[发明专利]基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制系统及方法

权利要求书

1.基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制系统，包括发动机循环、有机朗肯循环、冷却水循环和润滑油循环共四个循环；其特征在于：所述的发动机循环，由增压器(1)、发动机中冷器(2)、发动机(3)、涡轮器(4)、蒸发器(7)通过管路连接组成，发动机散热器(5)和发动机测功机(6)安装在发动机上；第一排气温度传感器(24)安装在蒸发器尾气侧进口，第二排气温度传感器(25)安装在蒸发器尾气侧出口；

所述的有机朗肯循环，由蒸发器(7)、气液分离器(8)、单螺杆膨胀机(9)、润滑油分离器(21)、冷凝器(12)、储液罐(13)、工质过滤器(14)、工质流量计(15)、工质泵(16)通过管路连接组成闭合回路，单螺杆膨胀机测功机(10)连接在单螺杆膨胀机(9)上，第一阀门(31)安装在气液分离器(8)和单螺杆膨胀机(9)之间，第二阀门(32)安装在冷凝器(12)工质侧的进口，真空泵(11)安装在冷凝器(12)和润滑油分离器(21)之间，第三阀门(33)安装在真空泵(11)的进口处；第一工质温压传感器(26)安装在蒸发器(7)工质侧的入口，第二工质温压传感器(27)安装在单螺杆膨胀机(9)的进口，第三工质温压传感器(28)安装在冷凝器(12)工质侧的入口，第四工质温压传感器(29)安装在冷凝器(12)工质侧的出口；

所述的冷却水循环，由单螺杆膨胀机测功机(10)、冷凝器(12)、水泵(22)、冷却塔(23)通过管路连接组成闭合回路，其中水泵(22)为变频泵，冷凝器(12)和单螺杆膨胀机测功机(10)并联连接，第四阀门(34)安装在水泵(22)和冷却塔(23)之间；

所述的润滑油循环，由单螺杆膨胀机(9)、油泵(17)、储油槽(18)、润滑油过滤器(20)、润滑油分离器(21)通过管路连接组成闭合回路；冷却风扇(19)安装在储油槽(18)上，润滑油温度传感器(30)安装在储油槽(18)的出口。

2.应用权利要求1所述的基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制系统的方法，其特征在于包括：系统的启动、运行、停机过程，当其出现故障时，能够实现紧急制动；所述的系统启动过程为，首先启动有机朗肯循环，第一阀门(31)和第二阀门(32)保持开启，打开真空泵(11)对其进行抽真空处理，操作完毕后，关闭第三阀门(33)；然后从储液罐(13)向此循环中充氮气，操作完毕后，从储液罐(13)处向有机朗肯循环中加注工质R245fa；然后打开工质泵(16)，工质经储液罐(13)、工质过滤器(14)、工质流量计(15)、工质泵(16)、蒸发器(7)工质侧、气液分离器(8)主口，气液分离器(8)液态口，通过管路回到储液罐(13)；然后启动冷却水循环，打开第四阀门(34)向循环中进行补水，完成后关闭第四阀门(34)；打开水泵(22)，冷却水经冷却塔(23)和水泵(22)，一部分冷却水进入冷凝器(12)冷却水侧，另一部分冷却水进入单螺杆膨胀机测功机(10)，最后都回到冷却塔(23)；启动发动机循环，打开发动机(3)，空气经压气机(1)、发动机中冷器(2)、发动机(3)、涡轮器(4)和蒸发器(7)排气侧，最终排到大气中；启动润滑油循环，打开油泵(17)，润滑油经储油槽(18)、油泵(17)、单螺杆膨胀机(9)、润滑油分离器(21)、润滑油过滤器(20)，最后回到储油槽(18)；

启动后系统开始运行，工质经储液罐(13)、工质过滤器(14)、工质流量计(15)、工质泵(16)、在蒸发器(7)中和排气进行换热，然后工质从气液分离器(8)主口进入气液分离器(8)，一部分液态工质经气液分离器(8)液态口回到储液罐(13)，另一部分气态工质经气液分离器(8)气态口进入单螺杆膨胀机(9)推动膨胀机做功，工质和润滑油的混合物从单螺杆膨胀机(9)出来后，进入润滑油分离器(21)，被分离出来的工质进入冷凝器(12)工质侧，最终回到储液罐(13)；被润滑油分离器(21)分离出来的润滑油，经润滑油过滤器(20)回到储油槽(18)中，然后通过油泵(17)再一次被喷到单螺杆膨胀机(9)中；其中通过润滑油温度传感器(30)监测润滑油温度，当油温大于或等于这个温度时系统将报警，这时将冷却风扇(19)打开，冷却风扇将润滑油冷却至工作温度，关闭冷却风扇(19)；冷却水经水泵(22)，一部分冷却水进入冷凝器(12)和工质进行换热，另一部分冷却水进入单螺杆膨胀机测功机(10)，最后回到冷却塔(23)；其中水泵(22)为变频泵，通过控制水泵(22)调节冷却水的流量，进而控制冷凝器的冷却强度；

试验完毕后停机，首先停止发动机循环，即停止发动机(3)的运转；在停止有机朗肯循环，即关闭工质泵(16)；然后停止润滑油循环，即关闭油泵(17)；最后停止冷却水循环，即关闭水泵(22)；

当系统出现故障时，需进行紧急制动操作，首先关闭第一阀门(31)和第二阀门(32)，然后进行停机操作。