[发明专利]用于燃式发动机和WHR系统的冷却系统

说明书

本发明涉及用于燃料式发动机和车辆(1)中的WHR系统的冷却系统。冷却系统包括：将处于第一温度(T₁)的冷却剂引导至WHR系统的冷凝器(18)的第一管线(23)，将处于第二温度(T₂)的冷却剂引导至冷凝器(18)的第二管线(24)，至少一个所述管线(23，24)中的冷却剂的流量可通过阀装置(25，26，29)进行调节，并且控制单元(20)被构造成控制阀装置(25，26，29)，使得从所述管线(23，24)引导至冷凝器(18)的冷却剂的温度和流量造成冷凝器(18)中的工作介质冷却至实际操作条件下的预定冷凝温度/压力。

技术领域

本发明涉及一种用于燃式发动机和WHR系的冷却系统。

背景技术

WHR系统(废热回收系统)可用于车辆中，以回收废热能并将其转换为机械能或电能。WHR系统包括对工作介质加压并使其在闭合回路中循环的泵。该回路包括一个或多个蒸发器，工作介质该蒸发器中被一个或多个热源(诸如来自燃式发动机的排气)加热并蒸发。被加压和加热的气态工作介质被引导至膨胀器中并在膨胀器中膨胀。膨胀器产生可用于操作车辆或车辆上的装置的机械能。替代地，膨胀器连接至产生电能的发电机。离开膨胀器的工作介质被引导至冷凝器。工作介质在冷凝器中冷却至其冷凝的温度。液化的工作介质被重新引导至对介质加压的泵中。因此，能够借助于WHR系统从例如来自车辆的内燃机的废气中回收废热能。因此，WHR系统可以减少燃式发动机的燃料消耗。

为了实现WHR系统中的高热效率，冷凝器中的工作介质应被冷却至尽可能低的冷凝温度并且基本上没有过冷。因此，为了实现WHR系统中的高热效率，工作介质必须冷却至适当的冷却效果。然而，冷凝器中的工作介质的适当冷却效果在不同的操作条件期间变化，诸如随着例如从废气供应至蒸发器的热效果而变化。由于来自排气的供应热量可能迅速地变化，因此困难的是持续提供冷却效果以实现WHR系统的高热效率。

US2013/0118423示出一种冷却回路，该冷却回路具有对电机进行冷却的循环的冷却剂。冷却回路包括冷却管线和旁路管线，冷却剂在该冷却管线中对WHR系统的冷凝器中的工作介质进行冷却，该旁路管线引导介质绕过冷凝器。利用在特定压力下打开的泄压阀对通过旁路管线的冷却剂流进行控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷却系统，该冷却系统能够快速且简单地提供对WHR系统的冷凝器中的工作介质的冷却效果的调节，以便基本上持续地建立冷凝器中的工作介质的冷凝温度/压力，WHR系统在该冷凝温度/压力下获得高热效率。

上述目的通过根据本文所述的冷却系统实现。在这种情况下，冷却燃式发动机的冷却系统也用于冷却WHR系统的冷凝器中的工作介质。为了持续WHR系统中的高热效率，需要在不同的操作条件期间调节冷凝器中的工作介质的冷却效果。冷却系统包括将两种不同温度的冷却剂引导至冷凝器的两个管线。借助于阀装置可以调节其中至少一个管线中冷却剂的流率。如果实际冷凝温度/压力太高，则冷却效果会增加。在这种情况下，可以调节阀装置并增加将处于较低温度的冷却剂引导至冷凝器的管线中的流率，和/或降低将处于较高温度的冷却剂引导至冷凝器的管线中的流率。结果，被引导至冷凝器的冷却剂接收更低的温度，导致冷凝器中的工作介质的冷却效果增加和冷凝温度更低。另一方面，如果实际冷凝温度/压力过低，可以调节阀装置并降低将处于较低温度的冷却剂引导至冷凝器的管线中的流率，和/或增加将处于较高温度的冷却剂引导至冷凝器的管线中的流率。结果，被引导至冷凝器的冷却剂接收更高的温度，导致冷凝器中的工作介质的冷却效果减少和冷凝温度更高。温度的调节以及冷却剂的流速可以快速和简单地进行。因此，能够在不同的操作条件期间获得WHR系统的基本持续高的热效率。由于实际原因，许多时候适于避免WHR系统中出现负压。在这种情况下，适于获得刚好高于1bar的冷凝压力。预定压力范围可以例如在1.1bar至1.5bar的范围内。应该注意的是，工作介质的冷凝压力具有相应的冷凝温度。