CN101443205A - 排气热回收*** - Google Patents

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Abstract

一种排气热回收***(10)包括排气热回收热交换器(18)，在其中将热从内燃机(12)排放的排气传送到用于冷却所述内燃机(12)的发动机冷却液；以及用于回收排气的排气热的热泵***(22)。热泵***(22)包括用于循环CO2制冷剂的制冷循环通道(24)；吸热热交换器(32)，在其中将热从排气传送到所述CO2制冷剂；以及放热热交换器(28)，在其中回收由在放热热交换器(32)中的CO2制冷剂的热传送而回收的排气热。

Description

排气热回收***
技术领域
[0001]本发明涉及一种应用到诸如汽车的车辆上的排气热回收***，其供给热以加热车厢和暖机。
背景技术
[0002]现有具有下列特征的车辆热泵***(例如，公开号为H3-90430的日本专利申请(JP-A-3-90430)中公开的热泵***)。该热泵***包括排气热交换器和热泵电路。在排气热交换器中，回收从内燃机排放的排气的热，并将其传送到发动机冷却液。所述热泵电路利用外部空气和在排气热交换器中加热的发动机冷却液作为热源。如果当发动机冷却液的温度低时选择加热模式，则停止对暖风气箱供给发动机冷却液，并且利用热泵电路加热车厢。
[0003]然而，在上述技术中，因为所述热泵利用外部空气和在排气热交换器中加热的发动机冷却液作为热源，从而希望进一步改善有效加热的热泵效率。
发明内容
[0004]本发明的目的是提高一种能有效回收排气热的排气热回收***。
[0005]根据本发明的一个方案的排气热回收***，包括排气热回收热交换器，在其中将热从内燃机排放的排气传送到用于冷却所述内燃机的冷却液。所述排气热回收***还包括热泵。所述热泵包括用于制冷剂的循环通道；吸热热交换器，在其中将所述热从所述排气传送到所述制冷剂；以及放热热交换器，在其中将所述热从所述制冷剂回收。
[0006]在根据上述方案的排气热回收***中，从内燃机排放的排气的排气热(能量)被回收并被传送到排气热回收热交换器中的冷却液，以用于使得内燃机快速变暖、加热车厢和其它目的。此外，排气的排气热被回收且被传送到吸热热交换器中的制冷剂，并被用作热源来运行热泵。例如，通过从放热热交换器中的制冷剂传送的热，使得内燃机快速变暖并加热车厢。
[0007]因为热泵使用排气作为热泵的热源，也就是，因为热泵使用高温流体作为热源，所以热泵效率高。因此当排放排气时，不将排气热排放车辆外部并能有效地回收。根据本发明的热泵因此具有比使用相对低温的外部空气或诸如冷却液的流体作为热源的传统结构更高的性能。从而，改善整个车辆的热效率。
[0008]因此，在根据上述方案的排气热回收***中，能有效回收排气热。此外，因为将排气用作热泵的热源，所以能防止结霜。
[0009]在根据上述方案的排气热回收***中，热泵的吸热热交换器可设置在所述排气的流动方向中的排气热回收热交换器的下游。
[0010]在根据上述方案的排气热回收***中，排气的排气热首先在排气热回收热交换器中被回收并被传送到冷却液，然后在排气热回收热交换器中未被回收的排气热在热泵中被回收。此外，因为在排气热回收热交换器中将排气的热传送到冷却液之后，在吸热热交换器中将余热以相对低温从排气传送到制冷剂，所以能防止制冷剂过热(即，过压的增加)。因此，通过使用简单的结构能保护热泵免受高温，并且能利用与例如使排气热回收热交换器中的热传送区域扩张的***相比更紧凑的***，来有效回收排气热。
[0011]在根据上述方案的排气热回收***中，所述冷却液可通过由来自所述内燃机的动力驱动的泵循环。
[0012]根据上述方案的排气热回收***可进一步包括排气热回收开关装置，其在回收所述排气的排气热的排气热回收状态和将所述排气排放到外部的排放状态之间转换。在所述排气热回收***中，通过将所述排气热回收开关装置从排放状态转换到排气热回收状态，使得所述排气流经所述排气热回收热交换器和所述吸热热交换器。
[0013]根据上述方案的排气热回收***可进一步包括控制装置，在所述冷却液的温度低于预定温度时，所述控制装置将所述排气热回收开关装置转换到所述排气热回收状态，并且在所述冷却液的所述温度等于或高于所述预定温度时，将所述排气热回收开关装置转换到所述排放状态。
[0014]在根据上述方案的排气热回收***中，所述热泵可包括压缩机，所述压缩机对在所述吸热热交换器中所述热已传送到其上的所述制冷剂进行压缩。所述排气热回收***可进一步包括控制装置，当所述冷却液的温度低于预定温度时，所述控制装置将所述排气热回收开关装置转换到所述排气热回收状态，并运行所述压缩机。
[0015]在根据上述方案的排气热回收***中，当所述冷却液的所述温度等于或高于所述预定温度时，所述控制装置控制所述排气热回收开关装置到所述排放状态，并控制所述压缩机到停止状态。
[0016]在根据上述方案的排气热回收***中，将所述热泵的放热热交换器构造成使得在其中将所述热从制冷剂传送到冷却液。
[0017]在根据上述方案的排气热回收***中，在热泵的放热热交换器中将热释放到冷却液，因此从排气回收的所有热被传送到冷却液。这样，利用所述冷却液，能快速使得内燃机变暖，并且能达到空气加热(对用于空气调节的空气加热)。
[0018]在根据上述方案的排气热回收***中，所述热泵的放热热交换器可设置在用于所述冷却液的循环通道中所述排气热回收热交换器的上游。
[0019]在根据上述方案的排气热回收***中，在热泵***的放热热交换器中将排气热释放到冷却液中。因为在将所述冷却液在排气回收热交换器中加热之前以相对低温将所述热释放到冷却液，所以热泵效率高，从而有助于改善整个热回收效率。
[0020]根据上述方案的排气热回收***进一步包括暖气风箱，其可设置在用于所述冷却液的循环通道中的所述排气热回收热交换器的上游，并加热用于空气调节的空气。另外，所述热泵的放热热交换器可设置在用于所述冷却液的所述循环通道中的所述暖气风箱的下游。
[0021]在根据上述方案的排气热回收***中，因为在循环通道中以最低温将所述热释放到冷却液中，也就是，在暖气风箱中将热从冷却液释放到空气中之后，而在排气热回收热交换器中加热冷却液之前，将所述热释放到冷却液中，因此进一步改善热泵效率，从而有助于进一步改善整个热回收效率。
[0022]在根据上述方案的排气热回收***中，可构造所述热泵的放热热交换器，使得在其中将所述热从制冷剂传送到用于空气调节的空气。
[0023]在根据上述方案的排气热回收***中，在所述热泵的放热热交换器中加热用于空气调节的空气，从而将回收热用于车厢加热。因为在热释放热交换器中直接加热空气，所以加热开始时间能短于发动机冷却液用于加热的情况。
[0024]根据上述方案的排气热回收***可进一步包括暖气风箱，其设置在用于所述冷却液的循环通道中并加热用于空气调节的空气；以及暖气风箱开关装置，其在将用于空气调节的所述空气供给到所述暖气风箱的供气状态和未将用于空气调节的所述空气供给到所述暖气风箱的暖气风箱旁路状态之间转换。
[0025]在根据上述方案的排气热回收***中，当所述暖气风箱开关装置停止供给空气到暖气风箱时，则不从暖气风箱中释放热以便加热所述空气。因此，在暖气风箱中停留的冷却液的温度不增加，并能缩短用于内燃机的变暖时间。
[0026]根据上述方案的排气热回收***可进一步包括热泵开关装置，其在将用于空气调节的所述空气供给到所述放热热交换器的供气状态和未将用于空气调节的所述空气供给到所述放热热交换器的热泵旁路状态之间转换。
[0027]在根据上述方案的排气热回收***中，当所述热泵运行时将所述暖气风箱开关装置转换到所述暖气风箱旁路状态，并且当所述热泵停止时将所述热泵开关装置转换到所述热泵旁路状态。
[0028]根据上述方案的排气热回收***，可进一步包括排气热回收开关装置，其在回收所述排气的所述排气热的排气热回收状态和将所述排气排放到外部的排放状态之间转换；以及控制装置，其在所述冷却液的温度低于预定温度时，将所述排气热回收开关装置转换到所述排气热回收状态，并且将所述暖气风箱开关装置转换到所述暖气风箱旁路状态。
[0029]根据上述方案的排气热回收***，其包括具有压缩机的热泵，所述压缩机对在所述吸热热交换器中所述热已传送到其上的制冷剂进行压缩。所述排气热回收***可进一步包括排气热回收开关装置，其在回收所述排气的排气热的排气热回收状态和将所述排气排放到外部的排放状态之间转换；以及控制装置，在所述冷却液的温度低于预定温度时，如果有加热用于空气调节的所述空气的请求，则所述控制装置将所述排气热回收开关装置转换到所述排气热回收状态，并运行所述压缩机。
[0030]在根据上述方案的排气热回收***中，当所述冷却液的温度低于所述预定温度时，如果有加热的所述请求，则所述控制装置将所述暖气风箱开关装置转换到所述暖气风箱旁路状态。
[0031]在根据上述方案的排气热回收***中，当所述冷却液的温度等于或高于所述预定温度时，所述控制装置控制所述排气热回收开关装置到所述排放状态，并控制所述压缩机到停止状态。
[0032]在如上述方案所述的排气热回收***中，当所述冷却液的温度等于或高于所述预定温度时，所述控制装置控制所述热泵开关装置到所述热泵旁路状态。
[0033]如上所述，根据本发明方案的排气热回收***具有有效回收排气热的优点。
附图说明
[0034]从下列结合附图对优选实施方式的描述中，本发明的上述和/或其它的目的、特征和优点将变得更清晰，在附图中相同的标记用于表示相似的元件，其中：
图1为示出根据本发明的第一实施方式的排气热回收***的***结构图。
图2为示出根据本发明的第二实施方式的排气热回收***的***结构图。
图3为示意性示出在空调器外壳中组成根据本发明的第二实施方式的排气热回收***的一部分的放热热交换器的布置的侧视截面图。
具体实施方式
[0035]下面将结合图1描述作为根据本发明第一实施方式的排气热回收***的排气热回收***10。图1示出了排气热回收***10的***结构图(***流程图)。如图1所示，排气热回收***10包括冷却液循环通道14，发动机冷却液通过该冷却液循环通道14循环并被供给到产生车辆驱动力的内燃机12。在本实施方式中，由从内燃机12输出的动力所驱动的机械泵15使发动机冷却液在冷却液循环通道14中循环。应注意的是，可以使用电动泵来代替机械泵。
[0036]暖风气箱16设置在冷却液循环通道14中。暖风气箱16用作提供加热车厢的热空气的热交换器。在暖风气箱16中，发动机冷却液用作热源。更确切地，暖风气箱16设置在空调器外壳(未示出)中。在暖风气箱16中，用从发动机冷却液传送的热来加热被引入到空调器外壳中的空气，从而将被加热的空气用于加热车厢。通过由诸如风扇的鼓风机(未示出)引入到车厢内的被加热的空气来加热车厢。
[0037]此外，排气热回收热交换器18设置在冷却液循环通道14中。在排气热回收热交换器18中，从内燃机12排放的排气的排气热(能量)被回收并被传送到发动机冷却液。更确切地，在排气热回收热交换器18中，流经排气管20的排气的排气热被传送到在冷却液循环通道14中循环的发动机冷却液上，其中所述排气管20连接到内燃机12的排气歧管12A。排气管20的下游边缘(未示出)通大气。
[0038]排气热回收***10进一步包括用于回收排气的排气热的热泵***22。在该实施方式中，热泵***22被构造为回收排气热并将其传送到发动机冷却液。下面将给出详细描述。
[0039]热泵***22包括循环制冷剂的制冷剂循环通道24。在制冷剂循环通道24中，依次设置有压缩机26、放热热交换器28、膨胀阀30和吸热热交换器32。在该实施方式中，CO2制冷剂用作通过制冷剂循环通道24循环的制冷剂。
[0040]放热热交换器28用作热泵***22的制冷剂散热器(refrigerant radiator)，并作为在其中将热从CO2制冷剂传送到发动机冷却液的热交换器。更确切地，在放热热交换器28中，热从通过制冷剂循环通道24循环的CO2制冷剂传送到发动机冷却液。吸热热交换器32用作在其中将热从排气传送到CO2制冷剂的热交换器，并且其被构造为CO2制冷剂从排气中吸收排气热(即，回收排气热并将排气热传送到CO2制冷剂)。另外，在热泵***22中，CO2制冷剂在吸热热交换器32中蒸发，以便回收排气热作为潜热并降低CO2制冷剂的温度和压力。然后压缩机26压缩低温低压的CO2制冷剂以增加所述CO2制冷剂的温度和压力，并将高温高压的CO2制冷剂发送到放热热交换器28。在放热热交换器28中，由所述高温高压CO2制冷剂所携带的排气热被回收并传送到发动机冷却液。膨胀阀30使CO2制冷剂膨胀以在将制冷剂供给到吸热热交换器32之前将制冷剂转换成低压流体。
[0041]这样，在热泵***22中，排气的排气热被回收并被传送到发动机冷却液(即，在发动机冷却液中存储排气热)。在该实施方式中，放热热交换器28设置在冷却液循环通道14中暖气风箱16和排气热回收热交换器18之间，也就是，设置在发动机冷却液的流动方向中的暖气风箱16的下游和排气热回收热交换器18的上游。
[0042]吸热热交换器32设置在排气管20中排气的流动方向中的排气热回收热交换器18的下游。另外，在排气管20中设置有旁路排气通道20A，以便绕过排气热回收热交换器18和吸热热交换器32。在旁路排气通道20A中设置有开关阀34。当开关阀34开启时，排气主要流经旁路排气通道20A并被排放到外部。当开关阀34关闭时，排气依次流经排气热回收热交换器18和吸热热交换器32，从而以上述方式回收排气。应注意的是，开关阀34用作根据本发明的排气热回收开关装置。
[0043]排气热回收***10还包括用作所述***的控制装置的ECU(未示出)。ECU电连接到压缩机26和开关阀34，以便运行和停止压缩机26以及开启和关闭开关阀34。ECU接收来自温度传感器的对应于发动机冷却液的温度的输出信号，以及接收来自空调ECU的表示加热负荷的信号。ECU基于所接收到的信号控制压缩机26和开关阀34。
[0044]接下来，将描述第一实施方式的效果和优点。
[0045]在如上述配置的排气热回收***10中，例如，当发动机冷却液的温度低于预定温度时(例如，当内燃机刚启动时)，ECU关闭开关阀34并运行压缩机26。然后来自内燃机12的排气流入排气热回收热交换器18和吸热热交换器32。在排气热回收热交换器18中，发动机冷却液直接由从高温排气传送到发动机冷却液的热来加热。此外，在热泵***22中，在吸热热交换器32中回收的排气的排气热被传送到CO2制冷剂，然后所述热被从CO2制冷剂供给到发动机冷却液。结果，发动机冷却液被加热。
[0046]例如，当发动机冷却液的温度变为等于或高于预定温度时，ECU开启开关阀34并停止压缩机26(以停止热泵***22)。在这种情况下，排气主要流经旁路排气通道20A并被排放到外部。
[0047]因为排气热回收***10设置有热泵***22，所以在排气热回收热交换器18中未回收的排气热(热能)能在热泵***22中被回收并被供给到发动机冷却液(即，到暖气风箱16)。此外，因为热泵***22设置有利用排气作为热源的吸热热交换器32，换句话说，吸热热交换器32的热源为温度比例如用外部空气或发动机冷却液作为热源的传统构造中的温度高的流体，所以热泵***22的热泵效率高。结果，在排气热回收热交换器18中未回收的排气的排气热能有效地在热泵***22中被回收。
[0048]吸热热交换器32设置在排气的流动方向中的排气热回收热交换器18的下游。因此，能够防止CO2制冷剂过热，即，由于高温排气而过膨胀。换句话说，保护具有高的热回收效率的热泵***22免受高温。此外，因为吸热热交换器32使用排气作为热源，所以不会产生例如当外部空气用作热源时涉及到的结霜的问题。
[0049]在排气热回收***10中，因为在热泵***22中回收的排气热用于增加发动机冷却液的温度，所以内燃机12很快变暖，并能改善利用暖气风箱16的加热性能。因此，即使在刚启动内燃机12之后，也能获得好的加热性能。
[0050]此外，在热泵***22中，设置放热热交换器28，以便将排气热释放到最低温的发动机冷却液，即，在冷却液循环通道14中设置的排气热回收热交换器18中回收排气热之前和将排气热从暖气风箱16中的冷却液释放之后的冷却液。因此，热泵效率高，并且能更有效地回收排气热。因此，整个排气热回收***10改善热回收效率。
[0051]基于上述内容，在应用排气热回收***10的车辆中，改善加热性能同时维持好的燃料效率。也就是，能改善加热性能而不会使得燃料效率退化。更确切地，在没有配置排气热回收热交换器18和热泵***22的传统热回收***中，有必要为了改善加热性能(增加发动机冷却液的温度)而增加空载发动机转速来快速加热冷却液循环通道14中的冷却液或改变变速器的换挡正时。然而，在排气热回收***10中，因为有效地回收排气热并将其传送到发动机冷却液，所以不再有必要增加空载发动机转速或改变换挡正时，从而有利于改善加热性能而不会使得燃料效率退化。同时，发动机进一步快速变暖同时维持好的燃料效率。
[0052]因此，在根据第一实施方式的排气热回收***10中，能有效地回收排气热。
[0053]接下来，将结合图2和图3描述根据本发明第二实施方式的排气热回收***50。在第二实施方式中和第一实施方式中相同的元件和部分将用相同的附图标记表示，并因此将不再重复对其进行详细描述。
[0054]图2示出了根据本发明第二实施方式的排气热回收***50的***结构图(***流程图)。如图2所示，排气热回收***50包括热泵***52，代替上述热泵***22。这使得排气热回收***50与根据第一实施方式的排气热回收***10区别开。
[0055]热泵***52基本与热泵***22相同，除了热泵***52包括在其中热从CO2制冷剂传送到用于空气调节的空气中的放热热交换器54，代替在其中热从CO2制冷剂传送到发动机冷却液的放热热交换器28。因此，在热泵***52中，在吸热热交换器32中回收的排气热被释放到放热热交换器54中的空气中，以便产生用于加热车厢的热空气。在本实施方式中，空气加热不需要从发动机冷却液或暖气风箱16传送热。
[0056]如图3所示，放热热交换器54和暖气风箱16设置在空调器外壳56中。放热热交换器54和暖气风箱16形成车辆空调器58。车辆空调器58的实例将在下面补充描述。
[0057]如图3所示，空调器外壳在其两端敞开。外部风门62和再循环风门64形成在空调器外壳56的一端上。外部风门62和再循环风门64通过再循环/通风开关调节风门60来开启和关闭。在空调器外壳56的另一端上，设置有朝向车厢敞开的多个出气口68，在适当的时候通过模式选择器调节风门66来开启和关闭。出气口68包括例如除霜器出口68A、一侧/中央阻挡出气口68B和地板出气口68C。因此，允许被加热的空气利用模式选择器调节风门66通过在期望位置的至少一个出气口68流入车厢。
[0058]此外，鼓风机70设置在空调器外壳56中的外部风门62和再循环风门64的下游。鼓风机70将空气通过外部风门62或再循环风门64吸入到空调器外壳56中，并将吸入的空气朝向出气口68发送。在空调器外壳56中的鼓风机70的下游设置有用于冷却空气调节用空气的蒸发器72。蒸发器72可构成制冷循环(未示出)。当执行制冷循环时，制冷剂通过从空气传送到制冷剂的热在蒸发器72中蒸发，以便从空气中去除潜热。
[0059]冷热空气混合调节阀74和暖气风箱16设置在空调器外壳56中的蒸发器72的下游。例如基于冷热空气混合调节阀74的开度，将蒸发器72的下游空气引导到暖气风箱16中，然后加热空气。随后，在与未通过暖风气箱16的未加热空气混合之后，将被加热的空气发送到出气口68。冷热空气混合调节阀74能调整流经暖气风箱16的空气量与未流经暖气风箱16的空气量的比率，所述比率在来自蒸发器72的几乎所有空气都流经暖气风箱16的状态下的比率和来自蒸发器72的几乎所有空气都未流经暖气风箱16状态下(后面的状态将在下文中称为“暖气风箱旁路状态”)的比率之间。应注意的是，冷热空气混合调节阀74用作根据本发明的暖气风箱开关装置。
[0060]冷热空气混合调节阀76和放热热交换器54设置在空调器外壳56中的暖气风箱16的下游。例如基于冷热空气混合调节阀76的开度，将蒸发器72(暖气风箱16)的下游空气引导到放热热交换器54中，然后加热空气。随后，在与未通过放热热交换器54的未加热空气混合之后，将被加热的空气发送到出气口68。冷热空气混合调节阀76能调整流经放热热交换器54的空气量与未流经放热热交换器54的空气量的比率，所述比率在来自蒸发器72的几乎所有空气都流经放热热交换器54的状态下的比率和来自蒸发器72的几乎所有空气都未流经放热热交换器54的状态下(后面的状态将在下文中称为“热泵旁路状态”)的比率之间。应注意的是，冷热空气混合调节阀76用作根据本发明的热泵开关装置。
[0061]上述排气热回收***50和车辆空调器58由控制装置(未示出)整体地(同步地)控制。当运行热泵***52时，冷热空气混合调节阀74置于空气未在暖气风箱内加热的暖气风箱旁路状态。当停止热泵***52时，冷热空气混合调节阀76置于热泵旁路状态。
[0062]排气热回收***50的其它部分的构造和排气热回收***10的相同。接下来，下面将描述根据第二实施方式的排气热回收***50的效果和优点。
[0063]在如上构造的排气热回收***50中，例如，当发动机冷却液的温度低于预定温度时(例如，当内燃机12刚启动时)，ECU关闭开关阀34。由于开关阀34被关闭，排气的排气热被回收并被传送到排气热回收热交换器18中的发动机冷却液。因此，内燃机12快速变暖。特别地，如果将冷热空气混合调节阀74转换到暖气风箱旁路状态，则抑制从暖气风箱16释放热，并且内燃机12更快地变暖。当发动机冷却液的温度变得等于或高于所述预定温度时，例如，ECU开启开关阀34。在这种情况下，排气主要流经旁路排气通道20A并被排放到外部。
[0064]此外，在排气热回收***50中，例如，如果当发动机冷却液温度低于所述预定温度时(例如，当内燃机12刚启动时)有加热车厢的请求，则ECU关闭开关阀34并运行压缩机26。然后，来自内燃机12的排气流入到排气热回收热交换器18和吸热热交换器32。在排气热回收热交换器18中，发动机冷却液直接由从高温排气传送的热加热。因此，内燃机12更快地变暖。
[0065]在热泵***52中，在吸热热交换器32中回收的排气的排气热被传送到CO2制冷剂，然后被从CO2制冷剂供给到引入到空调器外壳56内的空气。因此，加热用于加热车厢的空气。在这种情况下，冷热空气混合调节阀74置于暖气风箱旁路状态，并且空气未在暖气风箱16中加热。在放热热交换器54中所述空气由从CO2制冷剂转送的热进一步加热，并用于加热车厢。
[0066]例如，当发动机冷却液的温度变得等于或高于预定温度时，ECU开启开关阀34并停止压缩机26(以停止热泵***52)。在这种情况下，排气主要流经旁路排气通道20A并被排放到外部。将冷热空气混合调节阀74转换到空气被引入到暖气风箱16中的状态，并将冷热空气混合调节阀76转换到热泵旁路状态。因此，在发动机冷却液温度增加之后，暖气风箱16(发动机冷却液)用作用于加热车厢的热源。
[0067]因为排气热回收***50设置有热泵***52，所以在排气热回收热交换器18中未回收的排气热能在热泵***52回收。此外，因为热泵***52包括具有作为热源的排气的吸热热交换器32，换句话说，吸热热交换器32的热源为温度比例如用外部空气和发动机冷却液作为热源的传统构造中的温度高的流体，所以热泵效率高。结果，在排气热回收热交换器18中未回收的排气的排气热能有效地在热回收***50中被回收。
[0068]在排气热回收***50中，将在吸热热交换器32中回收的排气热供给到用于空气调节的空气(放热热交换器54)。在放热热交换器54中，空气被直接加热，而无需通过发动机冷却液(暖气风箱16)传送热。因此，能在发动机冷却液的温度增加之前提供被加热的空气，即用于空气调节的热空气。也就是，在冷启动等时，能在从发动机启动的短时间内提供热空气，从而有助于改善快速加热的性能。
[0069]当以上述方式运行热泵***52时，冷热空气混合调节阀74抑制从暖气风箱16释放到空气中的热。因此，防止在暖气风箱16中的发动机冷却液温度降低，并且所述温度在短时间内增加。也就是，内燃机12能快速变暖，而不会使得车辆空调器的加热性能退化(同时改善)。
[0070]因为吸热热交换器32设置在排气流动方向中的排气热回收热交换器18的下游，所以防止CO2制冷剂过热，即，由于高温排气而过膨胀。换句话说，保护具有高的热回收效率的热泵***52免受高温影响。此外，因为在吸热热交换器32中将排气用作热源，所以不会产生当将外部空气用作热源等时涉及到的结霜的问题。
[0071]基于上述内容，如同在根据第一实施方式的排气热回收***10的情况一样，在应用排气热回收***50的车辆中，能改善加热性能同时维持好的燃料效率。因此，在根据第二实施方式的排气热回收***50中能有效回收排气热。

Claims (19)

1、一种排气热回收***，其特征在于包括：
排气热回收热交换器，在其中将热从内燃机排放的排气传送到用于冷却所述内燃机的冷却液；以及
热泵，其包括：
用于制冷剂的循环通道；
吸热热交换器，在其中将所述热从所述排气传送到所述制冷剂；以及
放热热交换器，在其中将所述热从所述制冷剂回收。
2、如权利要求1所述的排气热回收***，其中所述热泵的所述吸热热交换器设置在所述排气的流动方向中的所述排气热回收热交换器的下游。
3、如权利要求1或2所述的排气热回收***，其中所述冷却液通过由来自所述内燃机的动力驱动的泵循环。
4、如权利要求1到3中任一项所述的排气热回收***，进一步包括：
排气热回收开关装置，其在回收所述排气的排气热的排气热回收状态和将所述排气排放到外部的排放状态之间转换，
其中通过将所述排气热回收开关装置从所述排放状态转换到所述排气热回收状态，使得所述排气流经所述排气热回收热交换器和所述吸热热交换器。
5、如权利要求4所述的排气热回收***，进一步包括：
控制装置，在所述冷却液的温度低于预定温度时，所述控制装置将所述排气热回收开关装置转换到所述排气热回收状态，并且在所述冷却液的所述温度等于或高于所述预定温度时，将所述排气热回收开关装置转换到所述排放状态。
6、如权利要求4所述的排气热回收***，其中所述热泵包括压缩机，所述压缩机对在所述吸热热交换器中所述热已传送到其上的所述制冷剂进行压缩，
所述排气热回收***进一步包括：
控制装置，当所述冷却液的温度低于预定温度时，所述控制装置将所述排气热回收开关装置转换到所述排气热回收状态，并运行所述压缩机。
7、如权利要求6所述的排气热回收***，其中当所述冷却液的所述温度等于或高于所述预定温度时，所述控制装置控制所述排气热回收开关装置到所述排放状态，并控制所述压缩机到停止状态。
8、如权利要求1到7中任一项所述的排气热回收***，其中在所述热泵的所述放热热交换器中将所述热从所述制冷剂传送到所述冷却液。
9、如权利要求8所述的排气热回收***，其中所述热泵的所述放热热交换器设置在用于所述冷却液的循环通道中所述排气热回收热交换器的上游。
10、如权利要求9所述的排气热回收***，进一步包括：
暖气风箱，其设置在用于所述冷却液的所述循环通道中的所述排气热回收热交换器的上游，并加热用于空气调节的空气，
其中所述热泵的所述放热热交换器设置在用于所述冷却液的所述循环通道中的所述暖气风箱的下游。
11、如权利要求1到3中任一项所述的排气热回收***，其中在所述热泵的所述放热热交换器中将所述热从所述制冷剂传送到用于空气调节的空气。
12、如权利要求11所述的排气热回收***，进一步包括：
暖气风箱，其设置在用于所述冷却液的所述循环通道中并加热用于空气调节的所述空气；以及
暖气风箱开关装置，其在将用于空气调节的所述空气供给到所述暖气风箱的供气状态和未将用于空气调节的所述空气供给到所述暖气风箱的暖气风箱旁路状态之间转换。
13、如权利要求12所述的排气热回收***，进一步包括：
热泵开关装置，其在将用于空气调节的所述空气供给到所述放热热交换器的供气状态和未将用于空气调节的所述空气供给到所述放热热交换器的热泵旁路状态之间转换。
14、如权利要求13所述的排气热回收***，其中当所述热泵运行时将所述暖气风箱开关装置转换到所述暖气风箱旁路状态，并且当所述热泵停止时将所述热泵开关装置转换到所述热泵旁路状态。
15、如权利要求13或14所述的排气热回收***，进一步包括：
排气热回收开关装置，其在回收所述排气的所述排气热的排气热回收状态和将所述排气排放到外部的排放状态之间转换；以及
控制装置，其在所述冷却液的温度低于预定温度时，将所述排气热回收开关装置转换到所述排气热回收状态，并且将所述暖气风箱开关装置转换到所述暖气风箱旁路状态。
16、如权利要求13或14所述的排气热回收***，其中所述热泵包括压缩机，所述压缩机对在所述吸热热交换器中所述热已传送到其上的所述制冷剂进行压缩，
所述排气热回收***进一步包括：
排气热回收开关装置，其在回收所述排气的排气热的排气热回收状态和将所述排气排放到外部的排放状态之间转换；以及
控制装置，在所述冷却液的温度低于预定温度时，如果有加热用于空气调节的所述空气的请求，则所述控制装置将所述排气热回收开关装置转换到所述排气热回收状态，并运行所述压缩机。
17、如权利要求16所述的排气热回收***，其中当所述冷却液的所述温度低于所述预定温度时，如果有加热的所述请求，则所述控制装置将所述暖气风箱开关装置转换到所述暖气风箱旁路状态。
18、如权利要求16或17所述的排气热回收***，其中当所述冷却液的所述温度等于或高于所述预定温度时，所述控制装置控制所述排气热回收开关装置到所述排放状态，并控制所述压缩机到停止状态。
19、如权利要求18所述的排气热回收***，其中当所述冷却液的所述温度等于或高于所述预定温度时，所述控制装置控制所述热泵开关装置到所述热泵旁路状态。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103234312A (zh) * 2013-04-11 2013-08-07 王子忠 无冰霜3g空调机***
CN103291426A (zh) * 2013-06-21 2013-09-11 高志男 一种汽车尾气的余热回收利用装置
CN104057802A (zh) * 2014-07-14 2014-09-24 山东理工大学 汽车废气制热与制冷两用装置
CN104364103A (zh) * 2012-09-10 2015-02-18 宝马股份公司 用于对车辆的内燃机和/或车厢进行热调节的方法及车辆
CN104454097A (zh) * 2014-11-20 2015-03-25 万星晨 冷冻液和机油控制***
CN107003012A (zh) * 2014-10-03 2017-08-01 马里博尔大学 通过并入水源高温热泵的汽电共生电厂废热源利用的方法及装置
CN107109995A (zh) * 2014-11-07 2017-08-29 捷温有限责任公司 用于从含有热能的媒介开发热能的能量获取装置
CN108278795A (zh) * 2017-01-06 2018-07-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用热泵来从排气回收热能的***和方法
CN108726006A (zh) * 2018-06-12 2018-11-02 河南农业大学 一种冷链物流运输车辆及控制方法
CN109878287A (zh) * 2019-02-26 2019-06-14 浙江吉利汽车研究院有限公司 暖车控制方法、装置、整车控制器及汽车
CN113644337A (zh) * 2021-07-02 2021-11-12 北京机械设备研究所 一种混合供电方舱的热管理***及热管理方法

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2938551B1 (fr) * 2008-11-20 2010-11-12 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
JP5326577B2 (ja) * 2009-01-05 2013-10-30 トヨタ自動車株式会社 エンジンの廃熱利用装置
JP5318667B2 (ja) * 2009-05-29 2013-10-16 大阪瓦斯株式会社 エンジンの排熱回収装置
CN101776354B (zh) * 2009-12-25 2013-02-27 山东天力干燥股份有限公司 一种新型干燥尾气余热梯级回收***
DE102010020476B4 (de) * 2010-05-14 2023-05-04 Air Liquide Deutschland Gmbh Verwendung einer Vorrichtung zum Speichern, Umfüllen und/oder Transportieren von tiefkalt verflüssigtem brennbarem Gas in einem Fahrzeug
JP5760097B2 (ja) 2011-01-20 2015-08-05 サウジ アラビアン オイル カンパニー Ｃｏ２の車両内回収及び貯蔵のための廃熱を利用した可逆的な固体吸着方法及びシステム
CN103648618B (zh) 2011-01-20 2017-09-05 沙特***石油公司 利用废热来车载回收和存储来自机动车内燃机废气的co2的膜分离方法和***
WO2012100157A1 (en) 2011-01-20 2012-07-26 Saudi Arabian Oil Company Direct densification method and system utilizing waste heat for on-board recovery and storage of co2 from motor vehicle internal combustion engine exhaust gases
KR101332480B1 (ko) 2011-01-20 2013-11-26 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 자동차 배기 가스로부터의 co2의 온-보드 회수 및 저장
JP5659925B2 (ja) * 2011-04-04 2015-01-28 株式会社デンソー 車両用空調装置
ES2773020T3 (es) 2011-09-02 2020-07-09 Carrier Corp Sistema de refrigeración y procedimiento de refrigeración que proporciona la recuperación de calor
GB201119371D0 (en) * 2011-11-10 2011-12-21 Ford Global Tech Llc A method for improving warm-up of an engine
JP5916901B2 (ja) 2012-02-14 2016-05-11 ピールブルグ パンプ テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＰｉｅｒｂｕｒｇ Ｐｕｍｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ 機械式のクーラントポンプ
JP6390437B2 (ja) * 2015-01-15 2018-09-19 株式会社デンソー 車両用空調装置
JP6361703B2 (ja) * 2015-09-04 2018-07-25 株式会社デンソー 車両用熱管理装置
CN105605827B (zh) * 2015-11-26 2018-03-23 中国科学院工程热物理研究所 利用内燃机尾气集成热化学过程的互补型分布式能源***
JP6394580B2 (ja) * 2015-12-11 2018-09-26 株式会社デンソー 車両の制御装置
JP6701715B2 (ja) * 2015-12-21 2020-05-27 株式会社デンソー 車両の空調装置
GR20170100077A (el) * 2017-02-20 2018-10-31 Νεκταριος Παναγιωτη Ταλιαδουρος Αντλια θερμοτητας διπλης ενεργειας
US10428713B2 (en) 2017-09-07 2019-10-01 Denso International America, Inc. Systems and methods for exhaust heat recovery and heat storage
JP2019064532A (ja) * 2017-10-04 2019-04-25 カルソニックカンセイ株式会社 車両用空調装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2909633A1 (de) * 1979-03-12 1980-09-25 Sep Tech Studien Waermetauscher in einem abgassystem
DE3143366C2 (de) * 1981-11-02 1987-01-15 Bedia Maschinenfabrik Verwaltungs GmbH, 5300 Bonn Anlage mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem von dieser angetriebenen Versorgungsaggregat
DE3206967A1 (de) * 1982-02-26 1983-09-08 Bedia Maschinenfabrik Verwaltungs-GmbH, 5300 Bonn Durch eine verbrennungskraftmaschine angetriebene waermepumpe
DE10006513B4 (de) * 2000-02-15 2014-12-24 Behr Gmbh & Co. Kg Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit Wärmepumpen- und/oder Reheat-Betriebsart

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104364103A (zh) * 2012-09-10 2015-02-18 宝马股份公司 用于对车辆的内燃机和/或车厢进行热调节的方法及车辆
US11850915B2 (en) 2012-09-10 2023-12-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for the thermal conditioning of an internal combustion engine and/or of a passenger compartment of a vehicle, and vehicle
CN103234312A (zh) * 2013-04-11 2013-08-07 王子忠 无冰霜3g空调机***
CN103291426A (zh) * 2013-06-21 2013-09-11 高志男 一种汽车尾气的余热回收利用装置
CN103291426B (zh) * 2013-06-21 2015-08-26 高志男 一种汽车尾气的余热回收利用装置
CN104057802A (zh) * 2014-07-14 2014-09-24 山东理工大学 汽车废气制热与制冷两用装置
CN107003012A (zh) * 2014-10-03 2017-08-01 马里博尔大学 通过并入水源高温热泵的汽电共生电厂废热源利用的方法及装置
CN107109995A (zh) * 2014-11-07 2017-08-29 捷温有限责任公司 用于从含有热能的媒介开发热能的能量获取装置
CN104454097A (zh) * 2014-11-20 2015-03-25 万星晨 冷冻液和机油控制***
CN108278795A (zh) * 2017-01-06 2018-07-13 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用热泵来从排气回收热能的***和方法
CN108726006A (zh) * 2018-06-12 2018-11-02 河南农业大学 一种冷链物流运输车辆及控制方法
CN109878287A (zh) * 2019-02-26 2019-06-14 浙江吉利汽车研究院有限公司 暖车控制方法、装置、整车控制器及汽车
CN113644337A (zh) * 2021-07-02 2021-11-12 北京机械设备研究所 一种混合供电方舱的热管理***及热管理方法
CN113644337B (zh) * 2021-07-02 2022-12-23 北京机械设备研究所 一种混合供电方舱的热管理***及热管理方法

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