车辆中的热力系统技术方案

本发明专利技术提供了一种车辆中的热力系统。提供了一种车辆，所述车辆具有在包含工作流体的热力循环中顺序地流体连通的膨胀器、冷凝器、泵和加热器。热力循环被设置用于车辆中的废热回收。导热管包含相变材料，并具有冷凝区域和蒸发区域。蒸发区域与车辆系统的再循环流体热接触。加热器提供工作流体与导热管的冷凝区域之间的热接触。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种车辆中的热力系统。提供了一种车辆，所述车辆具有在包含工作流体的热力循环中顺序地流体连通的膨胀器、冷凝器、泵和加热器。热力循环被设置用于车辆中的废热回收。导热管包含相变材料，并具有冷凝区域和蒸发区域。蒸发区域与车辆系统的再循环流体热接触。加热器提供工作流体与导热管的冷凝区域之间的热接触。【专利说明】车辆中的热力系统
多个实施例涉及控制车辆中用于废热能量回收的热力系统(比如兰金循环)。
技术介绍
包括混合动力车辆的车辆具有产生高温排气的内燃发动机。在车辆运转期间可以使用热力循环(比如兰金(Rankine)循环)来回收来自与各种车辆系统或部件一起使用的废热流体的废热。通常，使用与大气热接触的热交换器来另外冷却废热流体，从而使用周围或外界空气冷却废热流体。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了一种车辆，所述车辆具有带有排气系统的发动机。所述车辆还具有在包含工作流体的热力循环中顺序地流体连通的膨胀器、冷凝器、栗、第一加热器和第二加热器。所述第二加热器与所述排气系统中的排气热接触。提供了导热管，所述导热管包含相变材料。所述导热管具有蒸发区域和冷凝区域，所述冷凝区域与第一加热器中的工作流体热接触。所述导热管限定由芯吸层分开的蒸汽空间和液体空间。车辆系统被配置为将来自车辆部件的废热经由再循环流体提供至导热管的蒸发区域。在另一个实施例中，提供了一种车辆，所述车辆具有在包含工作流体的热力循环中顺序地流体连通的膨胀器、冷凝器、栗、和加热器。导热管包含相变材料并且具有冷凝区域和蒸发区域，所述蒸发区域与车辆系统的再循环流体热接触。所述加热器提供工作流体与导热管的冷凝区域之间的热接触。根据本专利技术的一个实施例，所述加热器是第一加热器，所述热力循环具有位于第一加热器之后的第二加热器，所述车辆还包括:另一导热管，包含另一相变材料并具有另一冷凝区域和另一蒸发区域，所述另一蒸发区域与另一车辆系统的另一再循环流体热接触；其中，第二加热器提供工作流体与所述另一导热管的另一冷凝区域之间的热接触。在又一个实施例中，提供了一种方法。在导热管的蒸发区域中利用车辆冷却系统的再循环流体加热相变材料。在与热力循环中的膨胀器、冷凝器和栗顺序地流体连通的加热器中利用导热管的冷凝区域加热混合相态的工作流体。利用工作流体驱动膨胀器的轴以用于车辆中的能量回收。本公开的多个示例具有关联的非限制优点。例如，车辆中的热力循环可以用于回收废热和能量并且提高车辆效率。热力循环可以是兰金循环。提供有从车辆系统中的车辆系统流体回收废热并且加热热力循环中的工作流体的导热管。导热管提供了一种用于车辆系统流体和工作流体之间热传递的被动装置。车辆系统流体可以是电气系统冷却剂、燃料、润滑剂(例如，发动机润滑剂)等。导热管是包含在液相和汽相之间运转的相变材料的封闭的密封系统。导热管的高效率和热传导性提供了一种加热循环中的工作流体以及从车辆系统和部件回收废热的可靠且有效的方式。【附图说明】图1示出了根据实施例的车辆的系统的示意图；图2示出了用于图1的兰金循环的简化压-焓图；图3示出了用于图1的兰金循环在多个工况下的简化压-焓图；图4示出了根据实施例的用于图1的车辆的导热管；图5示出了图4的导热管的截面示意图；图6示出了根据实施例的用于具有导热管的车辆的兰金循环的示意图；图7示出了根据另一实施例的用于具有导热管的车辆的兰金循环的另一示意图。【具体实施方式】根据需要，在此公开了本专利技术的详细实施例；然而，应理解，公开的实施例仅为本专利技术的示例，其可以多种和替代形式实施。附图无需按比例绘制;可以放大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以多种形式应用本专利技术的代表性基础。以化学术语描述的组分指在添加到本说明书中指定的任何组合中时的组分，并且不一定排除混合物一旦混合后混合物的组分之间的相互化学作用。本公开中描述的流体可以指包括汽相、液相、混合的汽相/液相、过热气体、过冷液体等的多种状态或相态的物质。可以使用热力循环(比如兰金循环)将热能转化成机械功率或电功率。由于排气丢弃车辆中的废热，因此已经付出努力以从发动机排气更有效地收集热能。本公开提供具有导热管的兰金循环，所述导热管设置在车辆冷却系统和循环的蒸发器之间以从车辆系统或部件中的流体回收废热。导热管包含在运转期间具有相态分离的另一种工作流体。废热流体加热并蒸发导热管中的工作流体。导热管中的工作流体随后在蒸发器(或导热管冷凝部分)中加热循环中的工作流体，使得导热管中的工作流体随着循环中的工作流体被蒸发而冷凝成液相。图1说明根据示例的车辆10内的多个系统的简化示意图。经由与兰金循环的热交换器内的工作流体的热传递可以冷却多个车辆系统中的流体，并且继而在兰金循环的冷凝器中使用外界空气(ambient air)来冷却工作流体。兰金循环通过将本来会传输至外界空气的车辆中的废热转换成电功率或机械功率而允许能量回收。车辆可以是具有可用于车轮的多个扭矩源的混合动力车辆。在其它示例中，车辆可以是仅具有发动机的传统车辆。在示出的示例中，车辆具有内燃发动机50和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机(Μ/G)。发动机50和电机52经由传动装置54连接至一个或多个车轮55。传动装置54可以是变速箱、行星齿轮系统或其它传动装置。可以在发动机50、电机52和传动装置54之间设置离合器56。可以以包括并联、串联或串联-并联混合动力车辆的多种方式配置动力传动系统。电机52从牵弓I电池58接收电功率以向车轮55提供扭矩。例如，在制动运转期间，电机52还可以作为发电机运转以提供电功率来给电池58充电。发动机50可以是内燃发动机，比如压燃式发动机或火花点火式发动机。发动机50具有将排气从发动机50的汽缸排放至大气的排气系统60。排气系统60具有连接至发动机汽缸的排气口的排气歧管。排气系统60可以包括用于噪声控制的消声器。排放系统60还可以包括一个或多个排放控制系统，比如三元催化器、催化转化器、微粒过滤器等。在一些示例中，排气系统60还可以包括排气再循环(EGR)系统和/或增压装置(比如涡轮增压器)。车辆10还具有车辆系统62，例如，用于发动机的润滑系统62。车辆系统62包含在车辆运转期间需要冷却的车辆系统流体。在整个本公开中车辆系统流体可以称为废热流体或系统流体。在示出的示例中，润滑系统62包括再循环系统流体，例如，润滑流体(可包括石油基流体、非石油基流体和/或其它流体)，用以在运转期间润滑发动机50和/或从发动机50去除热。发动机50可以设有内部套或外部套，该内部套或外部套具有通向发动机50的多个区域的润滑流体通道。润滑系统62可以包括栗64、用于冷却系统流体的热交换器装置66和贮液器(未不出)。在另一示例中，如下所述，车辆系统62可以是传动装置润滑系统、柴油冷却系统、电池或有关的电气冷却系统等。车辆具有热力循环70。在一个示例中，循环70是兰金循环。在另一个示例中，循环70是变型的兰金循环或者是包括在循环运转期间不只一个相态转变的工作流体的另一种热力循环。兰金循环70包含工作流体。在一个示例中，工作流体经历相变并且在循环内是混合相态的流体。工作流体可以是R-134a、R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆，包括：发动机，具有排气系统；在包含工作流体的热力循环中顺序地流体连通的膨胀器、冷凝器、泵、第一加热器和第二加热器，所述第二加热器与所述排气系统中的排气热接触；导热管，包含相变材料和芯吸层并且具有蒸发区域和冷凝区域，所述冷凝区域与第一加热器中的工作流体热接触，所述导热管限定蒸汽空间和液体空间；车辆系统，被配置为将来自车辆部件的废热经由再循环流体提供至导热管的蒸发区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：周时光，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US