CN105569872B - 采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收*** - Google Patents

采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收*** Download PDF

Info

Publication number
CN105569872B
CN105569872B CN201510921377.5A CN201510921377A CN105569872B CN 105569872 B CN105569872 B CN 105569872B CN 201510921377 A CN201510921377 A CN 201510921377A CN 105569872 B CN105569872 B CN 105569872B
Authority
CN
China
Prior art keywords
working medium
engine
sensor
control module
magnetic valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201510921377.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105569872A (zh
Inventor
张红光
王宏进
杨富斌
宋松松
常莹
贝晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201510921377.5A priority Critical patent/CN105569872B/zh
Publication of CN105569872A publication Critical patent/CN105569872A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105569872B publication Critical patent/CN105569872B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • F02M31/16—Other apparatus for heating fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***，该发明将可燃工质即作为有机朗肯循环***的运行工质又作为发动机的燃料，将有机朗肯循环***储液罐与汽车燃料箱合并，并有效减小冷凝器的体积，从而有效减少余热回收***的体积和质量。该***主要由发动机排气余热回收***、发动机进气及燃料供给***和控制***组成。通过调节不同阀门的开闭，实现发动机燃料供给通道的切换和余热回收***的起、停，可以有效地利用发动机的排气余热能量并改善发动机燃烧性能。相较于现有的技术方案，本发明具有结构紧凑、质量小、易于控制、余热能利用率较高等优点，具有较为广泛的应用前景。

Description

采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***
技术领域
本发明属于节能减排领域，涉及一种采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***。该发明将可燃工质即作为有机朗肯循环***的运行工质又作为发动机的燃料，将有机朗肯循环***储液罐与汽车燃料箱合并，并采用体积较小的冷凝器，从而有效减少余热回收***的体积和质量。
背景技术
从发动机的能量平衡来看，燃料燃烧总能量中只有30％-45％(柴油机)或20％-30％(汽油机)用于动力输出，而大约35％的能量通过汽车尾气排放到大气中。因此，将发动机的排气余热能高效转化再利用是提高发动机总能效率、降低燃油消耗量、减少污染物排放的有效途径。相比于混合动力、汽车轻量化、减少空气阻力和附件耗能等技术，发动机排气余热回收利用技术具有巨大的节能减排潜力。
目前，发动机余热能利用技术主要集中在增压、余热制冷、余热取暖、余热发电和改良燃料燃烧性能等几个方面，而有机朗肯循环***凭借其优越的性能受到了广泛的关注，并被应用于众多领域，是用来回收车用发动机排气余热能的一种高效、可行的方法。然而，由于汽车上的空间和运载能力有限，实现有机朗肯循环***对车用发动机排气余热能有效回收利用，必须有效减少有机朗肯循环***的体积和质量。
发明内容
本发明的目的是采用液态可燃有机工质作为有机朗肯循环***的运行工质和发动机的燃料，将有机朗肯循环***的储液罐和汽车的燃料箱合并，并通过将部分工质作为发动机燃料，减少需要冷凝的工质质量流量，有效减小冷凝器的体积。该***主要由发动机排气余热回收***、发动机进气及燃料供给***和控制***组成。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术解决方案：
本发明所提出的车用有机朗肯循环余热回收***，主要由发动机排气余热回收***、发动机进气及燃料供给***和控制***组成。
上述发动机排气余热回收***，包括发动机、排气通路、涡轮机、蒸发器、膨胀机、发电机、储液罐、工质滤清器、工质泵、冷凝器以及工质管路。为了保证发动机在有机朗肯循环***未运行时仍正常工作，本发明设计了两条燃料供给通路，一条通路中可燃有机工质直接进入混合器与压缩空气混合；另一条通路中可燃有机工质在有机朗肯循环***中做功后进入混合器与压缩空气混合。另外，有机工质在蒸发器中与发动机排气进行换热，形成高温高压蒸气；膨胀后的工质乏气在冷凝器中与冷却水换热，冷凝为液态工质流回储液罐。
上述发动机进气及燃料供给***，包括储液罐、工质滤清器、工质泵、蒸发器、膨胀机、混合器、工质管路、空气滤清器、压缩机、中冷器以及进气管路。其中当有机朗肯循环***运行时，可燃有机工质在有机朗肯循环***中做功后，根据发动机的需求量，抽出部分可燃有机工质进入混合器与压缩空气混合，供给发动机燃烧。此时，可燃有机工质为气态，可以更充分与压缩空气混合改善发动机燃烧性能，且可以减少流入冷凝器的工质质量流量，减小冷凝器的体积。当有机朗肯循环***未运行时，可燃有机工质经过工质泵后直接进入混合器与压缩空气混合，供给发动机燃烧。
上述控制***主要包括发动机排气温度传感器、发动机排气质量流量传感器、工质泵出口工质压力传感器、工质泵出口工质质量流量传感器、蒸发器出口工质温度传感器、蒸发器出口工质压力传感器、膨胀机出口工质压力传感器、膨胀机与工质压力调节器连接通路上的工质质量流量传感器、冷凝器出口冷却水温度传感器、冷凝器出口冷却水质量流量传感器、冷凝器出口工质温度传感器、冷凝器出口工质压力传感器、中冷器出口空气温度传感器、混合器入口工质温度传感器、压缩机入口进气质量流量传感器、电动阀、电磁阀、控制模块以及相应的连接线路等。其中控制模块采集***中温度传感器、压力传感器、工质质量流量传感器的信号，经过分析处理后作出判断，并发出指令，控制电磁阀、电动阀，从而实现车用有机朗肯循环余热回收***的稳定运行。
与现有的技术方案相比，本发明具有如下优点：
1.通过采用液态可燃有机工质即作为有机朗肯循环***的运行工质又作为发动机的燃料，将有机朗肯循环***储液罐与汽车燃料箱合并，有效减少余热回收***的体积和质量。
2.当车用发动机起动或排气能量较小时，不起动有机朗肯循环余热回收***，可燃有机工质经过工质泵和压力调节器后直接进入混合器供给发动机燃烧。
3.有机朗肯循环余热回收***起动后，根据发动机的需求量，将在膨胀机中膨胀做功后的乏气的一部分供给发动机燃烧。此时，可燃有机工质处于气态可以更充分的与压缩空气混合，改善发动机的燃烧性能；此外，还可以减少进入冷凝器的工质质量流量，减小冷凝器的体积。
4.控制***可依据混合器入口可燃有机工质的温度传感器和冷凝器出口空气温度传感器的信号自动调节中冷器的冷凝强度，以保证可燃有机工质与压缩空气的混合气温度处于发动机燃料燃烧范围内。
附图说明
图1是采用液态可燃有机工质环乙烷的余热回收***的示意图；
图中：1、储液罐；2、工质滤清器；3、工质泵；4、膨胀阀；5、电磁阀一，8、电磁阀二，13、电磁阀三，16、电磁阀四，39、电磁阀五，40、电磁阀六；9、电动阀一，19、电动阀二，24、电动阀三，29、电动阀四；6、工质泵出口工质质量流量传感器；7、工质泵出口工质压力传感器；10、蒸发器；11、膨胀机入口工质温度传感器；12、膨胀机入口工质压力传感器；14、膨胀机；15、发电机；17、膨胀机出口工质压力传感器；18、膨胀机与工质压力调节器连接的支路上工质质量流量传感器；20、工质压力调节器；21、混合器入口工质温度传感器；23、冷凝器出口工质压力传感器；22、冷凝器出口工质温度传感器；25、冷凝器；26、冷凝器出口冷却水温度传感器；27、冷凝器出口冷却水质量流量传感器；28、空气滤清器；30、压缩机入口进气质量流量传感器；31、压缩机；32、冷却风扇；33、中冷器；34、混合器；35、中冷器出口空气温度传感器；36、涡轮机、37、涡轮机出口发动机排气温度传感器；38、涡轮机出口发动机排气质量流量传感器；41、发动机；42、控制模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环***主要由发动机排气余热回收***、发动机进气及燃料供给***和控制***组成。上述的发动机排气余热回收***包括：发动机(41)、储液罐(1)、工质滤清器(2)、工质泵(3)、蒸发器(10)、膨胀机(14)、发电机(15)、冷凝器(25)、涡轮机(36)。上述发动机进气及燃料供给***包括：储液罐(1)、工质滤清器(2)、工质泵(3)、蒸发器(10)、膨胀机(14)、工质压力调节器(20)、混合器(34)、空气滤清器(28)、压缩机(31)、冷却风扇(32)、中冷器(33)。上述的控制***包括：涡轮机出口发动机排气温度传感器(37)、涡轮机出口发动机排气质量流量传感器(38)、控制模块(42)、电磁阀一(5)、电磁阀二(8)、电磁阀三(13)、电磁阀四(16)、电磁阀五(39)、电磁阀六(40)、电动阀一(9)、电动阀二(19)、电动阀三(24)、电动阀四(29)、工质泵出口工质质量流量传感器(6)、工质泵出口工质压力传感器(7)、膨胀机入口工质温度传感器(11)、膨胀机入口工质压力传感器(12)、膨胀机出口工质压力传感器(17)、膨胀机与工质压力调节器连接的支路上工质质量流量传感器(18)、混合器入口工质温度传感器(21)、冷凝器出口工质压力传感器(23)、冷凝器出口工质温度传感器(22)、冷凝器出口冷却水温度传感器(26)、冷凝器出口冷却水质量流量传感器(27)、压缩机入口进气质量流量传感器(30)、中冷器出口空气温度传感器(35)。
发动机排气余热回收***各部件的连接关系是：发动机(41)排气经排气通路依次进入涡轮机(36)和蒸发器(10)；蒸发器(10)、膨胀机(14)、冷凝器(25)、储液罐(1)、工质滤清器(2)以及工质泵(3)首尾相连。
发动机进气及燃料供给***各部件的连接关系是：燃料供给***是由储液罐(1)、工质滤清器(2)、工质泵(3)、蒸发器(10)、膨胀机(14)、冷凝器(25)、工质压力调节器(20)、混合器(34)依次相连，进气***是由空气滤清器(28)、压缩机(31)、中冷器(33)、混合器(34)依次相连，此外有一条通路连接工质泵(3)与工质压力调节器(20)。
控制***各部件的连接关系是：发动机排气温度传感器(37)和发动机排气质量流量传感器(38)一端并列设置在涡轮机(36)与蒸发器(10)连接的排气通路上，另一端与控制模块(42)相连；发动机进气质量流量传感器(30)一端空气滤清器(28)与压缩机(31)的进气通路上，另一端与控制模块(42)相连；工质泵出口工质质量流量传感器(6)和工质泵出口工质压力传感器(7)一端并列设置在工质泵出口的有机工质通路上，另一端与控制模块(42)相连；电磁阀一(5)、电磁阀二(8)、电磁阀三(13)、电磁阀四(16)、电磁阀五(39)、电磁阀六(40)、电动阀一(9)、电动阀二(19)、电动阀三(24)、电动阀四(29)、与控制模块(42)以及相应的连接线路连接；
冷凝器出口冷却水温度传感器(26)和冷凝器出口冷却水质量流量传感器(27)一端并列设置在冷凝器(25)冷却水出口处，另一端与控制模块(42)相连；
冷凝器出口工质温度传感器(22)和冷凝器出口工质压力传感器(23)一端并列设置在冷凝器(25)工质出口处，另一端与控制模块(42)相连；
膨胀机入口处工质压力传感器(12)和膨胀机入口处工质温度传感器(11)一端并列设置在膨胀机(14)工质入口处，另一端与控制模块(42)相连；
膨胀机出口工质压力传感器(17)一端设置在膨胀机(14)工质出口处，另一端与控制模块(42)相连；
膨胀机与工质压力调节器连接支路上的工质质量流量传感器(18)一端设置在膨胀机(14)与工质压力调节器(20)连接支路上，另一端与控制模块(42)相连；
工质泵出口的工质质量流量传感器(6)一端设置在工质泵(3)工质出口处，另一端与控制模块(42)相连；
压缩机入口的进气质量流量传感器(30)一端设置在压缩机(31)的空气入口处，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀一(5)的一端设置在工质泵(3)与储液罐(1)之间，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀二(8)的一端设置在工质泵(3)与蒸发器(10)之间，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀三(13)的一端设置在膨胀机(14)与蒸发器(10)之间，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀四(16)的一端设置在蒸发器(10)与冷凝器(25)连接的支路上，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀五(39)的一端设置在涡轮机(36)与外界的通路上，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀六(40)的一端设置在蒸发器(10)与涡轮机(36)之间，另一端与控制模块(42)相连；
电动阀一(9)的一端设置在工质泵(3)与工质压力调节器(20)连接的支路上，另一端与控制模块(42)相连；
电动阀二(19)的一端设置在膨胀机(14)与工质压力调节器(20)连接的支路上，另一端与控制模块(42)相连；
电动阀三(24)的一端设置在冷凝器(25)冷却水入口处与冷却水源相连，另一端与控制模块(42)相连；
电动阀四(29)的一端设置在空气滤清器(28)与压缩机(31)之间，另一端与控制模块(42)相连；
本发明的工作原理如下：发动机刚起动时，当安装在排气通路上的排气温度传感器(37)检测到排气温度低于250℃时，不起动发动机排气余热回收***。此时，保持电磁阀二(8)断开，电动阀一(9)接通，控制模块(42)根据发动机的燃料需求量调节工质泵(3)，并发出指令：断开电磁阀六(40)，接通电磁阀五(39)，从而使发动机尾气通过排气通路直接排入大气中。此时，可燃有机工质由储液罐(1)依次经过工质滤清器(2)、工质泵(3)和工质压力调节器(20)后进入混合器(34)与空气混合供给发动机燃烧。
当发动机运行稳定，排气温度传感器(37)检测到排气温度高于250℃时，控制模块(42)发出指令：接通电磁阀二(8)和电动阀二(19)，同时接通电磁阀六(40)，断开电磁阀五(39)，发动机排气进入蒸发器(10)中与工质进行换热。当工质质量流量传感器(18)检测到可燃工质通过膨胀机(14)与工质压力调节器(20)连接的支路流入工质压力调节器(20)，且足够供给发动机燃烧时，断开电动阀一(9)，并通过调节电动阀二(19)控制流入工质压力调节器(20)中可燃工质的质量流量。同时，控制模块(42)根据涡轮机出口发动机排气质量流量传感器(38)和涡轮机出口发动机排气温度传感器(37)的反馈和发动机的燃料需求量调节工质泵(3)的流量。此时，可燃有机工质由储液罐(1)依次经过工质滤清器(2)和工质泵(3)进入蒸发器(10)中吸热蒸发，蒸发后的高温高压蒸气在膨胀机(14)中膨胀做功带动发电机(15)发电，做功后的乏气一部分经过工质压力调节器(20)调节其压力后进入混合器(34)与空气混合供给发动机燃烧，其余部分进入冷凝器(25)冷凝为饱和液态后流回储液罐(1)。
由于经过膨胀机(14)和工质压力调节器(20)进入混合器(34)的可燃有机工质未经过冷凝，为避免其温度过高影响发动机的燃烧性能，本发明采取以下措施：控制模块(42)根据混合器入口温度传感器(21)、工质质量流量传感器(18)、空气质量流流量传感器(30)和进气温度传感器(35)的信号调节冷却风扇(32)的转速，通过调节中冷器(33)中压缩空气的温度来控制混合器(34)中混合气的温度。
为确保膨胀后的有机工质乏气在冷凝器中与冷却水换热后变为饱和液态，本发明采取以下措施：控制模块(42)根据冷凝器出口工质温度传感器(22)和冷凝器出口工质压力传感器(23)的信号判断有机工质是否为饱和液体，若是饱和液体，电动阀三(24)保持开度不变；若不是饱和液体，控制模块(42)根据冷凝器出口冷却水温度传感器(26)以及冷凝器出口冷却水质量流量传感器(27)的信号，控制电动阀三(24)的开度，以调节冷凝器的冷凝强度。
当安装在膨胀机(14)入口处的压力传感器(12)和温度传感器(11)检测到压力高于3MPa且温度高于200℃时，说明***出现异常。控制模块(42)发出指令：接通电动阀(16)，断开电磁阀(13)，从而旁通膨胀机以保护整个***安全的。另外，当安装在工质泵(3)出口处的压力传感器(7)检测到压力高于4MPa时，说明***出现异常。控制模块(42)发出指令：接通电磁阀一(5)，断开电磁阀二(8)接通电动阀一(9)。从工质泵(3)流出的工质一部分经过电动阀一(9)供给发动机其余部分从旁路流经膨胀阀(4)泄压后重新流回储液罐(1)。此外，在膨胀机(14)与工质泵(3)处均另设有旁路，确保在紧急情况下能够旁通膨胀机及工质泵，从而保护整个***的安全。

Claims (5)

1.采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***，其特征在于：该***包括发动机排气余热回收***、发动机进气及燃料供给***和控制***；上述的发动机排气余热回收***包括：发动机(41)、储液罐(1)、工质滤清器(2)、工质泵(3)、蒸发器(10)、膨胀机(14)、发电机(15)、冷凝器(25)、涡轮机(36)；上述发动机进气及燃料供给***包括：储液罐(1)、工质滤清器(2)、工质泵(3)、蒸发器(10)、膨胀机(14)、工质压力调节器(20)、混合器(34)、空气滤清器(28)、压缩机(31)、冷却风扇(32)、中冷器(33)；上述的控制***包括：涡轮机出口发动机排气温度传感器(37)、涡轮机出口发动机排气质量流量传感器(38)、控制模块(42)、电磁阀一(5)、电磁阀二(8)、电磁阀三(13)、电磁阀四(16)、电磁阀五(39)、电磁阀六(40)、电动阀一(9)、电动阀二(19)、电动阀三(24)、电动阀四(29)、工质泵出口工质质量流量传感器(6)、工质泵出口工质压力传感器(7)、膨胀机入口工质温度传感器(11)、膨胀机入口工质压力传感器(12)、膨胀机出口工质压力传感器(17)、膨胀机与工质压力调节器连接的支路上工质质量流量传感器(18)、混合器入口工质温度传感器(21)、冷凝器出口工质压力传感器(23)、冷凝器出口工质温度传感器(22)、冷凝器出口冷却水温度传感器(26)、冷凝器出口冷却水质量流量传感器(27)、压缩机入口进气质量流量传感器(30)、中冷器出口空气温度传感器(35)；
上述采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***内各部件的连接关系是：
发动机排气余热回收***各部件的连接关系是：发动机(41)排气经排气通路依次进入涡轮机(36)和蒸发器(10)；蒸发器(10)、膨胀机(14)、冷凝器(25)、储液罐(1)、工质滤清器(2)以及工质泵(3)首尾相连；
发动机进气及燃料供给***各部件的连接关系是：燃料供给***是由储液罐(1)、工质滤清器(2)、工质泵(3)、蒸发器(10)、膨胀机(14)、冷凝器(25)、工质压力调节器(20)、混合器(34)依次相连，进气***是由空气滤清器(28)、压缩机(31)、中冷器(33)、混合器(34)依次相连，此外有一条通路连接工质泵(3)与工质压力调节器(20)；
控制***各部件的连接关系是：发动机排气温度传感器(37)和发动机排气质量流量传感器(38)一端并列设置在涡轮机(36)与蒸发器(10)连接的排气通路上，另一端与控制模块(42)相连；发动机进气质量流量传感器(30)一端空气滤清器(28)与压缩机(31)的进气通路上，另一端与控制模块(42)相连；工质泵出口工质质量流量传感器(6)和工质泵出口工质压力传感器(7)一端并列设置在工质泵出口的有机工质通路上，另一端与控制模块(42)相连；电磁阀一(5)、电磁阀二(8)、电磁阀三(13)、电磁阀四(16)、电磁阀五(39)、电磁阀六(40)、电动阀一(9)、电动阀二(19)、电动阀三(24)、电动阀四(29)与控制模块(42)以及相应的连接线路相连；
冷凝器出口冷却水温度传感器(26)和冷凝器出口冷却水质量流量传感器(27)一端并列设置在冷凝器(25)冷却水出口处，另一端与控制模块(42)相连；
冷凝器出口工质温度传感器(22)和冷凝器出口工质压力传感器(23)一端并列设置在冷凝器(25)工质出口处，另一端与控制模块(42)相连；
膨胀机入口处工质压力传感器(12)和膨胀机入口处工质温度传感器(11)一端并列设置在膨胀机(14)工质入口处，另一端与控制模块(42)相连；
膨胀机出口工质压力传感器(17)一端设置在膨胀机(14)工质出口处，另一端与控制模块(42)相连；
膨胀机与工质压力调节器连接支路上的工质质量流量传感器(18)一端设置在膨胀机(14)与工质压力调节器(20)连接支路上，另一端与控制模块(42)相连；
工质泵出口的工质质量流量传感器(6)一端设置在工质泵(3)工质出口处，另一端与控制模块(42)相连；
压缩机入口的进气质量流量传感器(30)一端设置在压缩机(31)的空气入口处，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀一(5)的一端设置在工质泵(3)与储液罐(1)之间，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀二(8)的一端设置在工质泵(3)与蒸发器(10)之间，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀三(13)的一端设置在膨胀机(14)与蒸发器(10)之间，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀四(16)的一端设置在蒸发器(10)与冷凝器(25)连接的支路上，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀五(39)的一端设置在涡轮机(36)与外界的通路上，另一端与控制模块(42)相连；
电磁阀六(40)的一端设置在蒸发器(10)与涡轮机(36)之间，另一端与控制模块(42)相连；
电动阀一(9)的一端设置在工质泵(3)与工质压力调节器(20)连接的支路上，另一端与控制模块(42)相连；
电动阀二(19)的一端设置在膨胀机(14)与工质压力调节器(20)连接的支路上，另一端与控制模块(42)相连；
电动阀三(24)的一端设置在冷凝器(25)冷却水入口处与冷却水源相连，另一端与控制模块(42)相连；
电动阀四(29)的一端设置在空气滤清器(28)与压缩机(31)之间，另一端与控制模块(42)相连。
2.根据权利要求1所述的采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***，其特征在于：控制模块(42)根据***中温度、压力、工质质量流量传感器的信号，经过分析处理后作出判断，并发出信号，控制电磁阀、电动阀的开起、闭合，从而实现余热回收***的起动、停机以及两条燃油供给***的切换；此外，在膨胀机(14)与工质泵(3)处均另设有旁路，确保在紧急情况下能够旁通膨胀机及工质泵，从而保护整个***的安全。
3.根据权利要求1所述的采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***，其特征在于：当安装在排气通路上的排气温度传感器(37)检测到排气温度低于250℃时，不起动发动机排气余热回收***；此时，保持电磁阀二(8)断开，电动阀一(9)接通，控制模块(42)根据发动机的燃料需求量调节工质泵，并发出指令：断开电磁阀六(40)，接通电磁阀五(39)，从而使发动机排气通过排气通路直接排入大气中；此时，可燃有机工质由储液罐(1)依次经过工质滤清器(2)、工质泵(3)和工质压力调节器(20)后进入混合器(34)与空气混合供给发动机燃烧。
4.根据权利要求1所述的采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***，其特征在于：当发动机运行稳定，排气温度传感器(37)检测到排气温度高于250℃时，控制模块(42)发出指令：接通电磁阀二(8)和电动阀二(19)，同时接通电磁阀六(40)，断开电磁阀五(39)，发动机排气进入蒸发器(10)中与工质进行换热；当工质质量流量传感器(18)检测到可燃工质通过膨胀机(14)与工质压力调节器(20)连接的支路流入工质压力调节器(20)，且足够供给发动机燃烧时，断开电动阀一(9)，并通过调节电动阀二(19)控制流入工质压力调节器(20)中可燃工质的流量；同时，控制模块(42)根据涡轮机出口发动机排气质量流量传感器(38)和涡轮机出口发动机排气温度传感器(37)的反馈和发动机的燃料需求量调节工质泵(3)的流量；此时，可燃有机工质由储液罐(1)依次经过工质滤清器(2)和工质泵(3)进入蒸发器(10)中吸热蒸发，蒸发后的高温高压蒸气在膨胀机(14)中膨胀做功带动发电机(15)发电，做功后的乏气一部分根据发动机需求量经过工质压力调节器(20)调节其压力后进入混合器(34)供发动机燃烧，其余部分进入冷凝器(25)冷凝为饱和液态后流回储液罐(1)。
5.根据权利要求1所述的采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***，其特征在于：当有机朗肯循环余热回收***起动后，控制模块(42)根据混合器入口温度传感器(21)、工质质量流量传感器(18)、空气质量流流量传感器(30)和进气温度传感器(35)的信号调节冷却风扇(32)的转速，通过调节中冷器(33)中压缩空气的温度来控制混合器(34)中混合气的温度。
CN201510921377.5A 2015-12-13 2015-12-13 采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收*** Expired - Fee Related CN105569872B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510921377.5A CN105569872B (zh) 2015-12-13 2015-12-13 采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510921377.5A CN105569872B (zh) 2015-12-13 2015-12-13 采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105569872A CN105569872A (zh) 2016-05-11
CN105569872B true CN105569872B (zh) 2017-05-31

Family

ID=55880394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510921377.5A Expired - Fee Related CN105569872B (zh) 2015-12-13 2015-12-13 采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105569872B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105927427B (zh) * 2016-05-24 2018-07-17 中山弗雷德机械有限公司 一种逆卡诺循环汽车减排装置
CN107605546B (zh) * 2017-09-26 2023-06-30 赵文清 采用透平膨胀发电机用于有机工质朗肯循环发电***
CN110017201A (zh) * 2019-03-22 2019-07-16 承德石油高等专科学校 采用布雷顿循环的车用天然气发动机排气余热回收***
CN114488857B (zh) * 2021-12-13 2024-06-18 西安航天动力试验技术研究所 一种多工质直接掺混燃烧装置及其控制***和控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2320058A1 (en) * 2008-08-26 2011-05-11 Sanden Corporation Waste heat utilization device for internal combustion engine
CN102410054A (zh) * 2011-10-19 2012-04-11 北京工业大学 基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制***及方法
CN102619641A (zh) * 2012-04-12 2012-08-01 北京工业大学 同时利用内燃机排气和冷却余热的发电***及控制方法
CN104847525A (zh) * 2015-04-10 2015-08-19 北京工业大学 基于工况自动切换工作模式的车用有机朗肯循环余热回收***
JP2015183595A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 排熱回収装置、これを備えているガスタービンプラント、及び排熱回収方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150000274A1 (en) * 2013-06-28 2015-01-01 Cummins Inc. Waste heat recovery system including connection to a vehicle air conditioning system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2320058A1 (en) * 2008-08-26 2011-05-11 Sanden Corporation Waste heat utilization device for internal combustion engine
CN102410054A (zh) * 2011-10-19 2012-04-11 北京工业大学 基于有机朗肯循环的发动机排气余热回收控制***及方法
CN102619641A (zh) * 2012-04-12 2012-08-01 北京工业大学 同时利用内燃机排气和冷却余热的发电***及控制方法
JP2015183595A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 排熱回収装置、これを備えているガスタービンプラント、及び排熱回収方法
CN104847525A (zh) * 2015-04-10 2015-08-19 北京工业大学 基于工况自动切换工作模式的车用有机朗肯循环余热回收***

Also Published As

Publication number Publication date
CN105569872A (zh) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104847525B (zh) 基于工况自动切换工作模式的车用有机朗肯循环余热回收***
CN105569872B (zh) 采用液态可燃有机工质的车用有机朗肯循环余热回收***
CN106285917B (zh) 一种适用于高海拔地区的柴油机起动辅助***及方法
CN104564422A (zh) 内燃机余热综合利用***
CN105275570B (zh) 一种增压小型化发动机双冷却***
CN105134360B (zh) 一种多循环发动机冷却***
RU2017138285A (ru) Способ и система для рекуперации тепла отработавших газов
CN103114942A (zh) 废热回收***
US20110296832A1 (en) Avoidance of coolant overheating in exhaust-to-coolant heat exchangers
CN106440501B (zh) 一种能源自供给燃气机热泵式机组运行方法
CN105179060B (zh) 一种双膨胀水箱双循环冷却***改进结构
CN105351070B (zh) 一种采用电控辅助水泵的发动机冷却***
CN103958850B (zh) 用于两级增压发动机的冷却***
CN107882658A (zh) 具有冷却式排气再循环装置的增压内燃发动机
CN105257384B (zh) 一种发动机冷却***
CN104500218B (zh) 同时改善内燃机低工况性能、高工况燃油效率、NOx排放及瞬态特性的***
CN106762240A (zh) 一种废气及废热再利用***、发动机及车辆
CN207905874U (zh) 一种尾气余热回收***
CN105257386B (zh) 一种采用延迟循环流路的发动机冷却***
CN105863806A (zh) 一种带低温散热器的双冷却循环***
CN105888811A (zh) 一种双水泵发动机双冷却***
CN102213161B (zh) 气闭合循环热动力***
CN108716435A (zh) 一种集成余热回收的内燃机增压***
CN107605580A (zh) 一种车用余热回收与空调制冷复合循环***及其控制方法
GB2463641A (en) Making use of the waste heat from an internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170531

Termination date: 20201213

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee