[發(fā)明專利]控制車輛中熱力系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610025247.8
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105781786B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周時光
• 申請（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號: F02G5/00
• 分類號: F02G5/00;F01K25/00;B60H1/00
• 代理公司: 11286 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 魯恭誠;王秀君

本發(fā)明提供一種控制車輛中熱力系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。一種車輛具有具有廢熱流體的車輛系統(tǒng)。在包含工作流體的熱力循環(huán)中提供有順序地流體連通的膨脹器、冷凝器、泵和蒸發(fā)器。蒸發(fā)器配置用于將熱量從廢熱流體傳輸至工作流體。當(dāng)外界溫度變化時控制鄰近于泵的至少一個閥門以控制流過至少一個室的流體，從而保持泵入口處流體的壓力處于高于與冷凝器出口處溫度關(guān)聯(lián)的飽和蒸汽壓力的閾值壓力。

技術(shù)領(lǐng)域

多個實施例涉及控制車輛中用于廢熱能量回收的熱力系統(tǒng)，比如蘭金循環(huán)。

背景技術(shù)

車輛(包括混合動力車輛)具有產(chǎn)生高溫排氣的內(nèi)燃發(fā)動機。車輛還可以具有具有廢熱并且需要冷卻的多個系統(tǒng)，例如具有冷卻劑流體的發(fā)動機冷卻劑系統(tǒng)。在使用熱交換器的運轉(zhuǎn)期間可以使用熱力循環(huán)(比如蘭金循環(huán))來回收車輛內(nèi)的廢熱。可能需要控制該循環(huán)以滿足預(yù)定的運轉(zhuǎn)參數(shù)，并且這對于外界環(huán)境(ambient environment)可變的車輛應(yīng)用是具有挑戰(zhàn)的。

發(fā)明內(nèi)容

在一個實施例中，提供一種具有具有廢熱流體的車輛系統(tǒng)的車輛。在包含工作流體的熱力循環(huán)中以順序地流體連通的方式提供膨脹器(expander)、冷凝器、泵以及蒸發(fā)器。蒸發(fā)器配置用于將熱量從廢熱流體傳輸至工作流體。室通過上游閥連接至泵的入口并且通過下游閥連接至泵的出口。控制器配置用于控制上游閥和下游閥使得工作流體在泵的入口處的壓力處于閾值壓力。閾值壓力是工作流體的飽和蒸汽壓力加上壓力偏移(pressureoffset)。飽和蒸汽壓力是工作流體在冷凝器的出口處的溫度的函數(shù)。溫度和飽和蒸汽壓力隨外界溫度(ambient temperature)而變化。

在另一個實施例中，提供一種具有具有廢熱流體的車輛系統(tǒng)的車輛。在包含工作流體的熱力循環(huán)中以順序地流體連通的方式提供膨脹器、冷凝器、泵和蒸發(fā)器。蒸發(fā)器配置用于將熱量從廢熱流體傳輸至工作流體。多個室設(shè)置為并聯(lián)地流體連接并且位于冷凝器和泵之間。至少一個閥與多個室流體連通并且配置用于選擇性地控制工作流體在多個室之間的流動。控制器配置用于控制至少一個閥以改變循環(huán)的容積使得工作流體在泵的入口處的壓力處于閾值壓力。閾值壓力是工作流體的飽和蒸汽壓力加上壓力偏移。飽和蒸汽壓力是工作流體在冷凝器的出口處的溫度的函數(shù)。溫度和飽和蒸汽壓力隨外界溫度而變化。

在又一個實施例中，提供一種使用混合相的工作流體來控制車輛中的閉環(huán)中的泵、蒸發(fā)器、膨脹器和冷凝器的方法用于廢熱能量回收。控制鄰近泵的至少一個閥以當(dāng)外界溫度變化時保持泵入口處流體的壓力處于高于與冷凝器出口處溫度關(guān)聯(lián)的飽和蒸汽壓力的閾值壓力。

本發(fā)明的多個示例具有關(guān)聯(lián)的、非限制性優(yōu)點。例如，可以使用車輛中的熱力循環(huán)來回收廢熱和能量并且提高車輛效率。熱力循環(huán)可以是蘭金循環(huán)。車輛在變化的外界狀況中運轉(zhuǎn)，并且這些外界狀況(例如外界或環(huán)境溫度)可能在寬的溫度范圍中迅速變化。隨著外界狀況改變可能需要修改熱力循環(huán)的工況以保持循環(huán)的高效運轉(zhuǎn)。例如，工作流體在冷凝器的出口處的溫度是高于外界溫度的溫度，并且工作流體在冷凝器出口(泵入口)處的壓力處于在與冷凝器出口處溫度關(guān)聯(lián)的飽和蒸汽壓力之上偏移的壓力處。在一個示例中，循環(huán)具有與泵并聯(lián)設(shè)置并且通過各自的閥流體地連接至泵入口和出口的壓力室或存儲器。通過控制閥，可以增加或減小循環(huán)中的壓力以應(yīng)對外界溫度的變化。在一個示例中，循環(huán)具有彼此并聯(lián)設(shè)置并且在泵的上游的多個室，其中一個或多個閥用于控制通過每個室的工作流體的流動。通過控制閥，可以增加或減小容積以分別提供循環(huán)的減小的或增加的壓力并且以應(yīng)對外界溫度的改變。

附圖說明

圖1說明根據(jù)實施例的車輛的系統(tǒng)的示意圖；

圖2說明用于圖1的蘭金循環(huán)的簡化壓焓圖；

圖3說明用于圖1的蘭金循環(huán)在多個工況處的簡化壓焓圖；

圖4說明根據(jù)實施例的具有壓力控制裝置的簡化蘭金循環(huán)的示意圖；

圖5說明根據(jù)另一個實施例的具有壓力控制裝置的簡化蘭金循環(huán)的示意圖。