專利名稱：集成有廢熱回收系統的內燃機的制作方法
技術領域：
本發明涉及包括廢熱回收系統的發動機組件。
背景技術：
該部分提供與本發明有關的背景信息，且不必是現有技術。 發動機組件可以包括廢熱回收系統，以利用由發動機產生的熱。這些系統通常可 包括與由發動機加熱的流體處于流體連通的輔助膨脹器裝置。為了將由膨脹器產生的功率 連接到發動機，可能需要復雜的連接裝置。此外，使用輔助膨脹器可能產生過多的成本和包 裝需求，以及組件的附加復雜性。
發明內容
該部分提供本發明的總體概述，且不是其全部范圍或者其所有特征的詳細披露。
—種發動機組件可包括第一熱交換器、提供流體流給所述第一熱交換器的流體供 應系統、燃料系統、限定第一和第二氣缸孔的發動機本體、設置在第一氣缸孔內的第一活塞 和設置在第二氣缸孔內的第二活塞。所述第一氣缸孔可以從燃料系統接收燃料，用于第一 氣缸孔中的燃燒，以驅動第一活塞。流體流可以在第一熱交換器內加壓，且加壓流體可以提 供給第二氣缸孔以驅動第二活塞。 —種方法可包括將燃料供應提供給發動機本體的第一氣缸孔，和將所述燃料供應 點火以為位于第一氣缸孔中的第一活塞的移動提供動力。所述方法還可以包括提供流體流 給第一熱交換器以加壓其中的流體流，提供加壓流體流給發動機本體的第二氣缸孔以為位 于第二氣缸孔中的第二活塞的移動提供動力。 進一步的應用領域從下文提供的說明顯而易見。在該發明內容中的說明和具體示 例僅為說明的目的且并沒有意圖限制本發明的范圍。
本文所述的附圖僅僅用于說明所選擇的實施例的目的，而不是所有可能的實施方 式，且沒有意圖限制本發明的范圍。
圖1是根據本發明的發動機組件的示意圖；禾口 圖2是根據本發明的可選發動機組件的示意圖。 在附圖的幾個視圖中，相應的附圖標記表示相應的部件。
具體實施例方式
現在將參考附圖更充分地描述示例性實施例。 參考圖l，發動機組件IO可以包括發動機本體12、空氣進氣系統14、排氣系統16、 發動機冷卻系統18、燃料系統20和廢熱回收系統22。發動機本體12可以限定氣缸孔24， 活塞26設置在氣缸孔24中且連接到曲軸28。發動機本體12可以形成為整體式鑄件。當前非限制性示例圖示了直列式四缸發動機結構，其中，第一和第二氣缸孔24a、24b是燃燒 氣缸，第三和第四氣缸孔24c、24d是壓力操作的氣缸。 空氣進氣系統14可包括進氣歧管30，進氣歧管30與空氣源32和第一和第二氣缸 孔24a、24b流體連通。空氣進氣系統14可與第三和第四氣缸孔24c、24d隔離。燃料系統 20可以提供燃料流給第一和第二氣缸孔24a、 24b 。排氣系統16可包括排氣歧管34，排氣歧 管34與第一和第二氣缸孔24a、24b流體連通，且可與第三和第四氣缸孔24c、24d隔離。排 氣歧管34可以與廢熱回收系統22流體連通且將來自于第一和第二氣缸24a、24b的排氣流 36提供給廢熱回收系統22，如下文所述。 發動機冷卻系統18可包括冷卻劑貯存器38、冷卻劑泵40、溫控閥42、熱交換器44 和機艙加熱器46。冷卻劑泵40可以將發動機冷卻劑從冷卻劑貯存器38泵送通過發動機 本體12中的冷卻劑通道(未示出)且然后返回至冷卻劑貯存器38。當發動機冷卻劑通過 發動機本體12時，冷卻劑吸熱。被加熱的發動機冷卻劑返回至冷卻劑貯存器38，如上文所 述。 在返回至發動機本體12之前，發動機冷卻劑流經機艙加熱器46和/或熱交換器 44。機艙加熱器46和熱交換器44可以降低冷卻劑的溫度。更具體地，機艙加熱器46可以 將熱從冷卻劑傳遞給車輛內部。熱交換器44還可以形成廢熱回收系統22的一部分，如下 文所述。通過熱交換器44的冷卻劑流的量可以由溫控閥42控制。廢熱回收系統22可包 括與熱交換器50流體連通的流體供應系統48。流體供應系統48可包括泵52、貯存器54、 以及第一和第二控制閥56、58。貯存器54可以包含廢熱回收系統22使用的流體。 作為非 限制性示例，所述流體可包括水。貯存器54還可包括冷凝器，冷凝器將流體從蒸汽形式轉 換為液體。熱交換器50可包括與離開第一和第二氣缸24a、24b的排氣流36流體連通的第 一流動路徑60和與來自于流體供應系統48的流體處于流體連通的第二流動路徑62。第二 流動路徑62還可與第三氣缸24c流體連通。 在操作期間，流體供應系統48可以促使流體通過熱交換器50中的第二流動路徑 62，在熱交換器50中，排氣36加熱流體。取決于熱交換器50中的加熱，流體可從液體變成 蒸汽。當流體從液體轉變為蒸汽時，它可膨脹，從而增加壓力。蒸汽提供給第三氣缸24c， 在第三氣缸24中增加的壓力施加到活塞26，以幫助驅動曲軸28的旋轉。提供給第三氣缸 24c的蒸汽量可以由第一控制閥56控制。過多的蒸汽可通過第二控制閥58返回至貯存器 54。 在第三氣缸24c的做功沖程完成之后，流體可以保持在蒸汽狀態，且因而可以用 于提供動力給另一活塞26的移動。更具體地，第三和第四氣缸24c、24d可以彼此流體連通。 從第三氣缸24c到第四氣缸24d的流可以由第三控制閥64控制。活塞26在第三氣缸24c 內的排氣沖程可以從第三氣缸24c提供排氣流給第四氣缸24d，在第四氣缸24d中活塞26 基于來自于第三氣缸24c的排氣蒸汽提供的壓力在第四氣缸24d中移動。在活塞26在第 四氣缸24d內的排氣沖程期間，剩余的蒸汽和/或液體可以返回至貯存器54。
在當前非限制性示例中，流體流可通過泵52提供給熱交換器50。流體可以首先通 過冷卻系統18的熱交換器44，以在通過熱交換器50之前為流體提供附加的熱源。此外，在 當前非限制性示例中，第一和第二氣缸24a、24b(燃燒氣缸)可以彼此直接相鄰。第一和第 二氣缸24a、24b通常位于第三和第四氣缸24c、24d之間。
應當理解的是，雖然第一和第三控制閥56、64被示意性地示出，但是每個可以與 發動機的進氣閥類似。具體地，第一和第三控制閥56、64中的每個可以與發動機凸輪軸(未 示出)接合，且因而可以被機械控制。此外，雖然發動機組件10圖示為直列式四缸結構，但 是應當理解的是，本教導可應用于各種其它發動機結構，包括V型發動機和水平相對的發 動機，以及具有更多或更少氣缸的發動機。例如，圖2圖示了在直列式六缸設置中使用的本 教導。 現在參考圖2，示意性地示出了可選發動機組件100。如上文指出的那樣，發動機 組件100總體上示出了采用大致類似于圖1的廢熱回收系統22的廢熱回收系統122的直 列式六缸發動機。發動機組件100可總體上類似于圖l所示的發動機組件10。因而，應當 理解的是，上文的說明總體上適用，除非下文指出。 發動機組件100可包括發動機本體，發動機本體限定與燃料系統120流體連通的 第一、第二和第三氣缸124a、124b、124c(燃燒氣缸)以及與廢熱回收系統122流體連通的 第四、第五和第六氣缸124d、124e、124f。第四氣缸124d可以首先從廢熱回收系統122接收 蒸汽，且第五和第六氣缸124e、 124f可從第四氣缸124d接收排氣蒸汽。控制閥166、 168可 控制第四氣缸124d與第五和第六氣缸124e、124f之間的流體連通。 在圖2所示的直列式六缸示例中，第一、第二和第三氣缸124a、 124b、 124c (燃燒氣 缸)可彼此直接相鄰。第四、第五和第六氣缸124d、124e、124f也可以彼此直接相鄰。
權利要求
一種發動機組件，包括第一熱交換器；提供流體流給所述第一熱交換器的流體供應系統，所述流體流在所述第一熱交換器內加壓；燃料系統；限定第一和第二氣缸孔的發動機本體，所述第一氣缸孔從燃料系統接收燃料，用于所述第一氣缸孔中的燃燒，第二氣缸孔接收離開第一熱交換器的加壓流體；設置在第一氣缸孔內的第一活塞，所述第一活塞通過第一氣缸孔內的燃燒往復移動；和設置在第二氣缸孔內的第二活塞，所述第二活塞被加壓流體往復移動。
2. 根據權利要求1所述的發動機組件，其特征在于，第一氣缸孔內燃燒產生的排氣與第一熱交換器流體連通，所述排氣提供熱源給第一熱交換器，以提高通過第一熱交換器的流體流的壓力。
3. 根據權利要求1所述的發動機組件，其特征在于，所述流體流作為液體進入第一熱交換器且作為蒸汽離開第一熱交換器。
4. 根據權利要求3所述的發動機組件，其特征在于，進入第一熱交換器的流體流包括液體水，且離開第一熱交換器的流體流包括蒸汽。
5. 根據權利要求1所述的發動機組件，其特征在于，還包括具有第二熱交換器的發動機冷卻系統，所述第二熱交換器具有通過其中的發動機冷卻劑，流體供應系統與第二熱交換器流體連通，所述流體流由通過第二熱交換器的發動機冷卻劑加熱。
6. 根據權利要求1所述的發動機組件，其特征在于，發動機本體包括第三氣缸孔，第三氣缸孔中設置有第三活塞，第三氣缸孔從第二氣缸孔接收排氣以往復驅動第三活塞。
7. 根據權利要求6所述的發動機組件，其特征在于，發動機本體包括第四氣缸孔，第四氣缸孔中設置有第四活塞，第四氣缸孔從燃料系統接收燃料，用于其中的燃燒，以往復驅動第四活塞，第一和第四氣缸孔彼此直接相鄰。
8. 根據權利要求7所述的發動機組件，其特征在于，第二氣缸孔靠近第一氣缸孔，第三氣缸孔靠近第四氣缸孔。
9. 根據權利要求7所述的發動機組件，其特征在于，第二和第三氣缸孔彼此直接相鄰。
10. 根據權利要求1所述的發動機組件，其特征在于，還包括曲軸，所述曲軸與第一和第二活塞接合且由第一和第二活塞旋轉驅動。
11. 一種發動機廢熱回收系統，包括第一熱交換器；禾口流體供應系統，所述流體供應系統提供流體流給所述第一熱交換器，所述流體流在第一熱交換器內加壓，并被提供給發動機本體的第一氣缸孔以驅動設置該第一氣缸孔中的第一活塞，發動機本體限定第二氣缸孔，所述第二氣缸孔中設置有第二活塞，第二活塞由第二氣缸孔中的燃料燃燒來驅動。
12. 根據權利要求ll所述的發動機廢熱回收系統，其特征在于，第一熱交換器與來自于第二氣缸孔的排氣流體連通，所述排氣提供熱源給第一熱交換器，以提高通過第一熱交換器的流體流的壓力。
13. 根據權利要求11所述的發動機廢熱回收系統，其特征在于，所述流體流作為液體進入第一熱交換器且作為蒸汽離開第一熱交換器。
14. 根據權利要求13所述的發動機廢熱回收系統，其特征在于，進入第一熱交換器的流體流包括液體水，且離開第一熱交換器的流體流包括蒸汽。
15. 根據權利要求11所述的發動機廢熱回收系統，其特征在于，還包括第二熱交換器，所述第二熱交換器與發動機冷卻劑和流體供應系統流體連通，所述流體流由通過第二熱交換器的發動機冷卻劑加熱。
16. —種方法，包括將燃料供應提供給發動機本體的第一氣缸孔；將所述燃料供應點火以為位于第一氣缸孔中的第一活塞的移動提供動力；提供流體流給第一熱交換器以加壓其中的流體流；禾口提供加壓流體流給發動機本體的第二氣缸孔以為位于第二氣缸孔中的第二活塞的移動提供動力。
17. 根據權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括從第一氣缸孔提供排氣給第一熱交換器，以加壓第一熱交換器內的流體流。
18. 根據權利要求16所述的方法，其特征在于，流體流的加壓包括將流體流加熱，以使得流體流從液體轉變為蒸汽。
19. 根據權利要求16所述的方法，其特征在于，提供流體流包括將水提供給第一熱交換器，且提供給第二氣缸孔的加壓流體流包括蒸汽。
20. 根據權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括在第二活塞的排氣沖程期間將離開第二氣缸孔的加壓流體流提供給發動機本體的第三氣缸孔。
全文摘要
本發明涉及集成有廢熱回收系統的內燃機。一種發動機組件可包括第一熱交換器、提供流體流給所述第一熱交換器的流體供應系統、燃料系統、限定第一和第二氣缸孔的發動機本體、設置在第一氣缸孔內的第一活塞和設置在第二氣缸孔內的第二活塞。所述第一氣缸孔可以從燃料系統接收燃料，用于所述第一氣缸孔中的燃燒，以驅動第一活塞。流體流可以在第一熱交換器內加壓，且加壓流體可以提供給第二氣缸孔以驅動第二活塞。
文檔編號F02G5/02GK101713318SQ20091017808
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月30日 優先權日2008年10月3日
發明者J·R·巴克內爾 申請人:通用汽車環球科技運作公司