[发明专利]用于废热回收系统中的膨胀器的旋转速度控制方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于控制与车辆(1)的动力系(3)相关联的废热回收系统(10)的方法，该动力系(3)包括内燃机(2)和连接到内燃机(2)的变速箱(4)。废热回收系统(10)包括：工作流体回路(12)；蒸发器(14)；膨胀器(16)；冷凝器(18)；用于工作流体(WF)的储存器(20)；和用于将工作流体(WF)泵送通过回路(12)的泵(22)，其中，蒸发器(14)布置成用于工作流体(WF)和至少一个热源(24)之间的热交换，其中，废热回收系统(10)还包括布置成连接到冷凝器(18)的冷却回路(26)，并且其中，膨胀器(16)机械地耦合到动力系(3)。该方法包括以下步骤：确定(s101)膨胀器(16)上游的工作流体(WF)的压力(P)和温度(T)；基于所确定的压力(P)和温度(T)，控制(s102)膨胀器(16)的旋转速度。本发明还涉及废热回收系统(10)、包括这种系统(10)的车辆(1)、计算机程序(Pr)和计算机程序制品。

技术领域

本发明涉及根据所附权利要求所述的用于控制废热回收系统的方法、废热回收系统、包括这种废热回收系统的车辆、计算机程序和计算机程序制品。

背景技术

如今，汽车制造商正在努力提高发动机效率和降低燃料消耗。对于重型车辆(诸如卡车和公共汽车)制造商而言，这尤其是一个问题。在具有内燃机的车辆中，来自燃料的一些能量通过排气管道和发动机冷却系统作为热量消散。通过使用废热回收系统，一些消散的热量可以替代地用于产生机械功。机械功可以例如传递到动力系并因此用于驱动车辆。以该方式可以提高发动机效率和燃料消耗。

废热回收系统通常基于朗肯循环，也因此包括工作流体、用于使回路中的工作流体循环的泵、至少一个蒸发器、膨胀装置和至少一个冷凝器。工作流体合适地在液体状态中开始。泵对工作流体加压，所述工作流体被泵送通过蒸发器。工作流体被热源(例如废气、冷却流体)加热引导通过蒸发器，并且工作流体从而蒸发。随后蒸汽在膨胀装置中膨胀。借助于膨胀装置，回收的热量被转换成机械功。然后蒸汽在冷凝器中被冷却，使得工作流体恢复到其初始液体状态。因此，冷凝器通常连接到冷却回路，所述冷却回路可以是发动机冷却系统的部分或单独的冷却回路。

工作流体的温度和压力受到高压侧(即，膨胀器上游)上的硬件约束的限制。硬件约束限制废热回收系统中可处理的热量。过多的热量可导致膨胀器上游的工作流体的压力过高，这可损坏系统的部件。如果压力过高，则工作流体可冷凝，例如可能会损坏膨胀器。为了避免过高的压力，通常将废气绕过蒸发器，从而降低蒸发器的温度并因此降低工作流体的温度。因此，这种解决方案导致一些废气能量被浪费。

也存在其他解决方案。例如，文献WO2015197086A1公开了一种废气系统，其包括布置在膨胀器上游的工作流体释放装置，使得工作流体可以释放到废气输送装置以便减小压力。文献EP1443183A1描述了一种与内燃机相关的朗肯循环系统。所述系统包括温度控制装置和压力控制装置，其适配于生成具有一温度和压力的气相工作介质，在所述温度和压力处整体效率变为最大。通过控制供应到蒸发器的工作介质的量来控制温度，并且通过控制膨胀器的旋转速度来控制压力。

发明内容

尽管存在本领域已知解决方案，仍然需要开发一种用于控制废热回收系统的方法，其优化能量回收同时延长废热回收系统的寿命。

本发明的一个目的是实现一种用于控制废热回收系统的有利方法，其延长系统的寿命。

本发明的另一个目的是实现一种用于控制废热回收系统的有利方法，其优化能量回收。

本发明的另一个目的是实现一种有利的废热回收系统，所述系统适配于被控制使得寿命被延长。

本发明的另一个目的是实现一种有利的废热回收系统，其优化能量回收。

通过根据各独立权利要求所述的用于控制废热回收系统的方法、废热回收系统、车辆、计算机程序和计算机程序制品来实现本文提到的目的。