[發明專利]變蒸發器面積的發動機排氣余熱回收有機朗肯循環系統

無效

• 申請號: 201210371590.X
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102900562A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 張紅光;王恩華;范伯元
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F02G5/02
• 分類號: F02G5/02;F01K25/08;F01K13/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

1.變蒸發器面積的發動機排氣余熱回收有機朗肯循環系統，利用采用有機工質的朗肯循環來吸收發動機工作時排氣攜帶的余熱，利用膨脹機將高焓工質膨脹過程中的焓變轉換為有用功輸出,帶動發電機發電，利用控制系統實現發動機不同工況下排氣余熱利用的最大化；其特征在于：

所述的有機朗肯循環，工質泵(12)的出口與蒸發器(4)的入口通過管道相連，蒸發器(4)的出口同時與開關控制閥(28)和開關控制閥(29)的入口相連，開關控制閥(28)的出口與蒸發器(5)的入口相連，蒸發器(5)的出口同時與開關控制閥(26)和開關控制閥(27)的入口相連，開關控制閥(26)的出口與蒸發器(6)的入口相連，蒸發器(6)的出口與開關控制閥(25)的入口相連，開關控制閥(25)、開關控制閥(27)、開關控制閥(29)的出口同時與膨脹機(7)的入口相連，膨脹機(7)的出口與冷凝器(9)的入口相連，冷凝器(9)的出口與工質泵(12)的入口相連；調節電機(13)與工質泵(12)相連并驅動其運轉，壓力調節閥(14)與工質泵(12)并聯，用于限制有機朗肯循環回路的最高蒸發壓力，膨脹機(7)與發電機(8)相連，帶動其發電，冷凝器風扇(10)安裝在冷凝器(9)的正前方，由與其同軸的冷凝器風扇調節電機(11)驅動；

所述的蒸發器為管翅式熱交換器，蒸發器(6)、蒸發器(5)和蒸發器(4)的管側流體為有機工質，殼側流體為來自發動機的高溫排氣，蒸發器(6)的殼側入口通過管道與發動機渦輪(3)的排氣口相連，蒸發器(5)的殼側入口與蒸發器(6)的殼側出口通過管道相連，蒸發器(4)的殼側入口與蒸發器(5)的殼側出口通過管道相連，蒸發器(4)的殼側出口通過管道與大氣環境相通，在蒸發器(6)的排氣入口前的管道上串接排氣常開開關閥(23)，在排氣常開開關閥(23)的入口前的管道上的旁路排氣管上串接排氣常閉開關閥(24)。

2.根據權利要求1所述的變蒸發器面積的發動機排氣余熱回收有機朗肯循環系統，其特征在于：所述的控制系統，由發動機轉速傳感器(18)，油門位置傳感器(19)，起動開關(17)，大氣環境溫度傳感器(16)，排氣管出口尾氣溫度傳感器(20)，有機工質冷凝溫度傳感器(21)，有機工質過熱溫度傳感器(22)，排氣常開開關閥(23),排氣常閉開關閥(24)，開關控制閥(25)，開關控制閥(26)，開關控制閥(27)，開關控制閥(28)，開關控制閥(29)，有機朗肯循環回路調節電機(13),冷凝器風扇調節電機(11)與控制單元(15)通過線束相連組成；排氣管出口尾氣溫度傳感器(20)安裝在蒸發器(4)的殼側出口的管道上，有機工質過熱溫度傳感器(22)安裝在膨脹機(7)入口側的管道上，冷凝溫度傳感器(21)安裝在冷凝器(9)出口側的管道上。

3.根據權利要求1所述的變蒸發器面積的發動機排氣余熱回收有機朗肯循環系統，其特征在于：所述的電控單元包括：電源電路、主單片機電路、模擬量輸入電路、數字量輸入電路、復位電路、時鐘電路、電機驅動電路、開關驅動電路和通訊電路。

4.根據權利要求3所述的變蒸發器面積的發動機排氣余熱回收有機朗肯循環系統，其特征在于：所述的模擬量輸入電路對油門位置傳感器（19）、排氣管出口尾氣溫度傳感器(20)、有機工質過熱溫度傳感器(22)、有機工質冷凝溫度傳感器(21)和大氣環境溫度傳感器(16)輸出的模擬量進行信號調理；數字量輸入電路對發動機轉速傳感器(18)和起動開關（19）輸出的數字量進行信號調理；模擬量輸入電路的輸出端與主單片機電路中的單片機的模擬量采集端口連接；數字量輸入電路輸出端與主單片機電路中的單片機的數字輸入輸出端口連接。