CN102086821B - 废热回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种废热回收装置，其被配置成使得废气流过它，该废热回收装置包括：旁路管，其安装在装置中并且将从上游侧的排气管引入的要排放的废气旁路；冷却剂壳体，其安装在装置中以围绕旁路管并且包括冷却剂所流过的冷却剂入口和冷却剂出口；油流管，其包括油所流过的油入口和油出口，并且安装在冷却剂壳体中使得冷却剂和油之间的热交换得以进行；废气流管，其安装在冷却剂壳体中以穿过冷却剂壳体的内部，使得流入装置中的废气与冷却剂和油进行热交换；以及阀装置，其与供应到冷却剂壳体的冷却剂的温度或供应到油流管的油的温度相关联地控制流过旁路管的内部的废气的流动。

Description

废热回收装置
技术领域
本公开一般涉及一种废热回收装置。更特别地，本公开涉及回收并再利用从车辆的发动机排放的废气的废热的废热回收装置。
背景技术
近来，已经针对通过回收并再利用从车辆排放的能量来提高燃料效率的方案进行了研究。
回收或再利用废能的技术的实例包括：
(1)利用废热的热电转换技术和热声转换技术；
(2)利用车辆产生的振动和声音的压电技术和电磁感应技术；和
(3)利用空气动力学运动的风能再生技术、利用空气动力学扰动的再生减震器技术和利用涡流能量的纳米发电机技术。
应用于车辆的能量回收和再利用技术的典型实例是废热回收装置。
通过引用将全部内容结合在本文中的日本专利公开第2007-247556号公开了一种废热回收装置，其通过流过壳体中的旁路通道的废气和流过与排气通道相邻设置的冷却剂介质通道的冷却剂介质之间的热交换来回收废气的废热。
例如，图1示出通过废气和冷却剂之间的热交换来回收废热的废热回收装置。
这些废热回收装置通过与冷却剂进行热交换来回收从发动机排放的废气的废热以提高加热性能。此外，在初始启动期间，发动机的温度利用与废气热交换后的冷却剂而快速提高，以适当地减小发动机的摩擦，从而提高燃料效率。
除了上述废热回收装置之外，进行废能回收的研究和开发的一些领域包括例如如下所述的利用废热的辅助蒸汽发动机或热电元件的构造：
(1)包括复合蒸汽发动机的系统，所述复合蒸汽发动机包括冷凝器和膨胀机并利用得自蒸汽发动机的能量；
(2)作为利用废热的辅助蒸汽发动机的蒸汽涡轮机，其包括冷凝器、膨胀机和第一及第二过热器，以及用于将蒸汽涡轮机产生的动力转换成用于驱动车辆的能量的技术；和
(3)利用从废热和环境之间的温差中产生电力的珀尔帖-塞贝克效应的热电元件被安装在排气系统中以利用从中产生的电力的系统。
然而，在辅助蒸汽发动机和热电元件中利用废热的技术具有增大相当多的重量和结构上的变更，并且利用热电元件的技术具有低能量密度和高背压。因此，应该解决这些考虑事项以便将这些技术应用于实际车辆。
此外，为了通过减小车辆的驱动系统(例如发动机)的摩擦来提高燃料效率，有必要通过适当地提高诸如冷却剂的介质的温度来快速提高发动机温度，并且还有必要快速提高发动机油或齿轮箱油的温度。
通过冷却剂和废气之间的热交换来回收废热的常规装置利用废热来适当地提高冷却剂的温度以提高发动机的温度，从而减小摩擦并提高燃料效率。
然而，为了在低温下适当地减小摩擦并提高燃料效率，优选的是，提高发动机油或齿轮箱油的温度，而不是提高冷却剂的温度。
这可以从比较在冷却剂和油的温度提高时摩擦损耗的减小的试验结果中看出。参照图2，例如，更胜于冷却剂温度提高的情况，在油温度提高的情况下摩擦损耗的减小量显著提高，由此可以看出油和废气之间的热交换比冷却剂和废气之间的热交换更有效。
因此，在本领域中仍然需要能够通过对执行废气和冷却剂之间的热交换的常规废热回收装置进行改型而在废气、冷却剂和油之间执行热交换的废热回收装置。
本背景技术部分中公开的上述信息只是为了增强对本发明的背景的理解，并且因此可能包含不形成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了一种废热回收装置，其配置成在从发动机排放的废气、冷却剂和油之间执行整体热交换以便同时提高冷却剂和油的温度，从而减小摩擦损耗并提高燃料效率。
在一个方面中，本发明提供了一种废热回收装置，其配置成使得废气流过它，该装置优选地包括：旁路管，其安装在装置中并且将从上游侧的排气管引入的要排放的废气旁路；冷却剂壳体，其安装在装置中以围绕旁路管并且包括冷却剂所流过的冷却剂入口和冷却剂出口；油流管，其包括油所流过的油入口和油出口，并且安装在冷却剂壳体中使得冷却剂和油之间的热交换得以进行；废气流管，其安装在冷却剂壳体中以穿过冷却剂壳体的内部，使得流入装置中的废气与冷却剂和油进行热交换；以及阀装置，其与供应到冷却剂壳体的冷却剂的温度或供应到油流管的油的温度相关联地控制流过旁路管内部的废气的流动。
本发明的其它方面及优选实施例在下文中讨论。
应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。
在结合在本说明书中并形成本说明书的一部分的附图以及与附图一起用于通过举例来解释本发明原理的以下详细说明中，将体现出或更详细地阐述本发明的以上特征和优点。
附图说明
现在将参考通过附图示出的本发明的某些示例性实施例来详细描述本发明的上述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行限制，其中：
图1是执行冷却剂和废气之间的热交换的常规废热回收装置的示意图。
图2是比较在冷却剂和油的温度提高时摩擦损耗的减小的图。
图3是根据本发明的示例性实施例的废热回收装置的透视图。
图4是根据本发明的示例性实施例的废热回收装置的纵向剖视图。
图5是根据本发明的另一示例性实施例的废热回收装置的纵向剖视图。
图6是沿着图4和5的线A-A截取的剖视图。
图7是示出根据本发明的阀装置被关闭的状态的图。
图8是示出根据本发明的阀装置开始被开启使得废气被分配到旁路管和废气流管的状态的图。
图9是示出根据本发明的阀装置被完全开启使得引入的废气被旁路的状态的图。
附图中陈列的附图标记包括对下面进一步讨论的以下元件的引用：
100：回收装置        110：壳体
120：旁路管          130：冷却剂壳体
141&142：废气流管    150：油流管
160：阀装置
应该理解的是，附图不一定要依比例，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。本文中公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由期望的特定应用和使用环境来确定。
在附图中，附图标记在附图的几幅图中始终指代本发明的相同或等效部分。
具体实施方式
如本文中所述，本发明的特征在于一种废热回收装置，其包括旁路管、安装在装置中以围绕旁路管的冷却剂壳体、油流管、废气流管和阀装置。
在一个实施例中，所述装置配置成使得废气流过它。
在另一实施例中，旁路管安装在装置中并且将从上游侧的排气管引入的要排放的废气旁路。
在另一实施例中，冷却剂壳体包括冷却剂所流过的冷却剂入口和冷却剂出口。
在一个实施例中，油流管包括油所流过的油入口和油出口，并且安装在冷却剂壳体中使得冷却剂和油之间的热交换得以进行。
在另一实施例中，废气流管安装在冷却剂壳体中以穿过冷却剂壳体的内部，使得流入装置中的废气与冷却剂和油进行热交换。
在另一实施例中，阀装置与供应到冷却剂壳体的冷却剂的温度或供应到油流管的油的温度相关联地控制流过旁路管内部的废气的流动。
现在将在下文中详细参考本发明的各种实施例，其实例在附图中示出并在下面描述。虽然将结合示例性实施例来描述本发明，但应理解的是，本说明并非旨在将本发明限于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、改型、等效形式和其它实施例。
在优选方面中，本发明提供了通过在废气、冷却剂、和油(例如发动机油、齿轮箱油或变速箱油)之间进行整体热交换以同时提高冷却剂和油温度，来回收从发动机排放的排气的废热的废热回收装置。
因此，本发明可以通过在废气、冷却剂和油之间进行整体热交换来适当地提高加热性能和燃料效率，并且还可以通过同时提高冷却剂和油温度来减小诸如发动机的驱动系统的摩擦损耗。
根据某些优选实施例并且例如如图3-6所示，图3是根据本发明的示例性实施例的废热回收装置的透视图，图4是根据本发明的另一示例性实施例的废热回收装置的纵向剖视图，并且图5是根据本发明的另一示例性实施例的废热回收装置的纵向剖视图。图6是沿图4和5的线A-A截取的剖视图。
根据某些优选实施例并且例如如图7-9所示，图7是示出根据本发明的优选实施例的阀装置被关闭的状态的图，图8是示出根据本发明的其它优选实施例的阀装置开始被开启使得废气被分配到旁路管和废气流管的状态的图，并且图9是示出根据本发明另外的优选实施例的阀装置被完全开启使得引入的废气被旁路的状态的图。
根据优选实施例，本发明的废热回收装置安装在从发动机排放的废气所流过的排气通道中，优选地安装在不减少废气排放的排气管中。例如，废热回收装置可以安装在地板下催化转换器(UCC，under floorcatalytic converter)和消声器之间的排气管中。
优选地，废热回收装置100包括：壳体110，其设置在排气管(未示出)中使得废气流过它；旁路管120，其安装在壳体110中并连接在排气管的中部使得通过上游侧的排气管引入的废气通过下游侧的排气管得到排放而不发生热交换；冷却剂壳体130，其安装在壳体110中以围绕旁路管120并且包括冷却剂入口131和冷却剂出口132，流过冷却剂管线的冷却剂通过冷却剂入口131和冷却剂出口132被引入和排出；废气流管141和142，其安装在冷却剂壳体130中以穿过冷却剂壳体130内部使得流过它们的废气与冷却剂壳体130中的冷却剂进行热交换；油流管150，其安装在冷却剂壳体130中并且优选地包括油入口151和油出口152，流过油管线的油通过油入口151和油出口152被引入和排出，使得流过油流管150的油与冷却剂壳体130中的冷却剂进行热交换；以及阀装置160，其用于与供应到冷却剂壳体130的冷却剂的温度或供应到油流管150的油的温度相关联地控制流过旁路管120内部的废气的流动。
因此，在该配置中，壳体110安装成围绕旁路管120，从而形成围绕旁路管120的密封空间。
优选地，根据某些优选实施例，旁路管120连接在排气管的中部使得流过排气管的废气流过旁路管120，并且旁路管120安装在上游侧的排气管和下游侧的排气管之间。
优选地，在某些另外的实施例中，当没有必要执行废气的热交换时使用旁路管120，并且将旁路管120布置在壳体110的纵(轴)向的中心。
此外，旁路管120优选地包括将旁路管120的内部通道与壳体110的内部空间连接的出口和入口。优选地，出口和入口可以分别利用旁路管120的前端和后端的壁上的多个孔121a和122a来适当地形成，使得废气流过它们。
根据另外的优选实施例，入口将流入装置中的废气(即从上游侧的排气管流入旁路管120的废气)供应到壳体110中的热交换管入口111。
优选地，热交换入口111是壳体中的连接到构成装置中的热交换器的废气流管的空间，并且废气被引入热交换入口111、然后流过废气流管141和142。
根据本发明的某些实施例，出口是将流过废气流管141和142的热交换后的废气从壳体110中的热交换出口112排放到装置外部的出口。优选地，出口可以是用于将废气从热交换出口112排放到旁路管120的出口，以便将流过装置中的热交换器并运动到热交换出口112的废气排放到位于装置下游侧的外部排气管。
因此，在本发明的某些优选实施例中，旁路管120设置有多孔圆形管，该多孔圆形管包括形成在其前端和后端的向壳体110内部露出的多个孔121a和122a。在下文中，将形成有多个孔121a和122a的前端和后端分别称为前多孔管121和后多孔管122。
优选地，前多孔管121用于将从上游侧的排气管流入旁路管120前端的废气供应到构成装置中的热交换器的废气流管141和142。在某些示例性实施例中，当旁路管120被封闭时，前多孔管121允许废气通过孔121a流入壳体110中的内部空间的热交换入口111、然后流过热交换器。
根据另外的示例性实施例，后多孔管122用于将流过装置中的热交换器的废气(即通过废气流管141和142流入壳体110中的内部空间的热交换出口112的废气)排放到旁路管120。优选地，后多孔管122位于流控制阀161的后方，使得热交换后的废气从壳体110中的内部空间的热交换出口112通过后多孔管122的孔122a排放到旁路管120。
优选地，通过后多孔管122排放的废气通过下游侧的排气管流到消声器。
因此，包括多个孔121a和122a的前多孔管121和后多孔管122允许废气接收通过阻力。在某些示例性实施例中，前多孔管121的孔121a具有比后多孔管122的孔122a小的尺寸，使得流过它的废气遇到大量阻力。例如，在某些示例性实施例中，后多孔管122的孔122a的尺寸是前多孔管121的孔121a的尺寸的两倍以上，以达到不发生回流的程度。
根据其它另外的优选实施例，位于旁路管120前端的构成入口的孔(即前多孔管121的孔121a)将产生与主流不同的流阻，并且可以妨碍废气流动的任何结构(诸如多个隔膜(diaphragm))可以用作孔。
根据本发明的另一示例性实施例，尽管在图中未示出，但是旁路管的后多孔管可以适当地除去。即，在某些优选实施例中，旁路管120不延伸到壳体110的外部，而是在壳体110中的阀装置160的后方被切断，更准确地，在流控制阀161的后方被切断。优选地，由于旁路管120仅延伸到流控制阀161的后方，所以它不连接到下游侧的排气管，并且在流控制阀161的后方被切断的旁路管120的一端连接到壳体110的内部。
因此，在某些优选实施例中，作为替代，借以最终排放废气的装置出口(即壳体110的出口)直接连接到下游侧的排气管。在这种情况下，从壳体110中的内部空间的热交换入口111流过废气流管141和142并通过壳体110中的内部空间的热交换出口112排放的废气，通过壳体110的位于流控制阀161后方的出口和旁路管120直接排放到位于壳体110的下游侧的外部排气管。
优选地，在优选示例性实施例中，流过旁路管120的废气以不与冷却剂和油发生任何热交换的方式被排放，并且为此目的，绝热部件123夹在旁路管120的外周面和冷却剂壳体130的内周面之间。
优选地，当废气通过旁路管120被旁路时，不需要热交换，因此将旁路管120的周边绝热使得热量不直接从旁路管120传递到热交换区域。
根据某些优选示例性实施例，作为用于使旁路管120绝热的绝热部件123，绝热体可以夹在旁路管120和冷却剂壳体130之间，或者绝热层(例如空气层)可以设置在旁路管120和冷却剂壳体130之间。
根据某些优选实施例，为了形成空气层，填充有空气的圆筒形密封空气室可以夹在旁路管120的外周面和冷却剂壳体130的内周面之间。
优选地，空气室可以具有这样的双管结构：一对圆筒形管沿同一轴线布置，并且其两端被密封以在两个管之间形成填充有空气的密封空间。
同时，在其它示例性实施例中，冷却剂壳体130形成壳体110中的冷却剂所流过的内部空间，并且被配置成使得通过冷却剂入口131从冷却剂管线流入的冷却剂通过冷却剂出口132排出到冷却剂管线。
在另一优选实施例中，废气流管141和142沿冷却剂壳体130的纵向安装在冷却剂壳体130中，使得废气流过冷却剂。
即，根据某些示例性实施例，通过前多孔管121引入壳体110中的内部空间的热交换入口111的废气流过废气流管141和142，并通过壳体110中的内部空间的热交换出口112被排放。优选地，废气流管141和142是执行流过它们的废气与流过冷却剂壳体130内部的冷却剂之间的热交换的热交换管。
优选地，由于废气的热量在废气流过废气流管141和142时传递到冷却剂，所以冷却剂温度得到提高，并且加热的冷却剂通过冷却剂出口132排出。
根据优选示例性实施例，多个废气流管141和142安装在冷却剂壳体130中并且被划分成在周向上布置在油流管150内部的内部废气流管141和在周向上布置在油流管150外部的外部废气流管142。
在本发明的某些优选实施例中，例如如图6所示，油流管150可以安装在冷却剂壳体130中使得废气、冷却剂和油之间的热交换得以执行。此外，废气流管141和142的整体或一部分可以与油流管150的表面接触。
因此，为了在废气、冷却剂和油之间实现整体热交换，废气流管141和142穿过冷却剂壳体130的内部，油流管150安装在冷却剂壳体130中，并且油流管150与废气流管141和142的整体或一部分接触。
在某些示例性实施例中，例如，在废气流管141和142的整体或一部分与油流管150接触的情况下，热量可以从流过废气流管141和142的加热的废气传递到流过油流管150的油，而且可以在油和冷却剂之间进行热交换。
因此，废气的废热即排气废热传递到流过冷却剂壳体130的冷却剂和流过油流管150的油这二者，并且不仅仅通过冷却剂，还通过油直接回收废热，从而更积极且有效地回收废热。
优选地，油流管150具有以与空气室相似的方式密封一对管之间的空间的双管结构，并且具有大致圆筒形状，使得其可以夹在一排内部废气流管141和一排外部废气流管142之间。
因此，油流管150具有在内管和外管之间形成引入的油所流过的密封空间(内管和外管的两端封闭)的双管结构，使得从油管线通过油入口151引入的油流过内管和外管之间的密封空间并通过油出口152排出到油管线。
优选地，当流过油流管150时，油通过冷却剂吸收来自废气的热量，并且由废热加热的油通过油出口152排出。
因此，废气流管141和142以及油流管150由能够执行热交换以从废气吸收热量的金属制成，并且与冷却剂壳体130一起对应于冷却剂/油热交换器，在冷却剂壳体130中，执行废气、冷却剂和油之间的整体热交换。
在另一优选实施例中，在接收废热的油流管150的内部空间中填充传热介质以适当地提高热传递性能，使得油流过传热介质的内部空间。例如，在某些示例性实施例中，具有锯齿形的翅片153插入并固定到油流管150的内部空间中作为传热介质，并且翅片153固定在油流管150的内壁上以提高油和冷却剂的热交换性能。
根据本发明的某些优选实施例，阀装置160根据是否需要热交换或者是否存在驾驶者的高功率需求而被开启和关闭以控制流过旁路管120的废气。优选地，旁路装置160配置成在冷却剂温度较高时使废气旁路而不发生热交换，或者配置成降低处于高温的废气的气压。在特定优选实施例中，阀装置160配置成与冷却剂温度相关联地开启和关闭旁路管120的内部通道。
在本发明的优选实施例中，阀装置160可以配置成通过与作为热交换介质的冷却剂或油的温度相关联地连续控制旁路管120的内部通道中的阀的开放程度，而不是通过简单地开启和关闭旁路管120的内部通道，来控制流过旁路管120的废气的流动。
在本发明的一个实施例中，阀装置160优选地包括：流控制阀161，其安装成开启和关闭旁路管120的内部通道；以及阀驱动单元162，其安装成基于冷却剂温度来驱动流控制阀161开启和关闭。
这里，流控制阀161可以开启以便即使当施加到旁路管120内部的废气的气压高于预定水平时仍确保发动机的基本性能。
即，在一个示例性实施例中，流控制阀161安装在旁路管120中以相对于驱动轴168旋转，并且当其相对于驱动轴168旋转时，其开启和关闭旁路管120的内部通道。
优选地，在图中所示的阀装置160中，当在发动机的满载条件下废气量急剧增加时，流控制阀161通过利用废热回收装置100的压力差和施加到其上的排气压力克服安装在驱动轴168上的弹簧部件169的弹簧力而旋转和开启。
在其它优选实施例中，当排气压力消除时，驱动轴168通过弹簧部件169的弹力沿相反方向旋转以使流控制阀161保持在关闭状态。
因此，利用基于排气压力的自动开启功能，流控制阀161具有故障保护功能。
根据本发明的某些优选实施例，阀驱动单元162包括：调温器163，其包括安装在通过冷却剂入口131流入的冷却剂的通道中并且具有响应于冷却剂温度而膨胀和收缩的蜡的托板(pallet)164，以及在蜡膨胀和收缩期间前后运动的杆166；旋转板167，其连接到调温器163的杆166并且在杆166前后运动期间旋转；和驱动轴168，其一体地连接到流控制阀161并接收旋转板167的旋转力以开启和关闭流控制阀161。
优选地，阀驱动单元162还包括用于弹性地复位驱动轴168以使流控制阀161(例如，瓣阀)保持在关闭状态的弹性部件169。根据某些优选实施例，弹簧部件169可以是布置在驱动轴168和壳体110的外壁之间的盘簧。
优选地，阀驱动单元162的调温器163是广泛使用在发动机冷却剂循环系统中的装置，并且因此将省略其详细描述。
根据本文中所述的本发明的某些示例性实施例，调温器163包括具有蜡的托板164，在蜡膨胀和收缩期间前后运动的杆166，和用于复位通过蜡的膨胀而向前运动的杆166的盘簧165。优选地，托板164插入冷却剂所流过的通道中以响应于冷却剂温度而工作。
根据另外的优选实施例，旋转板167一体地连接到驱动轴168的顶部以与驱动轴168一起旋转，并且旋转板167包括由杆165推动从而旋转的突起167a。
优选地，当杆166向前运动从而对突起167a施加力时，旋转板167和驱动轴168一起旋转从而开启流控制阀161。
结果，当在冷却剂加热之后冷却剂温度适当提高时，调温器163的杆166向前运动从而使旋转板167旋转，并且由此驱动轴168和流控制阀161一起旋转从而开启旁路管120。
即，当废气通过旁路管120直接排放而不进行热交换时，与废气的热交换被终止，并且仅在冷却剂和油之间进行热交换。
此外，如上所述，当施加到旁路管120内部的废气的气压高于预定水平时，流控制阀161适当地开启旁路管120。
尽管上面描述了与冷却剂温度相关联地工作的阀装置160的配置，但阀装置160可以配置成与油的温度相关联地工作，而不是与冷却剂的温度相关联地工作。
因此，在某些优选实施例中，阀装置160可以以与上述方式相同的方式配置，除了以下方面以外：调温器163安装在通过油入口151流入的油的通道上，而不是安装在通过冷却剂入口131流入的冷却剂的通道中。
因此，在本发明中，阀装置160可以配置成与作为热交换介质的冷却剂或油的温度相关联地控制废气的流动。
接下来，对于阀装置的控制状态，描述根据本法明的废热回收装置的操作状态。
根据本发明的某些优选实施例，例如如图7所示，在阀装置160被关闭的状态下，从上游侧的排气管流入废热回收装置100内部的所有废气通过位于旁路管120的入口处的孔121a被引入装置中的热交换入口111，流过废气流管141和142到达装置中的热交换出口112，通过位于旁路管120的出口处的孔122a被引入旁路管120，然后排放到装置外部，即排放到下游侧的排气管。
因此，进行流过废气流管141和142的废气与流过冷却剂壳体130的冷却剂之间的热交换，流过冷却剂壳体130的冷却剂与流过油流管150的油之间的热交换，以及流过废气流管141和142的废气与流过油流管150的油之间的热交换，并由此将废气的热量适当地传递到冷却剂和油。
优选地，当旁路管120的一端在阀装置160的流控制阀161后方被切断并且连接到装置内部时，流过装置中的热交换器(在这里进行热交换，诸如废气流管、冷却剂壳体和油流管)并运动到热交换出口的热交换后的废气不流过旁路管120，而是通过壳体110的出口直接排放到下游侧的排气管(参见图5)。
在另外的优选实施例中，例如如图8所示，当随着调温器163由于冷却剂温度提高而工作，而使阀装置160开始开启时，引入废热回收装置100的废气适当地分配到旁路管120和废气流管141和142，并流过它们。
随后，例如如图9所示，当随着冷却剂温度提高而完成加热步骤时，阀装置160完全被开启，并且因此所有废气通过旁路管120排放到下游侧的排气管，而不进行热交换。
因此，当完成加热时，废气不流过装置中的热交换器，而是被旁路管120旁路，由此仅在冷却剂和油之间进行热交换。
此外，即使当废气的背压所产生的力大于连接到阀装置160的弹簧部件169的力时，阀装置160被开启使得废气如图8或9所示那样流动。
在根据本发明的废热回收装置中，油可以是发动机油、齿轮箱油或变速箱油，并且在齿轮箱油或变速箱油与废气进行热交换的情况下，可以适当地提高动力传送效率。
如本文中所述，根据配置成执行废气、冷却剂和油之间的整体热交换的本发明的废热回收装置，可以同时提高冷却剂和油的温度，从而适当地减小摩擦损耗并提高燃料效率。
因此，由于使用冷却剂和油来回收废热，所以可以提高能量回收效率。
此外，由于本发明的废热回收装置可以通过废气、冷却剂和油之间的整体热交换来适当地提高燃料效率和加热性能并确保关于齿轮箱油的稳定热交换，所以可以取代利用冷却剂的常规自动传动流体(ATF，automatic transmission fluid)加温器。优选地，在自动变速箱油流过本发明的废热回收装置的情况下，可以取代常规ATF加温器并提高自动变速箱的动力传送效率。
因此，由于本发明的废热回收装置使用冷却剂和油来回收温度非常快速提高的废气的废热，所以适当地提高了热交换效果，并因此与常规ATF加温器相比可以更有效地回收废热。
此外，由于冷却剂吸收常规ATF加温器中的热量，所以发动机的摩擦损耗可能会由于冷却剂温度的降低而增加。然而，根据本发明的废热回收装置，可以适当地提高动力传送效率，并同时减小摩擦损耗。
此外，在使用常规ATF加温器的某些示例性实施例中，从冷却剂吸收热量以提高油的温度，由此可能会降低加热性能。然而，根据本发明的废热回收装置，冷却剂和油一起被加热，由此提高了加热性能。
已经参考本发明的优选实施例对本发明进行了详细描述。然而，本领域技术人员应该理解的是，可以对这些实施例做出变更而不脱离本发明的原理和精神，其中本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。

Claims (18)

1.一种废热回收装置，其被配置成使得废气流过它，所述装置包括：
旁路管，其安装在所述装置中并且使从上游侧的排气管引入的要排放的废气通过旁路；
冷却剂壳体，其安装在所述装置中以围绕所述旁路管并且包括冷却剂所流过的冷却剂入口和冷却剂出口；
油流管，其包括油所流过的油入口和油出口，并且安装在所述冷却剂壳体中使得冷却剂和油之间的热交换得以进行；
多个废气流管，其安装在所述冷却剂壳体中以穿过所述冷却剂壳体的内部，使得流入所述装置中的废气与冷却剂和油进行热交换；以及
阀装置，其与供应到所述冷却剂壳体的冷却剂的温度或供应到所述油流管的油的温度相关联地控制流过所述旁路管的内部的废气的流动，
其中所述多个废气流管沿冷却剂壳体的纵向安装在冷却剂壳体中，且所述多个废气流管的整体或一部分与所述油流管的表面接触，并且
所述多个废气流管包括在周向上布置在所述油流管内部的内部废气流管和在周向上布置在所述油流管外部的外部废气流管。
2.如权利要求1所述的废热回收装置，其中所述旁路管包括：旁路入口，流入所述旁路管的废气通过所述旁路入口被引入所述装置中的连接到所述废气流管的热交换入口，使得废气被供应到所述废气流管；以及旁路出口，废气通过所述旁路出口从热交换出口排放到所述旁路管的内部，使得流过所述废气流管的废气从所述装置中的所述热交换出口通过所述旁路管排放到下游侧的排气管。
3.如权利要求2所述的废热回收装置，其中所述旁路出口和所述旁路入口各自包括形成在所述旁路管中的多个孔。
4.如权利要求3所述的废热回收装置，其中构成所述旁路入口的所述孔具有比构成所述旁路出口的所述孔小的尺寸，使得废气的阻力在所述旁路入口的增加量更胜于在所述旁路出口的增加量。
5.如权利要求1所述的废热回收装置，其中所述旁路管包括旁路入口，流入所述旁路管的废气通过所述旁路入口被引入所述装置中的连接到所述废气流管的热交换入口，使得废气被供应到所述废气流管，并且所述旁路管的一端在所述阀装置的后方被切断并且连接到所述装置的内部，使得流过所述废气流管的废气直接从所述装置的热交换出口排放到位于所述装置的下游侧的外部排气管。
6.如权利要求1所述的废热回收装置，还包括夹在所述旁路管和所述冷却剂壳体之间的绝热部件。
7.如权利要求1所述的废热回收装置，其中所述油流管包括填充在其内部空间中的传热介质，使得油流过所述传热介质以提高热传递性能。
8.如权利要求1所述的废热回收装置，其中所述油是发动机油或自动变速箱油。
9.如权利要求1所述的废热回收装置，其中所述阀装置包括：
流控制阀，用于控制流过所述旁路管的内部通道的废气的流动；以及
阀驱动单元，用于基于冷却剂的温度来驱动所述流控制阀，所述阀驱动单元包括：调温器，其安装在通过所述冷却剂入口流入的冷却剂的通道中或者流入所述油入口的油的通道中；旋转板，其连接到所述调温器的杆上并且在所述杆基于冷却剂或油的温度而前后运动期间旋转；以及驱动轴，其连接到所述流控制阀并且接收所述旋转板的旋转力以操作所述流控制阀。
10.如权利要求9所述的废热回收装置，其中所述旋转板一体地连接到所述驱动轴的顶部并且包括在所述调温器的所述杆向前运动时被所述杆推动从而旋转的突起。
11.如权利要求10所述的废热回收装置，其中所述驱动轴包括弹簧部件，该弹簧部件用于通过自身的弹力使所述流控制阀旋转从而使其保持在关闭状态，并且所述流控制阀是在高于预定水平的排气压力施加于所述旁路管时与所述驱动轴一起旋转从而被开启的瓣阀。
12.一种废热回收装置，包括：
旁路管；
安装在所述装置中以围绕所述旁路管的冷却剂壳体；
油流管；
多个废气流管；和
阀装置，
其中所述多个废气流管沿冷却剂壳体的纵向安装在冷却剂壳体中并且废气流管的整体或一部分与所述油流管的表面接触，并且
所述多个废气流管包括在周向上布置在所述油流管内部的内部废气流管和在周向上布置在所述油流管外部的外部废气流管。
13.如权利要求12所述的废热回收装置，其中所述装置被配置成使得废气流过它。
14.如权利要求12所述的废热回收装置，其中所述旁路管安装在所述装置中并且使从上游侧的排气管引入的要排放的废气通过旁路。
15.如权利要求12所述的废热回收装置，其中所述冷却剂壳体包括冷却剂所流过的冷却剂入口和冷却剂出口。
16.如权利要求12所述的废热回收装置，其中所述油流管包括油所流过的油入口和油出口，并且安装在所述冷却剂壳体中使得冷却剂和油之间的执交换得以进行。
17.如权利要求12所述的废热回收装置，其中所述废气流管安装在所述冷却剂壳体中以穿过所述冷却剂壳体的内部，使得流入所述装置中的废气与冷却剂和油进行热交换。
18.如权利要求12所述的废热回收装置，其中所述阀装置与供应到所述冷却剂壳体的冷却剂的温度或供应到所述油流管的油的温度相关联地控制流过所述旁路管的内部的废气的流动。
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