Система выпуска для двигателя, система подогрева двигателя и теплопередающая система для двигателя - RU141428U1
Код документа: RU141428U1
Чертежи
Описание
Уровень техники
Транспортные средства могут регенерировать тепло отработавших газов для передачи в различные другие системы в двигателе внутреннего сгорания.
Например, в патенте США 7,832,204 (МПК F01N 3/02, опубл. 19.06.2008) описана система тепловых трубок для двигателя, которая обеспечивает возможность передачи тепла между двумя или более разными системами двигателя. Система тепловых трубок включает в себя конец испарителя, который может передавать тепло из высокотемпературной области на конец конденсатора в низкотемпературной области. Конец испарителя может быть присоединен к области системы выпуска, а конец конденсатора может быть присоединен к другой системе двигателя, такой как система охлаждения двигателя, для передачи тепла.
Сущность полезной модели
Авторы в материалах настоящей заявки осознали различные проблемы с вышеприведенной системой. В частности, быстрого нагрева при запуске двигателя не имеется в наличии, так как система требует, чтобы сначала разогревалась система выпуска. Кроме того, отдача тепла из системы выпуска во время операции холодного запуска задерживает «розжиг» каталитического нейтрализатора отработавших газов. В результате, каталитический нейтрализатор отработавших газов не работает на эффективной температуре, чтобы сжигать захваченные углеводороды, тем самым, снижая выделение продуктов сгорания с отработавшими газами.
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 и/или ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов. Кроме того, тепло может аккумулироваться для быстрого использования при запуске двигателя в показателях отопления салона и/или подогрева двигателя (благодаря нагреванию охлаждающей жидкости двигателя аккумулированным теплом). Таким образом, можно регенерировать тепло из системы выпуска посредством аккумулированного тепла, без неблагоприятного влияния на скорость достижения температуры розжига каталитического нейтрализатора отработавших газов, наряду с одновременным обеспечением более быстрого отопления салона при холодных запусках двигателя и возможно более быстрым прогревом двигателя (для снижения трения в двигателе и, таким образом, улучшения экономии топлива).
Согласно одному из аспектов система выпуска для двигателя содержит каталитический нейтрализатор отработавших газов, систему подогрева, содержащую радиатор отопителя, в сообщении по текучей среде с пассажирским салоном, теплопередающую систему, содержащую: теплосборник ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, термосифонный испаритель, включающий в себя множество тепловых трубок, присоединенных к теплосборнику, первую трубку, присоединяющую термосифонный испаритель к радиатору отопителя системы подогрева, и вторую трубку, присоединяющую радиатор отопителя к термосифонному испарителю.
Радиатор отопителя предпочтительно включает в себя подвергающийся фазовым превращениям материал для аккумулирования тепла на по меньшей мере 10 часов, при этом радиатор отопителя дополнительно присоединен к системе охлаждения двигателя.
Термосифонный испаритель предпочтительно расположен вертикально над теплосборником, а множество тепловых трубок ориентированы приблизительно перпендикулярно верхней поверхности теплосборника.
Теплосборник предпочтительно присоединен к выпускному каналу, при этом теплосборник имеет большую площадь поперечного сечения, чем выпускной канал.
Каталитический нейтрализатор отработавших газов предпочтительно является конечным устройством снижения токсичности отработавших газов.
Радиатор отопителя предпочтительно присоединен в системе отопления салона.
Система подогрева дополнительно содержит вентилятор.
Каждая тепловая трубка предпочтительно включает в себя гибкое соединение с термосифонным испарителем.
Согласно другому из аспектов система подогрева двигателя содержит радиатор отопителя в сообщении по текучей среде с пассажирским салоном и дополнительно термически присоединенный к охлаждающему контуру двигателя, вентилятор в сообщении по текучей среде с радиатором отопителя, теплопередающую систему, пассивно термически присоединяющую компонент системы выпуска к радиатору отопителя, включающую в себя одну или более тепловых трубок и замкнутый термосифонный контур.
Радиатор отопителя предпочтительно включает в себя подвергающийся фазовым превращениям материал для аккумулирования тепла.
Термосифонный испаритель предпочтительно присоединен вертикально над выпускным теплосборником через одну или более тепловых трубок, при этом теплосборник находится ниже по потоку от конечного каталитического устройства снижения токсичности отработавших газов системы выпуска.
Радиатор отопителя может быть не присоединен к охлаждающему контуру двигателя.
Согласно еще одному из аспектов теплопередающая система для двигателя содержит теплосборник, присоединенный к выпускному каналу ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, термосифонный испаритель, расположенный вертикально над теплосборником и включающий в себя множество тепловых трубок, присоединяющих термосифонный испаритель к теплосборнику, и первую трубку, присоединяющую термосифонный испаритель к системе подогрева.
Каждая тепловая трубка предпочтительно включает в себя гибкое соединение.
Термосифонный испаритель предпочтительно установлен на раму транспортного средства, и каждая тепловая трубка включает в себя гибкую область для обеспечения перемещения между теплосборником и термосифонным испарителем.
Согласно одному из вариантов осуществления, одна или более тепловых трубок передают избыточное тепло в замкнутый термосифонный контур, контур включает в себя подвергающийся фазовым превращениям материал, размещенный в нем, и содержащийся в его пределах радиатор отопителя. Во время работы разогретого двигателя до отключения двигателя, одна или более тепловых трубок передают избыточное тепло отработавших газов в термосифонный контур, который, в свою очередь, передает тепло в радиатор отопителя для аккумулирования в подвергающемся фазовым превращениям материале в пределах радиатора отопителя. Затем, когда транспортное средство заглушено, подвергающийся фазовым превращениям материал в радиаторе отопителя сохраняет тепло для использования во время последующего холодного запуска двигателя. Во время холодного запуска двигателя, воздушный поток может пропускаться через радиатор отопителя, чтобы передавать тепло из подвергающегося фазовым превращениям материала в воздух пассажирского салона, таким образом, выдавая теплый воздух в пассажирский салон транспортного средства. При необходимости, охлаждающая жидкость двигателя также может подвергаться циркуляции в охлаждающем контуре двигателя системы охлаждения двигателя по отношению к радиатору отопителя, чтобы извлекать тепло из подвергающегося фазовым превращениям материала посредством передачи тепла, которое затем дает подогретой охлаждающей жидкости возможность возвращаться в двигатель, чтобы нагревать холодный двигатель и снижать трение в двигателе.
Следует отметить, что передача тепла между термосифонным контуром и подвергающимся фазовым превращениям материалом радиатора отопителя может происходить благодаря бесконтактной операции в пределах радиатора отопителя, к примеру, посредством теплообменника. Подобным образом, передача тепла между охлаждающим контуром двигателя (который является отдельным от термосифонного контура) и подвергающимся фазовым превращениям материалом радиатора отопителя может происходить благодаря бесконтактной операции в пределах радиатора отопителя, к примеру посредством другого теплообменника в радиаторе отопителя, если требуется. Таким образом, в одном из примеров, радиатор отопителя может включать в себя три или более теплообменников: один для передачи тепла между термосифонным контуром и подвергающимся фазовым превращениям материалом, один для передачи тепла между подвергающимся фазовым превращениям материалом и воздухом пассажирского салона, и один для передачи тепла между подвергающимся фазовым превращениям материалом и охлаждающей жидкостью двигателя.
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 которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой схематичный вид примерной системы выпуска для двигателя согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.
Фиг. 2 представляет собой схематичный вид примерной тепловой трубки, которая может быть включена в примерную систему по фиг. 1.
Подробное описание полезной модели
Последующее описание относится к системе передачи тепла, включающей в себя подвергающиеся фазовым превращениям материалы, которые расположены таким образом, чтобы тепловая энергия из системы выпуска могла регенерироваться. Примерные компоновки, описанные в материалах настоящей заявки, предоставляют тепловой энергии возможность регенерироваться и аккумулироваться, например, для более позднего отопления пассажирского салона. Например, согласно варианту осуществления настоящей полезной модели, теплопередающая система может быть выполнена с возможностью регенерирования тепла из системы выпуска и выдачи тепла в пассажирский салон через радиатор отопителя, не присоединяя радиатор отопителя к системе охлаждения двигателя. Различные тепловые трубки могут быть включены в раскрытую систему. Например, одна или более тепловых трубок могут присоединять систему выпуска к системе, включающей в себя подвергающийся фазовым превращениям материал. Кроме того, система может использовать термосифонный испаритель, чтобы предпочтительно управлять передачей и аккумулированием тепла.
Например, теплопередающая система может использовать термосифонный испаритель вместе с подвергающимися фазовым превращениям материалами в радиаторе отопителя, чтобы аккумулировать тепло, даже когда двигатель не находится в действии. Например, термосифонный испаритель может быть в сообщении с компонентом системы выпуска ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов через одну или более тепловых трубок. Термосифонный испаритель может быть расположен вертикально над находящимся ниже по потоку компонентом. Таким образом, тепло может переходить в термосифонный испаритель, даже после того, как двигатель больше не находится в действии. Например, термосифонный испаритель может быть изолирован, чтобы аккумулировать тепло, регенерированное из системы выпуска, для пассивной, приводимой в действие силой тяжести циркуляции через трубку в радиатор отопителя для того, чтобы аккумулированное тепло могло иметься в распоряжении для немедленного использования при запуске двигателя.
Следует понимать, что «вертикально над», в качестве описываемого в материалах настоящей заявки, указывает ссылкой на компонент/элемент, находящийся вертикально над другим компонентом/элементом относительно земли, по которой передвигается транспортное средство.
Дополнительно, теплопередающая система может включать в себя различные текучие среды передачи тепла для выделения тепловой энергии из системы выпуска в многообразии разных условий эксплуатации. 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. Так как текучие среды передачи тепла могут циклически двигаться через теплопередающую систему, поглощая, транспортируя и отдавая тепловую энергию, общепринято указывать такие текучие среды ссылкой как «рабочие жидкости».
Кроме того, примерные системы предусматривают более простую конструкцию по сравнению с традиционными конструкциями. Например, тепло, аккумулированное в подвергающихся фазовым превращениям материалах в радиаторе отопителя, может подаваться в систему отопления салона при запуске двигателя, как представлено выше. Посредством присоединения термосифонного испарителя к компоненту системы выпуска ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов и присоединения термосифонного испарителя к радиатору отопителя, который содержит подвергающиеся фазовым превращениям материалы, система отопления салона может выдавать тепло в пассажирский салон при запуске двигателя отдельно от и не полагаясь на систему охлаждения двигателя, а потому, не ожидая, чтобы система охлаждения двигателя разогревалась при холодных запусках двигателя (например, когда двигатель остыл до окружающей среды). Кроме того, одна или более тепловых трубок, присоединяющих систему выпуска к термосифонному испарителю, могут выдавать тепло в систему отопления салона, не задерживая розжиг каталитического нейтрализатора отработавших газов, как описано выше.
Фиг. 1 показывает принципиальную схему примерной системы 10 выпуска для двигателя 12. Система 10 выпуска может включать в себя один или более выпускных каналов 14, которые сообщаются с двигателем 12, чтобы выпускать газы в атмосферу. Кроме того, система 10 выпуска может включать в себя одно или более выпускных устройств 16 снижения токсичности отработавших газов, таких как каталитический нейтрализатор 18 отработавших газов, чтобы сокращать твердые частицы в отработавших газах перед выпуском в атмосферу.
Система 10 выпуска дополнительно может включать в себя теплосборник 20 ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 18 отработавших газов. В одном из примеров, каталитический нейтрализатор 18 отработавших газов является конечным устройством снижения токсичности отработавших газов в системе 10 выпуска. Другими словами, каталитический нейтрализатор отработавших газов является последним устройством снижения токсичности отработавших газов, так что никаких других устройств снижения токсичности отработавших газов не расположено ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 18 отработавших газов. Как показано, теплосборник 20 может иметь площадь поперечного сечения, которая является большей, чем площадь поперечного сечения каждого из выпускных каналов 14 непосредственно выше по потоку от теплосборника 20. По существу, теплосборник 20 может оказывать влияние на характеристику потока отработавших газов, поступающих в теплосборник 20 из одного или более выпускных каналов 14. Например, скорость отработавших газов может снижаться при поступлении в теплосборник 20. По существу, теплосборник 20 может сохранять тепло из системы 10 выпуска. В некоторых вариантах осуществления, теплосборник 20 является компонентом двойного назначения системы выпуска, имеющим как возможности накопления тепла, таки возможности глушения шума.
Следует понимать, что система 10 выпуска изображена в упрощенном виде в качестве примера и может включать в себя дополнительные и/или альтернативные компоненты, нежели показанные на фиг. 1.
Например, система 10 выпуска может включать в себя различные устройства снижения токсичности отработавших газов дополнительно и/или в качестве альтернативы каталитическому нейтрализатору 18 отработавших газов. По существу, система 10 выпуска может включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (TWC), уловитель NOx, различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или их комбинацию. В некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя, одно или более устройств снижения токсичности отработавших газов могут периодически перерегулироваться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливо-воздушного соотношения.
Кроме того, следует понимать, что система 10 выпуска может включать в себя различные датчики для выдачи показания топливо-воздушного соотношения отработавших газов, такие как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, датчик содержания HC и/или датчик содержания CO.
Во время работы двигателя 12, компоненты системы 10 выпуска могут повышать температуру. Например, теплосборник 20 может достигать температуры, приблизительно равной температуре отработавших газов, проходящих через теплосборник 20. Чтобы использовать этот потенциал тепловой энергии, система 22 передачи тепла может быть присоединена к системе 10 выпуска.
Система 22 передачи тепла может включать в себя термосифонный испаритель 24 и одну или более трубок. Как показано на фиг.1, система 22 передачи тепла может включать в себя первую трубку 26 и вторую трубку 28, хотя другое пригодное количество трубок возможно, не выходя из объема этой полезной модели.
Система 22 передачи тепла может включать в себя один или более подвергаемых фазовым превращениям материалов для передачи тепловой энергии из системы выпуска и выдачи регенерированной тепловой энергии в другую систему двигателя. В этом примере, система 22 передачи тепла может быть расположена таким образом, чтобы уносить тепловую энергию из системы 10 выпуска ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 18 отработавших газов. Система 22 передачи тепла может захватывать тепло из отработавших питающих газов вместо предоставления всей тепловой энергии возможности выходить в окружающую среду через один или более выпускных каналов 14. Например, система 22 передачи тепла может включать в себя компоненты в контакте с системой 10 выпуска, чтобы регенерировать тепло посредством проводимости. Другими словами, система 22 передачи тепла может включать в себя компоненты в физическом контакте и в тепловом контакте с компонентами системы 10 выпуска.
Термосифонный испаритель 24 может быть расположен вертикально над теплосборником 20, например, вертикально выше относительно земли, по которой передвигается транспортное средство, как описано выше. В некоторых вариантах осуществления, термосифонный испаритель 24 может быть компонентом теплообмена. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, термосифонный испаритель 24 может включать в себя различные материалы и его конструкции для способности аккумулирования тепла и передачи тепла термосифонного испарителя 24.
Как показано, термосифонный испаритель 24 может быть в сообщении по текучей среде с теплосборником 20 через множество тепловых трубок 30. По существу, множество тепловых трубок 30 могут физически и термически присоединять термосифонный испаритель 24 к теплосборнику 20. Поскольку текучая среда с более высокой температурой естественным образом поднимается выше текучей среды с более низкой температурой, множество тепловых трубок 30 могут помогать способствовать передаче тепловой энергии вертикально из теплосборника 20 в термосифонный испаритель 24. Кроме того, тепловые трубки 30 могут тянутся по существу вертикально от теплосборника 20, как показано. Например, по меньшей мере участок каждой из тепловых трубок 30 может быть приблизительно перпендикулярным верхней поверхности теплосборника 20. Другими словами, тепловые трубки 30 могут быть ориентированы по существу перпендикулярно земле, по которой передвигается транспортное средство. Кроме того, как показано, участок каждой из тепловых трубок 30 может отгибаться от перпендикулярного участка по направлению к термосифонному испарителю 24. Следует понимать, что такой участок изгиба может перенаправлять тепло отработавших газов под различными углами. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, множество тепловых трубок 30 может не включать в себя участков изгиба.
Фиг. 1 показывает четыре тепловых трубки 30; однако, следует понимать, что система 22 передачи тепла может включать в себя четыре дополнительных тепловых трубки 30 по другую сторону от теплосборника 20 и термосифонного испарителя 24. Следует понимать, что различные количества тепловых трубок 30 могут использоваться, не выходя из объема этой полезной модели.
Множество тепловых трубок 30 каждая может включать в себя гибкую область 32. Например, гибкая область 32 может быть включена в по существу вертикальный участок каждой из тепловых трубок 30. Такая гибкая область может снижать вибрацию между компонентами. Например, может быть желательным, присоединять термосифонный испаритель 24 к остову транспортного средства (не показан). Как описано выше, теплосборник 20 может быть присоединен к одному или более выпускных каналов 14 и, таким образом, гибкие области 32 могут обеспечивать перемещения компонентов системы выпуска относительно установленного на остове термосифонного испарителя 24.
Гибкие области 32, например, могут быть гофрированными секциями множества тепловых трубок 30. По существу, гофрированные секции могут обеспечивать дополнительное преимущество содействия вращательному движению текучей среды между теплосборником 20 и термосифонным испарителем 24. Другими словами, гибкие области 32 могут принудительно вызывать завихрение текучей среды, которое может вносить вклад в нагревание внутренних поверхностей термосифонного испарителя 24.
Следует понимать, что гибкие области 32 могут содержать любой пригодный материал для компенсации перемещения между термосифонным испарителем 24 и теплосборником 20. Кроме того, следует понимать, что гибкие области 32 могут содержать такой же материал, как негибкие области 34 множества тепловых трубок 30. В некоторых вариантах осуществления, гибкие области 32 могут содержать материалы, иные чем негибкие области.
Таким образом, после прогрева транспортного средства, избыточное тепло передается через тепловые трубки 30 в термосифонный испаритель 24, который затем аккумулирует тепло для пассивной приводимой в действие силой тяжести циркуляции через трубку 26 в радиатор 36 отопителя, который может быть присоединен в системе отопления салона, как отмечено в материалах настоящей заявки. Более конкретно, тепло, передаваемое в термосифонный испаритель 24 вызывает испарение, обусловленное нагреванием рабочей жидкости в термосифонном испарителе 24, из жидкой в парообразную форму. Испаренная рабочая жидкость транспортируется через трубку 26 в радиатор 36 отопителя, который может включать в себя один или более пакетов 200 РСМ (материала с фазовым переходом, phase-changing material). Каждый пакет 200 РСМ может включать в себя множество элементов из подвергающегося фазовым превращениям. материала, выполненных с возможностью аккумулирования тепла. По мере того, как тепло из испаренной рабочей жидкости аккумулируется в одном или более пакетов 200 РСМ в радиаторе 36 отопителя, рабочая жидкость, в силу этого, охлаждается и конденсируется в жидкость в. радиаторе 36 отопителя, а затем, возвращается в термосифонный испаритель 24 через трубку 28. Такое аккумулированное тепло в радиаторе 36 отопителя может иметься в распоряжении в течение по меньшей мере 10 часов и вплоть до 16-24 часов после отключения двигателя, и таким образом, может быть немедленно доступным для использования системой отопления салона при холодных запусках двигателя, где оно может нагревать поступающий воздух, направляемый в пассажирский салон. Кроме того, система охлаждения двигателя (не показана) может включать в себя охлаждающий контур 42 двигателя наряду с другими компонентами (например, насосом, радиатором, и т.д.). Охлаждающая жидкость двигателя (через охлаждающий контур 42 двигателя) также может проходить через радиатор 36 отопителя (системы 38 отопления салона), чтобы подогреваться во время запуска двигателя посредством прежнего тепла отработавших газов, аккумулированного в пакете(ах) 200 РСМ. Такая подогретая охлаждающая жидкость двигателя также может использоваться для дополнительного нагрева салона через радиатор отопителя охлаждающей жидкости двигателя системы охлаждения двигателя, отдельной от радиатора 36 отопителя, таким образом, обеспечивая многочисленные источники теплого воздуха пассажирского салона во время холодного запуска двигателя, а также более быстрый разогрев двигателя. Первая и вторая трубки, в комбинации с тепловыми трубками, термосифонным испарителем и радиатором отопителя, формируют замкнутый термосифонный контур.
В альтернативном варианте осуществления, радиатор 36 отопителя может не включать в себя подвергающийся фазовым превращениям материал и, таким образом, радиатор отопителя может быть соединен с охлаждающим контуром 42 двигателя.
Как отмечено выше, радиатор 36 отопителя может быть компонентом системы 38 отопления салона. Например, система 38 отопления салона может выдавать тепло в пассажирский салон (не показан) для того, чтобы водитель транспортного средства и любые пассажиры могли занимать пассажирский салон при комфортной температуре. Чтобы выпускать тепло в пассажирский салон, вентилятор 40 может быть направлен на радиатор 36 отопителя в любой пригодной ориентации, чтобы передавать тепло в пассажирский салон посредством конвекции.
Следует понимать, что система 38 отопления салона изображена в упрощенном виде и может включать в себя дополнительные и/или альтернативные компоненты, нежели показанные на фиг. 1, такие как дополнительная основанная на охлаждающей жидкости двигателя радиатор отопителя с отдельным вентилятором, или также использующей вентилятор 40. Кроме того, следует понимать, что система 38 отопления салона может не быть присоединена к системе охлаждения двигателя в одном из вариантов осуществления; однако, система 38 отопления салона может быть присоединена к системе охлаждения двигателя в дополнение к системе 22 передачи тепла, как отмечено выше. Конкретная пространственная компоновка системы 38 отопления салона относительно системы 22 передачи тепла и системы 10 выпуска предоставлена в качестве примера, чтобы проиллюстрировать общую концепцию. По существу, система 38 отопления салона может иметь пространственную компоновку, иную чем проиллюстрированный пример, не выходя из объема этой полезной модели. Другими словами, компоненты системы 38 отопления салона, системы 22 передачи тепла и/или системы 10 выпуска не обязательно начерчены в масштабе.
Кроме того, следует понимать, что система 38 отопления салона является отдельной от системы 22 передачи тепла и системы 10 выпуска. По существу, система 38 отопления салона не включает в себя теплосборник, термосифонного испарителя или каталитического нейтрализатора отработавших газов. Система 38 отопления салона включает в себя радиатор отопителя, вентилятор и другие компоненты отопления салона, которые уместны для отопления пассажирского салона (например, вентиляционные отверстия пассажирского салона, отопительный трубопровод, присоединяющий радиатор отопителя к вентиляционному отверстию, и т.д.), а кроме того, такие компоненты являются отдельными от системы 22 передачи тепла и системы 10 выпуска.
Возвращаясь к теплопередающей системе 22, с такой компоновкой, как представленная выше, радиатор 36 отопителя может аккумулировать тепло для использования при запуске двигателя. Авторы в материалах настоящей заявки осознали, что пакет(ы) 200 РСМ радиатора 36 отопителя может удерживать достаточное количество тепла в течение по меньшей мере 10 часов и вплоть до 16-24 часов, в одном из примеров, после того, как отключено зажигание двигателя, для некоторых условий окружающей среды. Поэтому, он может выдавать тепло при запуске двигателя для безотлагательного комфорта пассажиров.
Кроме того, поскольку система 38 отопления салона выдает тепло в пассажирский салон отдельно от и, при необходимости, без присоединения к системе охлаждения двигателя, система отопления может быть упрощена по конструкции. Поэтому, система охлаждения двигателя также может быть упрощена по конструкции. Например, система охлаждения двигателя может быть меньшей и содержать в себе меньшее количество охлаждающей жидкости, чем система охлаждения двигателя, выполненная с возможностью обеспечения системы отопления салона. Снижение объема охлаждающей жидкости в системе охлаждения также может обеспечивать возможность более быстрого прогрева, а таким образом, снижает потребление топлива и выбросы холодного запуска.
Кроме того, посредством использования тепловой энергии из системы 10 выпуска ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 18 отработавших газов, скорость достижения розжига не находится под неблагоприятным влиянием системы 22 передачи тепла. Поэтому, рабочие характеристики каталитического нейтрализатора 18 отработавших газов не затрудняются системой 22 передачи тепла, и могут быть удовлетворены стандарты выбросов холодного запуска.
Следует понимать, что система 22 передачи тепла предоставлена в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограниченной вариантом осуществления, который проиллюстрирован и описан со ссылкой на фиг. 1. Поэтому, следует понимать, что теплопередающая система может включать в себя дополнительные и/или альтернативные признаки, нежели показанные на фиг. 1.
Фиг. 2 схематически показывает местный разрез тепловой трубки 62 согласно варианту осуществления настоящей полезной модели. Например, местный разрез может быть вдоль продольной оси тепловой трубки. Тепловая трубка 62, например, может быть одной или более тепловых трубок 30.
Тепловая трубка 62 может быть любой приемлемой формы и не ограничена полым цилиндром в традиционном смысле термина «трубка». Скорее, тепловая трубка 62 может пониматься в общем смысле в качестве трубопровода для передачи тепловой энергии. По существу, тепловая трубка 62 может допускать любую пригодную геометрию. Например, тепловая трубка 62 может быть разветвленной или дольчатой конструкцией, чтобы точно придерживаться контуров выпускного коллектора, такого как встроенный выпускной коллектор 46. Следует понимать, что другие геометрические формы возможны, не выходя из объема этой полезной модели. Кроме того, тепловая трубка 62 может быть одиночной тепловой трубкой или пучком тепловых трубок, при этом, пучок может включать в себя многочисленные тепловые трубки, например, упакованные в пределах общего корпуса.
Тепловая трубка 62 может включать в себя наружную оболочку 64, слой 66 жидкостной пленки, слой 68 капиллярного переноса и пространство 70 для пара. Как показано, наружная оболочка 64 может быть наружным слоем, со слоем 66 жидкостной пленки и слоем 68 капиллярного переноса, следующими в качестве последовательно более внутренних слоев, чем наружная оболочка 64. В заключение, пространство 70 для пара может быть самым внутренним слоем. Например, пространство 70 для пара может быть центральным пустым пространством внутри тепловой трубки 62.
Наружная оболочка 64 может быть теплопроводным твердым веществом. Например, наружная оболочка 64 может быть медной оболочкой; однако, другие проводящие твердые вещества возможны, не выходя из объема этой полезной модели. В качестве проводящего твердого вещества, наружная оболочка 64 может позволять тепловой энергии пассивно поглощаться (как указано по стрелкам 72) и пассивно выделяться (как указано по стрелкам 74). Как показано, тепловая энергия может пассивно поглощаться в пределах области 76 испарения. Область 76 испарения может соответствовать источнику тепла, такому как компонент системы выпуска, как описано выше. Например, область 76 испарения, может быть присоединена к теплосборнйку 20 и/или выпускному коллектору 46, чтобы поглощать тепловую энергию посредством проводимости. По существу, область 76 испарения может физически контактировать с по меньшей мере одной поверхностью теплосборника 20 и/или выпускного коллектора 46. Таким образом, область 76 испарения может быть смежной с теплосборником 20 и/или выпускным коллектором 46.
Как показано, тепловая энергия может пассивно выделяться в пределах области 78 конденсатора. Например, область 78 конденсатора может быть присоединена к термосифонному испарителю 24, чтобы выделять тепловую энергию посредством проводимости. Другими словами, область 78 конденсатора может быть смежной с термосифонным испарителем 24. Однако, следует понимать, что область 78 конденсатора может быть присоединена к любой системе двигателя, чтобы выдавать тепловую энергию на компонент такой системы посредством проводимости. В качестве еще одного примера, область 78 конденсатора может выделять тепловую, энергию в атмосферу посредством конвекции. Адиабатическая область 80 может быть областью между областью 76 испарения и областью 78 конденсатора. Адиабатическая область 80 может описывать область тепловой трубки 62, где суммарная передача тепла является нулевой. Другими словами, адиабатическая область 80 может не поглощать и не выделять тепловую энергию в/из окружающей среды.
Слой 66 жидкостной пленки может включать в себя жидкость 82 передачи тепла (HTF). HTF 82 также может указываться ссылкой как рабочая жидкость для специалистов в данной области техники. HTF 82 может быть любой пригодной жидкостью для поглощения/выделения тепловой энергии. Кроме того, конкретный тип HTF, используемой для системы передачи тепла, может быть выбран и приспособлен для того, чтобы свойства текучей среды HTF надлежащим образом соответствовали требуемым тепловым техническим условиям систем двигателя в сообщении с системой передачи тепла.
HTF 82 может течь в пределах слоя 66 жидкостной пленки в направлении, в целом указанном стрелкой 84. Как показано, HTF 82 может течь из области 78 конденсатора в область 76 испарения. Другими словами, HTF 82 может течь с холодной стороны на горячую сторону тепловой трубки 62.
Слой 68 капиллярного переноса может включать в себя любой пригодный материал для содействия перемещению HTF во время фазовых превращений. Например, слой 68 капиллярного переноса может содействовать перемещению испаренной HTF из слоя 66 жидкостной пленки в пространство 70 для пара в пределах области 76 испарения. Кроме того, слой 68 капиллярного распространения может содействовать перемещению сконденсированного пара HTF из пространства 70 для пара в слой 66 жидкостной пленки внутри области 78 конденсатора. Поэтому, слой 68 капиллярного переноса может содержать невпитывающий материал. В качестве одного из примеров, слой 68 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 передаваться между различными слоями тепловой трубки 62 внутри отдельного корпуса.
Пространство 70 для пара может включать в себя HTF в виде пара. Пар HTF может течь внутри пространства 70 для пара в направлении, в целом указанном стрелкой 86. Как показано, пар HTF может течь из области 76 испарения в область 78 конденсатора. Другими словами, пар HTF может течь с горячей стороны на сторону охладителя тепловой трубки 62.
Таким образом, тепловая энергия может поглощаться и выделяться тепловой трубкой 62. Посредством использования материалов, таких как HTF 82, 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 жидкой и парообразной формой внутри тепловой трубки 62.
Системы, описанные в материалах настоящей заявки, используют одну или более тепловых трубок разными способами, чтобы регенерировать тепловую энергию, которая, в ином случае, была бы бесполезной и/или губительной для находящихся ниже по потоку компонентов системы. Например, тепловая энергия может регенерироваться из системы выпуска, чтобы выдавать тепло в пассажирский салон, как описано выше.
Следует понимать, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти конкретные 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.
Реферат
1. Система выпуска для двигателя, содержащая:каталитический нейтрализатор отработавших газов;систему подогрева, содержащую радиатор отопителя, в сообщении по текучей среде с пассажирским салоном;теплопередающую систему, содержащую:теплосборник ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов;термосифонный испаритель, включающий в себя множество тепловых трубок, присоединенных к теплосборнику;первую трубку, присоединяющую термосифонный испаритель к радиатору отопителя системы подогрева; ивторую трубку, присоединяющую радиатор отопителя к термосифонному испарителю.2. Система по п.1, в которой радиатор отопителя включает в себя подвергающийся фазовым превращениям материал для аккумулирования тепла на по меньшей мере 10 ч, при этом радиатор отопителя дополнительно присоединен к системе охлаждения двигателя.3. Система по п.1, в которой термосифонный испаритель расположен вертикально над теплосборником, а множество тепловых трубок ориентированы приблизительно перпендикулярно верхней поверхности теплосборника.4. Система по п.1, в которой теплосборник присоединен к выпускному каналу, при этом теплосборник имеет большую площадь поперечного сечения, чем выпускной канал.5. Система по п.1, в которой каталитический нейтрализатор отработавших газов является конечным устройством снижения токсичности отработавших газов.6. Система по п.1, в которой радиатор отопителя присоединен в системе отопления салона.7. Система по п.1, в которой система подогрева дополнительно содержит вентилятор.8. Система по п.1, в которой каждая тепловая трубка включает в себя гибкое соединение с термосифонным испарителем.
Формула
