车辆废热回收系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103790731 A (43)申请公布日 2014.05.14 CN 103790731 A (21)申请号 201210581222.8 (22)申请日 2012.12.27 10-2012-0121389 2012.10.30 KR F02G 5/02(2006.01) F22D 11/06(2006.01) (71)申请人现代自动车株式会社地址韩国首尔 (72)发明人徐正玟 (74)专利代理机构北京戈程知识产权代理有限公司 11314 代理人程伟王锦阳 (54) 发明名称车辆废热回收系统 (57) 摘要一种车辆废热回收系统，可以包括：。

2、贮液箱，所述贮液箱设置在废气锅炉的下侧，并且在所述贮液箱中形成预定空间；回收管路，所述回收管路连接所述废气锅炉与所述贮液箱；回收供给控制阀，所述回收供给控制阀被设置成打开或关闭所述回收管路；以及控制部分，如果满足回收条件，所述控制部分控制所述回收供给控制阀以打开回收管路，以使所述废气锅炉的工作流体返回到所述贮液箱中。因此，所述废热回收系统中的废气锅炉的工作流体可以被回收到贮液箱，因此可以基本解决工作流体的凝固问题。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页说明书 5 页附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局。

3、 (12)发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图3页 (10)申请公布号 CN 103790731 A CN 103790731 A 1/2 页 2 1. 一种车辆废热回收系统，所述系统包括：废气锅炉，所述废气锅炉使用发动机的废气来蒸发工作流体；过热器和涡轮，所述过热器加热从所述废气锅炉产生的已蒸发工作流体，所述涡轮使用从所述过热器产生的所述已蒸发工作流体来产生扭矩，包括：贮液箱，所述贮液箱设置在所述废气锅炉的下侧，并且在所述贮液箱中形成预定空间；回收管路，所述回收管路连接所述废气锅炉与所述贮液箱；回收供给控制阀，所述回收供给控制阀被设置成打开。

4、或关闭所述回收管路；以及控制部分，如果满足回收条件，所述控制部分控制所述回收供给控制阀以打开所述回收管路，以使所述废气锅炉的工作流体返回到所述贮液箱中。 2. 根据权利要求 1 所述的车辆废热回收系统，进一步包括：供给管路，所述供给管路从所述贮液箱延伸到所述回收控制阀；以及工作流体供给泵，所述工作流体供给泵安装在所述供给管路上，以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉，其中，如果满足供给条件，所述控制部分控制所述回收供给控制阀和所述工作流体供给泵，以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉。 3. 根据权利要求 2 所述的车辆废热回收系统，进一步。

5、包括：加热管路，所述发动机的冷却液通过所述加热管路循环通过贮液箱，以便加热所述贮液箱的工作流体；以及加热控制阀，所述加热控制阀被设置成打开或关闭所述加热管路。 4. 根据权利要求 3 所述的车辆废热回收系统，其中：在操作所述工作流体供给泵以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉之前，所述控制部分检测所述贮液箱的工作流体的温度，如果所述温度低于预定温度，则打开所述加热控制阀，从而将所述贮液箱的工作流体加热到预定温度。 5. 根据权利要求 3 所述的车辆废热回收系统，进一步包括：外部空气控制阀，所述外部空气控制阀使所述贮液箱的内部空间和所述过热器的。

6、内部空间与外部空气选择性地相连。 6. 根据权利要求 5 所述的车辆废热回收系统，其中，当所述工作流体从所述废气锅炉被回收到所述贮液箱或者所述工作流体从所述贮液箱被供给到所述废气锅炉时，所述控制部分打开所述外部空气控制阀。 7. 根据权利要求 5 所述的车辆废热回收系统，进一步包括：冷凝器，所述冷凝器冷凝从所述涡轮排放的工作流体气体；制冷剂循环泵，所述制冷剂循环泵使制冷剂从所述冷凝器循环到制冷剂冷却器；冷却风扇，所述冷却风扇冷却所述制冷剂冷却器；以及工作流体循环泵，所述工作流体循环泵将所述冷凝器的冷凝的工作流体供给到所述废气锅炉，其中，如果满足所述回。

7、收条件，则所述控制部分通过操作所述工作流体泵和所述冷却风扇来将所述冷凝的工作流体回收到所述废气锅炉。 8. 根据权利要求 7 所述的车辆废热回收系统，其中，如果确定所述贮液箱的水平高于预定值，则所述控制部分控制所述回收供给控制阀来关闭所述回收管路和所述外部空气控权利要求书 CN 103790731 A 2 2/2 页 3 制阀。 9. 根据权利要求 5 所述的车辆废热回收系统，其中所述控制部分打开所述加热控制阀，使得所述贮液箱中的工作流体被加热到高于预定温度，关闭所述加热控制阀，操作所述工作流体供给泵以将所述贮液箱中的操作流体供给到所述废气锅炉，如果确定所述。

8、贮液箱中的工作流体的水平低于预定值，则通过停止所述工作流体供给泵和关闭所述外部空气控制阀来停止供给所述操作流体。 10. 根据权利要求 1 所述的车辆废热回收系统，其中，所述工作流体包括水。 11. 根据权利要求 1 所述的车辆废热回收系统，其中，所述回收条件包括在所述发动机处于关闭条件的同时所述外部温度低于预定值的情况。 12. 根据权利要求 2 所述的车辆废热回收系统，其中，所述供给条件包括当所述发动机被开启时所述工作流体的温度高于预定值的情况。权利要求书 CN 103790731 A 3 1/5 页 4 车辆废热回收系统 0001 相关申请的交叉引用 00。

9、02 本申请要求 2012 年 10 月 30 日提交的韩国专利申请第 10-2012-0121389 号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。技术领域 0003 本发明涉及一种车辆废热回收系统，其通过工作流体来回收从车辆排放的废热并且将所回收的热能转化为动能以提高总的能量效率。背景技术 0004 一般而言，已经开发了用于从发动机所排放的气体回收能量的技术。 0005 一种类型的技术应用了涡轮发电机，该涡轮发电机将废气的能量直接转换为旋转动能来发电，而另一种类型的技术应用了朗肯循环（Rankin cycle），朗肯循环通过应用废气的热量来产生蒸。

10、汽并且通过蒸汽来旋转涡轮。此外，存在使用热电元件来产生电能的技术。 0006 在朗肯循环中应用单独的工作流体从多余的废气回收热能，一种这样的流体为水。 0007 但是，水的凝固点为 0 摄氏度，因此在车辆的各种驾驶条件中难以将水应用于朗肯循环作为工作流体。 0008 公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。发明内容 0009 本发明的各个方面提供一种车辆废热回收系统，其优点在于能够防止用作朗肯循环中所使用的用于回收多余废气的能量的工作流体的水凝固。 0010 一种。

11、车辆废热回收系统包括使用发动机的废气来蒸发工作流体的废气锅炉，其包括加热从所述废气锅炉产生的已蒸发工作流体的过热器和使用从所述过热器产生的已蒸发工作流体来产生扭矩的涡轮。本发明的各个方面提供一种系统，该系统可包括：贮液箱，所述贮液箱设置在所述废气锅炉的下侧，并且在所述贮液箱中形成预定空间；回收管路，所述回收管路连接所述废气锅炉与所述贮液箱；回收供给控制阀，所述回收供给控制阀被设置成打开或关闭所述回收管路；以及控制部分，如果满足回收条件，所述控制部分控制所述回收供给控制阀以打开回收管路，以使所述废气锅炉的工作流体返回到所述贮液箱中。 0011 所述车辆。

12、废热回收系统可以进一步包括：供给管路，所述供给管路从所述贮液箱形成到所述回收控制阀；以及工作流体供给泵，所述工作流体供给泵安装在所述供给管路上，以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉，其中，如果满足供给条件，所述控制部分控制所述回收供给控制阀和所述工作流体供给泵，以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉。说明书 CN 103790731 A 4 2/5 页 5 0012 所述车辆废热回收系统可以进一步包括：加热管路，所述发动机的冷却液通过所述加热管路循环通过贮液箱，以便加热所述贮液箱的工作流体；以及加热控制阀，所述加热控制阀被设置成打。

13、开或关闭所述加热管路。 0013 在操作所述工作流体供给泵以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉之前，所述控制部分可以检测所述贮液箱的工作流体的温度，如果所述温度低于预定温度，则打开所述加热控制阀，从而将所述贮液箱的工作流体加热到预定温度。 0014 所述车辆废热回收系统可以进一步包括外部空气控制阀，所述外部空气控制阀使所述贮液箱的内部空间和所述过热器的内部空间与外部空气选择性地相连。 0015 当所述工作流体从所述废气锅炉被回收到所述贮液箱或者所述工作流体从所述贮液箱被供给到所述废气锅炉时，所述控制部分可以打开所述外部空气控制阀。 0016 所述车辆废热回收系统可以进。

14、一步包括：冷凝器，所述冷凝器冷凝从所述涡轮排放的工作流体气体；制冷剂循环泵，所述制冷剂循环泵使制冷剂从所述冷凝器循环到制冷剂冷却器；冷却风扇，所述冷却风扇冷却所述制冷剂冷却器；以及工作流体循环泵，所述工作流体循环泵将所述冷凝器的冷凝的工作流体供给到所述废气锅炉，其中，如果满足所述回收条件，则所述控制部分通过操作所述工作流体泵和所述冷却风扇来将所述冷凝的工作流体回收到所述废气锅炉。 0017 如果确定所述贮液箱的水平高于预定值，则所述控制部分可以控制所述回收供给控制阀来关闭所述回收管路和所述外部空气控制阀。 0018 所述控制部分可以打开所述加热控制阀。

15、，使得所述贮液箱中的工作流体被加热到高于预定温度，关闭所述加热控制阀，操作所述工作流体供给泵以将所述贮液箱中的操作流体供给到所述废气锅炉，如果确定所述贮液箱中的工作流体的水平低于预定值，则通过停止所述工作流体供给泵和关闭所述外部空气控制阀来停止供给所述操作流体。 0019 所述工作流体可以包括水。 0020 所述回收条件可以包括在所述发动机处于关闭条件的同时所述外部温度低于预定值的情况。 0021 所述供给条件可以包括当所述发动机被开启时所述工作流体的温度高于预定值的情况。 0022 如上文所述，在根据本发明的各个方面的车辆废热回收系统中，废热回收系统中的废气锅炉的工。

16、作流体可以被回收到贮液箱中，因此可以基本解决工作流体的凝固问题。 0023 本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。附图说明 0024 图 1 为根据本发明的示例性车辆废热回收系统的示意图。 0025 图 2 为显示根据本发明的示例性车辆废热回收系统中的用于回收工作流体的示例性方法的流程图。 0026 图 3 为显示根据本发明的示例性车辆废热回收系统中的用于供给工作流体的示例性方法的流程图。说。

17、明书 CN 103790731 A 5 3/5 页 6 具体实施方式 0027 下面将详细说明本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。虽然本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。 0028 图 1 为根据本发明的各个实施方案的车辆废热回收系统的示意图。 0029 参考图 1，车辆废热回收系统包括制冷剂冷却器 115、中间冷。

18、却器 110、发动机散热器 105、冷却风扇 120、冷却液泵 125、进气歧管 130、发动机 135、排气歧管 140、涡轮增压器 150、电动发电机 145、过热器 170、锅炉 165、 EGR 阀 160、制冷剂循环泵 195、冷凝器 190、同流换热器 180、工作流体循环泵 185、涡轮 175、发电机 172、电源控制器 197、废气锅炉 200、后处理设备205、通道变换阀210、回收供给控制阀215、供给管路224、回收管路222、工作流体供给泵 220、贮液箱 225、加热控制阀 230 和加热管路 232。 00。

19、30 此外，本发明的各个实施方案包括控制部分，控制部分控制能够被控制的所有组成元件。 0031 首先，被涡轮增压器 150 压缩的进气流被中间冷却器 110 冷却以供给到进气歧管 130，进气流与燃油的混合物在发动机 135 的燃烧室中燃烧以通过排气歧管 140 排放。 0032 通过排气歧管 140 排放的废气旋转涡轮增压器 150 的涡轮，之后经过后处理设备 205和废气锅炉200以被排放。此处，通道变换阀210将废气选择性地供给到废气锅炉200。 0033 经过排气歧管140的废气通过过热器170、锅炉165和EGR阀160再循环到进气歧管 130。 0034 进入废。

20、气锅炉 200 中的工作流体（或水）在第一轮被加热，在第二轮被锅炉 165 加热，在第三轮被过热器 170 汽化。 0035 在过热器 170 中汽化的工作流体被转移到涡轮，涡轮通过发电机 172 发电。所产生的电操作电动发电机 145 或者通过电源控制器 197 充电到可充电电池中。 0036 在汽化的工作流体旋转涡轮并且经过同流换热器 180 和冷凝器 190 之后，工作流体（蒸汽）被通过制冷剂循环泵 195 循环的冷却液冷凝。此外，冷凝的工作流体通过工作流体循环泵 185 和通道变换阀 210 被分配到锅炉 165 或者废气锅炉 200。 0037 贮液箱 22。

21、5 准备好回收保留在锅炉 165、过热器 170、涡轮 175、同流换热器 180、冷凝器 190 或工作流体循环泵 185 中的工作流体。 0038 保留在锅炉 165、过热器 170、涡轮 175、同流换热器 180、冷凝器 190 或工作流体循环泵 185 中的工作流体由于重力被回收到废气锅炉 200 中，并且废气锅炉 200 的工作流体在预定回收（收回）条件下被回收到贮液箱 225 中。 0039 更特别地，废气锅炉 200 的下侧通过回收管路 222 连接到贮液箱 225，且在管路 222 上设置回收供给控制阀 215。此外，供给管路 224 形成在。

22、贮液箱 225 和回收供给控制阀 215 之间，工作流体供给泵 220 设置在供给管路 224 中。 0040 控制部分控制回收供给控制阀 215 和工作流体供给泵 220 以将废气锅炉 200 的工作流体回收到贮液箱 225 或者将贮液箱 225 的工作流体供给到废气锅炉 200。说明书 CN 103790731 A 6 4/5 页 7 0041 贮液箱 225 和过热器 170 连接到外部空气控制阀 235。此处，通过将贮液箱 225 和过热器 170 的内部与外部空气相连，有效地执行工作流体的供给和回收。 0042 当贮液箱 225 的操作流体凝固或者其温度低于预定值时，。

23、形成加热管路以加热工作流体。 0043 加热管路 232 使用在发动机 135 的冷却液出口 - 贮液箱 - 发动机 135 的冷却液入口处循环的热的冷却液来融化或加热贮液箱 225 的工作流体。 0044 此处，控制部分检测贮液箱 225 的温度并且打开或关闭设置在加热管路 232 处的加热控制阀 230。 0045 当满足回收条件时，控制部分操作制冷剂循环泵 195、冷却风扇 120、工作流体循环泵 185 以冷凝系统的工作流体。此外，由于重力，冷凝的工作流体被回收到废气锅炉 200 中。 0046 接下来，控制部分打开外部空气控制阀 235，并且控制回收供给控制。

24、阀 215 以将废气锅炉200的工作流体回收到贮液箱225。如果确定贮液箱225的水平高于预定值，则控制部分通过回收供给控制阀 215 关闭回收管路 222，并且关闭外部空气控制阀 235。 0047 回收条件包括外部空气温度低于预定值的第一种情况或者在关闭发动机 135 的条件下开启回收按钮的第二种情况。 0048 此外，当满足供给条件时，控制部分打开外部空气控制阀 235，控制回收供给控制阀 215，并且操作工作流体供给泵 220 以将贮液箱 225 的工作流体供给到废气锅炉 200。 0049 如果确定贮液箱225的水平低于预定值，则停止工作流体供给泵220的操作。

25、，通过回收供给控制阀 215 关闭回收管路 222，并且关闭外部空气控制阀 235。 0050 供给条件包括在发动机135运行的条件下贮液箱225的工作流体的温度高于预定值的情况。 0051 此处，当进入贮液箱 225 的工作流体的温度低于预定温度值时，控制部分打开加热控制阀 230，以通过发动机 135 的热的冷却液来加热贮液箱 225 的工作流体。 0052 在本发明的各个实施方案中，打开加热控制阀 230 的条件可以包括工作流体内的工作流体凝固的条件。 0053 图 2 为显示根据本发明的各个实施方案的车辆废热回收系统中的用于回收工作流体的方法的流程图。 0054 。

26、参考图 2，如果满足回收条件或者开启了用于回收工作流体的回收按钮，则在步骤 S200 中启动回收模式。 0055 在步骤 S210 中冷凝工作流体。在本发明的各个实施方案中，可以在最大负载下操作工作流体循环泵 185、冷却风扇或者制冷剂循环泵 195，以便冷凝工作流体。 0056 在步骤 S220 中，聚集在废气锅炉 200 中的工作流体被送回。在本发明的各个实施方案中，控制部分打开外部空气控制阀 235，并且通过回收供给控制阀 215 打开回收管路 222，以便回收工作流体。 0057 如果在步骤S230中确定贮液箱225的工作流体的水平高于预定值，则在步骤S240 。

27、中通过回收共给控制阀 215 关闭回收管路 222（在附图中用 “0” 表示），并且关闭外部空气控制阀 235。最后，在步骤 S250 中结束回收模式并且点亮结束灯泡。 0058 图 3 为显示根据本发明的各个实施方案的车辆废热回收系统中的用于供给工作说明书 CN 103790731 A 7 5/5 页 8 流体的方法的流程图。 0059 参考图 3，在步骤 S300 中启动发动机 135。在步骤 S310 中确定贮液箱 225 的工作流体的温度是否高于预定值。此处，预定值可以是 20 摄氏度。 0060 如果确定工作流体的温度低于预定值，则在步骤 S320 中执行用于加。

28、热贮液箱 225 的工作流体的模式。此处，控制部分打开加热控制阀 230，以使热的或暖的冷却液加热工作流体。 0061 如果确定工作流体的温度高于预定值，则在步骤 S330 中供给工作流体。此处，控制部分关闭加热控制阀 230，打开外部空气控制阀 235，控制回收供给控制阀 215，并且操作工作流体供给泵 220 以将贮液箱 225 的工作流体供给到废气锅炉。 0062 如果在步骤S340中确定贮液箱225的水平低于预定值，则执行步骤S350。在步骤 S350 中，控制回收供给控制阀 215 以关闭供给管路 224 或回收管路 222（在图中用 “0” 表示），。

29、关闭工作流体供给泵 220，并且关闭外部空气控制阀 235。 0063 在步骤 S360 中正常操作废热回收系统。在本发明的各个实施方案中，用于操作废热回收系统的方法是本领域技术人员已知的，因此将略去其具体描述。 0064 在本发明的各个实施方案中，可以使用各种工作流体，通过使用水作为工作流体可以有效地回收浪费到外部的热量。 0065 此外，由于水具有高比热，因此可以减小回收系统的尺寸并且可以容易选择形成系统的材料，而且其稳定性很高。 0066 此外，当使用水作为工作流体时，在设计贮液箱 225 时要考虑凝固的水的体积膨胀，通过选择贮液箱的材料和容量可以解决其体积。

30、膨胀问题。 0067 此外，贮液箱 225 是封闭和密封类型的，以被置于回收系统的最低位置，因此贮液箱 225 有效地回收工作流体，并且使自然蒸发量最小化。 0068 为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语下等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。 0069 前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非旨在为穷尽本发明，或将本发明限定为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择并进行描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及各种不同选择和改变。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式加以限定。说明书 CN 103790731 A 8 1/3 页 9 图 1 说明书附图 CN 103790731 A 9 2/3 页 10 图 2 说明书附图 CN 103790731 A 10 3/3 页 11 图 3 说明书附图 CN 103790731 A 11 。

摘要
申请专利号：	CN201210581222.8	申请日：	2012.12.27
公开号：	CN103790731A	公开日：	2014.05.14
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):F02G 5/02申请日:20121227\|\|\|公开
IPC分类号：	F02G5/02; F22D11/06	主分类号：	F02G5/02
申请人：	现代自动车株式会社
发明人：	徐正玟
地址：	韩国首尔
优先权：	2012.10.30 KR 10-2012-0121389
专利代理机构：	北京戈程知识产权代理有限公司 11314	代理人：	程伟;王锦阳
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内容摘要

一种车辆废热回收系统，可以包括：贮液箱，所述贮液箱设置在废气锅炉的下侧，并且在所述贮液箱中形成预定空间；回收管路，所述回收管路连接所述废气锅炉与所述贮液箱；回收供给控制阀，所述回收供给控制阀被设置成打开或关闭所述回收管路；以及控制部分，如果满足回收条件，所述控制部分控制所述回收供给控制阀以打开回收管路，以使所述废气锅炉的工作流体返回到所述贮液箱中。因此，所述废热回收系统中的废气锅炉的工作流体可以被回收到贮液箱，因此可以基本解决工作流体的凝固问题。

权利要求书

权利要求书
1.  一种车辆废热回收系统，所述系统包括：
废气锅炉，所述废气锅炉使用发动机的废气来蒸发工作流体；
过热器和涡轮，所述过热器加热从所述废气锅炉产生的已蒸发工作流体，所述涡轮使用从所述过热器产生的所述已蒸发工作流体来产生扭矩，包括：
贮液箱，所述贮液箱设置在所述废气锅炉的下侧，并且在所述贮液箱中形成预定空间；
回收管路，所述回收管路连接所述废气锅炉与所述贮液箱；
回收供给控制阀，所述回收供给控制阀被设置成打开或关闭所述回收管路；以及
控制部分，如果满足回收条件，所述控制部分控制所述回收供给控制阀以打开所述回收管路，以使所述废气锅炉的工作流体返回到所述贮液箱中。

2.  根据权利要求1所述的车辆废热回收系统，进一步包括：
供给管路，所述供给管路从所述贮液箱延伸到所述回收控制阀；以及
工作流体供给泵，所述工作流体供给泵安装在所述供给管路上，以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉，
其中，如果满足供给条件，所述控制部分控制所述回收供给控制阀和所述工作流体供给泵，以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉。

3.  根据权利要求2所述的车辆废热回收系统，进一步包括：
加热管路，所述发动机的冷却液通过所述加热管路循环通过贮液箱，以便加热所述贮液箱的工作流体；以及
加热控制阀，所述加热控制阀被设置成打开或关闭所述加热管路。

4.  根据权利要求3所述的车辆废热回收系统，其中：在操作所述工作流体供给泵以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉之前，所述控制部分检测所述贮液箱的工作流体的温度，如果所述温度低于预定温度，则打开所述加热控制阀，从而将所述贮液箱的工作流体加热到预定温度。

5.  根据权利要求3所述的车辆废热回收系统，进一步包括：外部空气控制阀，所述外部空气控制阀使所述贮液箱的内部空间和所述过热器的内部空间与外部空气选择性地相连。

6.  根据权利要求5所述的车辆废热回收系统，其中，当所述工作流体从所述废气锅炉被回收到所述贮液箱或者所述工作流体从所述贮液箱被供给到所述废气锅炉时，所述控制部分打开所述外部空气控制阀。

7.  根据权利要求5所述的车辆废热回收系统，进一步包括：
冷凝器，所述冷凝器冷凝从所述涡轮排放的工作流体气体；
制冷剂循环泵，所述制冷剂循环泵使制冷剂从所述冷凝器循环到制冷剂冷却器；
冷却风扇，所述冷却风扇冷却所述制冷剂冷却器；以及
工作流体循环泵，所述工作流体循环泵将所述冷凝器的冷凝的工作流体供给到所述废气锅炉，
其中，如果满足所述回收条件，则所述控制部分通过操作所述工作流体泵和所述冷却风扇来将所述冷凝的工作流体回收到所述废气锅炉。

8.  根据权利要求7所述的车辆废热回收系统，其中，如果确定所述贮液箱的水平高于预定值，则所述控制部分控制所述回收供给控制阀来关闭所述回收管路和所述外部空气控制阀。

9.  根据权利要求5所述的车辆废热回收系统，其中所述控制部分打开所述加热控制阀，使得所述贮液箱中的工作流体被加热到高于预定温度，关闭所述加热控制阀，操作所述工作流体供给泵以将所述贮液箱中的操作流体供给到所述废气锅炉，如果确定所述贮液箱中的工作流体的水平低于预定值，则通过停止所述工作流体供给泵和关闭所述外部空气控制阀来停止供给所述操作流体。

10.  根据权利要求1所述的车辆废热回收系统，其中，所述工作流体包括水。

11.  根据权利要求1所述的车辆废热回收系统，其中，所述回收条件包括在所述发动机处于关闭条件的同时所述外部温度低于预定值的情况。

12.  根据权利要求2所述的车辆废热回收系统，其中，所述供给条件包括当所述发动机被开启时所述工作流体的温度高于预定值的情况。

说明书

说明书车辆废热回收系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年10月30日提交的韩国专利申请第10-2012-0121389号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种车辆废热回收系统，其通过工作流体来回收从车辆排放的废热并且将所回收的热能转化为动能以提高总的能量效率。
背景技术
一般而言，已经开发了用于从发动机所排放的气体回收能量的技术。
一种类型的技术应用了涡轮发电机，该涡轮发电机将废气的能量直接转换为旋转动能来发电，而另一种类型的技术应用了朗肯循环（Rankin cycle），朗肯循环通过应用废气的热量来产生蒸汽并且通过蒸汽来旋转涡轮。此外，存在使用热电元件来产生电能的技术。
在朗肯循环中应用单独的工作流体从多余的废气回收热能，一种这样的流体为水。
但是，水的凝固点为0摄氏度，因此在车辆的各种驾驶条件中难以将水应用于朗肯循环作为工作流体。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面提供一种车辆废热回收系统，其优点在于能够防止用作朗肯循环中所使用的用于回收多余废气的能量的工作流体的水凝固。
一种车辆废热回收系统包括使用发动机的废气来蒸发工作流体的废气锅炉，其包括加热从所述废气锅炉产生的已蒸发工作流体的过热器和使用从所述过热器产生的已蒸发工作流体来产生扭矩的涡轮。本发明的各个方面提供一种系统，该系统可包括：贮液箱，所述贮液箱设置在所述废气锅炉的下侧，并且在所述贮液箱中形成预定空间；回收管路，所述回收管路连接所述废气锅炉与所述贮液箱；回收供给控制阀，所述回收供给控制阀被设置成打开或关闭所述回收管路；以及控制部分，如果满足回收条件，所述控制部分控制所述回收供给控制阀以打开回收管路，以使所述废气锅炉的工作流体返回到所述贮液箱中。
所述车辆废热回收系统可以进一步包括：供给管路，所述供给管路从所述贮液箱形成到所述回收控制阀；以及工作流体供给泵，所述工作流体供给泵安装在所述供给管路上，以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉，其中，如果满足供给条件，所述控制部分控制所述回收供给控制阀和所述工作流体供给泵，以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉。
所述车辆废热回收系统可以进一步包括：加热管路，所述发动机的冷却液通过所述加热管路循环通过贮液箱，以便加热所述贮液箱的工作流体；以及加热控制阀，所述加热控制阀被设置成打开或关闭所述加热管路。
在操作所述工作流体供给泵以将所述贮液箱的工作流体供给到所述废气锅炉之前，所述控制部分可以检测所述贮液箱的工作流体的温度，如果所述温度低于预定温度，则打开所述加热控制阀，从而将所述贮液箱的工作流体加热到预定温度。
所述车辆废热回收系统可以进一步包括外部空气控制阀，所述外部空气控制阀使所述贮液箱的内部空间和所述过热器的内部空间与外部空气选择性地相连。
当所述工作流体从所述废气锅炉被回收到所述贮液箱或者所述工作流体从所述贮液箱被供给到所述废气锅炉时，所述控制部分可以打开所述外部空气控制阀。
所述车辆废热回收系统可以进一步包括：冷凝器，所述冷凝器冷凝从所述涡轮排放的工作流体气体；制冷剂循环泵，所述制冷剂循环泵使制冷剂从所述冷凝器循环到制冷剂冷却器；冷却风扇，所述冷却风扇冷却所述制冷剂冷却器；以及工作流体循环泵，所述工作流体循环泵将所述冷凝器的冷凝的工作流体供给到所述废气锅炉，其中，如果满足所述回收条件，则所述控制部分通过操作所述工作流体泵和所述冷却风扇来将所述冷凝的工作流体回收到所述废气锅炉。
如果确定所述贮液箱的水平高于预定值，则所述控制部分可以控制所述回收供给控制阀来关闭所述回收管路和所述外部空气控制阀。
所述控制部分可以打开所述加热控制阀，使得所述贮液箱中的工作流体被加热到高于预定温度，关闭所述加热控制阀，操作所述工作流体供给泵以将所述贮液箱中的操作流体供给到所述废气锅炉，如果确定所述贮液箱中的工作流体的水平低于预定值，则通过停止所述工作流体供给泵和关闭所述外部空气控制阀来停止供给所述操作流体。
所述工作流体可以包括水。
所述回收条件可以包括在所述发动机处于关闭条件的同时所述外部温度低于预定值的情况。
所述供给条件可以包括当所述发动机被开启时所述工作流体的温度高于预定值的情况。
如上文所述，在根据本发明的各个方面的车辆废热回收系统中，废热回收系统中的废气锅炉的工作流体可以被回收到贮液箱中，因此可以基本解决工作流体的凝固问题。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为根据本发明的示例性车辆废热回收系统的示意图。
图2为显示根据本发明的示例性车辆废热回收系统中的用于回收工作流体的示例性方法的流程图。
图3为显示根据本发明的示例性车辆废热回收系统中的用于供给工作流体的示例性方法的流程图。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。虽然本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
图1为根据本发明的各个实施方案的车辆废热回收系统的示意图。
参考图1，车辆废热回收系统包括制冷剂冷却器115、中间冷却器110、发动机散热器105、冷却风扇120、冷却液泵125、进气歧管130、发动机135、排气歧管140、涡轮增压器150、电动发电机145、过热器170、锅炉165、EGR阀160、制冷剂循环泵195、冷凝器190、同流换热器180、工作流体循环泵185、涡轮175、发电机172、电源控制器197、废气锅炉200、后处理设备205、通道变换阀210、回收供给控制阀215、供给管路224、回收管路222、工作流体供给泵220、贮液箱225、加热控制阀230和加热管路232。
此外，本发明的各个实施方案包括控制部分，控制部分控制能够被控制的所有组成元件。
首先，被涡轮增压器150压缩的进气流被中间冷却器110冷却以供给到进气歧管130，进气流与燃油的混合物在发动机135的燃烧室中燃烧以通过排气歧管140排放。
通过排气歧管140排放的废气旋转涡轮增压器150的涡轮，之后经过后处理设备205和废气锅炉200以被排放。此处，通道变换阀210将废气选择性地供给到废气锅炉200。
经过排气歧管140的废气通过过热器170、锅炉165和EGR阀160再循环到进气歧管130。
进入废气锅炉200中的工作流体（或水）在第一轮被加热，在第二轮被锅炉165加热，在第三轮被过热器170汽化。
在过热器170中汽化的工作流体被转移到涡轮，涡轮通过发电机172发电。所产生的电操作电动发电机145或者通过电源控制器197充电到可充电电池中。
在汽化的工作流体旋转涡轮并且经过同流换热器180和冷凝器190之后，工作流体（蒸汽）被通过制冷剂循环泵195循环的冷却液冷凝。此外，冷凝的工作流体通过工作流体循环泵185和通道变换阀210被分配到锅炉165或者废气锅炉200。
贮液箱225准备好回收保留在锅炉165、过热器170、涡轮175、同流换热器180、冷凝器190或工作流体循环泵185中的工作流体。
保留在锅炉165、过热器170、涡轮175、同流换热器180、冷凝器190或工作流体循环泵185中的工作流体由于重力被回收到废气锅炉200中，并且废气锅炉200的工作流体在预定回收（收回）条件下被回收到贮液箱225中。
更特别地，废气锅炉200的下侧通过回收管路222连接到贮液箱225，且在管路222上设置回收供给控制阀215。此外，供给管路224形成在贮液箱225和回收供给控制阀215之间，工作流体供给泵220设置在供给管路224中。
控制部分控制回收供给控制阀215和工作流体供给泵220以将废气锅炉200的工作流体回收到贮液箱225或者将贮液箱225的工作流体供给到废气锅炉200。
贮液箱225和过热器170连接到外部空气控制阀235。此处，通过将贮液箱225和过热器170的内部与外部空气相连，有效地执行工作流体的供给和回收。
当贮液箱225的操作流体凝固或者其温度低于预定值时，形成加热管路以加热工作流体。
加热管路232使用在发动机135的冷却液出口->贮液箱->发动机135的冷却液入口处循环的热的冷却液来融化或加热贮液箱225的工作流体。
此处，控制部分检测贮液箱225的温度并且打开或关闭设置在加热管路232处的加热控制阀230。
当满足回收条件时，控制部分操作制冷剂循环泵195、冷却风扇 120、工作流体循环泵185以冷凝系统的工作流体。此外，由于重力，冷凝的工作流体被回收到废气锅炉200中。
接下来，控制部分打开外部空气控制阀235，并且控制回收供给控制阀215以将废气锅炉200的工作流体回收到贮液箱225。如果确定贮液箱225的水平高于预定值，则控制部分通过回收供给控制阀215关闭回收管路222，并且关闭外部空气控制阀235。
回收条件包括外部空气温度低于预定值的第一种情况或者在关闭发动机135的条件下开启回收按钮的第二种情况。
此外，当满足供给条件时，控制部分打开外部空气控制阀235，控制回收供给控制阀215，并且操作工作流体供给泵220以将贮液箱225的工作流体供给到废气锅炉200。
如果确定贮液箱225的水平低于预定值，则停止工作流体供给泵220的操作，通过回收供给控制阀215关闭回收管路222，并且关闭外部空气控制阀235。
供给条件包括在发动机135运行的条件下贮液箱225的工作流体的温度高于预定值的情况。
此处，当进入贮液箱225的工作流体的温度低于预定温度值时，控制部分打开加热控制阀230，以通过发动机135的热的冷却液来加热贮液箱225的工作流体。
在本发明的各个实施方案中，打开加热控制阀230的条件可以包括工作流体内的工作流体凝固的条件。
图2为显示根据本发明的各个实施方案的车辆废热回收系统中的用于回收工作流体的方法的流程图。
参考图2，如果满足回收条件或者开启了用于回收工作流体的回收按钮，则在步骤S200中启动回收模式。
在步骤S210中冷凝工作流体。在本发明的各个实施方案中，可以在最大负载下操作工作流体循环泵185、冷却风扇或者制冷剂循环泵195，以便冷凝工作流体。
在步骤S220中，聚集在废气锅炉200中的工作流体被送回。在本发明的各个实施方案中，控制部分打开外部空气控制阀235，并且通过回收供给控制阀215打开回收管路222，以便回收工作流体。
如果在步骤S230中确定贮液箱225的工作流体的水平高于预定值，则在步骤S240中通过回收共给控制阀215关闭回收管路222（在附图中用“0”表示），并且关闭外部空气控制阀235。最后，在步骤S250中结束回收模式并且点亮结束灯泡。
图3为显示根据本发明的各个实施方案的车辆废热回收系统中的用于供给工作流体的方法的流程图。
参考图3，在步骤S300中启动发动机135。在步骤S310中确定贮液箱225的工作流体的温度是否高于预定值。此处，预定值可以是20摄氏度。
如果确定工作流体的温度低于预定值，则在步骤S320中执行用于加热贮液箱225的工作流体的模式。此处，控制部分打开加热控制阀230，以使热的或暖的冷却液加热工作流体。
如果确定工作流体的温度高于预定值，则在步骤S330中供给工作流体。此处，控制部分关闭加热控制阀230，打开外部空气控制阀235，控制回收供给控制阀215，并且操作工作流体供给泵220以将贮液箱225的工作流体供给到废气锅炉。
如果在步骤S340中确定贮液箱225的水平低于预定值，则执行步骤S350。在步骤S350中，控制回收供给控制阀215以关闭供给管路224或回收管路222（在图中用“0”表示），关闭工作流体供给泵220，并且关闭外部空气控制阀235。
在步骤S360中正常操作废热回收系统。在本发明的各个实施方案中，用于操作废热回收系统的方法是本领域技术人员已知的，因此将略去其具体描述。
在本发明的各个实施方案中，可以使用各种工作流体，通过使用水作为工作流体可以有效地回收浪费到外部的热量。
此外，由于水具有高比热，因此可以减小回收系统的尺寸并且可以容易选择形成系统的材料，而且其稳定性很高。
此外，当使用水作为工作流体时，在设计贮液箱225时要考虑凝固的水的体积膨胀，通过选择贮液箱的材料和容量可以解决其体积膨胀问题。
此外，贮液箱225是封闭和密封类型的，以被置于回收系统的最低位置，因此贮液箱225有效地回收工作流体，并且使自然蒸发量最小化。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语下等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非旨在为穷尽本发明，或将本发明限定为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择并进行描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及各种不同选择和改变。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式加以限定。