CN109578121A - 用于废气系统的热回收部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于内燃发动机的废气系统的热回收部件(1)包括：入口(11)；出口(12)；热回收分支导管(2)，该热回收分支导管包括热回收分支导管入口(22)、热回收分支导管出口(23)、以及设置在热回收分支导管(2)中的热交换器(21)；旁通分支导管(3)，该旁通分支导管与热回收分支导管(2)分开；以及阀(4)，该阀被构造为能在热回收端位置与旁通端位置之间旋转，阀(4)被设置为能围绕位于旁通分支导管中的旋转轴线旋转，其中，阀(4)包括旁通阀瓣(41)和热回收阀瓣(42)，旁通阀瓣(41)和热回收阀瓣(42)由支架(43)操作地连接。

Description

用于废气系统的热回收部件
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机的废气系统的热回收部件。具体地，本发明涉及一种用于机动车(例如汽车)的内燃发动机的废气系统的热回收部件。
背景技术
对内燃发动机和废气系统强加的要求为了更佳地保护环境而关于特定气体组分和/或颗粒的排放变得越来越严格。这特别适用于但不限于用于诸如汽车的机动车领域中的内燃发动机。来自发动机的废气流所包含的热能可以用于各种目的，例如用于提高舒适和/或降低燃油消耗。比如，已经提议使用在汽车的废气流中包含的热能(热量)来使汽车的客厢更快速地升温，由此提高乘客舒适。同样，已经提议使用在废气流中包含的热能(热量)来在发动机的升温阶段期间使流过发动机的冷却流体升温和/或使发动机油升温和/或使变速箱油升温。使用在废气流中包含的热能(热量)使冷却流体升温引起发动机的更快升温。这则导致发动机在已经启动发动机之后在更短的时间内达到排放由于优化的燃烧过程而保持最小的期望操作温度。另外，一旦发动机已经达到其操作温度，则摩擦损耗与冷启动相比减小到最小值，这引起另外的燃油经济性益处。一旦发动机已经达到期望操作温度，则应不再加热冷却流体，以避免发动机的过热。
已经提议废气热回收部件来使用在来自发动机的废气流中包含的热能。废气热回收部件的使用特别有益于混合动力车辆提高乘客舒适，降低有害废气排放，并且降低燃油消耗。借助从废气回收的热量使冷却流体(例如，发动机冷却流体、变速箱油等)的更快升温允许客厢非常快速地升温，并且降低或避免用于该目的的来自电池的电能的消耗，从而增加这种混合动力车辆在电动模式下的行驶里程。在执行混合动力车辆的冷启动时，一旦达到期望的操作温度，则可以关掉燃烧机。凭借热回收部件的辅助，因此可以在冷启动之后更快地关掉发动机，这引起减少的排放和降低的燃油消耗。在使变速箱润滑油(变速箱油)升温时，润滑油被使得非常快速地变为操作粘度并再次如上所述的在非常早的阶段且以提高的效率允许减轻的摩擦。
为了回收在废气流中包含的热量并且将该热量用于冷却流体的升温，已知在废气系统中设置热交换器。流过发动机的冷却流体在热回收模式下还流过热交换器，使得在发动机的升温阶段期间，在废气流中包含的发动机热量用于使流过热交换器的冷却流体升温。因为被加热的冷却流体然后流过发动机，所以它另外使发动机升温。一旦发动机已经达到期望操作温度，则在旁通模式下差不多防止废气流流过热交换器。冷却流体然后执行其冷却发动机并且维持发动机的期望温度的正常功能。在该操作模式下，不期望冷却流体(例如，发动机冷却水)的进一步升温。另一方面，热回收无法完全降至零。因此，虽然不想要，但在该操作模式下，仍然存在下文中被称为“寄生热”的所回收的一些热量。因为发动机冷却回路的尺寸必须被制作为能够应对该寄生热，所以该寄生热应尽可能小。因此，寄生热出现的越多，为了能够应对寄生热，冷却系统的封装空间和重量就必须越大。
从现有技术已知可以为了前述目的而用于内燃发动机的废气系统中的废气热回收部件的不同构造方法。例如，EP3141715A1中公开了一种适于该目的的热回收部件。
为了尽可能有效地使用在废气流中包含的热能(热)，废气热回收部件优选地设置为较靠近废气流的温度非常高的发动机。然而，沿离开发动机的废气流的流动方向，歧管连接到发动机的出口，然后通常随后是废气处理部件(例如，催化转化器、颗粒过滤器等)。沿着废气流的流动方向更远地，可以设置废气热回收部件。因此，取决于所给定的空间环境，热回收部件优选地设置在机动车的发动机舱中或用于容纳废气系统的各种部件(消声器、管子等)的“隧道”的起点处。该“隧道”设置在机动车的处于客厢下方的底盘中。
由于发动机舱和设置在机动车底盘中的“隧道”这两者中的非常有限的空间，存在可用于容纳废气系统的部件的非常有限的空间。因此，部件体积越大，越难以将部件设置在发动机舱或设置在车辆底盘中的“隧道”中。关于设置在底盘中的“隧道”，因为“隧道”的高度有限，所以部件的高度起更重要的作用。
热回收部件在热回收模式下热回收应非常高效。在升温阶段期间，热回收部件应展示尽可能高的热回收性能，也就是说，应从废气流向流过热交换器的冷却流体转移尽可能多的热量(高热交换效率)。另外，在旁通模式操作期间，例如在发动机已经达到其期望操作温度时，为了防止冷却流体的不期望另外升温，应生成尽可能少量的寄生热。
因此，本发明的目的是克服现有热回收部件的缺点。
发明内容
这些和其他目的由根据本发明的热回收部件来实现。
具体地，根据本发明的热回收部件包括：
入口，该入口使废气进入热回收部件；
出口，该出口使废气离开热回收部件；
热回收分支导管，热回收分支导管包括与热回收部件的入口流体连接的热回收分支导管入口、与热回收部件的出口流体连接的热回收分支导管出口、以及设置在热回收分支导管中的热交换器；
旁通分支导管，该旁通分支导管与热回收部件的入口和出口流体连接(并且设置在它们之间)，旁通分支导管与热回收分支导管分开，旁通分支导管允许流过旁通分支导管的废气绕过热回收分支导管；
阀，该阀被构造为能在热回收端位置与旁通端位置之间旋转，在热回收端位置中，阀允许废气仅流过热回收分支导管(热回收模式)，在旁通端位置中，阀允许废气流过旁通分支导管(旁通模式)，阀被设置为能围绕位于旁通分支导管中的旋转轴线旋转，
其中，阀包括阀轴、旁通阀瓣以及热回收阀瓣，旁通阀瓣从阀轴的相对侧径向伸出，并且旁通阀瓣和热回收阀瓣由支架操作地连接。
优选地，阀轴是能旋转的公共阀轴，其中，操作地连接的旁通阀瓣和热回收阀瓣设置在所述能旋转的公共阀轴上，并且其中，所述能旋转的公共阀轴设置在旁通分支导管中。
优选地，阀设置在旁通分支导管中。操作连接的旁通阀瓣和热回收阀瓣可以经由支架设置(或连接)在所述能旋转的公共阀轴上。另选地，热回收阀瓣经由支架设置(或连接)在旁通阀瓣上。旁通阀瓣可以具有任意合适的形状，例如，圆形、正方形或带圆角的梯形。具体地，旁通阀瓣的形状适合旁通分支导管的形状。
优选地，热回收阀瓣的形状适合热回收分支导管的入口或出口的形状。
各分支导管的外形和各分支导管的横截面都不必为旋转对称的。用示例的方式，分支导管的横截面和外形独立地可以具有非旋转对称的横截面和形状。
因为根据本发明的热回收部件允许小构造高度和宽度以及短构造长度并且因此允许非常紧凑的整体尺寸，所以其就空间要求来说是特别有利的。允许适应由发动机舱或“隧道”给出的不同特殊空间约束，以便允许在实际可用的空间中的最佳嵌合。根据本发明的热回收部件在热回收模式下还允许非常高效的热回收。另外，压力下降(由于由热回收部件生成的反压引起的)在所有操作模式(热回收模式和旁通模式)下被减小至最小，从而允许发动机的最佳工作。
总的来说，根据本发明的热回收部件是节省燃油、高效、紧凑的部件，该部件具有小高度，允许将部件设置在发动机舱中，尤其还允许将部件设置在机动车底盘的“隧道”中。
此外，根据本发明的热回收部件即使在高气体质量流量下也允许使用低转矩致动器来使阀移动。
另外，由于要使用较少元件而保持低生产成本，因此还降低热回收部件故障的风险。此外，用于操作热回收部件的阀组件的转矩在阀的任意位置处应尽可能低。
优选地，操作地、直接或间接连接旁通阀瓣和热回收瓣的支架被设计并且设置为优选地在旁通模式和热回收模式下并且在任意中间模式下或在阀在不同模式之间的切换期间提供低流动阻力。支架可以包括在旁通阀瓣与热回收阀瓣之间延伸的至少一个平坦元件。所述至少一个平坦元件优选地与分别穿过阀或热回收部件的流体流平行地设置。优选地，例如金属片的至少一个平坦元件与旁通阀瓣垂直地设置。例如，旁通阀瓣、支架以及热回收阀瓣可以具有H形梁的形式，一个或两个平坦元件形成两个瓣之间的支架。另选地，两个瓣和支架在横截面上可以大致形成正方形，其中，两个瓣形成正方形的两个相对侧，并且支架的两个优选平坦的元件形成正方形剩余的两个相对侧。
优选地，支架主要由平行于彼此设置的至少一个平坦元件(例如，一个或两个平坦元件)以及用于将支架固定到热回收阀瓣和旁通阀瓣和/或阀轴的附接部构成。
优选地，热回收部件包括旁通分支阀座，该旁通分支阀座设置在旁通分支导管中，用于接收旁通阀瓣，和/或热回收部件包括热回收分支阀座，该热回收分支阀座设置在热回收导管的入口或出口处，用于接收热回收阀瓣。
优选地，热回收部件包括旁通分支阀座，该旁通分支阀座设置在旁通分支导管中，用于接收旁通阀瓣。
优选地，热回收部件包括旁通分支阀座和热回收分支阀座两者。
阀座在相应阀瓣处于“封闭”位置中时、在它抵靠相应阀座的周向延伸的抵接面时允许独立分支导管的非常可靠的切断。因此，可以将泄露减小至最小。
由于阀座允许主动止挡，所以可以由阀轴位置的单个测量分别确定第一阀瓣或第二阀瓣是处于“打开”位置还是“关闭”位置中。因为该信息可以用于机动车的发动机和/或车辆控制单元中，所以这是有利的。
操作地连接到旁通阀瓣的热回收阀瓣可以(直接或间接)刚性或柔性连接到所述能旋转的公共阀轴。
在操作地连接到旁通阀瓣的热回收阀瓣(直接或间接)柔性连接到所述能旋转的公共阀轴时，热回收部件可以包括用于旁通模式的另外旁通端止挡，以防止柔性元件的过度变形，这样的过度变形会导致柔性元件永久变形。一旦热回收阀瓣入位，则由旁通端止挡防止阀的进一步旋转，该旁通端止挡限定旁通阀瓣在旁通端位置中的角度。因为另外的旁通端止挡位于阀的固定设置部上，所以旁通端止挡还限定旁通端位置中的更准确旁通阀瓣角度。
热回收部件可以包括单阀座，该单阀座设置在热回收分支导管入口或出口处或设置在旁通分支导管中。在这些情况下，在旁通阀瓣或热回收瓣处不设置阀座。
在旁通阀瓣处不设置阀座的情况下，即在热回收阀瓣处于“打开”位置中的情况下(例如，在发动机的升温期间)，旁通分支导管未完全断开，但处于“关闭”位置中的旁通阀瓣向穿过第二(旁通)分支导管的废气流提供足够的阻力，使得绝大多数废气流过热回收分支导管，并且在这种时段期间回收热。在热回收阀瓣处于“关闭”位置中时，因为存在用于热回收阀瓣的阀座，所以热回收分支导管优选地完全断开。因此，具体地，没有流会流过热回收分支导管并因此到达热交换器，寄生热最小。在阀座设置在旁通阀瓣或仅对于旁通阀瓣设置阀座的情况下，因为存在用于旁通阀瓣的阀座，所以旁通分支导管在旁通阀瓣的“关闭”位置中(由此在阀的热回收端位置中)完全关闭。
另一方面，热回收阀座的不存在和热回收阀瓣的相应设计可以用于使得在旁通端位置中，到热回收分支导管中的泄露通路和回收热可以保持最小。
热回收阀瓣可以(直接或间接)刚性或柔性连接到旁通阀瓣。具体地，操作地连接到旁通阀瓣的热回收阀瓣可以(直接或间接)刚性或柔性连接到所述能旋转的公共阀轴。“柔性”是指连接允许弹性变形，具体为允许热回收阀瓣相对于旁通阀瓣的移动。具体地，热回收阀瓣可以柔性地连接到所述能旋转的公共阀轴，以允许热回收阀瓣具体在阀的旋转平面中相对于旁通阀瓣移动。由此可见，支架例如可以具有允许移动的一些柔性。弹簧(例如在支架或热回收阀瓣上)可以用于允许这种移动。
在操作地连接到旁通阀瓣的热回收阀瓣间接地柔性连接到所述能旋转的公共阀轴的情况下，热回收阀瓣可以直接地柔性连接到旁通阀瓣。因为热回收阀瓣在阀从旁通端位置到热回收端位置的旋转期间接触热回收入口或出口时可以移动，所以热回收阀瓣到所述能旋转的公共阀轴的柔性连接允许更紧凑的热回收部件。换言之，热回收阀瓣的柔性结构允许在使热回收阀瓣朝向其关闭位置移动时相对于热回收分支的入口或出口以一角度进行第一接触，具体为与热回收分支阀座进行第一接触，其后，该柔性结构将进行至其最终关闭位置的旋转和平移移动，从而在热回收分支阀座上进行滑动移动。该方面对提高整个热回收部件的紧凑性并且减轻其重量特别有用。
一旦阀处于旁通端位置中，则热回收阀瓣的柔性连接允许热回收入口或出口的紧密关闭，从而确保最小的寄生热进入热交换器(泄露紧密关闭)。另外，紧密封闭凭借由于在柔性连接中积聚的张力而对热回收阀瓣施加力来获得，因此防止操作期间由于振动和废气压力脉动而产生的颤动甚至打开。在这种情况下，支架的柔性可以被设计为补偿构造中的不同部件的公差累计，由此提供自调节阀。柔性连接另外启用热回收瓣的软关闭，并且例如在阀从热回收端位置(或任意中间位置)移动至旁通端位置时减轻噪音。
在阀具有柔性连接的优选实施方式中，在热回收模式下热回收阀瓣上的一点与旋转轴线之间的至少一个距离大于在旁通模式下与热回收阀瓣的互补点对应的、热回收阀座上的对应端点与旋转轴线之间的距离，这些距离在阀的旋转平面中测量。在这种实施方式中，阀的旋转轴线优选地在与由热回收阀座形成的平面正交的投影中位于热回收阀座的区域内。
热回收阀瓣具体可以由弹簧柔性设置在刚性支架上。热回收阀瓣的柔性结构具体允许在径向于阀轴的平面中的移动。
阀瓣到支架上的这种“浮动”布置(尤其是借助弹簧)通过在由热回收阀瓣的移动而接触热回收入口或出口时允许自调节热回收阀瓣，允许热回收部件的非常容易且可靠的起作用。
根据本发明的热回收部件的另选方面，热回收阀瓣(可浮动或刚性地)设置在柔性支架上，从而允许热回收阀瓣尤其是在阀的旋转平面中借助支架的弹性变形而相对于旁通阀瓣移动。
由柔性支架进行的热回收阀瓣的这种布置通过在由热回收阀瓣的移动接触热回收入口或出口时允许自调节热回收阀瓣来对于热回收部件的非常容易且可靠的起作用是有利的。该布置通常允许减少部件的数量。另外，刚性设置在柔性结构上的热回收阀瓣的使用允许热回收阀瓣可靠地用作旁通端位置中的主动止挡。在该特定组合中，热回收部件可以包括用于旁通模式的另外旁通端止挡，该另外旁通端止挡防止柔性元件的过度变形，该过度变形会潜在导致柔性元件永久变形。
一般来说，优化支架的柔性(弹性变形)，以防止热回收阀瓣在操作期间在阀组件的任意位置(打开或关闭或中间)中会具有振抖或振动移动。热回收阀瓣的柔性和质量或惯性优选地被设计为使得共振不发生在感兴趣频率范围内或共振不干扰任何操作状态。
另一方面，“刚性”是指连接不允许弹性变形，具体为不允许热回收阀瓣相对于旁通阀瓣的移动。如果热回收瓣刚性连接到旁通阀瓣(直接或间接)，则支架优选地为刚性元件，并且不包括将热回收阀瓣连接到支架的另外柔性元件。凭借刚性连接，在与热回收分支导管的入口或出口接触时不存在热回收阀瓣的平移移动，因为在不具有柔性的情况下这种平移移动可能损坏阀。由此，虽然这与柔性连接相比由于阀仅执行旋转移动而可能降低热回收部件的紧凑性，但凭借刚性连接(具体为凭借刚性连接到热回收瓣的刚性支架)，可以改善阀瓣的安全关闭。具体地，可以将阀的颤动降低至最小，甚至可以完全避免颤动。支架的刚性连接或刚性可以防止热回收阀瓣在操作期间在阀组件的任意位置(打开或关闭或中间)中会具有振抖或振动移动。
在热回收阀瓣与旁通阀瓣刚性地操作连接的热回收部件的实施方式中，优选地，阀的旋转轴线位于热回收分支导管的入口或出口的区域外部，或者(如果存在)在与由入口或出口形成或由热回收阀座形成的平面正交的投影中位于热回收阀座的区域的外部。
独立于柔性或刚性连接的提供，热回收阀瓣可以包括柔性密封件，该柔性密封件设置在热回收阀瓣的圆周处。具体地，相对于旁通阀瓣刚性设置的热回收阀瓣可以包括柔性密封件，该柔性密封件设置在热回收阀瓣的圆周处。
优选地，热回收阀座包括柔性密封件。具体地，相对于旁通阀瓣刚性设置的热回收阀瓣包括柔性密封件。
柔性密封件可以由金属丝网制成或由被金属薄片的薄框覆盖的丝网制成。柔性密封件降低干扰振动的风险。由于弹簧上的减小悬挂质量而可以减轻共振。优选地，柔性密封件由丝网制成，该丝网在施加力时弹性变形。丝网向阀添加阻尼，这则另外降低干扰振动和/或共振的风险。
优选地，旁通阀瓣是平坦的或包括平坦表面。
优选地，热回收阀瓣是平坦的或包括平坦表面。热回收阀瓣还可以为弯曲的或包括曲面。例如，热回收瓣可以由弯曲片材制成。热回收瓣可以为凸出的。
旁通阀瓣的表面和热回收阀瓣的表面被设置为大致平行于彼此。“大致平行”因此包括瓣表面相对于彼此(确切)平行布置以及倾斜布置。
旁通阀瓣的表面和热回收阀瓣的表面可以被设置为彼此平行。如果热回收瓣弯曲，则通过在由弯曲瓣形成的曲线的转折点或最大值中取切线来测量瓣的平行度的确定。同样，在瓣不平坦而是具有弯曲形式时，可以通过在曲线的转折点或最大值中取切线来测量瓣相对于流路的确定。
优选地，两个瓣被设置为彼此确切平行。
优选地，旁通阀瓣的表面和热回收阀瓣的表面被设置为在阀的旋转平面中相对于彼此有角度地旋转。由此，两个瓣的表面可以针对彼此倾斜，使得两个表面包括小角度。例如，表面可以包括在0.5度至10度之间的范围内的倾角，优选地在0.5度至4度之间，最优选地为0.5度、1度或2度。
有角度旋转或倾斜位置中的这种布置可以允许在热回收部件的操作期间使用补偿力。从而，影响阀的零件的废气流用于减小阀的旋转以及例如在热回收端位置中废气到热回收分支中的偏转所需的转矩。该布置还可以关于废气的反压是有利的。
旁通阀瓣从阀轴的两侧径向伸出。优选地，旁通阀瓣的表面的至少10％(更优选地为至少25％，非常优选地为40％至60％)设置在阀轴的一侧上，并且阀瓣的补偿部分沿阀轴的相反方向设置。表面区域可以对称或非对称地设置在阀轴的两侧上。具体地，旁通阀瓣相对于阀轴非对称地设置在阀轴上。
在旁通阀瓣从阀轴的两侧伸出时，废气在旁通模式(旁通端位置)的操作期间在阀轴的两侧上流动。例如，穿过旁通分支的废气流的大部分(超过10％，优选地为超过25％，优选地超过40％)在轴的一侧上流动，同时穿过旁通分支的流(补偿部分)的大部分(超过10％，优选地为超过25％，优选地为超过40％)在轴的另一侧上流动。
这种布置引起热回收部件的非常紧凑的设计，并且减小使阀旋转所需的转矩。
旁通阀瓣的非对称布置对于补偿热回收阀瓣的重量并因此减小阀的致动所需的转矩是有利的。另外，非对称布置还可以使用由废气流产生到阀瓣上的补偿力，从而简化阀的致动。
非对称阀瓣可以用于设计热回收部件的故障安全行为。这种故障安全行为例如在致动器出故障的情况下是有利的。作用在阀上的、热回收部件中的流动将转矩施加到阀上，使得热回收部件被该流动强迫进入旁通模式。该故障安全模式防止热被回收，并且防止冷却水过热。由此，因为废气流强迫热回收部件进入或朝向旁通模式，所以可以防止发动机过热。
另一个方面是针对高反压保护发动机。在反压变得高于预定值时，足够的转矩将被施加到阀上，以朝向旁通模式推动部件。该第二故障安全模式在不使用电动致动器而例如仅使用响应温度变化的蜡致动器时是特别有利的。
优选地，旁通分支导管具有与热回收部件的入口流体连接的旁通分支导管入口和与热回收部件的出口流体连接的旁通分支导管出口，并且限定从旁通分支导管入口到旁通分支导管出口的笔直流路，并且其中，旁通阀瓣具有表面，并且其中，在旁通端位置中，旁通阀瓣的该表面处于-10°至20°之间的位置中，尤其是0°至10°，更尤其是1°至5°，非常尤其是0°至2.5°或1.5°至2.5°。
在高精度热回收部件中，在旁通端位置中，优选地，旁通阀瓣的表面相对于笔直流路处于达10°的位置中，更优选地为1°至5°之间，非常优选地为1.5°至2.5°之间，例如2°。
在具体使用蜡致动器并且如以下将进一步描述的设置有泄露通路的低重量、低成本热回收部件中，在旁通端位置中，优选地，旁通阀瓣的表面相对于笔直流路处于-10°至20°之间的位置中，更优选地为-10°至10°，例如0°。
因为使用蜡致动器的热回收部件的操作取决于冷却流体的操作温度，所以使用蜡致动器的热回收部件可以包括限定旁通端位置的一系列位置。
在正常冷却温度下并由此在包括蜡致动器的热回收部件的正常操作时，热回收阀瓣大致被定位在热回收分支导管的入口或出口的前面，并且旁通阀瓣在打开位置中，由此大致平行于旁通废气流，这限定“正常旁通端位置”。
在冷却剂的极端或最大过热温度下并由此在包括蜡致动器的热回收部件的超行程操作中，热回收阀瓣仍然大致被定位在热回收分支导管的入口或出口前面，但相对于正常旁通端位置旋转地移位。旁通阀瓣处于打开位置中，然而，具备超行程。由此，旁通阀瓣相对于旁通废气流的方向具备倾斜度，由此限定“超行程旁通端位置”。
由此，在使用蜡致动器的热回收部件的实施方式中，旁通端位置可以包括在正常旁通端位置(正常端位置)与超行程旁通端位置(超行程端位置)之间并且包括这些位置的一系列位置。
在旁通阀瓣的正常端位置中，优选地，旁通阀瓣的表面相对于穿过旁通分支导管的笔直流路处于-10°至0°之间的位置中，更优选地为-5°至0°，例如为0度。
在旁通阀瓣的超行程端位置中，优选地，旁通阀瓣的表面相对于穿过旁通分支导管的笔直流路处于达20°的位置中，更优选地为5°至15°，例如为10度。
可以鉴于正常和超行程旁通端位置来优化旁通阀瓣的表面相对于旁通流(具体为笔直旁通流)的位置。例如，如果具有蜡致动器的热回收部件通常在正常温度模式下工作，则旁通瓣的位置优选地被选择为在正常旁通位置中提供低阻力。如果热回收部件经常在过热温度条件下工作，则旁通阀瓣在正常模式下的位置优选地被选择为使得超行程在超行程端位置中不太大，以便在超行程端位置中不提供太多阻力。
除非另外指出，否则沿阀在从热回收端位置旋转到旁通端位置中时的旋转方向测量角度。
旁通阀瓣在旁通端位置中的角布置另外使用废气流施加于旁通阀瓣的力来补偿并且减小由致动器施加于阀以便旋转的转矩。该角度还可以被优化以提供如上所述的故障安全行为。
优选地，旁通分支导管具有与热回收部件的入口流体连接的旁通分支导管入口和与热回收部件的出口流体连接的旁通分支导管出口，并且限定从旁通分支导管入口到旁通分支导管出口的笔直流路，并且其中，热回收阀瓣具有表面，并且其中，在热回收端位置中(或在中间阀位置中(部分热回收))，热回收阀瓣的该表面相对于笔直流路以45°至90°的角度设置，具体地为45°至70°或60°至70°，非常具体地为48°至54°或60°至66°或64°至66°。
其中，对于使用蜡致动器的低重量热回收部件，48至54度之间的范围(例如50°)是热回收阀瓣的表面相对于旁通流路(优选地为笔直旁通流路)的位置的最优选范围。
对于优选地使用电动致动器、刚性支架且在阀的旁通端位置中没有到热回收部件中的泄露的高精度热回收部件，60°至66°之间的范围(例如62度)是热回收阀瓣的表面相对于旁通流路(优选地为笔直旁通流路)的位置的最优选范围。
热回收阀瓣的角布置将在操作时进入热回收部件的废气流引导到热回收分支。热回收模式(热回收端位置)的倾斜设置的热回收阀瓣充当导向叶片，以优化流动，这使完全或部分热回收期间的压力损失(更具体地为从热回收部件入口到热回收分支的压力损失)最小化。
优选地，旁通分支导管具有与热回收部件的入口流体连接的旁通分支导管入口和与热回收部件的出口流体连接的旁通分支导管出口，并且限定从旁通分支导管入口到旁通分支导管出口的笔直流路，并且其中，旁通阀瓣具有表面，并且其中，在热回收端位置中旁通阀瓣的所述表面相对于笔直流路以从45°至90°的角度设置，具体地为45°至70°或60°至70°，非常具体地为48°至54°或58°至64°或62°至64°。
其中，对于使用蜡致动器的低重量热回收部件，48至54度之间的范围(例如50°)是用于旁通阀瓣的表面相对于旁通流路(优选地为笔直旁通流路)的位置的最优选范围。
对于优选地使用电动致动器、刚性支架且在阀的旁通端位置中没有到热回收部件中的泄露的高精度热回收部件，60°至64°之间的范围(例如62.5度)是旁通阀瓣的表面相对于旁通流路(优选地为笔直旁通流路)的位置的最优选范围。
该方面特别有利的在于旁通阀瓣的表面以倾角布置允许阀瓣从第一端位置(“关闭”或“打开”位置)到第二端位置(“打开”或“关闭”位置)(反之亦然)的更短切换时间，因为各阀瓣必须移动(旋转)的距离(角度)更短。另外，该方面允许热回收部件的更紧凑构造，并且在选择合适的致动器(电动致动器、气动致动器、蜡致动器、线性致动器或旋转致动器)时是有利的。蜡致动器是将热能转换成机械移动的致动器装置。
优选地，在旁通端位置中，热回收阀瓣位于穿过旁通分支的旁通流路外部(具体为穿过旁通分支的笔直流路外部)的位置中。优选地，在旁通端位置中，热回收瓣位于旁通导管分支外部的位置处。
在旁通分支导管具有与热回收部件的入口流体连接的旁通分支导管入口和与热回收部件的出口流体连接的旁通分支导管出口的热回收部件中，笔直流路被限定为沿着从旁通分支导管入口到旁通分支导管出口的直线延伸。
该方面由穿过旁通分支的优化流动来允许最小的反压，从而使旁通模式下的压力损失最小化。
优选地，旁通分支导管与热回收分支导管热分离。这帮助避免热交换器在旁通操作模式下暴露到不想要的寄生热。
优选地，旁通分支导管和热回收分支导管由设置在旁通分支导管与热回收分支导管之间的气隙来热分离。这就降低的制造费用来说是有利的(不需要热绝缘材料)。
优选地，旁通分支导管和热回收分支导管由设置在旁通分支导管与热回收分支导管之间的热绝缘材料来热分离。
这些措施还帮助使热交换器免于被暴露到寄生热，该寄生热将导致旁通模式操作期间冷却流体的不想要升温。因为热绝缘材料与空气相比时可以引起提高的热绝缘，所以热绝缘材料的使用是有利的。
优选地，旁通分支阀座(和关联的旁通阀瓣)设置在旁通导管中。
在旁通分支的流路中具有旋转阀轴的益处是热回收部件的更紧凑构造。该结构允许废气在旁通阀瓣的两侧上流动，并且允许低操作转矩。
在热回收端位置中，穿过热回收部件的全部废气流仅流过热回收分支导管。优选地，在旁通端位置中，穿过热回收部件的全部废气流仅流过旁通分支导管。然而，热回收部件还可以被构造为使得在旁通端位置中，穿过热回收部件的废气流主要或大部分流过旁通分支导管，并且总废气流体积的一小部分或小百分比可以流过热回收分支导管。
因此，可以在热回收瓣与热回收分支导管的入口或出口之间设置限定的泄露通路。泄露通路可以被设计为使在穿过热回收部件的总废气流的0％至15％之间的范围内的体积在旁通端位置中进入到热回收分支导管中，优选地为总废气流的0％至10％，更优选地为在0％至5％之间。
优选地，在高精度热回收部件中，泄露通路小于1％，优选地为0％，并且废气仅流过旁通分支导管。
优选地，在包括1％或更大的泄露通路的热回收部件的低重量设计中，泄露通路优选地在1％至10％之间，更优选地在1％至8％之间，例如在2％至5％之间。由泄露通路限定的流体积的百分比可以适于热交换器效率(例如，更高泄露通路用于低热交换器效率)，或者施加不那么苛刻的寄生热要求。
作为流体流的量的泄露通路主要由热回收瓣的形式以及旁通端位置中热回收瓣到热回收分支导管的入口或出口的距离来给出。然而，其他方面也可能影响泄露通路，诸如旁通分支导管和热回收分支导管中的相对压力损失。虽然在旁通端位置中热回收瓣与热回收分支导管的入口或出口之间的距离与较小距离相比通常提供更大的泄露通路，但瓣的形式可能对泄露通路在两个方向上的体积具有影响(更小或更大体积)。例如，取决于热回收瓣的形式，进入到热回收瓣的前缘处的间隙中的一些流可能再次从热回收瓣的后缘处的间隙离开。由此，与简单地将间隙尺寸考虑在内的流相比可以减少进入到热回收分支导管中的净流。
热回收瓣例如可以在其后缘处设置有格尼(Gurney)瓣。后缘是热回收瓣的远离废气流方向的那一端。格尼瓣从飞机或赛车已知。格尼瓣是远离热回收瓣其后缘处的表面伸出的小阀门。优选地，格尼瓣与热回收瓣的表面成直角设置。格尼瓣指向阀轴的总体方向。通过使热回收阀瓣设置有格尼瓣，经过热回收瓣的废气流被部分偏转为沿着热回收瓣的表面行进。具体地，如果热回收瓣是弯曲的，则可以使得经过热回收瓣的气体流的一部分跟随瓣的曲面，并且被例如重新引导回到旁通分支导管中，而不是到热回收分支导管的入口中。
优选地，在旁通端位置中热回收瓣与热回收分支导管的入口或出口之间的泄露通路或距离以及热回收瓣的形式可能还有热回收分支阀座的形式被选择为将寄生热保持在最小值并优化热回收，另一方面为热回收瓣提供足够的安全距离。优选的，安全距离尽可能小并且和保护阀所需的一样大。安全距离可以在几十到几毫米的范围内，优选地在0.2mm至3mm之间，更优选地在0.5mm至2mm之间，例如为1mm。
在热回收部件的超行程端位置中，热回收瓣可以接触热回收分支导管的入口或出口、或热回收阀座。
热回收瓣与热回收分支导管的入口或出口、或热回收阀座之间的距离可以大致恒定或者可以在正常端位置(正常冷却剂操作温度)与超行程端位置(最大升高的冷却剂温度)之间减小。
具体地，在将蜡致动器用于阀时，致动器的膨胀取决于冷却剂(例如冷却水)的温度。由此，如果冷却水过热，则蜡持续膨胀。为了使阀在正常操作温度以上的升高温度下也保持处于安全操作模式，为了防止阀在升高温度下的损坏，在正常操作温度下在阀中设置安全距离。在给定的几何阀设计下，热回收瓣与热回收分支导管的入口或出口或回收阀座之间的安全距离于是主要限定泄露通路。
优选地，在阀的旁通端位置中，阀允许废气仅流过旁通分支导管，或者阀允许废气还最多以流过阀的总废气流的15％流过热回收分支导管。换言之，在阀的旁通端位置中，热回收分支导管的入口或出口被热回收阀瓣完全关闭，或者热回收阀瓣不完全关闭热回收分支入口或出口，而是在瓣与入口或出口之间留下限定的泄露。
已经发现，由于在旁通端位置中非常低的寄生热，在上述给定范围内的旁通端位置中热回收瓣处的泄露通路在热回收部件中仍然提供非常好的热回收，并且允许尤其使用蜡致动器的简单、低重量热回收部件的构造，蜡致动器比例如电动或气动致动器更成本高效。
根据另一个方面，本发明还致力于一种包括这里描述的根据本发明的热回收部件的车辆。
具体地，热回收部件在内燃发动机的升温阶段期间的操作中被构造为初始具有设置在热回收端位置中的热回收阀瓣和旁通阀瓣，在该热回收端位置中，来自内燃发动机的废气流过热回收分支导管和热交换器。从而使具有内燃发动机的车辆的流过热交换器的冷却流体升温，该流体然后作为已受热冷却流体返回(例如，返回到内燃发动机，使得缩短使发动机升温至期望温度所需的时间)。热回收部件还被构造为一旦内燃发动机已经达到期望温度，则使阀轴旋转，使得来自燃烧机的废气不再流过热回收分支导管，但优选地仅流过或大部分流过旁通分支导管。
冷却流体可以为发动机的冷却流体或变速箱的润滑剂。冷却流体可以为水或油，诸如ICE冷却水、ICE冷却油或变速箱油。到冷却流体的热传递可以通过将冷却流体引导穿过设置在热回收分支导管中的热交换器来直接进行。到冷却流体的热传递另选地可以通过操作中间热交换回路来间接进行。中间热交换回路是闭合流体回路，并且包括穿过设置在热回收分支导管中的热交换器的热交换流体。包括车辆的冷却流体的热交换回路然后与中间热交换回路热交换，以便使冷却流体升温。
该方面是有利的，这是因为能够缩短将发动机升温至期望温度的时间段，并且一旦发动机已经达到期望温度，则热交换器被旁路，寄生热最小。
此处所描述的各特征和每一个特征以及这种特征中的两个或更多个的各组合和每一个组合被包括在本发明的范围内(假如在这种组合中包括的特征不互相不一致)。另外，可以从本发明的任意实施方式特别排除任意特征或特征的组合。
附图说明
另外有利的方面将在附图的帮助下从本发明的实施方式的以下详细描述变得明显，在附图中：
图1示出了根据本发明的热回收部件的一个实施方式的立体图；
图2示出了没有旁通分支导管的、包括致动器的图1的热回收部件的实施方式的立体图；
图3示出了没有冷却流体歧管和管子的、图2的热回收部件的实施方式的立体图；
图4示出了根据图2和图3所示的实施方式的阀的立体详细图；
图5示出了图4所示的阀的分解图；
图6示出了阀从热回收端位置到旁通端位置旋转的逐步移动；
图7示出了没有旁通分支导管的、根据本发明的热回收部件的另一个实施方式的立体图；
图8示出了根据图7所示的实施方式的阀的立体详细图；
图9示出了没有旁通分支导管的、根据本发明的热回收部件的另外实施方式的立体图；
图10示出了根据图9所示的实施方式的阀的立体详细图；
图11示出了没有旁通分支导管的、根据本发明的热回收部件的另外实施方式的立体图；
图12示出了根据图11所示的实施方式的阀的立体详细图；
图13示出了根据本发明的热回收部件的另一个实施方式的局部剖面立体图；
图14示出了根据图13所示的实施方式的阀的立体详细图；
图15示出了图15所示的阀的分解图；
图16示出了穿过处于旁通模式的图15的热回收部件的流路；
图17示出了穿过处于热回收模式的图15的热回收部件的流路；
图18示出了穿过处于旁通模式的图15的热回收部件的相对流路；
图19示出了穿过处于热回收模式的图15的热回收部件的相对流路；
图20示出了具有刚性瓣连接的热回收部件的实施方式的剖面图；
图21示出了具有弯曲热回收瓣和泄露通路的、处于旁通端位置中的热回收部件的实施方式的剖面图；
图22示出了处于不同模式的图21的热回收部件；
图23至图25示出了处于热回收端位置(图23)、正常旁通端位置(图24)以及超行程旁通端位置(图25)中的图21和图22的热回收部件中的废气流量剖面；以及
图26示出了其中热回收阀瓣设置有格尼瓣的、与图21类似的热回收部件中的流量剖面。
具体实施方式
已经在附图所示的实施方式的帮助下描述了根据本发明的热回收部件的各种方面。然而，因为在不偏离为本发明基础的技术示教的情况下可想到对所示实施方式的各种变更和修改，所以本发明不限于这些实施方式或这些实施方式所示的方面的特定组合。因此，保护范围仅受所附权利要求来限定。参照附图描述主题，在附图中，同样的附图标记用于指代同样的元件。在以下描述中，为了说明的目的，阐述了大量具体细节，以便提供主题的彻底理解。然而，显然实施方式的主题可以在没有这些具体细节的情况下实施。
图1示出了根据本发明的热回收部件1的实施方式。热回收部件1包括热回收分支导管2和旁通分支导管3。热回收部件1具有用于废气进入的入口11和用于废气离开热回收部件1的出口12。热回收分支2包括热交换器(未示出)，该热交换器用于在热回收部件1处于热回收模式时从废气回收热能。在废气中包含的热能用于使发动机或变速箱的冷却流体升温。冷却流体被输送到热回收部件1，并且由热交换器冷却流体入口24和出口25进入设置在热回收分支2中的热交换器。冷却流体入口和出口可以相反地设置。热交换器冷却流体入口24和出口25各连接到用于将冷却流体分布到热交换器的剖面上的歧管26、27。热回收分支2具有与热回收部件1的入口11流体连接的热回收分支导管入口22和与热回收部件1的出口12流体连接的热回收分支导管出口23。阀4设置在旁通分支3的内部空间中，用于输送穿过旁通分支或穿过热回收分支的废气(部分或完全)。热回收分支2由气隙13与旁通分支热分离。气隙13允许减少寄生热，该寄生热在旁通模式下将冷却流体进一步升温，在旁通模式下，冷却流体的升温是不期望的。作为气隙的另选方案或除了气隙之外，可以在旁通分支3与热回收分支2之间设置热绝缘材料。
图2和图3以局部剖面图示出了处于旁通模式的、根据本发明的热回收部件的实施方式。具体地，在这些附图中，已经去除旁通分支回路，以看到阀4。阀4具有由支架43匹配地连接的旁通阀瓣41和热回收阀瓣42。阀另外具有阀轴44，阀可围绕阀轴的旋旋转轴线线移动。阀轴44设置在在这些附图中已经去除的旁通分支3中。阀单元包括具有靠近轴的集成横向构件31的旁通阀座30。集成横向构件31充当用于旁通模式的旁通阀瓣41的硬止挡，该硬止挡与柔性支架变形无关地保证正确的旁通瓣角度。
阀4由向阀轴44施加旋转转矩的致动器5来移动。在图2所示的实施方式中，致动器5为电动的。致动器5可以为电动或气动或蜡线性或旋转致动器。
在这些附图中，热回收分支导管包括热交换器(图2中未示出)，该热交换器可以连接到发动机或变速箱的冷却回路。冷却回路如图2所示的经由热交换器冷却流体入口24和出口25以及对应的歧管26、27连接。热回收分支具有在热回收部件1处于热回收模式时使热废气穿过热交换器21的入口22和出口23。该细长的热交换器沿着与从热回收部件1的入口11到出口12的方向对齐的旁通分支纵向设置。在图3中，详细示出了在热回收模式下在操作中在一侧与冷却流体接触并且在另一侧与废气接触的热交换器21。
热回收部件1包括旁通分支阀座30，该旁通分支阀座设置在旁通分支导管中，并且被构造为接收旁通阀瓣41。类似地，热回收部件1还具有设置在热回收导管的入口22处的热回收分支阀座20。
两个阀瓣(旁通阀瓣41和热回收阀瓣42)由支架43连接到彼此。具体地，支架43直接连接到旁通阀瓣41，而热回收阀瓣42柔性附接到支架43，以便允许热回收阀瓣42在阀轴44的旋转轴线平面中的小移动。两个阀瓣41、42以到彼此2°的角度设置。在旁通模式下，热回收阀瓣42与笔直流路32平行。另一方面，旁通阀瓣41在旁通模式下相对于废气的笔直流路32以2°的角度设置。这种角度通过将由废气流生成的补偿力用到旁通阀瓣41上来允许减小用于在操作期间将阀维持在期望位置中的旋转所需的转矩。
然而，在热回收模式下，旁通阀瓣41靠着旁通阀座30并且相对于废气的笔直流路32以65°的角度设置。该角度具有减小在从旁通模式到热回收模式(反之亦然)的旋转期间由阀4行进的距离并因此减少从一个模式到另一个模式的操作时间的优点，并且另外具有在热回收部件1处于热回收模式时相对于废气的笔直流路32以63°的角度定位热回收阀瓣42的优点。热回收阀瓣42于是相对于废气流倾斜地设置，因此提供废气朝向热回收分支2的偏转，从而减小使用热回收模式时热回收部件1中的压力下降。
在热回收部件1处于旁通模式时，如图2和图3所示，热回收阀瓣设置在废气的流路外部，从而避免任意不必要的压力下降。
在如图2和图3所示的阀4的实施方式中，旁通阀瓣41相对于阀轴44沿相反方向对称设置。在该构造中，在热回收部件1处于旁通模式时，废气将以大致相等的量在旁通阀瓣41上方和下方流动。然而，旁通阀瓣41还可以被非对称地设计，例如，从阀轴44的一侧伸出的旁通阀瓣41的表面可以显著小于设置在阀轴44的相对侧上的旁通阀瓣41的表面。旁通阀瓣41的这种非对称结构可以允许由致动器5在热回收部件1的操作期间施加于阀轴44的必要旋转转矩的微调，或者可以用于设计热回收部件1的故障安全行为，在该行为中，阀在部件的故障的情况下自动降至旁通模式，以便避免冷却流体的过热。
图4详细示出了图1至图3的阀4，并且图5示出了图4的分解图。在这些附图中，可以清楚地看到，热回收阀瓣42通过使用片簧46柔性地设置在结构43上。结构43基本由金属片形成，包括底座431和两个大致平行的侧壁432。金属片设置有与侧壁平行设置的加强肋433。杆47在静止位置中(没有施加在热回收阀瓣42上的力)允许将热回收阀瓣42维持在适当的位置中。从而，热回收阀瓣42柔性附接到刚性结构43，该刚性结构则柔性和刚性附接到旁通阀瓣41。旁通阀瓣41刚性安装到可以由致动器旋转的阀轴44上。结构43上的热回收阀瓣42的柔性构造与杆47相结合允许热回收阀瓣42在阀4的旋转平面中的小移动。因此，热回收阀瓣42可浮动地设置到结构43上。同样在该实施方式中，阀单元包括具有靠近轴的集成横向构件31的旁通阀座30，该集成横向构件在旁通模式中充当旁通阀瓣41的硬止挡。
在图6中，示出了阀4从热回收端位置到旁通端位置的逐步移动。热回收阀瓣42当在阀的旋转期间接触热回收分支阀座20时移动。热回收阀瓣42的移动是组合的滑动和旋转移动。热回收阀瓣42在相对于热回收分支阀座20以一角度进行第一接触，其后旋转和平移移动至其在旁通模式中的最终关闭位置，从而在热回收分支阀座20上进行滑动移动。该滑动移动对提高紧凑度并减轻整个热回收部件的重量是特别有用的，因为由阀4的热回收阀瓣42的柔性结构补偿的距离可以用于减小整个热回收部件1的整体尺寸。
一旦阀处于旁通端位置中，则热回收阀瓣的柔性连接允许热回收分支座的紧密关闭，从而确保最小的寄生热进入热交换器21而且补偿构造中的不同部件的公差累计。
阀4中的热回收阀瓣42的柔性连接另外允许免除使用例如为了提高密封件的紧密性而附接到热回收阀瓣42或热回收分支阀座20的丝网。
在该附图中，示出了定位阀瓣的角度。两个阀瓣41、42以到彼此2°的角度设置。在热回收模式下，旁通阀瓣41靠着旁通阀座30并且相对于废气的笔直流路32以65°的角度α设置，而热回收阀瓣以63°的角度β设置。
在旁通模式下，热回收阀瓣42与笔直流路32平行，并且旁通阀瓣41在旁通模式下相对于废气的笔直流路32以2°的角度设置。
图7和图8示出了根据本发明的热回收部件1的另一个实施方式。在该实施方式中，热回收阀瓣42刚性附接到阀轴44。结构43可以由金属片形成，而且包括底座431和两个大致平行的侧壁432。然而，底座431具有隧道的形式，并且侧壁432各包括具有开口的凹部434。
到阀轴44(或到旁通阀瓣41)的刚性附接如图9和图10所示的可以通过使用设置在热回收阀瓣42的圆周处的柔性丝网48而至少部分补偿。另选地，柔性丝网还可以设置在热回收分支阀座20的圆周处。在图9和图10所示的热回收部件的实施方式中，刚性支架43具有非常简单的结构，该结构基本具有平坦底座431和两个大致平行的平直侧壁432。
在图11和图12中，示出了根据本发明的热回收部件1的另外实施方式。在该实施方式中，热回收阀瓣42经由片簧43附接到阀轴44(并且附接到旁通阀瓣41)，这些片簧形成用于热回收阀瓣42与阀轴44或旁通阀瓣41之间的连接的柔性结构。片簧充当柔性臂，允许热回收阀瓣42在阀4的旋转方向上移动。
图13至图15示出了根据本发明的热回收部件的另外实施方式，其中(细长的)热交换器21沿侧向于穿过热回收部件1的流路的方向设置。取决于可用的空间，该实施方式稍宽于细长的热交换器21沿从热回收部件1的入口11到出口12的纵向设置的之前实施方式，然而，如可以在图13上看到的，可以大大缩短热回收部件1的总长度。如可以从图14和图15看到的，热回收阀瓣42的形状适应热回收分支2的入口22的形状。在该实施方式中，热回收阀瓣42(和旁通阀瓣41)刚性连接到所述能旋转的公共阀轴44。支架由例如金属片的小条、两个侧壁432以及顶部形成，该小条形成底座，附接到旁通阀瓣41，两个侧壁从底座向顶部延伸，顶部直接附接到热回收瓣42。
图16至图19示出了操作中的根据图13的热回收部件1。箭头示出了处于旁通模式(图16和图18)以及热回收模式(图17和图19)的穿过热回收部件的废气的流路。
如图16所示，废气在旁通模式下进入热回收部件1，并且流过旁通分支导管3，以离开热回收部件1。热回收阀瓣42在该模式下设置在废气流的外部。在热回收模式下，废气由倾斜设置的热回收阀瓣42偏转并且借助热回收分支的入口22输送到热回收分支2，穿过热交换器21并由热回收分支的出口23离开热回收分支2，随后借助热回收部件1的出口12离开热回收部件1。
在如图18和图19所示的反向流动中，热回收与对于图16和图17所述的内容类似，除了倾斜的热回收阀瓣42不使进入的废气偏转，而是减小离开热回收分支2的废气在热回收分支的出口23处的湍流并使压力损失最小化。
在如图16和图17所示的对于热回收选择的流动方向上，倾斜热回收阀瓣42的特定优点是在热回收模式下使废气向热回收分支2偏转。另外，可以看到，倾斜的热回收阀瓣允许在热回收部件的操作期间使用补偿力，从而使用影响热回收阀瓣42的废气流来减小阀4的旋转所需的转矩。
图16和图17对图18和图19示出了可以用于废气的任一流动方向的、根据本发明的热回收部件1的通用性。
图20示出了具有热回收瓣42与旁通瓣41之间的刚性支架43和刚性连接的高精度热回收部件1。图20示出了处于热回收分支导管2的入口22被完全关闭的旁通端位置中的阀。对相同或类似的元件使用相同的附图标记。阀的旋转轴线和轴44设置在旁通分支导管3的中轴线55上。旋转轴线相对于热回收分支导管的入口22或相对于热回收阀座的位置被选择为使得在顺时针旋转阀时，热回收瓣42直接关闭入口22。由此，不执行瓣42的平移移动来调节入口中的瓣。支架43的刚性构造仅允许回收阀瓣42的纯旋转移动。
图21示出了例如结合用于操作热回收部件中的阀的蜡致动器使用的热回收部件1的低重量实施方式。在图21中，阀处于热回收端位置中：旁通阀瓣41靠着旁通阀座30。热回收分支导管2的入口22打开，并且废气被引导到热回收分支导管中的热交换器21。
旁通阀瓣41是平坦的，但热回收瓣42是弯曲的，并且具有凸形状。热回收瓣42经由刚性支架43(两个平行的平坦金属片(在穿过图21的热回收部件的垂直对称平面的切开图中仅看到一个片))连接到旁通阀瓣41和阀轴44。阀的旋转轴线的位置沿远离热回收分支导管2的入口22的方向偏离旁通分支导管3的中轴线55。图22示出了在从最上图中的热回收端位置通过中间图所示的正常旁通端位置到最下图中的超行程旁通端位置的操作中的、图21的阀。
中间图示出了处于与穿过旁通导管3的笔直流路32平行的水平位置中的旁通阀瓣41。在该位置中，热回收阀瓣42处于其大致设置在热回收分支导管2的入口22前面的正常端位置中。该中间图与用于在正常冷却剂操作温度范围内致动该热回收部件的阀的蜡致动器对应。
最下图示出了相对于穿过旁通分支导管的笔直流路32或旁通分支导管3的中轴线55倾斜的旁通阀瓣41。从笔直流路32倾斜达到大约20度。在该超行程位置中，热回收阀瓣42处于其大致设置在热回收分支导管2的入口22前面的超行程端位置中。最下图与用于在过热最大冷却剂温度范围内致动该热回收部件的阀的蜡致动器对应。
在热回收瓣42处于关闭位置中的中间图以及最下图中，可以看到由热回收瓣42与入口22之间的安全距离51形成的泄露通路50。该泄露通路50在旁通模式下允许穿过热回收部件的总废气流的最大大约15％(优选地为仅大约4％)的少量废气传递到热回收分支导管2中。
在图23至图25中，示出了图21和图22的热回收部件中的流模拟。该流由速度向量来指示，其中，箭头随着速度的幅值缩放。由此，小箭头指示低速度或小流。
图23示出了热回收端位置中的热回收部件中的废气流，其中，所有废气被引导穿过热回收分支导管2。热废气被旁通阀瓣41偏转并引导到热回收分支导管的入口22。热回收阀瓣42和支架43(未看到)提供小流动阻力，使得热废气集中在热交换器21的入口区域52中。由支架和阀产生的低阻力总体可以在图24和图25中看到。
在图24和图25中，热回收部件处于正常旁通端位置和超行程端位置中，在这些位置中，几乎整个废气流54流过旁通分支导管3。然而，可以良好地看到，少量气体53穿过热回收瓣与热回收分支导管2之间的开口并且穿过入口传递到热回收导管中。
在图24中，旁通阀瓣与旁通分支导管中的废气流54平行地设置。在图25中，可以看到倾斜的旁通阀瓣相对于笔直流路的干扰。
在图26中，示出了阀在正常旁通端位置中的、与图21的热回收部件类似的热回收部件中的部分流量剖面。在图26的实施方式中，热回收阀瓣42在其后缘处设置有格尼瓣420。在相同安全距离51的情况下，由于格尼瓣420的影响而形成更小的泄露通路。如由图26中的箭头指示的，进入到间隙53中的流540的一部分在格尼瓣420的作用下被引导回到旁通分支导管中。从而，与回收阀瓣42没有格尼瓣420的同一热回收部件相比，减小泄露通路，由此减小流入到热回收分支导管中的废气的体积。
对于流动模拟，选择大约750摄氏度的废气温度。冷却剂在大约20升/分的冷却剂流量的情况下具有大约90摄氏度的正常温度。从上述描述，可以看到，提供了一种改进的热回收部件，该热回收部件能够非常高效地回收废气中的热能，具有允许部件的更佳效率的非常紧凑且通用的构造。

Claims (15)

1.一种用于内燃发动机的废气系统的热回收部件(1)，所述热回收部件包括：
入口(11)，该入口使废气进入所述热回收部件；
出口(12)，该出口使废气离开所述热回收部件；
热回收分支导管(2)，所述热回收分支导管(2)包括与所述热回收部件(1)的所述入口(11)流体连接的热回收分支导管入口(22)、与所述热回收部件(1)的所述出口(12)流体连接的热回收分支导管出口(23)、以及设置在所述热回收分支导管(2)中的热交换器(21)；
旁通分支导管(3)，该旁通分支导管与所述热回收部件的所述入口(11)和所述出口(12)流体连接，所述旁通分支导管(3)与所述热回收分支导管(2)分开，所述旁通分支导管(3)允许流过所述旁通分支导管(3)的废气绕过所述热回收分支导管(2)；
阀(4)，该阀被构造为能在热回收端位置与旁通端位置之间旋转，在所述热回收端位置中，所述阀允许废气仅流过所述热回收分支导管(2)，在所述旁通端位置中，所述阀允许废气流过所述旁通分支导管(3)，所述阀(4)被设置为能围绕位于所述旁通分支导管中的旋转轴线旋转，
其中，所述阀(4)包括阀轴(44)、旁通阀瓣(41)以及热回收阀瓣(42)，所述旁通阀瓣(41)从所述阀轴(44)的相对两侧径向伸出，并且所述旁通阀瓣(41)和所述热回收阀瓣(42)由支架(43)操作地连接。
2.根据权利要求1所述的热回收部件(1)，其中，所述阀轴(44)是能旋转的公共阀轴，其中，由所述支架(43)操作地连接的所述旁通阀瓣(41)和所述热回收阀瓣(42)设置在所述能旋转的公共阀轴(44)上，并且其中，所述能旋转的公共阀轴(44)设置在所述旁通分支导管中。
3.根据权利要求1所述的热回收部件(1)，其中，所述支架包括在旁通阀瓣(41)与热回收阀瓣(42)之间延伸的至少一个平坦元件。
4.根据权利要求3所述的热回收部件(1)，其中，所述至少一个平坦元件与穿过所述阀的流体流平行地设置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热回收部件(1)，其中，所述热回收部件(1)包括旁通分支阀座(30)，该旁通分支阀座设置在所述旁通分支导管中用于接收所述旁通阀瓣(41)，和/或所述热回收部件(1)包括热回收分支阀座(20)，该热回收分支阀座设置在所述热回收导管的所述入口(22)或所述出口(23)处用于接收所述热回收阀瓣。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的热回收部件(1)，其中，所述热回收阀瓣(42)刚性连接到所述旁通阀瓣(41)，例如所述热回收阀瓣(42)刚性地设置在刚性支架上。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的热回收部件(1)，其中，所述热回收阀瓣(42)包括柔性密封件，该柔性密封件设置在所述热回收阀瓣的圆周处，或者其中，所述热回收阀座包括柔性密封件。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的热回收部件(1)，其中，所述旁通阀瓣(41)的表面和所述热回收阀瓣(42)的表面彼此平行地设置或以彼此倾斜的方式设置。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的热回收部件(1)，其中，所述旁通分支导管具有与所述热回收部件(1)的所述入口(11)流体连接的旁通分支导管入口和与所述热回收部件(1)的所述出口(12)流体连接的旁通分支导管出口，并且限定从所述旁通分支导管入口到所述旁通分支导管出口的笔直流路(32)，并且其中，所述旁通阀瓣(41)具有表面，并且其中，在所述旁通端位置中，所述旁通阀瓣(41)的所述表面处于相对于所述笔直流路(32)在-10°至20°之间的位置中，尤其是0°至10°，更尤其是0°至2.5°。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的热回收部件(1)，其中，所述旁通分支导管具有与所述热回收部件(1)的所述入口(11)流体连接的旁通分支导管入口和与所述热回收部件(1)的所述出口(12)流体连接的旁通分支导管出口，并且限定从所述旁通分支导管入口到所述旁通分支导管出口的笔直流路(32)，并且其中，所述热回收阀瓣(42)具有表面，并且其中，在所述热回收端位置中，所述热回收阀瓣(42)的所述表面相对于所述笔直流路(32)以45°至90°的角度设置，尤其是45°至70°，更尤其是48°至54°或60°至66°。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的热回收部件(1)，其中，所述旁通分支导管具有与所述热回收部件(1)的所述入口(11)流体连接的旁通分支导管入口和与所述热回收部件(1)的所述出口(12)流体连接的旁通分支导管出口，并且限定从所述旁通分支导管入口到所述旁通分支导管出口的笔直流路(32)，并且其中，所述旁通阀瓣(41)具有表面，并且其中，在所述热回收端位置中所述旁通阀瓣的所述表面相对于所述笔直流路(32)以45°至90°的角度设置，尤其为45°至70°，更尤其为58°至64°。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的热回收部件(1)，其中，在所述阀(4)的所述旁通端位置中，所述热回收阀瓣位于旁通流路(32)外部的位置中。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的热回收部件(1)，其中，所述旁通阀瓣(41)设置在所述旁通分支导管(3)中。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的热回收部件(1)，其中，在所述阀的所述旁通端位置中，所述阀允许废气仅流过所述旁通分支导管(3)，或者所述阀允许废气还最多以流过热回收分支的总废气流的15％流过所述热回收分支导管。
15.一种车辆，该车辆包括根据权利要求1至14中任一项所述的热回收部件。
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