[发明专利]一种再热式有机朗肯循环发动机余热回收系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种再热式有机朗肯循环发动机余热回收系统及控制方法，属于余热回收技术领域。该系统主要由发动机、可切换模式的有机朗肯循环系统和控制系统组成。本系统通过不同阀门的开闭，实现在基本有机朗肯循环和再热式有机朗肯循环之间的转换，从而更好地利用发动机排气余热能量。相比于现有的技术方案，本发明具有结构紧凑、易于控制、余热能利用效率高等特点，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种再热式有机朗肯循环发动机余热回收系统及控制方法，用于回收发动机的排气余热能，属于余热回收技术领域。

背景技术

随着汽车保有量的增加，汽车所消耗的能源不断增加。从发动机的热平衡看，用于动力输出的功率一般只占到燃料燃烧总热量的30％-45％(柴油机)或20％-30％(汽油机)。余热主要通过排气和冷却介质被释放到大气中。因此，若能通过有效的途径对该部分发动机余热加以回收利用，将对汽车的节能环保，提高汽车的燃油利用率具有重要的意义。

目前利用内燃机废弃余热的方法主要有：利用废气高温的温差发电、利用余热采暖、利用余热的吸附式热泵制冷、利用余热的有机朗肯循环发电或输出有用功。目前，利用温差发电技术的转换效率低，还不能实用化。利用余热采暖在冬季可以较好地利用发动机余热，但在其他季节无法利用余热。利用有机朗肯循环的余热回收技术目前效率最高，采用有机朗肯循环系统目前还在研究阶段，当前的型式很少考虑车用内燃机工作工况变化范围广、持续时间长的特点，在某一工况下能实现内燃机余热的最大化利用，而在其它工况点则很难做到。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种再热式有机朗肯循环发动机余热回收系统及控制方法。该系统主要由发动机(1)、可切换模式的有机朗肯循环系统和控制系统组成。本系统通过不同阀门的开闭，实现在基本有机朗肯循环和再热式有机朗肯循环之间的转换，从而更好地利用发动机排气余热能量。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案。

一种再热式有机朗肯循环发动机余热回收系统及控制方法，该系统包括发动机、可切换模式的有机朗肯循环系统和控制系统。

所述的可切换模式的有机朗肯循环系统，包括蒸发器、膨胀机一、发电机一、再热器、膨胀机二、发电机二、冷凝器、储液罐以及工质泵。

所述的控制系统包括控制单元、排气温度传感器、蒸发器出口排气温度传感器、电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、电磁阀五、电磁阀六以及连接这些部件的线路。

连接关系：发动机通过管路与蒸发器连通，管路上设置有排气温度传感器和电磁阀二；电磁阀一与电磁阀二并联，电磁阀一设置在发动机的排气通道上；储液罐中的液态工质经工质泵加压后进入蒸发器中，随后工质进入膨胀机一中推动其输出轴转动，从而带动发电机一进行发电。完成做功后的工质经冷凝器冷凝为饱和液体后流回储液罐。废气通过蒸发器的尾气出气通道排出，通道上设置有蒸发器出口排气温度传感器和电磁阀三；膨胀机一和冷凝器之间的管路上设置有电磁阀六；再热器的工质进气管道一端置于膨胀机一和电磁阀六之间，工质进气管道上设置有电磁阀五；再热器的尾气进气管道与蒸发器的尾气出气管道连通，再热器的尾气进气管道上设置有电磁阀四；再热器的工质出气管道依次与膨胀机二和冷凝器连接；膨胀机二与发电机二同轴连接；控制单元用于控制阀门的开闭。

工作过程：

根据发动机的不同，可设置不同的预设温度T1、T2作为信号，通过控制单元判断电磁阀是否接通和断开。

发动机启动，排气温度传感器检测到排气温度低于预设温度T1时，控制单元发出指令：接通电磁阀一，从而使发动机尾气通过排气通路直接排入大气中；当排气温度传感器检测到排气温度高于预设温度T1时，控制单元发出指令：接通电磁阀二，断开电磁阀一，发动机尾气进入蒸发器中与经过工质泵(10)加压的工质进行换热。