基于工况自动切换工作模式的车用有机朗肯循环余热回收系统

摘要

基于工况自动切换工作模式的车用有机朗肯循环余热回收系统，该系统包括内燃机余热回收系统、有机工质电加热系统、控制系统。该系统四种工作模式为：启动、怠速、做功、停机。启动模式：内燃机启动，启动有机朗肯循环系统，同时旁通膨胀机，膨胀机不输出功率；怠速模式：膨胀机被冲转或维持空转，膨胀机不输出功率；做功模式：膨胀机输出功率；停机模式：内燃机停机，有机朗肯循环系统停机。本发明通过合理设置车用有机朗肯循环余热回收系统的工作模式及控制方式，可使其在四种工作模式之间切换，这样可以更加有效地适应车用内燃机的变工况运行，以实现对车用内燃机排气余热能的高效转化再利用。

主权项

基于工况自动切换工作模式的车用有机朗肯循环余热回收系统，其特征在于：该系统包括内燃机排气余热回收系统、有机工质电加热系统和控制系统；上述的内燃机排气余热回收系统包括内燃机(29)、排气通路、蒸发器(6)、膨胀机(9)、硅整流交流发电机(10)、蓄电池(18)、冷凝器(22)、储液罐(21)、工质过滤器(25)、工质泵(23)以及工质管路；上述有机工质电加热系统，包括电加热器(15)、蓄电池(18)、膨胀机(9)、冷凝器(22)、储液罐(21)、工质过滤器(25)、工质泵(23)以及工质管路；上述控制系统包括内燃机排气温度传感器(5)、蒸发器出口排气压力传感器(7)、电加热器出口工质温度传感器(13)、电加热器出口工质压力传感器(14)、电加热器出口工质质量流量传感器(12)、膨胀机转速传感器(30)、工质泵出口工质压力传感器(27)、冷凝器进口冷却水温度传感器(32)、冷凝器出口冷却水温度传感器(33)、冷凝器出口冷却水质量流量传感器(34)、冷凝器出口工质温度传感器(35)、冷凝器出口工质压力传感器(36)、电磁离合器(24)、电磁阀a(3)、电磁阀b(4)、电磁阀c(8)、电磁阀d(19)、电动阀a(26)、电动阀b(31)、电磁三通阀a(11)、电磁三通阀b(16)、开关继电器(17)、控制模块(2)以及相应的连接线路；上述车用有机朗肯循环余热回收系统内各部件的连接关系是：内燃机排气余热回收系统各部件的连接关系是：内燃机(29)排气经排气通路进入蒸发器(6)，蒸发器(6)、膨胀机(9)、冷凝器(22)、储液罐(21)、工质过滤器(25)、工质泵(23)首尾相连，曲轴(28)通过电磁离合器(24)与工质泵(23)相连，膨胀机(9)、硅整流交流发电机(10)和蓄电池(18)依次相连；膨胀阀(20)一端与储液罐(21)连接，另一端与工质泵(23)连接，膨胀阀(20)、储液罐(21)、工质泵(23)组成闭合回路，该闭合回路为内燃机排气余热回收系统的泄压溢流回路；有机工质电加热系统各部件的连接关系是：储液罐(21)、工质过滤器(25)、工质泵(23)、电加热器(15)、膨胀机(9)、冷凝器(22)首尾相连，蓄电池(18)与电加热器(15)相连；控制系统各部件的连接关系是：内燃机转速传感器(1)一端与内燃机(29)转轴连接，另一端与控制模块(2)相连；内燃机排气温度传感器(5)一端设置在内燃机(29)与蒸发器(6)连接的排气通路上，另一端与控制模块(2)相连；内燃机排气压差传感器(7)一端设置在蒸发器(6)两通路上，另一端与控制模块(2)相连；电加热器出口工质质量流量传感器(12)、电加热器出口工质温度传感器(13)、电加热器出口工质压力传感器(14)并列布置在电加热器(15)与膨胀机(9)连接的通路上，另一端与控制模块(2)相连；工质泵出口工质压力传感器(27)设置在工质泵(23)与电加热器(15)连接的支路上，另一端与控制模块(2)相连；膨胀机转速传感器(30)一端设置在膨胀机(9)转轴处，另一端与控制模块(2)相连；冷凝器进口冷却水温度传感器(32)一端设置在冷凝器(22)进口处，另一端与控制模块(2)相连；冷凝器出口冷却水温度传感器(33)、冷凝器出口冷却水质量流量传感器(34)一端并列设置在冷凝器(22)出口处，另一端与控制模块(2)相连；冷凝器出口工质温度传感器(35)、冷凝器出口工质压力传感器(36)一端并列设置在冷凝器(22)工质出口处，另一端与控制模块(2)相连；电磁阀a(3)一端设置在发动机排气通路上，另一端与控制模块(2)相连；电磁阀b(4)一端设置在内燃机排气温度传感器(5)与蒸发器(6)之间的排气通路上，另一端与控制模块(2)相连；电磁阀c(8)一端设置在电加热器(15)、膨胀机(9)冷凝器(22)连接通路上，另一端与控制模块(2)相连；电磁阀d(19)一端设置在工质泵(23)与膨胀阀(20)之间，另一端与控制模块(2)相连；开关继电器(17)一端设置在电加热器(15)、蓄电池(18)之间的通路上，另一端与控制模块(2)相连；电动阀a(26)一端设置在工质泵(23)与电加热器(15)之间的通路上，另一端与控制模块(2)相连；电动阀b(31)一端设置在冷凝器(22)进口处与冷却水源相连，膨胀机(9)；电磁三通阀a(11)的三个接口分别设置在电加热器(15)、蒸发器(6)、与膨胀机(9)连接的通路上，另一端与控制模块(2)相连；电磁三通阀b(16)的三个接口分别设置在工质泵(23)与蒸发器(6)、电加热器(15)连接的通路上，另一端与控制模块(2)相连；电磁离合器(24)设置在工质泵(23)与曲轴(28)之间，另一端与控制模块(2)相连。