分转换成可执行有用功的能量。使用RC的系统有时也被称为废热回收(WHR)系统。例如，来自内燃机系统的热，如废气热能或其它发动机废热源(如，机油，增压气体，发动机缸体冷却套)，可被捕获并转换为有用能(例如，电能和/或机械能)。以这种方式，一部分废热能量可被回收，以提高包括一个或更多个废热源的系统的效率。

发明内容

本公开涉及使用包括兰金循环(RC)子系统的废热回收(WHR)系统，以有效地捕获来自废气后处理系统的热能。

在本公开的一个方面，WHR系统具有用于转换来自内燃机的废气的热能的RC子系统，并包括在废气后处理系统的下游流体地连接的废气热交换器。该废气热交换器适于将来自废气的热传递到RC子系统的工作流体，能量转换装置流体地连接到废气热交换器并适于接收具有所传递的热的工作流体并转换所传递的热的能量，冷凝器流体地连接到能量转换装置并适于接收能量被转换的工作流体，并且泵具有位于冷凝器的下游且流体地连接到冷凝器的出口的入口和位于热交换器的上游且流体地连接到热交换器的入口的出口。该泵适于将流体从冷凝器移动到热交换器。WHR系统还包括控制模块，该控制模块适于基于所检测的、后处理系统的预定热管理策略的后处理事件来控制RC子系统的至少一个参数。

在本公开的另一个方面，一种内燃机包括：发动机缸体，其包括多个汽缸；排气歧管，其流体地连接到该缸体，并适于提供为气缸内的燃烧产生的废气提供通道；废气后处理系统，其流体地连接到排气歧管，且包括柴油机氧化型催化剂(DOC)和颗粒过滤器(PF)；以及包括兰金循环RC子系统的废热回收系统。RC子系统包括：热交换器，其流体地连接到废气后处理系统的下游并适于将来自废气的热传递到RC子系统的工作流体；以及能量转换装置，其流体地连接到废气热交换器并适于接收具有传递的热的工作流体，并转换所传递的热的能量。该内燃机包括控制模块，该控制模块适于基于所检测的、后处理系统的预定热管理策略的后处理事件来控制RC子系统的参数。

附图说明

图1是根据一个概括的示例性实施方式的废热回收系统的图，该废热回收系统包括用于可控地从废气后处理系统捕获热能的RC子系统。

图2是根据示例性实施方式的废热回收系统的图，该废热回收系统包括用于可控地从包括选择性催化还原(SCR)元件的废气后处理系统捕获热能的RC子系统。

图3是根据示例性实施方式的废热回收系统的图，该废热回收系统包括用于可控地从包括SCR元件的废气后处理系统捕获热能的RC子系统，其中后处理系统与RC子系统的热交换器相集成。

图4A和图4B示出了根据示例性实施方式的热交换器和旁路阀组件的横截面。图4C和图4D示出了包括图4A和图4B的热交换器和旁路阀组件的集成的后处理系统组件的横截面。图4C示出了处于打开位置的旁路阀。图4D示出了处于闭合位置的旁路阀。

图5是根据示例性实施方式的废热回收系统的图，该废热回收系统包括RC子系统并把废气后处理系统的SCR夹在中间用于可控地从后处理系统捕获热能，其中两个热交换器部分被流体地连接到RC子系统。

具体实施方式

在下文中，结合示例性实施方式对各个方面进行描述。然而，本公开不应该被解释为限于这些实施方式。相反，提供这些实施方式，从而本公开是全面的和完整的，并且将向本领域技术人员全面地传达其范围。为了清楚和简洁，可以不提供对公知的功能和结构的说明。