[实用新型]一种尾气余热回收系统

说明书

一种尾气余热回收系统，属于节能减排领域。该系统主要由发动机、带有回热器的有机朗肯循环系统、跨临界CO₂热泵系统和控制系统组成。通过调节不同阀门、离合器和风扇的接通与断开，同时利用有机朗肯循环系统膨胀机产生的动力，来实现热泵系统的制冷和制热模式的切换，从而更好的利用发动机的排气能量。

技术领域

本实用新型涉及一种有机朗肯循环-跨临界CO₂热泵发动机排气余热回收联合系统及其控制方法，用于回收发动机的排气能量，属于节能减排领域。

背景技术

从发动机的能量平衡来看，输出的有效功一般只占燃油燃烧总热量的 30％-45％(柴油机)或20％-30％(汽油机)，余热能量主要通过排气和冷却介质 (冷却水、机油散热等)被排放到大气中。由此可以看出，对于车用发动机，其余热能量回收具有很大的节能潜力。

此外，余热能回收技术由于不需要消耗其它任何能源，仅依靠技术的进步即可实现，因而受到了越来越多的重视。目前，发动机余热能利用技术主要集中在增压、余热制冷、余热取暖、余热发电和改良燃料燃烧性能等几个方面。在当前车用发电机余热利用的各种技术方案中，有机朗肯循环余热回收技术的热效率最高，是最有可能首先实现产业化的技术。跨临界CO₂循环技术在制冷领域有着无可比拟的优势。本实用新型结合有机朗肯循环和跨临界CO₂循环综合优势，可以实现发电、制冷和制热的三重功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种有机朗肯循环-跨临界CO₂热泵发动机排气余热回收联合系统及其控制方法，该系统主要由包括发动机、带有回热器的有机朗肯循环系统、跨临界CO₂热泵系统和控制系统组成；通过控制电磁阀一、离合器、风扇的开启与闭合以及四通换向阀内的工质流通路径，来实现热泵系统的制冷和制热模式的切换，从而更好的利用发动机的排气能量。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术解决方案：

本实用新型所提出的有机朗肯循环-跨临界CO₂热泵发动机排气余热回收联合系统，主要由发动机排气通路系统、带有回热器的有机朗肯循环系统、跨临界 CO₂热泵系统和控制系统组成。

所述的带有回热器的有机朗肯循环系统，包括蒸发器(2)、膨胀机(3)、发电机(4)、回热器(5)、冷凝器(6)、储液罐(7)以及工质泵(8)；

所述的跨临界CO₂热泵系统即ORC系统，包括压缩机(10)、车外换热器 (11)、膨胀阀(12)、车内换热器(13)、第一风扇(14)、第二风扇(20)；

所述的控制系统，包括离合器(9)、控制单元(15)、车内温度传感器(18)、电磁阀一(17)、四通换向阀(19)以及连接这些部件的线路；

发动机排气通路：发动机(1)通过管路与三通阀(16)一端连接，三通阀(16)的另外两端分别与电磁阀一(17)和蒸发器(2)连接；蒸发器(2)与车外换热器(11)连接；

所述的带有回热器的有机朗肯循环系统中蒸发器(2)依次与膨胀机(3)、回热器(5)、冷凝器(6)、储液罐(7)、工质泵(8)连接，工质泵(8)再与回热器(5)连接，回热器(5)再与蒸发器(2)连接形成循环回路；在回热器(5) 中分别走两个独立的管路；发电机(4)与膨胀机(3)连接；

所述的跨临界CO₂热泵系统中压缩机(10)出口端与四通换向阀(19)的一端A连接，四通换向阀(19)的C端与压缩机(10)的进口端连接，四通换向阀(19)的B端与车内换热器(13)连接，车内换热器(13)依次与膨胀阀 (12)、车外换热器(11)、四通换向阀(19)的D端连接；车内换热器(13) 配有第一风扇(14)，车外换热器(11)配有第二风扇(20)；