RU140660U1 - Система выпуска для двигателя, встроенный выпускной коллектор для двигателя и система переноса тепла для двигателя - Google Patents

Abstract

1. Система выпуска для двигателя, содержащая:каталитический нейтрализатор отработавших газов;встроенный выпускной коллектор выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов; исистему переноса тепла для двигателя, содержащуюпо меньшей мере одну тепловую трубку в тепловом контакте с выпускным коллектором и атмосферой, при этом тепловая трубка включает в себя подвергающийся фазовым превращениям материал, который пассивно поглощает тепло после каталитического розжига.2. Система выпуска по п.1, в которой тепловая трубка находится в тепловом контакте с внутренним пространством выпускного коллектора.3. Система выпуска по п.1, в которой тепловая трубка вставлена через наружную поверхность выпускного коллектора.4. Система выпуска по п.3, в которой область испарения тепловой трубки расположена в выпускном окне выпускного коллектора, при этом продольная ось тепловой трубки перпендикулярна потоку отработавших газов.5. Система выпуска по п.1, в которой область испарения находится в тепловом контакте с наружной поверхностью выпускного коллектора.6. Система выпуска по п.5, в которой тепловая трубка включает в себя тепловую пластину в тепловом контакте с наружной поверхностью выпускного коллектора.7. Система выпуска по п.6, в которой тепловая пластина имеет большую площадь поверхности, чем другие участки тепловой трубки.8. Система выпуска по п.1, в которой тепловая трубка включает в себя изгиб, при этом тепловая трубка включает в себя область конденсатора в тепловом контакте с атмосферой, причем область конденсатора не присоединена ни к какому компоненту транспортного средства.9. Встроенный выпускной к�

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Транспортные средства могут регенерировать тепло отработавших газов для передачи в различные другие системы в двигателе внутреннего сгорания.

Например, в патенте США 4107922 (опубл. 22.08.1978) описана изолированная тепловая трубка, которая переносит тепло с выпускного коллектора на реактор отработавших газов. Система включает в себя область испарения, присоединенную к выпускному коллектору, транспортную область для транспортировки рабочей текучей среды и область конденсации, присоединенную к реактору отработавших газов. Система переносит тепло из выпускного коллектора в реактор отработавших газов во время фазы прогрева двигателя. Кроме того, система может включать в себя вспомогательную тепловую трубку, присоединенную к изолированной тепловой трубке, прилегающей к области конденсации, чтобы уравновешивать рабочую температуру реактора отработавших газов.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Авторы в материалах настоящей заявки осознали различные проблемы с вышеприведенной системой. В частности, перенос тепла в устройства снижения токсичности отработавших газов на всем протяжении работы двигателя увеличивает опасность термической деградации устройства снижения токсичности отработавших газов. Например, когда температура подводимого газа превышает допустимое пороговое значение, двигатель может работать в режиме обогащения (то есть, с топливо-воздушным соотношением <14,7) для снижения опасности перегрева турбины (например, если двигатель является двигателем с турбиной, включающим в себя компрессор и турбину) и/или каталитического нейтрализатора отработавших газов. Потребление топлива может увеличиваться для поддержания работы двигателя в режиме обогащения. Кроме того, избыточно богатое топливо может увеличивать выбросы, которые могут перегружать каталитический нейтрализатор отработавших газов захваченными твердыми частицами (например, окисью углерода). Когда доступен кислород, захваченные твердые частицы могут сжигаться для очистки каталитического нейтрализатора отработавших газов; однако, основа каталитического нейтрализатора отработавших газов может плавиться, если двигатель работает в режиме обогащения в течение очень длинных периодов времени. Предыдущие решения включали в себя водяной жиклер для охлаждения выпускного коллектора и/или турбины. Однако, водяной жиклер также поглощает тепло во время холодного запуска и, таким образом, задерживает розжиг каталитического нейтрализатора отработавших газов. По существу, выбросы могут увеличиваться вследствие углеводородов, неэффективно преобразуемых каталитическим нейтрализатором отработавших газов.

По существу, один из примерных подходов к принятию мер в ответ на вышеприведенные проблемы состоит в том, чтобы использовать тепловую трубку и подходящие подвергаемые фазовым превращениям материалы, чтобы регенерировать тепло отработавших газов выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов и переноса тепла из системы выпуска. Таким образом, можно поглощать тепло из системы выпуска для снижения термической деградации каталитического нейтрализатора отработавших газов. Более конкретно, область испарения тепловой трубки объединена с выпускным коллектором выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов. В некоторых вариантах осуществления, встроенный выпускной коллектор включает в себя одну или более тепловых трубок, которые содействуют переносу тепла в область конденсации, расположенной в стороне от системы выпуска, для выделения тепловой энергии в атмосферу. Кроме того, подвергающиеся фазовым превращениям материалы тепловой трубки могут быть выбраны для того, чтобы тепловая энергия поглощалась после того, как достигнут розжиг каталитического нейтрализатора отработавших газов. Эта конфигурация позволяет переносить тепло без обязательного требования использования насосов или других механических компонентов. Кроме того, эта конфигурация позволяет регулировать уровень переноса тепла, не требуя входного сигнала из системы управления, хотя предпочтительно может использоваться регулирование посредством входного сигнала из системы управления. Кроме того, посредством использования регенерированного тепла отработавших газов, различные другие системы могут снабжаться теплом, если требуется.

Таким образом, согласно одному аспекту предложена система выпуска для двигателя, содержащая каталитический нейтрализатор отработавших газов, встроенный выпускной коллектор выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, и систему переноса тепла для двигателя, содержащую по меньшей мере одну тепловую трубку в тепловом контакте с выпускным коллектором и атмосферой, при этом тепловая трубка включает в себя подвергающийся фазовым превращениям материал, который пассивно поглощает тепло после каталитического розжига.

Тепловая трубка предпочтительно находится в тепловом контакте с внутренним пространством выпускного коллектора.

Тепловая трубка предпочтительно вставлена через наружную поверхность выпускного коллектора.

Область испарения тепловой трубки предпочтительно расположена в выпускном окне выпускного коллектора, при этом продольная ось тепловой трубки перпендикулярна потоку отработавших газов.

Область испарения предпочтительно находится в тепловом контакте с наружной поверхностью выпускного коллектора.

Тепловая трубка предпочтительно включает в себя тепловую пластину в тепловом контакте с наружной поверхностью выпускного коллектора.

Тепловая пластина предпочтительно имеет большую площадь поверхности, чем другие участки тепловой трубки.

Тепловая трубка предпочтительно включает в себя изгиб, при этом тепловая трубка включает в себя область конденсатора в тепловом контакте с атмосферой, причем область конденсатора не присоединена ни к какому компоненту транспортного средства.

Согласно другому аспекту предложен встроенный выпускной коллектор для двигателя, содержащий систему переноса тепла для двигателя, содержащую по меньшей мере одну тепловую трубку, включающую в себя область испарения в тепловом контакте с выпускным коллектором и область конденсатора, граничащую с атмосферой, и множество ребер конденсатора, присоединенных к области конденсатора тепловой трубки.

Область испарения тепловой трубки предпочтительно находится в тепловом контакте с одним или более ребер испарения.

Область испарения предпочтительно является внутренней по отношению к выпускному коллектору при расположении в выпускном окне.

Продольная ось тепловой трубки предпочтительно перпендикулярна направлению потока отработавших газов через выпускное окно.

Тепловая трубка предпочтительно включает в себя наружную оболочку, слой рабочей текучей среды, слой капиллярного распространения и пространство для пара.

Встроенный выпускной коллектор предпочтительно дополнительно содержит вентилятор охлаждения, расположенный смежно множеству ребер конденсатора.

Согласно еще одному аспекту предложена система переноса тепла для двигателя, содержащая по меньшей мере одну тепловую трубку, включающую в себя область испарения, расположенную внутри по отношению к выпускному коллектору, и область конденсации, продолжающуюся от выпускного коллектора, при этом тепловая трубка имеет продольную ось, которая перпендикулярна направлению потока отработавших газов через выпускное окно, и множество ребер конденсатора в тепловом контакте с областью конденсации.

Тепловая трубка предпочтительно вставляется через выпускное окно.

Система предпочтительно дополнительно содержит переходник, который выравнивается с выпускным коллектором в положении между выпускным коллектором и головкой блока цилиндров при прикреплении выпускного коллектора к двигателю.

Тепловая трубка предпочтительно вставляется через верхнюю поверхность переходника, а область испарения расположена в окне переходника, которое выравнивается с выпускным окном так, что продольная ось перпендикулярна потоку отработавших газов.

Система предпочтительно дополнительно содержит одно или более ребер испарения в тепловом контакте с областью испарения для увеличения площади поверхности области испарения.

Система предпочтительно дополнительно содержит вентилятор, смежный множеству ребер конденсатора для увеличения скорости конвекции.

Следует отметить, что могут использоваться одна или более тепловых трубок, включающих в себя подвергающиеся фазовым превращениям материалы. Кроме того, одна или более тепловых трубок могут быть присоединены к и/или объединены с различными областями системы выпуска непосредственно или опосредованно, чтобы переносить избыточное тепло из системы выпуска. Кроме того еще, различные иные подвергаемые фазовым превращениям материалы с различными иными тепловыми свойствами могут быть включены в состав, если требуется. Поэтому, одна или более тепловых трубок могут быть приспособлены, чтобы регенерировать тепло из системы выпуска выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, не оказывая неблагоприятного влияния на розжиг каталитического нейтрализатора отработавших газов.

Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании полезной модели. Она не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Кроме того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые решают любые или все недостатки, отмеченные в любой части данного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой схематичный примерный вид двигателя, включающего в себя систему переноса тепла согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.

Фиг. 2 представляет собой схематичный примерный вид встроенного выпускного коллектора, который может быть включен в систему переноса тепла по фиг. 1.

Фиг. 3 представляет собой схематичный примерный вид тепловой трубки, которая может быть включена во встроенный выпускной коллектор по фиг. 2.

Фиг. 4-8 представляют собой схематичные различные варианты осуществления встроенного выпускного коллектора, который может быть включен в систему переноса тепла по фиг. 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Последующее описание относится к системе переноса тепла, включающей в себя подвергающиеся фазовым превращениям материалы, которые скомпонованы таким образом, чтобы могла поглощаться тепловая энергия из системы выпуска. Примерные компоновки, описанные в материалах настоящей заявки, предоставляют тепловой энергии возможность поглощаться и уноситься из системы выпуска. Различные тепловые трубки могут быть включены в раскрытую систему. Например, одна или более тепловых трубок могут быть присоединены к выпускному коллектору, чтобы, тем самым, содержал встроенный выпускной коллектор для выделения тепловой энергии в атмосферу. Таким образом, одна или более тепловых трубок могут уносить тепло из системы выпуска, чтобы снижать термическую деградацию находящихся ниже по потоку компонентов системы выпуска.

Дополнительно, система переноса тепла может включать в себя различные текучие среды переноса тепла для выделения тепловой энергии из системы выпуска в многообразии разных условий работы. Таким образом, тепловая энергия может регенерироваться из системы выпуска, чтобы выдавать тепло в различные другие системы, такие как система отопления салона, системы смазки и/или другие компоненты системы выпуска, если требуется.

На фиг. 1 показана принципиальная схема, показывающая один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 сгорания (то есть, цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенными в них. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, электродвигатель стартера может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания отработавших газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответственные впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.

В этом примере, впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответственные системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.

Топливная форсунка 66 показана скомпонованной во впускном канале 44 в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания. Топливная форсунка 66 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, присоединенную непосредственно к камере 30 сгорания, для впрыска топлива прямо в нее некоторым образом, известным как непосредственный впрыск.

Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере, положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дросселем 62, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может выдаваться с контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 12.

Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут приводиться в действие в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.

Система 100 выпуска может включать в себя один или более компонентов ниже по потоку от выпускного клапана 54. Как показано на фиг. 1, система 100 выпуска включает в себя выпускной коллектор 49, который также включает в себя выпускной канал 48, в числе других выпускных каналов, каждый из которых соответствует другому цилиндру сгорания, если требуется. Выпускной коллектор 49 может быть встроенным выпускным коллектором, как дополнительно описано ниже. Система 100 выпуска дополнительно может включать в себя турбину 164 и одно или более устройств 70 снижения токсичности отработавших газов в сообщении по текучей среде выпускного канала 48. Кроме того еще, система 100 выпуска может включать в себя выхлопную трубу 14 ниже по потоку от одного или более устройств снижения токсичности отработавших газов для выпуска отработавших газов в атмосферу.

Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному патрубку 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливо/воздушного соотношения в отработавших газах, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NO_x, HC, или CO. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов показано скомпонованным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO_x, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может периодически перерегулироваться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя, в пределах конкретного топливо/воздушного соотношения.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 162, скомпонованный вдоль впускного коллектора 44. Что касается турбонагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 164, (например, через вал), скомпонованной на протяжении выпускного канала 48. Что касается нагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина компрессии (например, наддува), выдаваемой в один или более цилиндров двигателя через турбонагнетатель или нагнетатель, может регулироваться контроллером 12. Кроме того, датчик 123 может быть размещен во впускном коллекторе 44 для выдачи сигнала BOOST (НАДДУВ) в контроллер 12.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя систему 200 переноса тепла, присоединенную к одному или более компонентов системы выпуска у системы 100 выпуска, для поглощения тепловой энергии. Например, система переноса тепла может включать в себя одну или более тепловых трубок, объединенных с выпускным коллектором. По существу, тепло из отработавших газов может поглощаться тепловой трубкой и уноситься из выпускного коллектора. Таким образом, может быть уменьшен перегрев находящихся ниже по потоку компонентов выпуска, таких как каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов и/или турбина 164. Такая система переноса тепла дополнительно обсуждена со ссылкой на фиг. 2-8.

Кроме того, система 200 переноса тепла может включать в себя подвергаемые фазовым превращениям материалы для переноса тепловой энергии из системы выпуска и выделения регенерированной тепловой энергии в атмосферу. В этом примере, система 200 переноса тепла может быть скомпонована таким образом, чтобы уносить тепловую энергию из системы 100 выпуска выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. Другими словами, система 200 переноса тепла может поглощать тепло из подводимых отработавших газов вместо предоставления возможности всей тепловой энергии выходить в окружающую среду через выхлопную трубу 14. Например, система 200 переноса тепла может включать в себя компоненты в контакте с системой 100 выпуска, чтобы регенерировать тепло посредством проводимости. Другими словами, система 200 переноса тепла может включать в себя компоненты в физическом контакте и, таким образом, в тепловом контакте с компонентами системы 100 выпуска. Подвергающиеся фазовым превращениям материалы будут обсуждены подробнее со ссылкой на фиг. 3.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Следует отметить, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленным числом оборотов двигателя, может давать оценку заряда (включая воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика числа оборотов двигателя, может вырабатывать предопределенное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.

Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.

Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и что каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания, и т. д.

Как отмечено выше, в некоторых условиях работы двигателя, компоненты системы выпуска и/или другие компоненты двигателя, присоединенные к системе выпуска, могут находиться под угрозой термической деградации. Например, когда температура подводимого газа превышает допустимое пороговое значение, двигатель может работать в режиме обогащения (то есть, с топливо-воздушным соотношением <14,7) для снижения опасности перегрева турбины (например, если двигатель является двигателем с турбиной, включающим в себя компрессор и турбину) и/или каталитического нейтрализатора отработавших газов. Потребление топлива может увеличиваться для поддержания работы двигателя в режиме обогащения. Кроме того, избыточно богатое топливо может увеличивать выбросы, которые могут перегружать каталитический нейтрализатор отработавших газов захваченными твердыми частицами (например, окисью углерода). Когда доступен кислород, захваченные твердые частицы могут сжигаться для очистки каталитического нейтрализатора отработавших газов; однако, основа каталитического нейтрализатора отработавших газов может плавиться, если двигатель работает в режиме обогащения в течение очень длинных периодов времени.

Предыдущие решения включали в себя водяной жиклер для охлаждения выпускного коллектора и/или турбины. Однако, водяной жиклер также поглощает тепло во время холодного запуска и, таким образом, задерживает розжиг каталитического нейтрализатора отработавших газов. По существу, выбросы могут увеличиваться вследствие углеводородов, неэффективно преобразуемых каталитическим нейтрализатором отработавших газов.

Чтобы решить по меньшей мере некоторые вышеупомянутые проблемы, двигатель может включать в себя систему переноса тепла, присоединенную к выпускному коллектору. На фиг. 2 схематично показана система 200 переноса тепла, термически присоединенная к системе 100 выпуска. Как показано, система 200 переноса тепла включает в себя встроенный выпускной коллектор 202, расположенный выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. Встроенный выпускной коллектор 202 также может находиться выше по потоку от турбины 164, например, когда двигатель 10 является двигателем с турбиной. Следует понимать, что фиг. 2 включает в себя подобные элементы, которые уже описаны со ссылкой на фиг. 1. Такие элементы обозначены общими ссылочными позициями и для краткости повторно описаны не будут.

Встроенный выпускной коллектор 202 может включать в себя один или более компонентов системы 100 выпуска, а также один или более компонентов системы 200 переноса тепла. Например, встроенный выпускной коллектор 202 может включать в себя выпускной коллектор 49 и одну или более тепловых трубок 204.

Следует понимать, что, как упомянуто в материалах настоящей заявки, выпускной коллектор сконфигурирован в качестве как выпускного коллектора, так и устройства регенерации тепла посредством включения в состав одной или более тепловых трубок в тепловом контакте с поверхностью выпускного коллектора. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, используется встроенный выпускной коллектор. Встроенный выпускной коллектор заключает в себе вместе головку блока цилиндров и выпускной коллектор, где охлаждающая жидкость двигателя, протекающая через встроенный выпускной коллектор может охлаждать не только выпускные клапаны и выпускные окна, но также участки выпускного коллектора. В одном из конкретных примеров, охлаждающая жидкость, протекающая через встроенный выпускной коллектор, охлаждает участки выпускного коллектора, где поток отработавших газов из множества цилиндров был объединен в область общего потока. Кроме того еще, тепловые трубки могут быть расположены прилегающими к областям встроенного выпускного коллектора, включающим в себя каналы охлаждающей жидкости двигателя, для того чтобы дополнительно содействовать охлаждению встроенного выпускного коллектора. Дополнительно, тепловые трубки могут быть расположены в областях встроенного выпускного коллектора, где нет каналов охлаждающей жидкости (например, вследствие компоновочных и пространственных ограничений), для того чтобы обеспечивать достаточное регулирование температур коллектора.

Система 200 переноса тепла может включать в себя подвергаемые фазовым превращениям материалы для переноса тепловой энергии из системы выпуска. В этом примере, система 200 переноса тепла может быть скомпонована таким образом, чтобы уносить тепловую энергию из системы 100 выпуска в области, находящейся выше по потоку от турбины 164 и каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. Другими словами, система 200 переноса тепла может охлаждать подводимые отработавшие газы перед достижением отработавших газов турбины 164 и каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов, в некоторых условиях.

Как показано, система 200 переноса тепла может включать в себя ответвленную тепловую трубку 204. Например, участки тепловой трубки 204 могут близко соответствовать контурам выпускного коллектора 49, не затрудняя поток отработавших газов. Поэтому, ответвленная тепловая трубка 204 может включать в себя ветвь 206 тепловой трубки, которая соответствует выпускному каналу 48 каждого цилиндра 30. Примерная тепловая трубка дополнительно обсуждена со ссылкой на фиг. 3.

В некоторых вариантах осуществления, система 200 переноса тепла может быть расположена внутри по отношению к наружной поверхности выпускного коллектора 49. В других вариантах осуществления, система 200 переноса тепла может быть расположена снаружи по отношению к наружной поверхности выпускного коллектора 49, таким образом, облицовывая выпускной коллектор 49. Другими словами, система 200 переноса тепла может быть в физическом контакте с по меньшей мере одной поверхностью (например, внутренней поверхностью и/или наружной поверхностью) выпускного коллектора 49.

Система 200 переноса тепла может включать в себя область 208 испарения и область 210 конденсатора. Как показано, область 208 испарения может быть граничащей с выпускным коллектором 49, а область 210 конденсатора может тянуться из выпускного коллектора 49. Таким образом, область 210 конденсатора находится в тепловом контакте с атмосферой, а кроме того, область конденсатора может не быть присоединена ни к какому компоненту транспортного средства. Другими словами, область 210 конденсатора может быть соприкасающейся с атмосферой. По существу, тепловая энергия, например, может поглощаться на выпускном коллекторе 49 посредством проводимости и выделяться в атмосферу посредством конвекции. В некоторых вариантах осуществления, область 210 конденсатора может быть присоединена к другой системе, чтобы выдавать тепловую энергию в такую систему посредством проводимости, если требуется.

Кроме того, система 200 переноса тепла, как показано, может включать в себя ребра 212 конденсатора, расположенные в пределах области 210 конденсатора. Ребра 212 конденсатора могут включать в себя множество пластин в тепловом контакте с тепловой трубкой в пределах области 210 конденсатора. По существу, ребра 212 конденсатора могут увеличивать площадь поверхности конденсации. Таким образом, тепловая энергия, поглощенная системой 200 переноса тепла, может выделяться в атмосферу более эффективно.

В некоторых вариантах осуществления, область 208 испарения может включать в себя ребра испарения, подобные ребрам 212 конденсатора. Когда включены в состав, ребра испарения могут включать в себя множество пластин в тепловом контакте с ветвями 206 тепловой трубки в пределах области 208 испарения. Такие ребра испарения могут увеличивать площадь поверхности испарения. Таким образом, тепловая энергия может эффективнее поглощаться из выпускного коллектора 49.

Подвергающийся фазовым превращениям материал для системы 200 переноса тепла может быть выбран для испарения при относительно высокой температуре. Таким образом, подвергающийся фазовым превращениям материал выбирается для того, чтобы никакие фазовые превращения не происходили при более низких температурах, а взамен подвергающийся фазовым превращениям материал действовал в качестве теплового изолятора, чтобы поддерживать розжиг каталитического нейтрализатора отработавших газов. Когда температура подводимых газов соответствует количеству скрытого тепла, требуемому для фазового превращения материала, чтобы превращаться из жидкости в пар, подвергаемый фазовому превращению материал переносит поглощенное тепло в конденсатор 210, таким образом, унося тепло с выпускного коллектора 49. Таким образом, турбина 164 и/или каталитический нейтрализатор 70 отработавших газов могут быть защищены от термической деградации, не нанося ущерба розжигу каталитического нейтрализатора отработавших газов.

Следует понимать, что система 200 переноса тепла предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающей. Скорее, система 200 переноса тепла предусмотрена для иллюстрации общей концепции поглощения тепла из выпускного коллектора, чтобы снижать термическую деградацию находящихся ниже по потоку выпускных компонентов. Поэтому, следует понимать, что система переноса тепла может включать в себя дополнительные или альтернативные компоненты, нежели вариант осуществления, показанный на фиг. 2. Кроме того, следует понимать, что система 200 переноса тепла не ограничена геометрической конфигурацией, показанной на фиг. 2, так как возможны многочисленные геометрические варианты, не выходя из объема этой полезной модели. Например, система переноса тепла может контактировать с внутренней поверхностью и/или наружной поверхностью выпускного коллектора 49 разными способами и, соответственно, разные геометрические формы тепловой трубки могут быть возможны, не выходя из объема этой полезной модели. На фиг. 4-8 показаны различные варианты осуществления встроенного выпускного коллектора, который может быть включен в систему переноса тепла.

На фиг. 3 схематично показан частичный разрез тепловой трубки 300 согласно варианту осуществления настоящей полезной модели. Например, местный разрез может быть вдоль продольной оси тепловой трубки. По меньшей мере часть тепловой трубки 300 может быть компонентом встроенного выпускного коллектора 202, как описано выше.

Тепловая трубка 300 может быть любой приемлемой формы и не ограничена полым цилиндром в традиционном смысле термина «трубка». Скорее, тепловая трубка 300 может пониматься в общем смысле в качестве трубопровода для переноса тепловой энергии. По существу, тепловая трубка 300 может допускать различные пригодные геометрические формы. Например, тепловая трубка 300 может быть разветвленной конструкцией или дольчатой конструкцией, чтобы точно придерживаться контура поверхности выпускного коллектора. Следует понимать, что другие геометрические формы возможны, не выходя из объема этой полезной модели. Кроме того, каждая тепловая трубка 300 может быть одиночной тепловой трубкой или пучком тепловых трубок, при этом, пучок может включать в себя более чем одну тепловую трубку, например, упакованную в пределах общего корпуса.

Тепловая трубка 300 может включать в себя наружную оболочку 302, слой 304 жидкостной пленки, слой 306 капиллярного переноса и пространство 308 для пара. Как показано, наружная оболочка 302 может быть наружным слоем, со слоем 304 жидкостной пленки и слоем 306 капиллярного переноса, следующими в качестве последовательно более внутренних слоев, чем наружная оболочка 302. В заключение, пространство 308 для пара может быть самым внутренним слоем. Например, пространство 308 для пара может быть центральным пустым пространством внутри тепловой трубки 300.

Наружная оболочка 302 может быть теплопроводным твердым веществом. Например, наружная оболочка 302 может быть медной оболочкой; однако, другие проводящие твердые вещества возможны, не выходя из объема этой полезной модели. В качестве проводящего твердого вещества, наружная оболочка 302 может давать тепловой энергии возможность пассивно поглощаться (указано на стрелках 310) и пассивно выделяться (указано на стрелках 312). Как показано, тепловая энергия может пассивно поглощаться в пределах области 314 испарения подобно области 208 испарения. Область 314 испарения может соответствовать источнику тепла, такому как компонент системы выпуска, как описано выше. Например, область 314 испарения может быть присоединена к и/или объединена с выпускным коллектором 49, чтобы поглощать тепловую энергию посредством проводимости. По существу, область 314 испарения может физически контактировать с по меньшей мере одной поверхностью выпускного коллектора 49. Таким образом, область 314 испарения может быть смежной с выпускным коллектором 49.

Как показано, тепловая энергия может пассивно выделяться в пределах области 316 конденсатора, подобно области 210 конденсатора. Область 316 конденсатора может соответствовать приемнику тепла, такому как атмосфера, как описано выше. Таким образом, область 316 конденсатора может выделять тепловую энергию в атмосферу посредством конвекции. Однако, в некоторых вариантах осуществления, область 316 конденсатора может быть присоединена к системе двигателя, чтобы выдавать тепловую энергию на компонент такой системы посредством проводимости.

Адиабатическая область 318 может быть областью между областью 310 испарения и областью 312 конденсатора. Адиабатическая область 318 может описывать область тепловой трубки 300, где суммарный перенос тепла является нулевым. Другими словами, адиабатическая область 318 может не поглощать и не выделять тепловую энергию в/из окружающей среды.

Слой 304 жидкостной пленки может включать в себя жидкость 320 переноса тепла (HTF). HTF 320 также может указываться ссылкой как рабочая жидкость для специалистов в данной области техники. HTF 320 может быть любой пригодной жидкостью для поглощения/выделения тепловой энергии. Кроме того, конкретный тип жидкости HTF, используемой для системы переноса тепла, может быть выбран и приспособлен для того, чтобы свойства жидкости HTF надлежащим образом соответствовали требуемым тепловым техническим условиям одной или более систем двигателя в сообщении с системой переноса тепла.

HTF 320 может течь в пределах слоя 304 жидкостной пленки в направлении, в целом указанном стрелкой 322. Как показано, HTF 320 может течь из области 316 конденсатора в область 310 испарения. Другими словами, HTF 320 может течь с холодной стороны на горячую сторону тепловой трубки 300.

Слой 306 капиллярного переноса может включать в себя любой пригодный материал для содействия перемещению HTF во время фазовых превращений. Например, слой 306 капиллярного переноса может содействовать перемещению испаренной HTF в пространство 308 для пара в пределах области 310 испарения. Кроме того, слой 306 капиллярного распространения может содействовать перемещению сконденсированного пара HTF в слой 304 жидкостной пленки внутри области 316 конденсатора. Поэтому, слой 306 капиллярного переноса может содержать невпитывающий материал. В качестве одного из примеров, слой 306 капиллярного переноса может включать в себя покрытое воском волокно; другие материалы возможны, не выходя из объема этой полезной модели. В некоторых вариантах осуществления, жидкость и/или пар HTF могут переноситься между различными слоями тепловой трубки 300 внутри отдельного корпуса.

Пространство 308 для пара может включать в себя HTF в виде пара. Пар HTF может течь внутри пространства 308 для пара в направлении, в целом указанном стрелкой 324. Как показано, пар HTF может течь из области 310 испарения в область 316 конденсатора. Другими словами, пар HTF может течь с горячей стороны на холодную сторону тепловой трубки 300.

Таким образом, тепловая энергия может поглощаться и выделяться тепловой трубкой 300. Посредством использования подвергающихся фазовым превращениям материалов, таких как HTF 320, тепловая энергия может уноситься из одной среды и выдаваться в другую среду. Поскольку количество поглощаемой и выделяемой энергии соответствует количеству скрытой энергии, требуемой, чтобы происходило фазовое превращение HTF, рабочая текучая среда осуществляет цикл между жидкостью и паром внутри тепловой трубки 300.

Следует понимать, что тепловая трубка 300 предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающей. Поэтому, следует понимать, что тепловая трубка 300 может включать в себя дополнительные и/или альтернативные признаки, нежели проиллюстрированные на фиг. 3, не выходя из объема этой полезной модели. Кроме того, следует понимать, что тепловая трубка 300 может быть различными геометрическими формами, не выходя из объема этой полезной модели, и, таким образом, не ограничена цилиндрической трубкой, как показанная на фиг. 3.

На фиг. 4 схематично показана примерная система 400 переноса тепла, включающая в себя встроенный выпускной коллектор 402. Следует понимать, что система 400 переноса тепла может включать в себя подобные признаки, как система 200 переноса тепла, а кроме того, может быть в тепловой связи с системой 100 выпуска. Кроме того, система 400 переноса тепла может включать в себя одну или более тепловых трубок 300. Таким образом, следует понимать, что такие элементы обозначены общими ссылочными позициями и для краткости повторно описаны не будут.

Как показано, система 400 переноса тепла может быть присоединена к выпускному коллектору 49. Как описано выше, комбинация одной или более тепловых трубок 300 и выпускного коллектора 49 в тепловом контакте может содержать встроенный выпускной коллектор 402.

Система 400 переноса тепла включает в себя три тепловых трубки 300, термически присоединенных к выпускному коллектору 49. Например, каждая тепловая трубка может быть совмещена с выпускным окном. Как упомянуто в материалах настоящей заявки, выпускное окно является областью выпускного канала 48, находящейся ниже по потоку от выпускного клапана (например, выпускного клапана 54) и выше по потоку от области схождения (например, выпуска 404) выпускного коллектора 49. Таким образом, выпускной коллектор 49 может включать в себя выпускное окно, совпадающее с каждой камерой сгорания. В этом примере, выпускной коллектор 49 включает в себя три выпускных окна, при этом, каждое выпускное окно включает в себя участок тепловой трубки. Однако, следует понимать, что выпускной коллектор 49 может включать в себя больше или меньше, чем три выпускных окна, и, подобным образом, соответствующее количество тепловых трубок.

Как описано выше, каждая тепловая трубка 300 включает в себя область 314 испарения, адиабатическую область 318 и область 316 конденсатора. Как показано, по меньшей мере участок 406 области 314 испарения является внутренним по отношению к выпускному коллектору 49. Например, внутренний участок каждой тепловой трубки может быть расположен в пределах соответствующего выпускного окна. Кроме того, каждая тепловая трубка 300 может вставляться в соответствующее выпускное окно через верхнюю наружную поверхность 403 выпускного коллектора 49. Другими словами, область испарения может быть расположена во внутреннем пространстве выпускного коллектора в пределах выпускного окна В некоторых вариантах осуществления, тепловые трубки могут быть скомпонованы для того, чтобы внутренние участки 406 были перпендикулярны направлению потока отработавших газов (в целом указанному стрелками 407) через выпускные окна. Другими словами, продольная ось 409 каждой тепловой трубки 300 может быть перпендикулярной верхней поверхности выпускного коллектора 49. Таким образом, области 314 испарения могут быть расположены в пределах выпускных окон для того, чтобы тепловая энергия могла поглощаться посредством конвекции из отработавших газов, протекающих вокруг наружной поверхности внутренних участков тепловых трубок 300. Следует понимать, что внутренние участки тепловых трубок 300 могут быть вставлены для того, чтобы поток отработавших газов был по существу беспрепятственным.

В некоторых вариантах осуществления, участки 406 могут быть в тепловом контакте с множеством ребер испарителя. Каждое ребро испарителя может быть расположено параллельно с потоком отработавших газов, с тем чтобы не затруднять поток отработавших газов. Взамен, ребра испарителя, по выбору, могут быть включены в состав для увеличения площади поверхности областей 314 испарения. Ребра испарителя могут содержать проводящий материал, и каждое ребро испарителя может быть по существу тонкой пластиной с достаточным разнесением между ребрами испарителя для того, чтобы отработавшие газы беспрепятственно протекали между ребрами испарителя. Пример таких ребер испарителя показан на фиг. 5.

Как показано, система 400 переноса тепла включает в себя ребра 212 конденсатора, как описано выше. Как показано, области 316 конденсатора могут быть присоединены к ребрам 212 конденсатора для того, чтобы области конденсатора были перпендикулярны поверхности 412 ребер конденсатора. Ребра 212 конденсатора могут быть в тепловом контакте с областями 316 конденсатора для того, чтобы тепловая энергия из областей 316 конденсатора могла переноситься на ребра 212 конденсатора посредством проводимости. Таким образом, ребра 212 конденсатора увеличивают площадь поверхности области конденсатора и выделяют тепловую энергию в атмосферу. Как показано, пустое место 414 может быть расположено между соседними ребрами конденсатора для того, чтобы тепловая энергия в виде пара могла выделяться в атмосферу с поверхности каждого из ребер 212 конденсатора и/или из областей 316 конденсации тепловых трубок 300. Следует понимать, что система 400 переноса тепла может включать в себя другое количество ребер конденсатора и, таким образом, не ограничена пятью ребрами конденсатора, проиллюстрированными на фиг. 4. Например, система 400 переноса тепла может включать в себя одну или больше или меньше, чем пять ребер конденсатора, если требуется.

Как показано, система 400 переноса тепла, по выбору, может включать в себя один или боле вентиляторов 416 охлаждения для увеличения скорости конвекции с ребер 212 конденсатора и областей 318 конденсатора. В некоторых вариантах осуществления, система 400 переноса тепла может не включать в себя вентилятор охлаждения.

Следует понимать, что система 400 переноса тепла предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающей. Поэтому, следует понимать, что система 400 переноса тепла может включать в себя дополнительные и/или альтернативные признаки, нежели проиллюстрированные на фиг. 4, не выходя из объема этой полезной модели. Кроме того, следует понимать, что система 400 переноса тепла может включать в себя различные геометрические формы, не выходя из объема этой полезной модели, и, таким образом, не ограничена вариантом осуществления, проиллюстрированным на фиг. 4.

На фиг. 5 схематично показана примерная система 500 переноса тепла. Следует понимать, что система 500 переноса тепла может включать в себя подобные признаки, как системы 200 и/или 400 переноса тепла, а кроме того, может быть в тепловой связи с системой 100 выпуска. Кроме того, система 500 переноса тепла может включать в себя одну или более тепловых трубок 300. Таким образом, следует понимать, что такие элементы обозначены общими ссылочными позициями и для краткости повторно описаны не будут.

Как показано, система 500 переноса тепла может быть присоединена к выпускному коллектору 49. Как описано выше, комбинация тепловой трубки 300 и выпускного коллектора 49 в тепловом контакте может содержать встроенный выпускной коллектор 502.

Система 500 переноса тепла включает в себя одиночную тепловую трубку 300, термически присоединенную к выпускному коллектору 49. Как показано, тепловая трубка 300 пересекает все выпускные окна 504. Например, область 314 испарителя может пересекать все выпускные окна 504. Кроме того, по меньшей мере участок 506 области испарения может быть внутренней по отношению к выпускному коллектору 49. Например, каждый внутренний участок 506 тепловой трубки 300 может быть расположен в пределах соответствующего выпускного окна 504. Следует понимать, что другие участки области 314 испарителя могут не быть внутренними по отношению к выпускному коллектору 49. Например, некоторые участки между выпускными окнами 504 могут быт наружными по отношению к выпускному коллектору в некоторых вариантах осуществления. Однако, такие участки между выпускными окнами 504 могут быт внутренними по отношению к выпускному коллектору, если требуется.

В этом примере, тепловая трубка 300 расположена перпендикулярно направлению потока отработавших газов через все выпускные окна 504. Другими словами, продольная ось 509 тепловой трубки 300 может быть перпендикулярной боковой поверхности 510 головки блока цилиндров выпускного коллектора 49. Например, боковая поверхность 510 головки блока цилиндров может быть поверхностью, которая присоединена к головке блока цилиндров, когда выпускной коллектор 49 прикреплен к двигателю (например, двигателю 10). Кроме того, выпускной коллектор 49 может включать в себя множество проемов 512 для прикрепления выпускного коллектора 49 к двигателю посредством крепежного устройства (например, болта, винта, и т.д.).

Таким образом, область 314 испарения расположена в пределах всех выпускных окон 504 для того, чтобы тепловая энергия могла поглощаться с помощью конвекции из отработавших газов, протекающих вокруг наружной поверхности внутренних участков 506 ребер 508 испарения. Следует понимать, что внутренние участки тепловых трубок 300 могут быть вставлены для того, чтобы поток отработавших газов был по существу беспрепятственным.

Как показано, участки 506 могут быть термически присоединены к одному или более ребер 508 испарителя. Как описано выше, каждое ребро 506 испарителя может быть расположено параллельно с потоком отработавших газов, с тем чтобы не затруднять поток отработавших газов. Взамен, ребра испарителя увеличивают площадь поверхности областей 314 испарения. Ребра испарителя могут содержать проводящий материал, и каждое ребро испарителя может быть по существу тонкой пластиной с достаточным разнесением между ребрами испарителя для того, чтобы отработавшие газы беспрепятственно протекали между ребрами испарителя. Кроме того, система 500 переноса тепла может включать в себя ребра 212 конденсатора, как описано выше.

Следует понимать, что система 500 переноса тепла предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающей. Поэтому, следует понимать, что система 500 переноса тепла может включать в себя дополнительные и/или альтернативные признаки, нежели проиллюстрированные на фиг. 5, не выходя из объема этой полезной модели. Кроме того, следует понимать, что система 500 переноса тепла может включать в себя различные геометрические формы, не выходя из объема этой полезной модели, и, таким образом, не ограничена вариантом осуществления, проиллюстрированным на фиг. 5.

На фиг. 6 схематично показана примерная система 600 переноса тепла. Следует понимать, что система 600 переноса тепла может включать в себя подобные признаки, как системы 200, 500 и/или 600 переноса тепла, а кроме того, может быть в тепловой связи с системой 100 выпуска. Кроме того, система 600 переноса тепла может включать в себя одну или более тепловых трубок 300. Таким образом, следует понимать, что такие элементы обозначены общими ссылочными позициями и для краткости повторно описаны не будут.

Как показано, система 600 переноса тепла может быть присоединена к выпускному коллектору 49. Как описано выше, комбинация одной или более тепловых трубок 300 и выпускного коллектора 49 в тепловом контакте может содержать встроенный выпускной коллектор 602.

Система 600 переноса тепла включает в себя три тепловых трубки 300, термически присоединенных к переходнику 604. Например, переходник 604 может быть расположен между выпускным коллектором 49 и головкой блока цилиндров, когда выпускной коллектор 49 прикреплен к двигателю. Таким образом, проемы 512 могут выравниваться с проемами 606 переходника 604. Кроме того, следует понимать, что оба проема 512 и 606 выравниваются с соответствующими проемами головки блока цилиндра. Подобным образом, выпускные окна 504 выравниваются с соответствующими окнами 608 переходника, а кроме того, выравниваются с выпускным каналом 48 для каждого цилиндра сгорания.

Как показано, участки 610 каждой тепловой трубки 300 могут быть расположены в пределах внутренней части переходника 604 для того, чтобы области 314 испарения выставлялись по меньшей мере частично через каждое окно 608 проема. Кроме того, каждая тепловая трубка 300 может вставляться через переходник 604 на верхней поверхности 612 переходника. Таким образом, области 314 испарения могут быть расположены для того, чтобы отработавшие газы текли в направлении, перпендикулярном продольной оси 609. Другими словами, области 314 испарения могут быть расположены для того, чтобы тепловые трубки 300 были перпендикулярны верхней поверхности 612. Следует понимать, что области испарения могут быть вставлены в переходник 604 для того, чтобы поток отработавших газов был по существу беспрепятственным.

В некоторых вариантах осуществления, области 314 испарения могут включать в себя одно или более ребер испарителя, как описано выше. Кроме того, система 600 переноса тепла, как показано, может включать в себя ребра 212 конденсатора.

Следует понимать, что система 600 переноса тепла предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающей. Поэтому, следует понимать, что система 600 переноса тепла может включать в себя дополнительные и/или альтернативные признаки, нежели проиллюстрированные на фиг. 6, не выходя из объема этой полезной модели. Кроме того, следует понимать, что система 600 переноса тепла может включать в себя различные геометрические формы, не выходя из объема этой полезной модели, и, таким образом, не ограничена вариантом осуществления, проиллюстрированным на фиг. 6.

На фиг. 7 схематично показана примерная система 700 переноса тепла. Следует понимать, что система 700 переноса тепла может включать в себя подобные признаки, как системы 200, 500, 600 и/или 700 переноса тепла, а кроме того, может быть в тепловой связи с системой 100 выпуска. Кроме того, система 700 переноса тепла может включать в себя одну или более тепловых трубок 300. Таким образом, следует понимать, что такие элементы обозначены общими ссылочными позициями и для краткости повторно описаны не будут.

Как показано, система 700 переноса тепла может быть присоединена к выпускному коллектору 49. Как описано выше, комбинация тепловой трубки 300 и выпускного коллектора 49 в тепловом контакте может содержать встроенный выпускной коллектор 702.

Система 700 переноса тепла включает в себя одиночную тепловую трубку 300, термически присоединенную к наружной поверхности 704 выпускного коллектора 49. Например, область 314 испарения может быть присоединена к наружной поверхности 704, чтобы поглощать тепловую энергию посредством проводимости. Следует понимать, что тепловая трубка 300 может находиться в физическом контакте с различными наружными поверхностями выпускного коллектора 49. В этом примере, тепловая трубка 300 может находиться в физическом контакте (и, таким образом, в тепловом контакте) с наружной поверхностью 704, которая не является боковой поверхностью головки блока цилиндров выпускного коллектора 49.

В этом примере, тепловая трубка 300 включает в себя изгиб 706. В некоторых вариантах осуществления, тепловая трубка 300 может включать в себя более чем один изгиб. В качестве альтернативы, тепловая трубка 300 может быть сконфигурирована без изгиба, если требуется.

Следует понимать, что система 700 переноса тепла предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающей. Поэтому, следует понимать, что система 700 переноса тепла может включать в себя дополнительные и/или альтернативные признаки, нежели проиллюстрированные на фиг. 7, не выходя из объема этой полезной модели. Кроме того, следует понимать, что система 700 переноса тепла может включать в себя различные геометрические формы, не выходя из объема этой полезной модели, и, таким образом, не ограничена вариантом осуществления, проиллюстрированным на фиг. 7.

На фиг. 8 схематично показана примерная система 800 переноса тепла. Следует понимать, что система 800 переноса тепла может включать в себя подобные признаки, как системы 200, 500, 600, 700 и/или 800 переноса тепла, а кроме того, может быть в тепловой связи с системой 100 выпуска. Кроме того, система 800 переноса тепла может включать в себя одну или более тепловых трубок 300. Таким образом, следует понимать, что такие элементы обозначены общими ссылочными позициями и для краткости повторно описаны не будут.

Как показано, система 800 переноса тепла может быть присоединена к выпускному коллектору 49. Как описано выше, комбинация тепловой трубки 300 и выпускного коллектора 49 в тепловом контакте может содержать встроенный выпускной коллектор 802.

Система 800 переноса тепла включает в себя одиночную тепловую трубку 300, термически присоединенную к наружной поверхности 704, подобно системе 700 переноса тепла. Как показано, область 314 испарения тепловой трубки 300 может быть сконфигурирована в качестве тепловой пластины 804. Тепловая пластина 804 может иметь большую площадь поверхности для осуществления теплового контакта с выпускным коллектором, например, по сравнению с системой 700 переноса тепла. Следует понимать, что тепловая пластина 804 может иметь подобную конструкцию, как тепловая трубка 300, и может отличаться только геометрической формой. Как показано, тепловая трубка 804 может быть в продолговатой форме; однако, другие геометрические формы возможны, не выходя из объема этой полезной модели. Например, тепловая пластина 804 может быть в неправильной форме, которая физически контактирует со всей наружной поверхностью 704. В качестве альтернативы, тепловая пластина 804 может быть в неправильной форме, которая контактирует с меньшей, чем всей, наружной поверхностью 704. В качестве еще одного примера, тепловая пластина 804 может быть в различных правильных формах, которые физически контактируют со всей наружной поверхностью 704 или меньшей, чем всей, наружной поверхностью 704.

Следует понимать, что система 800 переноса тепла предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающей. Поэтому, следует понимать, что система 800 переноса тепла может включать в себя дополнительные и/или альтернативные признаки, нежели проиллюстрированные на фиг. 8, не выходя из объема этой полезной модели. Кроме того, следует понимать, что система 800 переноса тепла может включать в себя различные геометрические формы, не выходя из объема этой полезной модели, и, таким образом, не ограничена вариантом осуществления, проиллюстрированным на фиг. 8.

Системы, описанные в материалах настоящей заявки, используют тепловую трубку разными способами, чтобы регенерировать тепловую энергию, которая, в ином случае, была бы губительной для находящихся ниже по потоку компонентов системы. Например, тепловая энергия может отводиться из системы выпуска, чтобы защищать находящиеся ниже по потоку компоненты от термической деградации, как описано выше.

Следует понимать, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому, и другим типам двигателя. Предмет настоящей полезной модели включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.

Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет настоящей полезной модели.

Claims (20)

1. Система выпуска для двигателя, содержащая:

каталитический нейтрализатор отработавших газов;

встроенный выпускной коллектор выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов; и

систему переноса тепла для двигателя, содержащую

по меньшей мере одну тепловую трубку в тепловом контакте с выпускным коллектором и атмосферой, при этом тепловая трубка включает в себя подвергающийся фазовым превращениям материал, который пассивно поглощает тепло после каталитического розжига.

2. Система выпуска по п.1, в которой тепловая трубка находится в тепловом контакте с внутренним пространством выпускного коллектора.

3. Система выпуска по п.1, в которой тепловая трубка вставлена через наружную поверхность выпускного коллектора.

4. Система выпуска по п.3, в которой область испарения тепловой трубки расположена в выпускном окне выпускного коллектора, при этом продольная ось тепловой трубки перпендикулярна потоку отработавших газов.

5. Система выпуска по п.1, в которой область испарения находится в тепловом контакте с наружной поверхностью выпускного коллектора.

6. Система выпуска по п.5, в которой тепловая трубка включает в себя тепловую пластину в тепловом контакте с наружной поверхностью выпускного коллектора.

7. Система выпуска по п.6, в которой тепловая пластина имеет большую площадь поверхности, чем другие участки тепловой трубки.

8. Система выпуска по п.1, в которой тепловая трубка включает в себя изгиб, при этом тепловая трубка включает в себя область конденсатора в тепловом контакте с атмосферой, причем область конденсатора не присоединена ни к какому компоненту транспортного средства.

9. Встроенный выпускной коллектор для двигателя, содержащий:

систему переноса тепла для двигателя, содержащую

по меньшей мере одну тепловую трубку, включающую в себя область испарения в тепловом контакте с выпускным коллектором и область конденсатора, граничащую с атмосферой; и

множество ребер конденсатора, присоединенных к области конденсатора тепловой трубки.

10. Встроенный выпускной коллектор по п.9, в котором область испарения тепловой трубки находится в тепловом контакте с одним или более ребер испарения.

11. Встроенный выпускной коллектор по п.9, в котором область испарения является внутренней по отношению к выпускному коллектору при расположении в выпускном окне.

12. Встроенный выпускной коллектор по п.11, в котором продольная ось тепловой трубки перпендикулярна направлению потока отработавших газов через выпускное окно.

13. Встроенный выпускной коллектор по п.9, в котором тепловая трубка включает в себя наружную оболочку, слой рабочей текучей среды, слой капиллярного распространения и пространство для пара.

14. Встроенный выпускной коллектор по п.9, дополнительно содержащий вентилятор охлаждения, расположенный смежно множеству ребер конденсатора.

15. Система переноса тепла для двигателя, содержащая:

по меньшей мере одну тепловую трубку, включающую в себя область испарения, расположенную внутри по отношению к выпускному коллектору, и область конденсации, продолжающуюся от выпускного коллектора, при этом тепловая трубка имеет продольную ось, которая перпендикулярна направлению потока отработавших газов через выпускное окно; и

множество ребер конденсатора в тепловом контакте с областью конденсации.

16. Система переноса тепла по п.15, в которой тепловая трубка вставляется через выпускное окно.

17. Система переноса тепла по п.15, дополнительно содержащая переходник, который выравнивается с выпускным коллектором в положении между выпускным коллектором и головкой блока цилиндров при прикреплении выпускного коллектора к двигателю.

18. Система переноса тепла по п.17, в которой тепловая трубка вставляется через верхнюю поверхность переходника, а область испарения расположена в окне переходника, которое выравнивается с выпускным окном так, что продольная ось перпендикулярна потоку отработавших газов.

19. Система переноса тепла по п.15, дополнительно содержащая одно или более ребер испарения в тепловом контакте с областью испарения для увеличения площади поверхности области испарения.

20. Система переноса тепла по п.15, дополнительно содержащая вентилятор, смежный множеству ребер конденсатора для увеличения скорости конвекции.

Images