专利名称：吸收式冷却方法和制冷设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种吸收式冷却方法，具有下列步骤在一解吸器中加热 溶剂和制冷剂，其中，制冷剂被溶剂吸收，在解吸器中由溶剂解吸制冷剂， 在解吸器中制冷剂蒸发，将制冷剂蒸汽从解吸器导入液化器中，在液化器 中冷却和液化制冷剂蒸汽，将制冷剂导入蒸发器中，在蒸发器中加热和蒸 发制冷剂，将制冷剂蒸汽从蒸发器导入吸收器中，将溶剂从解吸器导入吸 收器中，在吸收器中由溶剂吸收制冷剂蒸汽，将溶剂和制冷剂从吸收器导 入解吸器中，其中，溶剂已吸收制冷剂。本发明还涉及一种吸收式制冷设
备实现，它包括 一解吸器， 一液化器， 一蒸发器， 一吸收器，制冷剂和 溶剂，用于在解吸器、液化器、蒸发器和吸收器之间建立制冷剂和/或溶剂 循环回路的连接管道。本发明还涉及一种内燃机和一种轿车或商用车。
背景技术：
在内燃机中，尤其是往复运动活塞式内燃机例如汽油发动机、柴油发 动机或燃气发动机中，可使用水来改善燃烧，例如通过将水喷射到燃烧室 或进气系统中并且将冷凝水直接在喷射泵前面添加给燃料管道中的燃料例 如汽油或柴油。这能够降低排放值例如颗粒或NOx排放并且提高单位效率， 由此可以节省燃料。
为了在具有内燃机的轿车和商用车中通过水改善燃烧，不断地需要水。 为了在轿车和商用车中由空气中获得水作为冷凝水，迄今可以使用压縮机 式空调设备，其压縮机由内燃机驱动。但压縮机式空调设备为了获得冷凝 水而持续运行导致效率下降，因为由内燃机提供的动能部分地被用于驱动 压縮机。
此外在轿车和商用车中还使用具有水的附加箱，它的水用于改善燃烧。 其缺陷是，在冬天产生防冻问题。具有水的附加箱还是一个附加重量，它 提高消耗值并且需要持续地、对于司机来说麻烦地再充注附加箱。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种冷却方法、 一种制冷设备、 一种内燃机和一种轿车或商用车，其中，在不使用由内燃机提供的动能、即不降 低内燃机效率的情况下获得用于改善燃烧的水。此外对于轿车和商用车的 使用者来说不需要附加的麻烦的再充注附加箱。
该目的通过一种吸收式冷却方法实现，具有下列步骤在一解吸器中 加热溶剂和制冷剂，其中，制冷剂被溶剂吸收，在解吸器中由溶剂解吸制 冷剂，在解吸器中制冷剂蒸发，将制冷剂蒸汽从解吸器导入液化器中，在 液化器中冷却和液化制冷剂蒸汽，将制冷剂导入蒸发器中，在蒸发器中加 热和蒸发制冷剂，将制冷剂蒸汽从蒸发器导入吸收器中，将溶剂从解吸器 导入吸收器中，在吸收器中由溶剂吸收制冷剂蒸汽，将溶剂和制冷剂从吸 收器导入解吸器中，其中，溶剂已吸收制冷剂，其中，制冷剂在蒸发器中 和/或溶剂和制冷剂在解吸器中被内燃机的废气加热，使得废气冷却并且从 冷却的废气中冷凝出水以便获得水。由此可以使废气的排热用于冷却废气， 使得可以在不使用动能的情况下从废气中获得冷凝水。
在另一构型中，溶剂和制冷剂在解吸器中的加热在废气流动方向上在 制冷剂在蒸发器中的加热之前进行。
优选将从废气中冷凝的水收集在水收集器中。由此可以简单地将水收 集器中存在的冷凝水储存，以便接着供给使用，例如用于改善内燃机的燃
烧o
在一补充实施方式中，在内燃机热机阶段之前或期间将全部的制冷剂 和溶剂泵入到吸收器中，使得废气不在解吸器上被溶剂和制冷剂冷却。由 此解吸器在热机阶段期间是空的，使得当解吸器在废气流动方向上布置在 催化器前面时不通过解吸器从废气中提取热量，以便在热机阶段尽可能快 地将催化器加热到运行温度。
在另一构型中，在解吸器中蒸汽态的制冷剂透过部分通透的解吸器膜 片流动或扩散，其中，解吸器膜片布置在制冷剂和溶剂的液相与由制冷剂 的气相之间，使得制冷剂蒸汽由液相透过解吸器膜片流动或扩散成气相。
在一附加实施方式中，在吸收器中蒸汽态的制冷剂透过吸收器膜片流 动或扩散并且液态的溶剂流动或扩散到吸收器膜片中。
符合目的的是，吸收器膜片布置在制冷剂和溶剂的液相与制冷剂的气 相之间，使得蒸汽态的制冷剂在吸收器膜片中被溶剂吸收。
优选制冷剂是水而溶剂是溴化锂，或者制冷剂是氨而溶剂是水。此外本发明目的通过一种吸收式制冷设备实现，它包括 一解吸器， 一液化器， 一蒸发器， 一吸收器，制冷剂和溶剂，用于在解吸器、液化器、 蒸发器和吸收器之间建立制冷剂和/或溶剂循环回路的连接管道，其中，蒸 发器和/或解吸器在热方面与内燃机的排气管道连接，以便冷却流过排气管 道的废气并由此获得冷凝水。
符合目的的是，在排气管道中构成用于接收冷凝水的水收集器。 尤其是所述解吸器在废气流动方向上在蒸发器前面在热方面与排气管 道连接和/或一催化器在废气流动方向上在排气管道中设置在解吸器与蒸发 器之间。
在另一实施方式中，所述蒸发器最好同轴地、至少部分地围绕排气管 道设置。由此蒸发器需要小的空间或位置并且排气管道的全部表面在被蒸 发器包围的区域中用于排出废热。
最好液化器和/或吸收器最好同轴地、至少部分地围绕蒸发器设置和/ 或通过一隔绝层在热方面与蒸发器隔绝。由此液化器和吸收器占据小的空 间或位置。
符合目的的是，液化器设置在蒸发器上方并且蒸发器设置在吸收器上 方，以便能够更好地将制冷剂从液化器排流到蒸发器并且从蒸发器排流到 吸收器。
在另一构型中，吸收器这样设计使得它能够接收全部的溶剂和制冷
剂。由此在热机阶段解吸器可以排空，使得解吸器不接收废气的热量。
最好借助一泵可将制冷剂和溶剂从吸收器泵入解吸器中。
在另一构型中该泵能够逆运行或者能够借助一转换阀逆转泵的输送方
向，使得制冷剂和溶剂可从解吸器泵入吸收器中。由此在内燃机热机阶段
期间解吸器能够完全排空。
尤其是解吸器构造为膜片式解吸器和/或吸收器构造为膜片式吸收器。
由此解吸器和/或吸收器可以非常紧凑地构成。
符合目的的是，通过该吸收式制冷设备可实施如上所述的方法。 本发明目的还通过一种内燃机、尤其是往复运动活塞式内燃机例如汽 油发动机、柴油发动机或燃气发动机实现，其中，所述内燃机包括一如上 所述的吸收式制冷设备和/或通过该内燃机可实施如上所述的方法。
从废气中获得的冷凝水尤其用于改善内燃机中的燃烧。该燃烧例如通过将冷凝水喷射到燃烧室中和/或通过将冷凝水喷射到进气系统中和/或通 过将冷凝水最好直接在喷射泵前面添加给燃料管道中的燃料例如汽油或柴 油和/或通过将冷凝水添加给燃料以形成冷凝水和燃料的乳浊液来改善。
在按照本发明的内燃机、尤其是往复运动活塞式内燃机中，从该内燃 机的废气中获得的冷凝水用于改善内燃机中的燃烧。由此，从废气中获得 的冷凝水被用于改善燃烧，与通过何种方式从废气中获得冷凝水无关。
符合目的地将该冷凝水用于构件保护防止由于喷入水而过热。
此外本发明目的通过一种轿车或商用车实现，其中，该轿车或商用车 包括一如上所述的内燃机和/或包括一如上所述的吸收式制冷设备通过该轿 车或商用车可实施如上所述的方法。
在另一构型中，冷凝水用于清洗玻璃和/或大灯。
本发明还包括一种具有程序编码手段的计算机程序，所述程序编码手 段存储在计算机可读的数据载体上，用于实施如上所述的方法，如果在一 计算机上或相应的计算单元上执行该计算机程序。
本发明还包括一种具有程序编码手段的计算机程序产品，所述程序编 码手段存储在计算机可读的数据载体上，用于实施如上所述的方法，如果 在一计算机上或相应的计算单元上执行该计算机程序。
下面借助于附图详细描述本发明的一个实施例。附图示出 图1 一吸收式制冷设备的示意性纵剖面，
图2 蒸发器、液化器和吸收器围绕排气管道布置的示意性横剖面， 图3 —膜片式解吸器的示意性横剖面，
图4 一膜片式吸收器的示意性横剖面， 图5 —轿车的示意性视图。
具体实施例方式
在图1中示出按照本发明的吸收式制冷设备1的极其示意性的纵剖面。 该吸收式制冷设备1能够通过使用热能来产生冷。在一个循环系统中使用 一种制冷剂和一种溶剂。作为制冷剂9例如考虑水，它被作为溶剂10的溴 化锂吸收。此外也使用氨作为制冷剂9，它被作为溶剂10的水吸收。制冷 剂9和溶剂10也称为工作副。该吸收式制冷设备1设置在内燃机2、尤其是往复运动活塞式内燃机3 的用于排出废气14的排气管道16上。在排气管道16中构成一个催化器15 和一个用于接收冷凝水12的水收集器13。解吸器5在废气14的流动方向 上位于催化器15前面。该解吸器5在热方面与排气管道16连接，由此， 热的废气14加热位于解吸器5中的溶剂10和制冷剂9。
制冷剂9在解吸器5中首先被溶剂10吸收，然后通过工作副的变热制 冷剂9才被溶剂10解吸，即分开。接着，制冷剂9可在解吸器5中蒸发并 且蒸汽态的制冷剂9流过连接管道11流到液化器6。在解吸器5与液化器 6之间在连接管道11中最好设置一个液体分离器(未示出)，它使在解吸器 5中蒸发的残余溶剂10与制冷剂9分离。在液化器6的外侧安置一些冷却 体18，用于排出在液化器6中产生的热。管状的蒸发器7围绕排气管道16 同轴地构成并且在热方面与该排气管道连接。蒸发器7通过隔绝层21在热 方面相对于液化器6隔绝。通过调节阀19使液态的制冷剂9泄压到相应于 蒸发器7中的期望温度的蒸发压力并接着被引导到蒸发器7中。在蒸发器7 中，液态的制冷剂9蒸发，其中为此所需的热量从排气管道16中的废气14 中获取，由此废气14变冷。在冷却的废气14中冷凝出冷凝水，它被收集 在水收集器13中。冷凝水12从水收集器13通过冷凝水管道26被引导到 往复运动活塞式内燃机3并且在那里被用于改善燃烧，其方式例如是，冷 凝水12喷射到往复运动活塞式内燃机的燃烧室中。
蒸汽态的制冷剂10通过连接管道11导入吸收器8中。溶剂10从解吸 器5通过连接管道11导入吸收器8中。在解吸器5与吸收器8之间的连接 管道11中，在未示出的膨胀阀中，溶剂10泄压到吸收器8中的压力。在 吸收器8中，制冷剂9被溶剂10吸收。
在另一具有泵17的连接管道11中，溶剂10和制冷剂9借助泵17被 从吸收器8泵到解吸器5中，其中制冷剂9被溶剂10吸收，由此循环回路 是封闭的。在吸收器8中，制冷剂9不完全被溶剂IO吸收，而是仅提高了 由溶剂10吸收的制冷剂9的份额。反过来，在解吸器5中，制冷剂9不完 全被溶剂10解吸。因此在将溶剂10从解吸器5引导到吸收器8的连接管 道11中存在被溶剂10吸收的制冷剂9。因此，解吸器5与吸收器8之间的 循环回路是带有溶剂10的循环回路，该溶剂已或多或少地吸收了制冷剂9。
此外在吸收器8的外侧构成一些冷却体18，以便使在吸收器8中变得自由的热能够更好地排出到周围环境。在一个未示出的热交换器中，通过
连接管道11从解吸器5流入吸收器8中的热的溶剂10将热量排出给通过 具有泵17的连接管道11从吸收器8流到解吸器5的、由制冷剂9和溶剂 IO组成的工作副，使得在解吸器5中该工作副需要被较少地加热。
图2以第一实施例变型示出蒸发器7、液化器6和吸收器8围绕排气管 道16同轴布置的示意性横剖面。由管20构成的蒸发器7围绕排气管道16 同轴地设置，因此蒸发器7在内侧由排气管道16限界并且在外侧由管20 限界。制冷剂9位于蒸发器7中。液化器6布置成围绕蒸发器7的同轴半 圆，但只在上半部的区域中。吸收器8也布置成围绕蒸发器7的同轴半圆， 但只在下半部的区域中。制冷剂9通过一些最好带有调节阀19 (未示出) 的排出孔22从液化器6流入蒸发器7中并且从蒸发器7流入吸收器8。排 出孔22相应地定位，尤其是定位在液化器6的最深部位上，使得全部的制 冷剂9可以流入蒸发器7中。在蒸发器7与液化器6以及吸收器8之间存 在一些隔绝层21。蒸发器7、液化器6和吸收器8通过相应的管20构成。 管20具有相对较小的长度，例如在0.2至1.0m的范围内，由此是一个围绕 排气管道16布置的紧凑的组件。蒸发器7、液化器6和吸收器8围绕排气 管道16同轴布置使得能够实现紧凑的、尺寸小的组件。由此在轿车或商用 车4中需要较少的空间。在图2中未示出解吸器5与液化器6之间以及解 吸器5与吸收器8之间的连接管道11 。
在图3中所示的膜片式解吸器23设置有最好由合成材料构成的解吸器 膜片25。解吸器膜片25具有这样的特性该膜片只对于蒸汽态的制冷剂9 是可透过的，但对于溶剂10是不可透过的。由制冷剂9和溶剂10组成的 工作副位于解吸器膜片25下面。制冷剂9被溶剂10吸收。借助流过排气 管道16的热的废气14加热工作副，使得制冷剂9被溶剂10解吸。接着制 冷剂9蒸发，蒸汽态的制冷剂9透过解吸器膜片25扩散并流入连接管道11 中。解吸器膜片25使得仅蒸汽态的制冷剂9到达连接管道11中，由此在 膜片式解吸器23与液化器6之间的连接管道11中无需如在按照图1的实 施方式中那样的液体分离器(未示出)。由此可以紧凑地构成吸收式制冷设 备1。
在图4所示的膜片式吸收器24中存在一个最好由合成材料构成的吸收 器膜片27。在膜片式吸收器24中，蒸汽态的制冷剂9通过连接管道11流入吸收器膜片27上方的区域中。在吸收器膜片27下面，溶剂10被导入膜 片式吸收器24中。蒸汽态的制冷剂9从上向下透过吸收器膜片27扩散而 溶剂10从下向上扩散到吸收器膜片27中。在吸收器膜片27中，通过多个 极小的通道产生溶剂10的表面增大，由此改善通过溶剂10吸收蒸汽态的 制冷剂9。溶剂10和制冷剂9通过连接管道11在下面从膜片式吸收器24 流出，其中制冷剂9已被溶剂10基本在吸收器膜片27中吸收。膜片式吸 收器24与常规的通过喷洒或雾化液体溶剂10来吸收蒸汽态制冷剂9的吸 收器8相比具有的优点是尺寸较小，使得吸收式制冷设备1更紧凑。
在图5中以极示意的形式示出具有往复运动活塞式内燃机3的轿车或 商用车4。
总的来看，本发明的吸收式制冷设备1使得迄今未被利用的来自内燃 机2废气14的废热能够用于冷却废气14，由此可以从废气14中获得冷凝 水12。冷凝水12尤其可以用于改善按照本发明的内燃机2的燃烧，使得可 以降低排放并且可以降低单位燃料消耗。在按照本发明的轿车或商用车4 中可以利用这些优点，无需麻烦地用水再充注附加箱或者压縮机式空调设 备提取动能。此外所获得的冷凝水12也可以用于清洗玻璃和大灯。
权利要求
1. 一种吸收式冷却方法，具有以下步骤在一解吸器(5)中加热溶剂(10)和制冷剂(9)，其中，制冷剂(9)被溶剂(10)吸收，在解吸器(5)中由溶剂(10)解吸制冷剂(9)，在解吸器(5)中制冷剂(9)蒸发，将蒸汽态的制冷剂(9)从解吸器(5)导入液化器(6)中，在液化器(6)中冷却和液化蒸汽态的制冷剂(9)，将制冷剂(9)导入蒸发器(7)中，在蒸发器(7)中加热和蒸发制冷剂(9)，将蒸汽态的制冷剂(9)从蒸发器(7)导入吸收器(8)中，将溶剂(10)从解吸器(5)导入吸收器(8)中，在吸收器(8)中由溶剂(10)吸收蒸汽态的制冷剂(9)，将溶剂(10)和制冷剂(9)从吸收器(8)导入解吸器(5)中，其中，溶剂(10)已吸收制冷剂(9)，其特征在于，制冷剂(9)在蒸发器(7)中和/或溶剂(10)和制冷剂(9)在解吸器(5)中被内燃机(2)的废气(14)加热，使得废气(14)冷却并且从冷却的废气(14)中冷凝出冷凝水(12)以便获得水。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，溶剂(10)和制冷剂(9) 在解吸器(5)中的加热在废气(14)流动方向上在制冷剂(9)在蒸发器(7)中的加热之前进行。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将从废气(14)冷凝 的冷凝水(12)收集在水收集器(13)中。
4. 如上所述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在内燃机(2) 热机阶段之前或期间将全部的制冷剂(9)和溶剂(10)泵入到吸收器(8) 中，使得废气(14)不在解吸器(5)上被溶剂(10)和制冷剂(9)冷却。
5. 如上所述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在解吸器(5) 中蒸汽态的制冷剂(9)透过部分通透的解吸器膜片(25)流动或扩散，其 中，膜片(25)布置在制冷剂(9)和溶剂(10)的液相与由制冷剂(9) 的气相之间，使得蒸汽态的制冷剂(9)由液相透过膜片(25)流动或扩散 成气相。
6. 如上所述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在吸收器(8) 中蒸汽态的制冷剂(9)透过吸收器膜片(27)流动或扩散并且液态的溶剂(10)流动或扩散到吸收器膜片(27)中。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，吸收器膜片(27)布置在 制冷剂(9)和溶剂(10)的液相与制冷剂(9)的气相之间，使得蒸汽态 的制冷剂(9)在吸收器膜片(27)中被溶剂(10)吸收。
8. 如上所述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，制冷剂(9) 是水而溶剂(10)是溴化锂，或者制冷剂(9)是氨而溶剂(10)是水。
9. 一种吸收式制冷设备(1)，包括 一解吸器(5)，一液化器(6)， 一蒸发器(7)， 一吸收器(8)， 制冷剂(9)和溶剂(10)，用于在解吸器(5)、液化器(6)、蒸发器(7)和吸收器(8)之间建 立制冷剂和/或溶剂循环回路的连接管道(11)，其特征在于，蒸发器(7)和/或解吸器(5)在热方面与内燃机(2)的排气管道(16) 连接，以便冷却流过排气管道(16)的废气(14)并由此获得冷凝水(12)。
10. 如权利要求9所述的吸收式制冷设备，其特征在于，在排气管道 (16)中构成用于接收冷凝水(12)的水收集器(13)。
11.U.如权利要求9或10所述的吸收式制冷设备，其特征在于，所述解 吸器(5)在废气(14)流动方向上在蒸发器(7)前面在热方面与排气管 道(16)连接和/或一催化器(15)在废气(14)流动方向上在排气管道(16) 中设置在解吸器(5)与蒸发器(7)之间。
12. 如权利要求9至11中任一项所述的吸收式制冷设备，其特征在于， 所述蒸发器(7)最好同轴地、至少部分地围绕排气管道(16)设置。
13. 如权利要求9至12中任一项所述的吸收式制冷设备，其特征在于， 液化器(6)和/或吸收器(8)最好同轴地、至少部分地围绕蒸发器(7)设 置和/或通过 >一隔绝层(21)在热方面与蒸发器(7)隔绝。
14. 如权利要求9至13中任一项所述的吸收式制冷设备，其特征在于， 液化器(6)设置在蒸发器(7)上方并且蒸发器(7)设置在吸收器(8) 上方，以便能够更好地将制冷剂(9)从液化器(6)排流到蒸发器(7)并 且从蒸发器(7)排流到吸收器(8)。
15. 如权利要求9至14中任一项所述的吸收式制冷设备，其特征在于， 吸收器(8)这样设计使得它能够接收全部的溶剂(9)和制冷剂(10)。
16. 如权利要求9至15中任一项所述的吸收式制冷设备，其特征在于， 借助一泵(17)可将制冷剂(9)和溶剂(10)从吸收器(8)泵入解吸器(5)中。
17. 如权利要求16所述的吸收式制冷设备，其特征在于，该泵(17) 能够逆运行，使得制冷剂(9)和溶剂(10)可从解吸器(5)泵入吸收器(8)中。
18. 如权利要求9至17中任一项所述的吸收式制冷设备，其特征在于， 解吸器(5)构造为膜片式解吸器(23)和/或吸收器(8)构造为膜片式吸 收器(24)。
19. 如权利要求9至18中任一项所述的吸收式制冷设备，其特征在于， 可实施如权利要求1至8中任一项所述的方法。
20. —种内燃机(2)，尤其是往复运动活塞式内燃机(3)，其特征在于，该内燃机(2)包括一如权利要求9至19中任一项所述的吸收式制冷 设备(1)和/或可实施如权利要求1至8中任一项所述的方法。
21. 如权利要求20所述的内燃机，其特征在于，从废气(14)获得的 冷凝水(12)用于改善该内燃机(2)中的燃烧。
22. —种内燃机(2)，尤其是往复运动活塞式内燃机(3)，其特征在 于，从该内燃机(2)的废气(14)中获得的冷凝水(12)用于改善内燃机(2)中的燃烧。
23. —种轿车或商用车(4)，其特征在于，该轿车或商用车(4)包括一如权利要求20和/或21和/或22所述的内 燃机(2)和/或包括一如权利要求9至19中任一项所述的吸收式制冷设备(1) 可实施如权利要求1至8中任一项所述的方法。
24. —种具有程序编码手段的计算机程序，所述程序编码手段存储在 计算机可读的数据载体上，用于实施如权利要求1至8中任一项所述的方 法，如果在一计算机上或相应的计算单元上执行该计算机程序。
25. —种具有程序编码手段的计算机程序产品，所述程序编码手段存 储在计算机可读的数据载体上，用于实施如权利要求1至8中任一项所述 的方法，如果在一计算机上或相应的计算单元上执行该计算机程序。
全文摘要
一种具有吸收式制冷设备(1)的内燃机(2)，包括一解吸器(5)、一液化器(6)、一蒸发器(7)、一吸收器(8)、一种制冷剂(9)和一种溶剂(10)、用于在解吸器(5)、液化器(6)、蒸发器(7)和吸收器(8)之间建立制冷剂和/或溶剂循环回路的连接管道(11)，其中，要在不使用动能、即不降低内燃机(2)效率的情况下获得用于改善燃烧的水。该任务的解决方案是，蒸发器(7)和/或解吸器(5)在热方面与内燃机(2)的排气管道(16)连接，以便冷却流过排气管道(16)的废气(14)并由此获得冷凝水(12)。
文档编号F01N3/02GK101424460SQ20081017516
公开日2009年5月6日 申请日期2008年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者H·布兰德斯, M·布佐扎, M·施米特, S·乌尔班 申请人:罗伯特·博世有限公司