[發(fā)明專利]發(fā)動(dòng)機(jī)能量綜合利用系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410743096.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104500159A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊凱;張紅光;王宏進(jìn);貝晨;?，?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F01K23/04
• 分類號(hào): F01K23/04;F01K23/10;F02B41/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.發(fā)動(dòng)機(jī)能量綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：

所述發(fā)動(dòng)機(jī)能量綜合利用系統(tǒng)，由發(fā)動(dòng)機(jī)(34)、電磁三通閥(25)、蒸發(fā)器(10)、膨脹機(jī)(14)、單向閥(16)、冷凝器(17)、工質(zhì)泵(31)依次連接組成；膨脹閥(24)安裝在電磁三通閥(25)與冷凝器(17)之間，冷卻風(fēng)扇(23)安裝在冷凝器(17)前段，風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電機(jī)(22)與冷卻風(fēng)扇(23)同軸，工質(zhì)泵(31)通過(guò)聯(lián)軸器(32)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸(33)連接，由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸(33)驅(qū)動(dòng)工質(zhì)泵(31)旋轉(zhuǎn)，膨脹機(jī)(14)功率輸出軸通過(guò)動(dòng)力耦合器(15)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸(33)連接，實(shí)現(xiàn)膨脹機(jī)(14)軸功與發(fā)動(dòng)機(jī)(34)軸功的耦合，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管(28)通過(guò)常開(kāi)電磁閥(9)與蒸發(fā)器相連，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管(28)通過(guò)常閉電磁閥(8)接通大氣；

所述冷凝器(17)，由換熱器(18)、儲(chǔ)液罐(19)、攪拌器(20)、攪拌器電機(jī)(21)組成，換熱器(18)安裝在儲(chǔ)液罐(19)頂部，攪拌器(20)及攪拌器電機(jī)(21)安裝在儲(chǔ)液罐(19)底部，攪拌器(20)將儲(chǔ)存在儲(chǔ)液罐(19)中的混合工質(zhì)攪拌均勻；

所述控制系統(tǒng)，由控制模塊(4)、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度傳感器(7)、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力傳感器(5)、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣質(zhì)量流量傳感器(6)、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器(11)、蒸發(fā)器出口有機(jī)工質(zhì)溫度傳感器(12)、蒸發(fā)器出口有機(jī)工質(zhì)壓力傳感器(13)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套出口處有機(jī)工質(zhì)溫度傳感器(27)、有機(jī)工質(zhì)質(zhì)量流量傳感器(26)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(2)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器(3)、常閉電磁閥(8)、常開(kāi)電磁閥(9)、電磁三通閥(25)、攪拌器電機(jī)(21)、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電機(jī)(22)、動(dòng)力耦合器(15)通過(guò)線束連接組成；

所述控制模塊，由電源電路、單片機(jī)、變量參數(shù)輸入電路、啟動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路組成；變量參數(shù)輸入電路接收處理發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度傳感器(7)、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力傳感器(5)、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣質(zhì)量流量傳感器(6)、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器(11)、蒸發(fā)器出口有機(jī)工質(zhì)溫度傳感器(12)、蒸發(fā)器出口有機(jī)工質(zhì)壓力傳感器(13)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(2)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器(3)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套出口處有機(jī)工質(zhì)溫度傳感器(27)、有機(jī)工質(zhì)質(zhì)量流量傳感器(26)輸出的信號(hào)；啟動(dòng)電路接收啟動(dòng)開(kāi)關(guān)輸出的信號(hào)；變量參數(shù)輸入電路的輸出端與單片機(jī)輸入端相連；啟動(dòng)電路的輸出端與單片機(jī)輸入端相連；開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與單片機(jī)的輸出端相連，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與常閉電磁閥(8)、常開(kāi)電磁閥(9)、電磁三通閥(25)、攪拌器電機(jī)(21)、動(dòng)力耦合器(15)相連；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與單片機(jī)的輸出端相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電機(jī)(22)相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)能量綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：用于吸收發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體熱量和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣能量的工質(zhì)介質(zhì)為非共沸混合工質(zhì)R416A。

3.應(yīng)用權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)能量綜合利用系統(tǒng)的方法，其特征在于：采集發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度傳感器(7)、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣質(zhì)量流量傳感器(6)、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器(11)、蒸發(fā)器出口有機(jī)工質(zhì)溫度傳感器(12)、蒸發(fā)器出口有機(jī)工質(zhì)壓力傳感器(13)、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套出口處有機(jī)工質(zhì)溫度傳感器(27)、有機(jī)工質(zhì)質(zhì)量流量傳感器(26)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(2)的信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)計(jì)算膨脹機(jī)輸出功率的大小，查詢膨脹機(jī)運(yùn)行工況MAP圖，判斷膨脹機(jī)在此功率下膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速是否>發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，如果膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速>發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，接通動(dòng)力耦合器(15)，使膨脹機(jī)輸出功率與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率耦合，如果膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速<發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，斷開(kāi)動(dòng)力耦合器(15)，發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)輸出功率；

控制模塊采集發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水套出口處有機(jī)工質(zhì)溫度傳感器(27)，判斷有機(jī)工質(zhì)溫度是否>363K，如果工質(zhì)溫度>363K，通過(guò)單片機(jī)增加風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電機(jī)(22)轉(zhuǎn)速，提升冷凝器(17)冷卻強(qiáng)度，如果工質(zhì)溫度<363K，保持風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電機(jī)(22)轉(zhuǎn)速不變，維持冷凝器(17)冷卻強(qiáng)度；

控制模塊采集發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力傳感器(5)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器(2)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器(3)的信號(hào)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力是否>0.12MPa，如果發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力>0.12MPa，通過(guò)單片機(jī)控制常閉電磁閥(8)打開(kāi)，使部分發(fā)動(dòng)機(jī)排氣直接排入大氣，減小發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓；

控制模塊采集蒸發(fā)器出口有機(jī)工質(zhì)壓力傳感器(13)信號(hào)，判斷有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)壓力是否>3.0MPa，如果有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)壓力>3.0MPa，通過(guò)單片機(jī)控制電磁三通閥(25)使有機(jī)工質(zhì)通過(guò)膨脹閥(24)直接流回冷凝器，斷開(kāi)動(dòng)力耦合器(15)，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行；

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，控制模塊(4)控制常閉電磁閥(8)關(guān)閉，常開(kāi)電磁閥(9)打開(kāi)，電磁三通閥(25)使有機(jī)工質(zhì)流向蒸發(fā)器方向，動(dòng)力耦合器(15)接通。