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    重庆时时彩分析版: 废热回收系统的回收能量传输装置.pdf

    关 键 词:
    回收 系统 能量 传输 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510823419.1

    申请日:

    2015.11.24

    公开号:

    CN106351766A

    公开日:

    2017.01.25

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):F02G 5/02申请日:20151124|||公开
    IPC分类号: F02G5/02; F01P5/08; F02B63/04; F02B63/06 主分类号: F02G5/02
    申请人: 现代自动车株式会社
    发明人: 徐正玟
    地址: 韩国首尔
    优先权: 2015.07.13 KR 10-2015-0099298
    专利代理机构: 北京戈程知识产权代理有限公司 11314 代理人: 程伟;王锦阳
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510823419.1

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.11.07|||2017.01.25

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本申请涉及一种废热回收系统的回收能量传输装置,其能够通过将经由废热回收系统获得的回收能量非常有效地传输至附件,而显著地增加回收能量的利用。废热回收系统的回收能量传输装置包括:第一小齿轮,其配置为连接至废热回收系统的膨胀器;以及行星齿轮单元,其配置为连接至第一小齿轮,其中,附件连接至行星齿轮单元,膨胀器的回收能量经由第一小齿轮和行星齿轮单元而传输至附件。

    权利要求书

    1.一种废热回收系统的回收能量传输装置,其包括:
    第一小齿轮,其配置为连接至废热回收系统的膨胀器;以及
    行星齿轮单元,其配置为将第一小齿轮与附件彼此连接,从而将
    膨胀器的回收能量通过第一小齿轮而传输至附件。
    2.根据权利要求1所述的废热回收系统的回收能量传输装置,其
    中,所述行星齿轮单元包括:内齿圈;太阳轮,其设置在内齿圈的中
    心部分;多个行星小齿轮,其与太阳轮的外周面相啮合;以及行星架,
    其支撑所述多个行星小齿轮,并且所述第一小齿轮与行星架相啮合。
    3.根据权利要求2所述的废热回收系统的回收能量传输装置,其
    中,行星架具有:装配部分,所述多个行星小齿轮能够旋转地安装在
    该装配部分;以及齿轮部分,其连接至装配部分,并且所述齿轮部分
    与第一小齿轮相啮合。
    4.根据权利要求3所述的废热回收系统的回收能量传输装置,进
    一步包括第二小齿轮,其配置为设置成与第一小齿轮相隔开,其中,
    所述第二小齿轮连接至行星架的齿轮部分。
    5.根据权利要求4所述的废热回收系统的回收能量传输装置,其
    中,中间齿轮插置在第二小齿轮与行星架的齿轮部分之间。
    6.根据权利要求5所述的废热回收系统的回收能量传输装置,其
    中,所述第一附件连接至内齿圈,所述第二附件连接至第二小齿轮。
    7.根据权利要求6所述的废热回收系统的回收能量传输装置,其
    中,所述第一附件为冷却风扇。
    8.根据权利要求7所述的废热回收系统的回收能量传输装置,其
    中,所述第二附件为电动机-发电机。
    9.根据权利要求2所述的废热回收系统的回收能量传输装置,其
    中,所述太阳轮配置为通过发动机离合器而连接至发动机或与发动机
    断开。
    10.根据权利要求9所述的废热回收系统的回收能量传输装置,进
    一步包括风扇带轮,其配置为通过发动机离合器而连接至太阳轮或与
    太阳轮断开,
    其中,所述风扇带轮通过带而连接至发动机的曲柄带轮。
    11.根据权利要求10所述的废热回收系统的回收能量传输装置,
    其中,所述发动机离合器是电子离合器。
    12.一种废热回收系统的回收能量传输装置,其包括
    行星架,其配置为从废热回收系统的膨胀器接收动力;
    多个行星小齿轮,其配置为能够旋转地安装在行星架上;
    太阳轮,其配置为设置在多个行星小齿轮的中心部分,并且与多
    个行星小齿轮相啮合;
    内齿圈,其配置为与多个行星小齿轮的外侧相啮合;
    冷却风扇,其配置为连接至内齿圈;
    电动机-发电机,其配置为连接至行星架;以及
    发动机离合器,其配置为将太阳轮与发动机连接或断开。
    13.根据权利要求12所述的废热回收系统的回收能量传输装置,
    其中,行星架具有:装配部分,多个行星小齿轮能够旋转地安装在该
    装配部分;以及齿轮部分,其连接至装配部分,第一小齿轮与齿轮部
    分的一侧相啮合,并且膨胀器连接至该第一小齿轮。
    14.根据权利要求13所述的废热回收系统的回收能量传输装置,
    其中,第二小齿轮通过中间齿轮连接至齿轮部分的另一侧,并且电动
    机-发电机连接至该第二小齿轮。
    15.一种废热回收系统的回收能量传输方法,所述方法使用废热回
    收系统的回收能量传输装置,所述回收能量传输装置包括冷却风扇、
    行星齿轮单元、以及废热回收系统的膨胀器,电动机-发电机连接至所
    述行星齿轮单元,所述行星齿轮单元配置为通过发动机离合器而连接
    至发动机或与发动机断开,所述方法包括:
    计算冷却风扇的消耗输出、膨胀器的回收能量以及电动机-发电机
    的辅助动力;
    当在废热回收系统中发生异常时,将发动机的动力传输至冷却风
    扇;
    当在废热回收系统中未发生异常时,确定膨胀器的回收能量是否
    大于冷却风扇的消耗输出,而当确定出膨胀器的回收能量大于冷却风
    扇的消耗输出时,将膨胀器的回收能量传输至电动机-发电机,从而执
    行电动机-发电机的发电。
    16.根据权利要求15所述的废热回收系统的回收能量传输方法,
    进一步包括:当确定出膨胀器的回收能量不大于冷却风扇的消耗输出
    时,确定膨胀器的回收能量和电动机-发电机的辅助动力之和是否大于
    冷却风扇的消耗输出,而当确定出膨胀器的回收能量和电动机-发电机
    的辅助动力之和大于冷却风扇的消耗输出时,将电动机-发电机的辅助
    动力传输至冷却风扇。
    17.根据权利要求16所述的废热回收系统的回收能量传输方法,
    进一步包括:当确定出膨胀器的回收能量和电动机-发电机的辅助动力
    之和不大于冷却风扇的消耗输出时,将发动机的动力和电动机-发电机
    的辅助动力传输至冷却风扇。

    说明书

    废热回收系统的回收能量传输装置

    相关申请的交叉引用

    本发明基于2015年7月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利
    申请第10-2015-099298号并要求该申请的优先权权益,上述申请的全
    部内容通过引用结合于此。

    技术领域

    本申请涉及废热回收系统的回收能量传输装置,更具体而言,涉
    及这样一种废热回收系统的回收能量传输装置,其能够通过非常有效
    地将经由废热回收系统获得的回收能量传输至附件而显著地增加回收
    能量的利用。

    背景技术

    内燃机广泛地用于车辆、船舶、小动力发电机等领域,而且对于
    提高内燃机效率的努力也在持续地进行着。在内燃机中,大量的热量
    通常作为废热而被排放,已经开发了用于通过回收废热为能量而增加
    内燃机的整体效率的废热回收系统。

    废热回收系统配置为回收从发动机排放的废热,将回收的能量转
    换为电能或机械能,并且将所述电能或机械能运用到车辆的发动机或
    其他附件等。

    废热回收系统设置有兰金循环(Rankine cycle),从而被配置为高
    效地回收发动机的废热。兰金循环包括循环路径,工作介质通过所述
    循环路径而循环,该兰金循环的循环路径设置有:锅炉(蒸发器),
    其通过发动机的废热(排气的热量和/或排气再循环(EGR)气体的热
    量)而对工作介质进行加热和蒸发;膨胀器,其将从锅炉供应的工作
    介质膨胀,从而产生旋转动力;冷凝器,其对从膨胀器排出的工作介
    质进行冷凝;以及泵,其使工作介质在循环路径循环。

    主要使用的策略为,将如上所述的废热回收系统的回收能量作为
    直接动力传输至发动机或将回收能量用于存储电力发电机的电能。然
    而,在使用这种策略的情况下,回收能量的利用方式是没有效率的。

    例如,在将回收能量用作发动机的辅助动力的情况下,根据发动
    机和车辆的驱动情况可能会发生回收能量不会得到使用的状况。另外,
    在将回收能量转换为电力发电机的电能,并利用电力发电机的电能的
    情况下,除了混合动力车辆(或电动车辆)以外,电能实质上没有在
    车辆中使用,从而会发生回收能量受到废弃的情形。

    同时,约30%的在发动机中产生的动力已经被用作附件的动力。
    在附件的动力(30%)中,冷却风扇的动力利用率为约12%(其在夏
    天比在冬天时更高),这是最高的,电力发电机(交流)的动力利用
    率为约5%,空调压缩机的动力利用率为约10%(其仅在夏天等),转
    向泵的动力利用率为约2%(其与季节无关),而水泵的动力利用率为
    约3%(其与季节无关)。

    另外,依据发动机的每分钟转数(RPM)和燃料消耗量的增加,
    从发动机排放的废热会增加。因此,回收的废热量增加。另外,发动
    机的RPM和消耗的燃料量增加导致发动机的热产生量的增加,使得在
    冷却发动机的冷却风扇中所消耗的动力也增加。

    可以理解,将废热回收系统的回收能量运用于冷却风扇中是非常
    合适的,这是由于冷却风扇的运用趋势类似于废热回收系统的回收趋
    势。

    然而,能够通过废热回收系统而获得的回收能量约为发动机输出
    的5%-8%,这不足以满足在夏天冷却风扇的输出,而在冬天会发生在
    回收能量中产生剩余能量,该剩余能量没有用作附件的动力并且受到
    废弃的情形。

    发明内容

    本发明已经解决了现有技术中发生的上述问题,同时完整地保持
    了现有技术所实现的优点。

    本发明的一个方面提供了一种废热回收系统的回收能量传输装
    置,其能够通过非常有效地将回收能量传输至两个或更多附件以及发
    动机,而显著地增加废热回收系统的回收能量的利用,并且能够通过
    使用动态地将发动机和附件彼此连接或断开的结构,在回收能量的回
    收率不充足的情况下,通过发动机的动力来补充附件的动力。

    根据本申请的示例性实施方案,废热回收系统的回收能量传输装
    置包括:第一小齿轮,其配置为连接至废热回收系统的膨胀器;以及
    行星齿轮单元,其配置为连接至第一小齿轮,其中,附件连接至行星
    齿轮单元,而膨胀器的回收能量经由第一小齿轮和行星齿轮单元而传
    输至附件。

    行星齿轮单元可以包括:内齿圈;太阳轮,其设置在内齿圈的中
    心部分;多个行星小齿轮,其与太阳轮的外周面相啮合;以及行星架,
    其支撑多个行星小齿轮,并且第一小齿轮与所述行星架相啮合。

    行星架可以具有:装配部分,多个行星小齿轮可旋转地安装在所
    述装配部分;以及齿轮部分,其连接至装配部分,并且所述齿轮部分
    可以与第一小齿轮相啮合。

    废热回收系统的回收能量传输装置可以进一步包括第二小齿轮,
    其配置为设置成与第一小齿轮相隔开,其中,第二小齿轮连接至行星
    架的齿轮部分。

    中间齿轮可以插置在第二小齿轮与行星架的齿轮部分之间。

    第一附件可以连接至内齿圈,第二附件可以连接至第二小齿轮。

    第一附件可以是冷却风扇。

    第二附件可以是电动机-发电机。

    太阳轮可以配置为通过发动机离合器连接至发动机或与发动机断
    开。

    废热回收系统的回收能量传输装置可以进一步包括风扇带轮,所
    述风扇带轮配置为通过发动机离合器而连接至太阳轮或与太阳轮断
    开,其中,所述风扇带轮通过带而连接至发动机的曲柄带轮。

    发动机离合器可以是电子离合器。

    根据本申请的另一示例性实施方案,废热回收系统的回收能量传
    输装置包括:行星架,其配置为接收来自废热回收系统的膨胀器的动
    力;多个行星小齿轮,其配置为可旋转地安装在行星架上;太阳轮,
    其配置为设置在多个行星小齿轮的中心位置,并且与多个行星小齿轮
    啮合;内齿圈,其配置为与多个行星小齿轮的外侧相啮合;冷却风扇,
    其配置为连接至内齿圈;以及电动机-发电机,其配置为连接至行星架,
    其中,太阳轮通过发动机离合器而连接至发动机或与发动机断开。

    行星架可以具有:装配部分,多个行星小齿轮可旋转地安装在所
    述装配部分;以及齿轮部分,其连接至装配部分,第一小齿轮可以与
    齿轮部分的一侧相啮合,膨胀器可以连接至第一小齿轮。

    第二小齿轮可以通过中间齿轮而连接至齿轮部分的另一侧,电动
    机-发电机可以连接至第二小齿轮。

    根据本申请的另一示例性实施方案,提供了一种使用废热回收系
    统的回收能量传输装置的废热回收系统的回收能量传输方法,所述回
    收能量传输装置包括冷却风扇、行星齿轮单元以及废热回收系统的膨
    胀器,电动机-发电机连接至所述行星齿轮单元,所述行星齿轮单元配
    置为通过发动机离合器而连接至发动机或与发动机断开,所述方法包
    括:计算冷却风扇的消耗输出、膨胀器的回收能量以及电动机-发电机
    的辅助动力;当在废热回收系统中发生异常时,将发动机的动力传输
    至冷却风扇;以及当在废热回收系统中未发生异常时,确定膨胀器的
    回收能量是否大于冷却风扇的消耗输出,而当确定为膨胀器的回收能
    量大于冷却风扇的消耗输出时,将膨胀器的回收能量传输至电动机-发
    电机,从而执行电动机-发电机的发电。

    废热回收系统的回收能量传输方法可以进一步包括:当确定出膨
    胀器的回收能量不大于冷却风扇的消耗输出时,确定膨胀器的回收能
    量和电动机-发电机的辅助动力之和是否大于冷却风扇的消耗输出,而
    当确定出膨胀器的回收能量和电动机-发电机的辅助动力之和大于冷却
    风扇的消耗输出时,将电动机-发电机的辅助动力传输至冷却风扇。

    废热回收系统的回收能量传输方法可以进一步包括:当确定出膨
    胀器的回收能量和电动机-发电机的辅助动力之和不大于冷却风扇的消
    耗输出时,将发动机的动力和电动机-发电机的辅助动力传输至冷却风
    扇。

    附图说明

    通过下述结合附图所呈现的详细描述,本申请的以上和其它目的、
    特征以及优点将会更加明显。

    图1为示出了根据本发明的示例性实施方案的废热回收系统的回
    收能量传输装置的侧截面图。

    图2为示出了沿着图1中的线A-A的视图。

    图3为示出了将根据本发明的示例性实施方案的回收能量传输装
    置和废热回收系统彼此连接的结构的配置图。

    图4为示出了根据本发明的示例性实施方案的废热回收系统的回
    收能量传输方法的流程图。

    附图中每个元件的附图标记

    5:废热回收系统

    10:膨胀器

    11:冷凝器

    12:循环泵

    13:锅炉

    15:循环路径

    200:行星齿轮单元

    210:壳体

    211:内齿圈

    212:太阳轮

    213:行星小齿轮

    214:行星架

    214a:装配部分

    214b:齿轮部分

    216:齿部

    410:风扇带轮

    420:发动机离合器

    310:第一附件(冷却风扇)

    320:第二附件(电动机-发电机)。

    具体实施方式

    下文将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。供作
    参考,在对本发明进行描述时所参考的附图中所显示的部件的尺寸、
    线的厚度等可能为了便于理解而进行了夸大处理。另外,由于在对本
    发明的描述中所使用的术语考虑了本发明的功能来进行限定的,所以
    这些术语可以根据使用者、操作者的意图和惯例等而改变。因此,这
    些术语应当基于本发明的整体内容而进行限定。

    根据本发明的示例性实施方案的废热回收系统的回收能量传输装
    置包括:第一小齿轮110,其连接至废热回收系统5的膨胀器10;以
    及行星齿轮单元200,其连接至第一小齿轮110,以接收膨胀器10的
    回收能量。

    废热回收系统5包括兰金循环,所述兰金循环具有循环路径15,
    工作流体通过所述循环路径循环,如图3所示,其中,循环路径15设
    置有:锅炉13(蒸发器),所述锅炉通过发动机的废热(排气的热量
    和/或排气再循环(EGR)的气体的热量)而将工作液体加热和蒸发;
    膨胀器10,其将从锅炉13供应的工作液体膨胀,以产生回收能量(旋
    转动力);冷凝器11,其将从膨胀器10排出的工作介质冷凝;以及循
    环泵12,其使工作流体在循环路径15循环。

    第一小齿轮110配置为连接至膨胀器10,以将膨胀器10的回收能
    量传输至行星齿轮单元200。第一小齿轮110的中心部分连接至膨胀器
    10的输出轴,使得第一小齿轮110连接至膨胀器。因此,随着膨胀器
    10的输出轴旋转,第一小齿轮110可以旋转。

    行星齿轮单元200连接至第一小齿轮110,以接收膨胀器10的回
    收能量。

    根据示例性实施方案,行星齿轮单元200包括壳体210,在所述壳
    体210中安装了内齿圈211、太阳轮212、多个行星小齿轮213以及行
    星架214。

    内齿圈211具有形成在其内周表面上的内齿轮,并且具有延伸壁
    211a,所述延伸壁在内齿圈的一端延伸并且在内径方向延伸。第一附
    件310通过紧固件等而连接至内齿圈211的延伸壁211a。因此,随着
    内齿圈211旋转,第一附件310受到驱动(旋转)。

    根据本发明的示例性实施方案,第一附件310是冷却发动机的冷
    却风扇310,并且如上所述,冷却风扇是具有约12%的最高动力利用率
    (其与季节无关)的附件。就此而言,根据本发明的示例性实施方案
    的行星齿轮单元200配置为直接地将膨胀器10的回收能量供应至冷却
    风扇310,以显著地增加回收能量的利用。

    太阳轮212可旋转地设置在内齿圈211的中心,并且配置为通过
    发动机离合器420而连接至发动机(未示出)或与发动机断开。因此,
    发动机离合器420可以将太阳轮212和发动机彼此连接,以在太阳轮
    212与发动机之间传输动力。

    更具体而言,太阳轮212的一端邻近于内齿圈211的一端,而风
    扇带轮410安装在太阳轮212的另一端,以通过发动机离合器420而
    连接至太阳轮212或与太阳轮212断开。另外,如在相关技术中那样,
    风扇带轮410通过带415而连接至发动机的曲柄带轮。发动机离合器
    420安装在风扇带轮410和太阳轮212之间。因此,太阳轮212和风扇
    带轮410通过发动机离合器420的接合或释放而彼此连接或断开,从
    而太阳轮212可以连接至发动机的动力或与发动机的动力断开。

    如上所述,太阳轮212具有这样的结构,其中,所述太阳轮可以
    通过发动机离合器420而连接至发动机或与发动机断开。因此,当如
    下的紧急情况发生时,即,由于废热回收系统的损坏等,而废热回收
    系统的膨胀器10没有产生适当的回收能量,从而没有传输适当的动力
    至冷却风扇310的紧急情况,太阳轮212可以通过发动机离合器420
    的接合而接收来自发动机的动力,并且通过太阳轮212接收的动力可
    以通过行星齿轮单元200的工作而传输至第一附件310或将在下文描
    述的第二附件320。因此,可以保证用于附件310和附件320的稳定的
    动力源。

    另外,在本发明的示例性实施方案中,太阳轮212配置为连接至
    风扇带轮410或者与风扇带轮410断开,风扇带轮410通过带415而
    与发动机的曲柄带轮连接。因此,行星齿轮单元200可以在不显著地
    改变现有的驱动冷却风扇的风扇带轮组件的布局的情况下安装,从而
    能够非常容易地确保行星齿轮单元200的安装空间。

    根据示例性实施方案,发动机离合器420是电子离合器。因此,
    可以非常迅速而精确地执行发动机离合器420的接合和释放。

    多个行星小齿轮213安装在太阳轮212的外齿轮和内齿圈211的
    内齿轮之间,从而与太阳轮212的外齿轮以及内齿圈211的内齿轮相
    啮合。

    行星架214安装为支撑多个行星小齿轮213,并且多个行星小齿轮
    213配置为通过行星架214的旋转而在太阳轮212和内齿圈211之间转
    动。

    行星架214具有多个装配部分214a以及连接至多个装配部分214a
    的齿轮部分214b,在所述装配部分,多个行星小齿轮213单独地且可
    旋转地安装。

    多个装配部分214a设置在内齿圈211的内齿轮与太阳轮212的外
    齿轮之间,而行星小齿轮213分别安装在装配部分214a,以通过轴承
    等而可以旋转。

    齿轮部分214b配置为圆盘形状,以将多个装配部分214a彼此连
    接,并且齿轮部分214b设置为从内齿圈211的另一端向外突出。另外,
    齿轮部分214b具有形成在其外周面上的齿部216,并且第一小齿轮110
    与齿轮部分214b的齿部216相啮合。

    如上所述,行星架214的齿轮部分214b与第一小齿轮110相啮合,
    使得根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮单元200可以从第一小
    齿轮110接收膨胀器10的回收能量,并且非常平顺地将接收到的回收
    能量传输至第一附件310。

    根据本发明的示例性实施方案的废热回收系统的回收能量传输装
    置进一步包括第二小齿轮120,所述第二小齿轮设置为与第一小齿轮
    110相隔开。第二小齿轮120连接至行星齿轮单元200的行星架214,
    并且第二附件320连接至第二小齿轮120。

    根据本发明的示例性实施方案,第二附件320为电动机-发电机。
    因此,膨胀器10的回收能量可以传输至电动机-发电机320以发电,或
    者电动机-发电机320的电能可以通过第二小齿轮120或行星齿轮单元
    200而传输至第一附件310或发动机(未示出)以对动力进行辅助。

    特别地,将更具体地描述传输膨胀器10的回收能量至为第二附件
    的电动机-发电机的情况。在驱动第一附件310(其是冷却风扇)之后
    膨胀器10的回收能量有剩余的情况下,剩余的回收能量还能够传输至
    第二附件320(其是电动机-发电机)。另一方面,在冷却风扇310不
    需要驱动的情况下(在发动机过度冷却或完全加速的情况下),膨胀
    器10的回收能量还可以直接传输至第二附件320。

    另外,第二小齿轮120不与行星架214的齿轮部分214b直接啮合,
    而可以通过插置在第二小齿轮120与行星架214的齿轮部分214b之间
    的中间齿轮130而间接地连接至行星架214的齿轮部分214b。中间齿
    轮130安装为改变第二小齿轮120的旋转方向或调整第二小齿轮120
    的位置。

    根据替选配置,中间齿轮130还可以插置在第一小齿轮110与行
    星架214的齿轮部分214b之间。

    壳体210配置为稳定地且可旋转地支撑内齿圈211、太阳轮212、
    多个行星小齿轮213以及行星架214。通过壳体210,膨胀器10、第二
    附件320等的安装位置可以得到稳定地确保,并且行星齿轮单元200
    可以非常稳定地安装在发动机上。

    同时,如图3所示,内齿圈211可以通过第一离合器511的接合
    而保持固定,行星架214可以通过第二离合器512的接合而保持固定,
    而太阳轮212可以通过第三离合器513的接合而保持固定。

    行星齿轮单元200的动力传输方向可以通过内齿圈211、行星架
    214以及太阳轮212进行如上所述的选择性固定操作而进行各种改变。
    通过改变动力传输方向,可以执行下述各种工作模式。

    <第一工作模式>

    在车辆初始点火时,即在发动机和废热回收系统5预热之前的时
    间,可以执行将电动机-发电机320(其是第二附件)的辅助动力传输
    至冷却风扇310以驱动冷却风扇310的第一工作模式,并且通过第一
    工作模式可以显著地提高发动机的燃料效率。

    将更为具体地描述第一工作模式。在发动机离合器420释放以将
    太阳轮212与发动机(具体而言,风扇带轮410)断开的状态下,当太
    阳轮212通过第三离合器513的接合而保持固定时,电动机-发电机320
    (其是第二附件)的辅助动力通过第二小齿轮120而传输至行星齿轮
    单元200的行星架214。因此,随着行星架214旋转,多个行星小齿轮
    213旋转且转动,使得内齿圈211旋转。冷却风扇310通过如上所述的
    内齿圈211的旋转而受到驱动,从而能够适当地冷却发动机。

    <第二工作模式>

    在废热回收系统的工作得到适当的执行,使得在膨胀器10中产生
    充足的回收能量的状态下,当发动机在冬天受到过度冷却,使得冷却
    风扇310不需要驱动时,可以执行将膨胀器10的回收能量传输至电动
    机-发电机320以在电动机-发电机320中发电的第二工作模式。

    将更为具体地描述第二工作模式。在发动机离合器420释放以将
    太阳轮212与发动机(具体而言,风扇带轮410)断开的状态下,当行
    星架214、内齿圈211以及太阳轮212通过第一离合器511的释放、第
    二离合器512的释放以及第三离合器513的释放而全部都不保持固定
    时,膨胀器10的回收能量使第一小齿轮110旋转,使得第一小齿轮110
    的扭矩传输至行星架214和第二小齿轮120。因此,传输至第二小齿轮
    120的动力旋转电动机-发电机320(其是第二附件),使得电动机-发
    电机320发电。在此,内齿圈211由于冷却风扇210(其是第一附件)
    的负载而不旋转,并且太阳轮212处于通过发动机离合器420而与风
    扇带轮410断开的状态,使得膨胀器10的回收能量可以仅旋转行星架
    214。因此,膨胀器10的回收能量可以依次通过第一小齿轮110、行星
    架214以及第二小齿轮120而传输至电动机-发电机320(其是第二附
    件)。

    <第三工作模式>

    当废热回收系统的工作得到适当地执行,使得在膨胀器10中产生
    了充足的回收能量时,可以执行将在驱动冷却风扇310以冷却过热的
    发动机之后剩余的回收能量传输至电动发动机320,或者将电动机-发
    电机320的辅助动力传输至行星齿轮单元200的第三工作模式。

    将更为具体地描述第三工作模式。在发动机离合器420释放以将
    太阳轮212与发动机(具体而言,风扇带轮410)断开的状态下,当太
    阳轮212通过第三离合器513的接合而保持固定时,膨胀器10的回收
    能量通过第一小齿轮110而传输至行星架214。因此,随着行星架214
    旋转,多个行星小齿轮213旋转且转动,使得内齿圈211旋转。冷却
    风扇310通过如上所述的内齿圈211的旋转而受到驱动,从而能够适
    当地冷却发动机。

    另外,在如在夏天冷却风扇310的消耗输出高于膨胀器10的回收
    能量的状态下,电动机-发电机320的动力通过第二小齿轮120和行星
    架214而传输至内齿圈211,使得冷却风扇310的消耗输出能够得到适
    当地调整。

    不同于此,在如在冬天冷却风扇310的消耗输出低于膨胀器10的
    回收能量的状态下,在传输至冷却风扇310之后剩余的回收能量通过
    第二小齿轮120和行星架214而传输至电动机-发电机320,从而能够
    执行电动机-发电机320的发电。

    <第四工作模式>

    在完全加速发动机的情况下,可以执行将膨胀器10的回收能量与
    电动机-发电机320的动力两者都传输至发动机(未示出)以辅助发动
    机的动力的第四工作模式。

    将更为具体地描述第四工作模式。在发动机离合器420接合以将
    太阳轮212连接至发动机(具体而言,风扇带轮410)的状态下,当内
    齿圈211通过第一离合器511的接合而保持固定时,膨胀器10的回收
    能量通过第一小齿轮110而传输至行星架214。因此,随着行星架214
    旋转,多个行星小齿轮213旋转且转动,使得太阳轮212旋转。通过
    如上所述的太阳轮212的旋转,辅助动力通过风扇带轮410而传输至
    发动机(未示出)。

    另外,电动机-发电机320的辅助动力通过第二小齿轮120而传输
    至行星架214。因此,随着行星架214旋转,多个行星小齿轮213旋转
    且转动,使得太阳轮212旋转。通过如上所述的太阳轮212的旋转,
    辅助动力通过风扇带轮410而传输至发动机(未示出)。

    <第五工作模式>

    在膨胀器10的回收能量不充足或者在废热回收系统中发生异常的
    情况下,可以执行将膨胀器10的回收能量、电动机-发电机320的辅助
    动力以及发动机的动力传输至冷却风扇310的第五工作模式。

    将更为具体地描述第五工作模式。在发动机离合器420接合以将
    太阳轮212连接至发动机(具体而言,风扇带轮410)的状态下,当内
    齿圈211、行星架214以及太阳轮213通过第一离合器511的接合、第
    二离合器512的接合以及第三离合器513的接合而全部都保持固定时,
    膨胀器10的回收能量通过第一小齿轮110而传输至行星齿轮单元200,
    电动机-发电机320的辅助动力通过第二小齿轮120而传输至行星齿轮
    单元200,并且发动机(未示出)的动力通过太阳轮212而传输至行星
    齿轮单元200。在此,行星齿轮单元200的行星架213、行星小齿轮213、
    内齿圈211以及太阳轮213在它们彼此接合的情况下以相同的方向旋
    转,使得膨胀器10的回收能量、电动机-发电机320的辅助动力、发动
    机(未示出)的动力等通过行星齿轮单元200而传输至冷却风扇310。

    <第六工作模式>

    第六工作模式中,通过利用发动机的动力使冷却风扇310以相反
    方向旋转,从而捕获在相邻于发动机的散热器的鳍片之间的异物被吹
    动,从而清理散热器。因此,散热器的可维护性得以提高,从而能够
    进一步改善冷却性能。

    将更为具体地描述第六工作模式。在发动机离合器420接合以将
    太阳轮212连接至发动机(具体而言,风扇带轮410)的状态下,当行
    星架212通过第二离合器512的接合而保持固定时,发动机的动力传
    输至太阳轮212,并且太阳轮212的旋转通过多个行星小齿轮213而传
    输至内齿圈211。因此,冷却风扇310以相反方向(即,与在第一工作
    模式、第三工作模式和第五工作模式中冷却风扇310的旋转方向相反
    的方向)旋转。因此,捕获在散热器的鳍片之间的异物被吹动,从而
    能够改善散热器的可维护性以及冷却性能。

    图4为示出了根据本发明的示例性实施方案的废热回收系统的回
    收能量传输方法的流程图。

    首先,计算冷却风扇310的消耗输出P1、膨胀器10的回收能量
    P2、电动机-发电机320的辅助动力P3等(S1)。

    在此,基于例如发动机冷却剂的温度、进气的温度以及发动机机
    油的温度等的车辆信息,根据发动机的每分钟转数(RPM)和车辆速
    度等,来计算冷却风扇的目标RPM、目标消耗输出P1等,基于关于
    膨胀器10的入口和出口的温度/压力、流率等的信息,来计算膨胀器
    10的回收能量P2,以及基于电动机-发电机320的填充量(filled amount)
    来计算可能输出的电动机-发电机320的辅助动力P3。

    然后,确定在废热回收系统5中是否发生异常(S2),当在废热
    回收系统5中发生异常时,如在上述第五工作模式中那样,发动机的
    动力经由发动机离合器420的接合而通过行星齿轮单元200传输至冷
    却风扇310,从而平顺地驱动冷却风扇310。

    另外,当在废热回收系统5中未发生异常时,确定膨胀器10的回
    收能量P2是否大于冷却风扇的消耗输出P1(S3)。

    当确定出膨胀器10的回收能量P2大于冷却风扇的消耗输出P1时,
    如在上述第二工作模式或/和第三工作模式中那样,膨胀器10的回收能
    量P2通过行星齿轮单元200而传输至冷却风扇310或/和电动机-发电
    机320,从而驱动冷却风扇310或者/并且执行电动机-发电机320的发
    电(S5)。

    另外,当确定出膨胀器10的回收能量P2不大于冷却风扇的消耗
    输出P1时,确定膨胀器10的回收能量P2与电动机-发电机320的辅
    助动力P3之和(P2+P3)是否大于冷却风扇的消耗输出P1(S4)。

    当确定出膨胀器10的回收能量P2与电动机-发电机320的辅助动
    力P3之和(P2+P3)大于冷却风扇的消耗输出P1时,如在上述第一工
    作模式或/和第三工作模式中那样,电动机-发电机320的辅助动力或膨
    胀器10的回收能量通过行星齿轮单元200而传输至冷却风扇310,从
    而驱动冷却风扇310,或者/并且电动机-发电机320的辅助动力通过行
    星齿轮单元200而传输至冷却风扇310(S6)。

    另外,当确定膨胀器10的回收能量P2与电动机-发电机320的辅
    助动力P3之和(P2+P3)不大于冷却风扇的消耗输出P1时,如在上述
    第五工作模式中那样,发动机的动力和电动机-发电机320的辅助动力
    通过行星齿轮单元200而传输至冷却风扇310(S7)。

    另外,当车辆的加速状态超过设置值时,如在上述第四工作模式
    中那样,膨胀器10的回收能量和电动机-发电机320的辅助动力二者可
    以传输至发动机,而在确定出散热器需要清理的情况下,如在上述第
    六工作模式中那样,冷却风扇310以相反方向驱动,从而能够清理捕
    获在散热器的鳍片之间的异物。

    如上所述,根据本发明的示例性实施方案,通过废热回收系统获
    得的回收能量传输至在附件之中具有高利用率的冷却风扇,使得可以
    显著地增加回收能量的利用。另外,在用于冷却风扇之后剩余的回收
    能量能够传输至例如电力发电机等的另一附件,使得可以显著地增加
    回收能量的利用。

    根据本发明的示例性实施方案,冷却风扇和发动机可以通过冷却
    风扇的离合器而动态地彼此连接或断开,从而在回收能量的回收率不
    充足的情况下,发动机的动力能够传输至附件,进而能够非常稳定地
    维持附件的驱动。

    上文中,尽管已经参考示例性实施方案和附图描述了本发明,但
    是本发明并不限于此,而是可以由本发明所属领域的技术人员在不脱
    离所附权利要求书中所要求的本发明的精神和范围的情况下进行各种
    修改和改变。

    关于本文
    本文标题:废热回收系统的回收能量传输装置.pdf
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