[发明专利]废热再生系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种废热再生系统，更具体的涉及一种利用朗肯循环(Rankine cycle)的废热再生系统。

背景技术

已经开发了利用朗肯循环将由车辆发动机产生的废热转变成动力的废热再生系统。一般地，朗肯循环具有朗肯循环回路，朗肯循环回路包括用于泵送液体制冷剂的泵、用于通过与由车辆发动机产生的废热进行热交换来蒸发液体制冷剂的蒸发器、用于膨胀气体制冷剂由此产生动力的膨胀装置和用于冷凝气体制冷剂的冷凝器。

日本专利申请公开No.2007-85195中公开了一种具有冷却水蒸发器和废气蒸发器的废热再生系统。参照本公开的图1，废热再生系统包括具有第一热交换器15和第二热交换器3的朗肯循环回路17，第一热交换器15作为用于通过与由散热器的冷却水进行热交换来加热制冷剂的冷却水蒸发器，第二热交换器3作为用于通过与由车辆发动机1放出的废气进行热交换来加热制冷剂的废气蒸发器。在朗肯循环回路17中，由制冷剂泵4排出的制冷剂吸收第一和第二热交换器15、3中的热量，然后由膨胀装置5膨胀由此产生动力，制冷剂由冷却器(冷凝器)6冷凝由此释放热量。

在传统朗肯循环回路中，将驱动力转变成电力的电动发电机与膨胀装置的输出轴连接，膨胀装置的输出轴的转速由控制装置控制以产生电力。在这种结构的废热再生系统中，当断开车辆的起动-停止开关以停止车辆发动机时，朗肯循环回路也停止运行。如果为了防止转速增大超过容许值而对电动发电机的转速进行的控制在朗肯循环停止的同时突然停止，由于在膨胀装置的上游侧和下游侧之间保持有压差，因此，电动发电机的转速可能增大而超过容许值，由此引起车辆噪音振动(NV)的加重以及对电动发电机的损坏和破坏。

本发明旨在提供一种包括朗肯循环回路的废热再生系统，该朗肯循环回路具有连接到电动发电机上用于控制电动发电机的转速的膨胀装置，由此在断开起动-停止开关以停止车辆发动机时防止电动发电机的转速增大而超过容许值。

发明内容

根据本发明，用于车辆的废热再生系统具有由起动-停止开关启动的车辆发动机。该废热再生系统包括朗肯循环回路、电动发电机、旁通回路和控制装置。朗肯循环回路包括用于泵送热介质的泵、通过与由车辆发动机产生的废热进行热交换来加热热介质的蒸发器、用于膨胀热介质以产生运动动力的膨胀装置和用于冷凝热介质的冷凝器。电动发电机将运动动力转换成电力。旁通回路在冷凝器的上游侧和下游侧处与朗肯循环回路连接，以便使热介质流过或不流过旁通回路。控制装置控制电动发电机的转速和废热再生系统的运行。当断开车辆发动机的起动-停止开关时，控制装置控制旁通回路以使热介质流过旁通回路，并保持控制电动发电机的转速，直到膨胀装置的上游与下游之间的压差减小到预定水平，然后停止控制。

通过结合附图以例举方式说明本发明原理的下述说明，将更清晰地理解本发明的其它方面和优势。

附图说明

通过参考当前优选实施例的以下说明以及附图可以更好地理解本发明及其目的和优势，其中：

图1是示出根据本发明的第一优选实施例的废热再生系统的结构的例示示意图；

图2是示出根据本发明的第二优选实施例的废热再生系统的结构的例示示意图；

图3是示出根据本发明的第三优选实施例的废热再生系统的结构的例示示意图；以及

图4是示出根据本发明的第四优选实施例的废热再生系统的结构的例示示意图。

具体实施方式

以下参照图1说明根据本发明的第一优选实施例的废热再生系统100。参照图1，废热再生系统100具有朗肯循环回路110、散热器130、车辆发动机140和控制装置150。朗肯循环回路110包括具有驱动轴111A的齿轮泵111、冷却水蒸发器112、废气蒸发器113、具有输出轴114A的膨胀装置114和制冷剂循环通过的冷凝器115。制冷剂用作热介质。具体地，齿轮泵111绝热地压缩液体制冷剂并排出已压缩的液体制冷剂。冷却水蒸发器112通过与散热器130的冷却水进行热交换来以恒定压力加热液体制冷剂。废气蒸发器113通过与由车辆发动机140排出的废气进行热交换来以恒定压力加热液体制冷剂。因此，冷却水蒸发器112和废气蒸发器113以恒定压力加热制冷剂以蒸发液体制冷剂。膨胀装置114绝热地膨胀已蒸发的制冷剂或气体制冷剂，由此产生动力。气体制冷剂由冷凝器115以恒定压力冷凝。在以下说明中，朗肯循环回路110中位于齿轮泵111下游并且位于膨胀装置114上游的区域以下称为“高压区域”，位于膨胀装置114下游并且位于齿轮泵111上游的区域称为“低压区域”。