[发明专利]具有主动式冷却剂压力控制的系统

说明书

本申请涉及具有主动式冷却剂压力控制的系统。具有主动式冷却剂压力控制的废热回收(WHR)和冷却剂系统包括发动机冷却系统、WHR系统和冷却剂压力控制系统。冷却剂热交换器沿发动机冷却回路和工作流体回路中的每一个定位且被构建成将来自冷却剂流体的热量传递到工作流体。冷却剂压力控制系统包括压力管路，压力管路可操作地耦合到空气制动系统并可操作地耦合到冷却剂箱。阀在冷却剂箱上游耦合到压力管路。冷却剂压力控制器与阀、空气压力传感器和冷却剂温度传感器中的每一个可操作地通信。冷却剂压力控制器被构建成基于冷却剂温度确定目标冷却剂压力且控制阀的阀位置以便促使空气压力接近目标冷却剂压力。本申请还涉及主动式冷却剂压力控制的方法。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2016年11月15日提交的第62/422,456号美国临时专利申请的优先权及其权益，该临时专利申请的内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及废热回收(“WHR”)系统和发动机冷却系统。

背景技术

在操作中，内燃发动机通过废气、发动机冷却系统、增压空气冷却系统等将热能排放到外部环境中。未用于执行有用工作的排出的热能通常称为“废热”。废热回收(“WHR”)系统捕获一部分废热以执行有用的工作，比如经由膨胀器(例如，涡轮机)产生轴功率。一些WHR系统使用朗肯循环(Rankine cycle)。朗肯循环是一种热力学过程，在该热力学过程中热量传递到朗肯循环回路中的工作流体。工作流体被泵送到锅炉，在锅炉中工作流体蒸发。蒸汽通过膨胀器，并且然后通过冷凝器，在冷凝器中蒸气冷凝变回到流体。膨胀器可以驱动发电机以产生电能。有机朗肯循环(“ORC”)是其中工作流体是有机高分子量流体的朗肯循环，该有机高分子量流体具有在比水的温度低的温度下的液-气相变。这样的流体允许相对于其它朗肯循环系统从相对较低的温度源进行热回收。

发明内容

各实施方案涉及具有主动式冷却剂压力控制的系统。示例性系统包括发动机冷却系统、WHR系统和冷却剂压力控制系统。发动机冷却系统包括冷却剂箱和发动机冷却回路，发动机冷却回路与冷却剂箱连通以接纳冷却剂流体。发动机冷却回路包括第一泵，第一泵被构建成使冷却剂流体循环穿过发动机冷却回路。冷却剂热交换器沿发动机冷却回路定位。第一温度传感器也是沿发动机冷却回路定位。第一温度传感器被构建成提供流动穿过发动机冷却回路的冷却剂流体的冷却剂温度值。废热回收系统包括工作流体回路，该工作流体回路包括第二泵，第二泵被构建成使工作流体循环穿过工作流体回路。冷却剂热交换器沿工作流体回路定位并且被构建成将来自冷却剂流体的热量传递到工作流体。冷却剂压力控制系统可操作地耦合到发动机冷却系统。冷却剂压力控制系统包括压力管路，压力管路可操作地耦合到压力源并可操作地耦合到冷却剂箱。压力管路被构建成接收来自压力源的加压空气并构建成将加压空气提供给冷却剂箱。阀在冷却剂箱的上游可操作地耦合到压力管路。压力传感器在阀的下游和冷却剂箱的上游可操作地耦合到压力管路。压力传感器被构建成提供指示冷却剂箱中的压力的压力值。冷却剂压力控制器与阀、压力传感器和第一温度传感器中的每一个可操作地通信。冷却剂压力控制器被构建为成解释压力值，解释冷却剂温度值，基于冷却剂温度值确定目标冷却剂压力，以及控制阀的阀位置以便促使压力值接近目标冷却剂压力。

在一些实施方案中，所述冷却剂压力控制器进一步被构建成确定所述目标冷却剂压力，以便防止所述冷却剂流体沸腾。

在一些实施方案中，所述冷却剂压力控制器进一步被构建成基于发动机载荷、发动机速度、工作流体温度和交通工具速度中的至少一个来确定所述目标冷却剂压力。

在一些实施方案中，所述冷却剂压力控制器进一步被构建成：

基于所述工作流体回路中的邻近所述冷却剂热交换器的所述工作流体的工作流体温度，确定所述冷却剂流体在一时间段内的第一温度变化；以及

基于所述冷却剂温度值和所述第一温度变化，确定第二冷却剂温度，所述第二冷却剂温度与所述时间段结束时的所述冷却剂流体的温度有关，