[发明专利]基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制系统及方法，主要用于回收发动机排气余热，属于节能减排领域。

背景技术

相关研究表明，发动机转变为有效功的热当量占燃料燃烧发热量的30％～45％(柴油机)或20％～30％(汽油机)。以废热形式排出车外的能量占燃烧总能量的55％～70％(柴油机)或70％～80％(汽油机)。汽车燃料燃烧所发出的能量只有三分之一左右被有效利用，大部分的能量损失则通过发动机的冷却水散热和高温尾气排热。发动机余热回收技术的开发和应用在国内尚处于起步阶段。随着能源供应日益紧张，节能、降耗、提高能源利用率，越来越引起人们的重视，发动机余热的回收是必然趋势。

目前，国内外利用发动机排气余热发电技术主要有半导体温差发电、蒸汽动力发电和废气涡轮发电三种，半导体温差发电的装置具有结构简单、体积小、重量轻、无运动部件、无噪声、安全可靠、寿命长等特点，是一种非常理想的能量转换方式。但由于热电转换效率低，只能利用发动机排气余热的一小部分，有待于进一步提高热电转换效率和寻找具有更高热电转换效率的材料。蒸汽动力发电装置在利用低品位热能方面有优势，但此系统的缺陷是较为复杂笨重且无工质回收装置。废气涡轮发电装置结构简单，易于安装，但会对发动机工作性能产生影响，需要进一步研究。

从上述分析可以看出，应采用一种结构合理、操纵简单、余热回收效果明显并且造价成本低的系统对发动机排气余热进行回收，但此方面的研究还处于初步研究阶段，当前的型式都没有考虑如何合理控制一个完整系统，包括发动机循环、有机朗肯循环、冷却水循环及润滑油循环的工作过程。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制系统及方法。该系统主要由发动机循环、有机朗肯循环、冷却水循环和润滑油循环四种循环相耦合的方式组成了一个余热回收系统，发动机在不同工况下运转时，通过合理的控制系统的四个循环，使系统能够实现启动方便、运行平稳、停机迅速，当系统出现故障时，使系统能够紧急制动。

为了实现上述目标，本发明采用如下措施：

本发明的基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制系统，包括发动机循环、有机朗肯循环、冷却水循环及润滑油循环共四个循环。上述用于回收发动机排气余热的发动机循环包含的部件有：由增压器、发动机中冷器、发动机、涡轮器、蒸发器通过连接管路组成，发动机散热器和发动机测功机安装在发动机上。第一排气温度传感器安装在蒸发器尾气侧进口，第二排气温度传感器安装在蒸发器尾气侧出口。

上述用于回收发动机排气余热的有机朗肯循环包含的部件有：蒸发器、气液分离器、单螺杆膨胀机、润滑油分离器、冷凝器、储液罐、工质过滤器、工质流量计、工质泵通过连接管路组成闭合回路，单螺杆膨胀机测功机连接在单螺杆膨胀机上，第一阀门安装在气液分离器和单螺杆膨胀机之间，第二阀门安装在冷凝器工质侧的进口，真空泵安装在冷凝器和润滑油分离器之间，第三阀门安装在真空泵的进口处。第一工质温压传感器安装在蒸发器工质侧的入口，第二工质温压传感器安装在单螺杆膨胀机的进口，第三工质温压传感器安装在冷凝器的入口，第四工质温压传感器安装在冷凝器工质侧的出口。

上述用于回收发动机排气余热的冷却水循环包含的部件有：单螺杆膨胀机测功机、冷凝器、水泵、冷却塔通过连接管路组成，其中冷凝器和单螺杆膨胀机测功机并联连接。第四阀门安装在水泵和冷却塔之间。

上述用于回收发动机排气余热的润滑油循环包含的部件有：单螺杆膨胀机、油泵、储油槽、润滑油过滤器、润滑油分离器通过连接管路组成闭合回路。冷却风扇安装在储油槽上，润滑油温度传感器安装在储油槽的出口。