CN101713318A - 集成有废热回收系统的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及集成有废热回收系统的内燃机。一种发动机组件可包括第一热交换器、提供流体流给所述第一热交换器的流体供应系统、燃料系统、限定第一和第二气缸孔的发动机本体、设置在第一气缸孔内的第一活塞和设置在第二气缸孔内的第二活塞。所述第一气缸孔可以从燃料系统接收燃料，用于所述第一气缸孔中的燃烧，以驱动第一活塞。流体流可以在第一热交换器内加压，且加压流体可以提供给第二气缸孔以驱动第二活塞。

Description

集成有废热回收系统的内燃机
技术领域
本发明涉及包括废热回收系统的发动机组件。
背景技术
该部分提供与本发明有关的背景信息，且不必是现有技术。
发动机组件可以包括废热回收系统，以利用由发动机产生的热。这些系统通常可包括与由发动机加热的流体处于流体连通的辅助膨胀器装置。为了将由膨胀器产生的功率连接到发动机，可能需要复杂的连接装置。此外，使用辅助膨胀器可能产生过多的成本和包装需求，以及组件的附加复杂性。
发明内容
该部分提供本发明的总体概述，且不是其全部范围或者其所有特征的详细披露。
一种发动机组件可包括第一热交换器、提供流体流给所述第一热交换器的流体供应系统、燃料系统、限定第一和第二气缸孔的发动机本体、设置在第一气缸孔内的第一活塞和设置在第二气缸孔内的第二活塞。所述第一气缸孔可以从燃料系统接收燃料，用于第一气缸孔中的燃烧，以驱动第一活塞。流体流可以在第一热交换器内加压，且加压流体可以提供给第二气缸孔以驱动第二活塞。
一种方法可包括将燃料供应提供给发动机本体的第一气缸孔，和将所述燃料供应点火以为位于第一气缸孔中的第一活塞的移动提供动力。所述方法还可以包括提供流体流给第一热交换器以加压其中的流体流，提供加压流体流给发动机本体的第二气缸孔以为位于第二气缸孔中的第二活塞的移动提供动力。
进一步的应用领域从下文提供的说明显而易见。在该发明内容中的说明和具体示例仅为说明的目的且并没有意图限制本发明的范围。
附图说明
本文所述的附图仅仅用于说明所选择的实施例的目的，而不是所有可能的实施方式，且没有意图限制本发明的范围。
图1是根据本发明的发动机组件的示意图；和
图2是根据本发明的可选发动机组件的示意图。
在附图的几个视图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
现在将参考附图更充分地描述示例性实施例。
参考图1，发动机组件10可以包括发动机本体12、空气进气系统14、排气系统16、发动机冷却系统18、燃料系统20和废热回收系统22。发动机本体12可以限定气缸孔24，活塞26设置在气缸孔24中且连接到曲轴28。发动机本体12可以形成为整体式铸件。当前非限制性示例图示了直列式四缸发动机结构，其中，第一和第二气缸孔24a、24b是燃烧气缸，第三和第四气缸孔24c、24d是压力操作的气缸。
空气进气系统14可包括进气歧管30，进气歧管30与空气源32和第一和第二气缸孔24a、24b流体连通。空气进气系统14可与第三和第四气缸孔24c、24d隔离。燃料系统20可以提供燃料流给第一和第二气缸孔24a、24b。排气系统16可包括排气歧管34，排气歧管34与第一和第二气缸孔24a、24b流体连通，且可与第三和第四气缸孔24c、24d隔离。排气歧管34可以与废热回收系统22流体连通且将来自于第一和第二气缸24a、24b的排气流36提供给废热回收系统22，如下文所述。
发动机冷却系统18可包括冷却剂贮存器38、冷却剂泵40、温控阀42、热交换器44和机舱加热器46。冷却剂泵40可以将发动机冷却剂从冷却剂贮存器38泵送通过发动机本体12中的冷却剂通道(未示出)且然后返回至冷却剂贮存器38。当发动机冷却剂通过发动机本体12时，冷却剂吸热。被加热的发动机冷却剂返回至冷却剂贮存器38，如上文所述。
在返回至发动机本体12之前，发动机冷却剂流经机舱加热器46和/或热交换器44。机舱加热器46和热交换器44可以降低冷却剂的温度。更具体地，机舱加热器46可以将热从冷却剂传递给车辆内部。热交换器44还可以形成废热回收系统22的一部分，如下文所述。通过热交换器44的冷却剂流的量可以由温控阀42控制。废热回收系统22可包括与热交换器50流体连通的流体供应系统48。流体供应系统48可包括泵52、贮存器54、以及第一和第二控制阀56、58。贮存器54可以包含废热回收系统22使用的流体。作为非限制性示例，所述流体可包括水。贮存器54还可包括冷凝器，冷凝器将流体从蒸汽形式转换为液体。热交换器50可包括与离开第一和第二气缸24a、24b的排气流36流体连通的第一流动路径60和与来自于流体供应系统48的流体处于流体连通的第二流动路径62。第二流动路径62还可与第三气缸24c流体连通。
在操作期间，流体供应系统48可以促使流体通过热交换器50中的第二流动路径62，在热交换器50中，排气36加热流体。取决于热交换器50中的加热，流体可从液体变成蒸汽。当流体从液体转变为蒸汽时，它可膨胀，从而增加压力。蒸汽提供给第三气缸24c，在第三气缸24中增加的压力施加到活塞26，以帮助驱动曲轴28的旋转。提供给第三气缸24c的蒸汽量可以由第一控制阀56控制。过多的蒸汽可通过第二控制阀58返回至贮存器54。
在第三气缸24c的做功冲程完成之后，流体可以保持在蒸汽状态，且因而可以用于提供动力给另一活塞26的移动。更具体地，第三和第四气缸24c、24d可以彼此流体连通。从第三气缸24c到第四气缸24d的流可以由第三控制阀64控制。活塞26在第三气缸24c内的排气冲程可以从第三气缸24c提供排气流给第四气缸24d，在第四气缸24d中活塞26基于来自于第三气缸24c的排气蒸汽提供的压力在第四气缸24d中移动。在活塞26在第四气缸24d内的排气冲程期间，剩余的蒸汽和/或液体可以返回至贮存器54。
在当前非限制性示例中，流体流可通过泵52提供给热交换器50。流体可以首先通过冷却系统18的热交换器44，以在通过热交换器50之前为流体提供附加的热源。此外，在当前非限制性示例中，第一和第二气缸24a、24b(燃烧气缸)可以彼此直接相邻。第一和第二气缸24a、24b通常位于第三和第四气缸24c、24d之间。
应当理解的是，虽然第一和第三控制阀56、64被示意性地示出，但是每个可以与发动机的进气阀类似。具体地，第一和第三控制阀56、64中的每个可以与发动机凸轮轴(未示出)接合，且因而可以被机械控制。此外，虽然发动机组件10图示为直列式四缸结构，但是应当理解的是，本教导可应用于各种其它发动机结构，包括V型发动机和水平相对的发动机，以及具有更多或更少气缸的发动机。例如，图2图示了在直列式六缸设置中使用的本教导。
现在参考图2，示意性地示出了可选发动机组件100。如上文指出的那样，发动机组件100总体上示出了采用大致类似于图1的废热回收系统22的废热回收系统122的直列式六缸发动机。发动机组件100可总体上类似于图1所示的发动机组件10。因而，应当理解的是，上文的说明总体上适用，除非下文指出。
发动机组件100可包括发动机本体，发动机本体限定与燃料系统120流体连通的第一、第二和第三气缸124a、124b、124c(燃烧气缸)以及与废热回收系统122流体连通的第四、第五和第六气缸124d、124e、124f。第四气缸124d可以首先从废热回收系统122接收蒸汽，且第五和第六气缸124e、124f可从第四气缸124d接收排气蒸汽。控制阀166、168可控制第四气缸124d与第五和第六气缸124e、124f之间的流体连通。
在图2所示的直列式六缸示例中，第一、第二和第三气缸124a、124b、124c(燃烧气缸)可彼此直接相邻。第四、第五和第六气缸124d、124e、124f也可以彼此直接相邻。

Claims (20)

1.一种发动机组件，包括：
第一热交换器；
提供流体流给所述第一热交换器的流体供应系统，所述流体流在所述第一热交换器内加压；
燃料系统；
限定第一和第二气缸孔的发动机本体，所述第一气缸孔从燃料系统接收燃料，用于所述第一气缸孔中的燃烧，第二气缸孔接收离开第一热交换器的加压流体；
设置在第一气缸孔内的第一活塞，所述第一活塞通过第一气缸孔内的燃烧往复移动；和
设置在第二气缸孔内的第二活塞，所述第二活塞被加压流体往复移动。
2.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，第一气缸孔内燃烧产生的排气与第一热交换器流体连通，所述排气提供热源给第一热交换器，以提高通过第一热交换器的流体流的压力。
3.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，所述流体流作为液体进入第一热交换器且作为蒸汽离开第一热交换器。
4.根据权利要求3所述的发动机组件，其特征在于，进入第一热交换器的流体流包括液体水，且离开第一热交换器的流体流包括蒸汽。
5.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，还包括具有第二热交换器的发动机冷却系统，所述第二热交换器具有通过其中的发动机冷却剂，流体供应系统与第二热交换器流体连通，所述流体流由通过第二热交换器的发动机冷却剂加热。
6.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，发动机本体包括第三气缸孔，第三气缸孔中设置有第三活塞，第三气缸孔从第二气缸孔接收排气以往复驱动第三活塞。
7.根据权利要求6所述的发动机组件，其特征在于，发动机本体包括第四气缸孔，第四气缸孔中设置有第四活塞，第四气缸孔从燃料系统接收燃料，用于其中的燃烧，以往复驱动第四活塞，第一和第四气缸孔彼此直接相邻。
8.根据权利要求7所述的发动机组件，其特征在于，第二气缸孔靠近第一气缸孔，第三气缸孔靠近第四气缸孔。
9.根据权利要求7所述的发动机组件，其特征在于，第二和第三气缸孔彼此直接相邻。
10.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，还包括曲轴，所述曲轴与第一和第二活塞接合且由第一和第二活塞旋转驱动。
11.一种发动机废热回收系统，包括：
第一热交换器；和
流体供应系统，所述流体供应系统提供流体流给所述第一热交换器，所述流体流在第一热交换器内加压，并被提供给发动机本体的第一气缸孔以驱动设置该第一气缸孔中的第一活塞，发动机本体限定第二气缸孔，所述第二气缸孔中设置有第二活塞，第二活塞由第二气缸孔中的燃料燃烧来驱动。
12.根据权利要求11所述的发动机废热回收系统，其特征在于，第一热交换器与来自于第二气缸孔的排气流体连通，所述排气提供热源给第一热交换器，以提高通过第一热交换器的流体流的压力。
13.根据权利要求11所述的发动机废热回收系统，其特征在于，所述流体流作为液体进入第一热交换器且作为蒸汽离开第一热交换器。
14.根据权利要求13所述的发动机废热回收系统，其特征在于，进入第一热交换器的流体流包括液体水，且离开第一热交换器的流体流包括蒸汽。
15.根据权利要求11所述的发动机废热回收系统，其特征在于，还包括第二热交换器，所述第二热交换器与发动机冷却剂和流体供应系统流体连通，所述流体流由通过第二热交换器的发动机冷却剂加热。
16.一种方法，包括：
将燃料供应提供给发动机本体的第一气缸孔；
将所述燃料供应点火以为位于第一气缸孔中的第一活塞的移动提供动力；
提供流体流给第一热交换器以加压其中的流体流；和
提供加压流体流给发动机本体的第二气缸孔以为位于第二气缸孔中的第二活塞的移动提供动力。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括从第一气缸孔提供排气给第一热交换器，以加压第一热交换器内的流体流。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，流体流的加压包括将流体流加热，以使得流体流从液体转变为蒸汽。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，提供流体流包括将水提供给第一热交换器，且提供给第二气缸孔的加压流体流包括蒸汽。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括在第二活塞的排气冲程期间将离开第二气缸孔的加压流体流提供给发动机本体的第三气缸孔。
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