[发明专利]发动机能量综合利用系统及控制方法

权利要求书

1.发动机能量综合利用系统，其特征在于：

所述发动机能量综合利用系统，由发动机(34)、电磁三通阀(25)、蒸发器(10)、膨胀机(14)、单向阀(16)、冷凝器(17)、工质泵(31)依次连接组成；膨胀阀(24)安装在电磁三通阀(25)与冷凝器(17)之间，冷却风扇(23)安装在冷凝器(17)前段，风扇驱动电机(22)与冷却风扇(23)同轴，工质泵(31)通过联轴器(32)与发动机曲轴(33)连接，由发动机曲轴(33)驱动工质泵(31)旋转，膨胀机(14)功率输出轴通过动力耦合器(15)与发动机曲轴(33)连接，实现膨胀机(14)轴功与发动机(34)轴功的耦合，发动机排气管(28)通过常开电磁阀(9)与蒸发器相连，发动机排气管(28)通过常闭电磁阀(8)接通大气；

所述冷凝器(17)，由换热器(18)、储液罐(19)、搅拌器(20)、搅拌器电机(21)组成，换热器(18)安装在储液罐(19)顶部，搅拌器(20)及搅拌器电机(21)安装在储液罐(19)底部，搅拌器(20)将储存在储液罐(19)中的混合工质搅拌均匀；

所述控制系统，由控制模块(4)、发动机排气温度传感器(7)、发动机排气压力传感器(5)、发动机排气质量流量传感器(6)、蒸发器出口排气温度传感器(11)、蒸发器出口有机工质温度传感器(12)、蒸发器出口有机工质压力传感器(13)、发动机冷却水套出口处有机工质温度传感器(27)、有机工质质量流量传感器(26)、发动机转速传感器(2)、发动机转矩传感器(3)、常闭电磁阀(8)、常开电磁阀(9)、电磁三通阀(25)、搅拌器电机(21)、风扇驱动电机(22)、动力耦合器(15)通过线束连接组成；

所述控制模块，由电源电路、单片机、变量参数输入电路、启动电路、开关驱动电路、电机驱动电路组成；变量参数输入电路接收处理发动机排气温度传感器(7)、发动机排气压力传感器(5)、发动机排气质量流量传感器(6)、蒸发器出口排气温度传感器(11)、蒸发器出口有机工质温度传感器(12)、蒸发器出口有机工质压力传感器(13)、发动机转速传感器(2)、发动机转矩传感器(3)、发动机冷却水套出口处有机工质温度传感器(27)、有机工质质量流量传感器(26)输出的信号；启动电路接收启动开关输出的信号；变量参数输入电路的输出端与单片机输入端相连；启动电路的输出端与单片机输入端相连；开关驱动电路的输入端与单片机的输出端相连，开关驱动电路的输出端与常闭电磁阀(8)、常开电磁阀(9)、电磁三通阀(25)、搅拌器电机(21)、动力耦合器(15)相连；电机驱动电路的输入端与单片机的输出端相连，电机驱动电路的输出端与风扇驱动电机(22)相连。

2.根据权利要求1所述的发动机能量综合利用系统，其特征在于：用于吸收发动机机体热量和发动机排气能量的工质介质为非共沸混合工质R416A。

3.应用权利要求1所述的发动机能量综合利用系统的方法，其特征在于：采集发动机排气温度传感器(7)、发动机排气质量流量传感器(6)、蒸发器出口排气温度传感器(11)、蒸发器出口有机工质温度传感器(12)、蒸发器出口有机工质压力传感器(13)、发动机冷却水套出口处有机工质温度传感器(27)、有机工质质量流量传感器(26)、发动机转速传感器(2)的信号，通过单片机计算膨胀机输出功率的大小，查询膨胀机运行工况MAP图，判断膨胀机在此功率下膨胀机转速是否>发动机转速，如果膨胀机转速>发动机转速，接通动力耦合器(15)，使膨胀机输出功率与发动机输出功率耦合，如果膨胀机转速<发动机转速，断开动力耦合器(15)，发动机单独输出功率；

控制模块采集发动机冷却水套出口处有机工质温度传感器(27)，判断有机工质温度是否>363K，如果工质温度>363K，通过单片机增加风扇驱动电机(22)转速，提升冷凝器(17)冷却强度，如果工质温度<363K，保持风扇驱动电机(22)转速不变，维持冷凝器(17)冷却强度；

控制模块采集发动机排气压力传感器(5)、发动机转速传感器(2)、发动机转矩传感器(3)的信号，判断发动机排气压力是否>0.12MPa，如果发动机排气压力>0.12MPa，通过单片机控制常闭电磁阀(8)打开，使部分发动机排气直接排入大气，减小发动机排气背压；

控制模块采集蒸发器出口有机工质压力传感器(13)信号，判断有机工质蒸发压力是否>3.0MPa，如果有机工质蒸发压力>3.0MPa，通过单片机控制电磁三通阀(25)使有机工质通过膨胀阀(24)直接流回冷凝器，断开动力耦合器(15)，确保系统的安全运行；

系统正常运行时，控制模块(4)控制常闭电磁阀(8)关闭，常开电磁阀(9)打开，电磁三通阀(25)使有机工质流向蒸发器方向，动力耦合器(15)接通。