[发明专利]用于控制WHR系统的停机阶段的装置和方法

说明书

本发明涉及用于控制WHR系统的停机阶段的装置和方法。WHR系统包括主回路(4)，该主回路包括泵(3)、蒸发器(5)、膨胀器(7)和冷凝器(10)，以及补偿罐(12)，该补偿罐配置成在WHR系统的操作期间补偿主回路(4)中工作流体的体积变化。该装置包括：控制单元(26)，其配置成接收WHR系统的停机阶段何时开始的信息；以及流动设备，其能够将工作流体从补偿罐(12)供应至主回路(4)。控制单元(26)配置成当其接收到指示WHR系统的停机阶段将要开始的信息时激活所述流动设备，使得将工作流体从补偿罐(12)供应至主回路(4)。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1和11的前序部分的一种用于控制WHR系统的停机阶段的装置和方法。

背景技术

WHR系统(废热回收系统)可以用于车辆中以回收废热能并将其转换为机械能或电能。WHR系统包括泵，该泵在闭合回路中对工作流体进行加压和循环。回路包括一个或多个蒸发器，在该蒸发器中，工作流体被一个或多个热源(诸如来自燃式发动机的废气)加热和蒸发。被加压和加热的蒸汽工作流体被引导至膨胀器，在该膨胀器中膨胀。膨胀器产生机械能，该机械能可以用于操作车辆或车辆上的设备。替代地，膨胀器连接到产生电能的发电机。离开膨胀器的工作流体被引导至冷凝器。工作流体在冷凝器中被冷却至其冷凝的温度。常规的WHR系统包括补偿罐，用于对工作流体进行体积补偿和压力控制。这样的补偿罐可以设计成具有外部刚性罐和容纳液体工作流体的内部橡胶囊。可以通过在刚性罐中的橡胶囊外侧施加变化的压缩气压来改变橡胶囊体积，从而改变WHR系统中的工作流体的体积。

在WHR系统正常操作期间，工作流体在WHR系统的不同部分中处于液态和气态。在WHR系统的操作突然停止的情况下，存在形成充满气态工作流体的隔离空间的风险，尤其是在与膨胀器相邻的位置处。在WHR系统的随后的非活动时段期间，环境空气将所述隔离空间中的气态工作流体冷却至工作流体冷凝的温度。由于液体比气体需要的空间少，因此在这些隔离的空间中的压力可能会下降到低于环境气压的水平。在这种情况下，存在环境空气渗入回路的风险。

为了解决该问题，已知使用停机策略，在该停机策略中，在已关闭车辆中的点火装置之后，泵使工作流体循环一段时间。在这种情况下，泵将运行直到WHR系统中的所有气态工作流体冷凝为止。在当工作流体温度非常高时关闭点火装置的情况下，泵必须在冷凝气态工作流体之前使工作流体循环较长的时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置和方法，使得可以提供WHR系统的快速停机阶段，在该快速停机阶段，基本消除WHR系统中的压力在随后的非活动期间下降到低于环境压力的水平的风险。

上述目的是通过在权利要求1中限定的装置来实现的。WHR系统中的压力下降主要是在来自WHR系统的活动期间的剩余气态工作流体在WHR系统的随后的非活动期间冷凝成液体时提供的。除了WHR系统的开始阶段以外，补偿罐与主回路之间的工作流体流相对较小。补偿罐中的工作流体被环境空气冷却，并且主回路中的工作流体被废气加热。鉴于该事实，补偿罐中的工作介质的温度通常明显低于主回路中的工作流体的温度。当控制单元收到指示WHR系统将要停机的信息时，其将开始流动设备的激活，该流动设备将冷的工作流体流从补偿罐提供到主回路。当车辆中的点火装置关闭时，可能会触发WHR系统的停机阶段。然而，停机阶段也可能被指示WHR系统要关闭的其他类型的信息触发。将冷的液体工作流体供应至主回路导致主回路中的工作流体快速冷却至所有工作流体均处于液态的温度。主回路中工作流体的这样的主动冷却导致比对应的主回路中工作流体的通过环境空气的常规被动冷却快得多的冷却。