一種應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置及其控制方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置及控制方法，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管應(yīng)用雙層結(jié)構(gòu)并與朗肯循環(huán)系統(tǒng)結(jié)合，通過控制既能實(shí)現(xiàn)余熱回收又能實(shí)現(xiàn)排溫?zé)峁芾?。在高速大?fù)荷工況，雙層排氣管中的工質(zhì)通道中充滿有機(jī)工質(zhì)，排氣管工質(zhì)通道做為朗肯循環(huán)的蒸發(fā)器，工質(zhì)吸收排氣管中廢氣熱量，進(jìn)行能量回收，同時(shí)能減少排氣高溫對發(fā)動(dòng)機(jī)外圍件的影響；在啟動(dòng)階段和排溫低的小負(fù)荷工況，雙層排氣管中充滿靜態(tài)空氣，排氣管具有絕熱作用，減少廢氣能量損失，對發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行絕熱保溫。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置及其控制方法
本專利技術(shù)涉及汽車技術(shù)，尤其涉及車輛發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱回收的技術(shù)，具體涉及一種應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置及其控制方法。
技術(shù)介紹
在柴油機(jī)能量分配中，在中高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)效率約為40％，而約60％的能量通過排氣、輻射和冷卻形式損失，其中排氣帶走的能量占比約為30％。通過技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱回收利用，可以顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗。柴油機(jī)后處理轉(zhuǎn)化效率對排溫要求較高，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)或者小負(fù)荷工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)排溫低，后處理轉(zhuǎn)化效率低，排放差，隨著排放越來越嚴(yán)苛，柴油機(jī)越來越重視排溫?zé)峁芾怼，F(xiàn)有技術(shù)存在以下的缺點(diǎn)：1、現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)使用單層排氣管，大負(fù)荷時(shí)排氣管的高溫對臨近部件的影響較大，對于進(jìn)排氣同側(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)尤其嚴(yán)重，多加裝排氣管隔熱罩進(jìn)行防護(hù)；2、現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)使用單層排氣管，沒有保溫絕熱作用，啟動(dòng)階段和排溫較低的工況，部分排氣能量通過排氣管散失，排氣溫度降低，不利于后處理效率提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術(shù)設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置及其控制方法，本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置，所述裝置包括：雙層結(jié)構(gòu)的排氣管，其包括：排氣管廢氣通道和排氣管工質(zhì)通道，其中，排氣管廢氣通道與發(fā)動(dòng)機(jī)本體相連，用于將所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體排出的廢氣排出，在所述排氣管廢氣通道的壁上設(shè)置有排氣溫度壓力傳感器，用于檢測排氣的溫度和壓力，排氣管工質(zhì)通道設(shè)置在所述排氣管廢氣通道外側(cè)，內(nèi)部充有工質(zhì)；第一二位單通電磁閥、第二二位單通電磁閥、第三二位單通電磁閥和第四二位單通電磁閥，其均與所述排氣管工質(zhì)通道連接，并由控制單元控制其通斷；第一工質(zhì)泵和第二工質(zhì)泵，其均與所述排氣管工質(zhì)通道相連，第一工質(zhì)泵用于朗肯循環(huán)對排氣管工質(zhì)通道中的工質(zhì)加壓，第二工質(zhì)泵用于低排溫時(shí)將排氣管工質(zhì)通道內(nèi)工質(zhì)抽出，使排氣管工質(zhì)通道內(nèi)充滿靜態(tài)空氣；工質(zhì)傳感器，其設(shè)置于所述排氣管工質(zhì)通道之后，用于檢測工質(zhì)狀態(tài)；三通電磁閥和冷凝器，排氣管工質(zhì)通道經(jīng)由該三通電磁閥與膨脹機(jī)相連，三通電磁閥用于控制工質(zhì)是否通過通路進(jìn)入冷凝器，當(dāng)工質(zhì)狀態(tài)滿足要求時(shí)，三通電磁閥不加電，工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)做功后進(jìn)入冷凝器，經(jīng)所述冷凝器冷凝后的工質(zhì)進(jìn)入儲液罐，所述儲液罐上設(shè)置有儲液罐放氣電磁閥和儲液罐壓力傳感器；空氣濾清器，其與排氣管工質(zhì)通道連接，實(shí)現(xiàn)進(jìn)入排氣管工質(zhì)通道的空氣清潔。其中，所述排氣管廢氣通道上設(shè)置渦輪增壓器以用于對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行增壓，渦后排氣管用于將廢氣排出，所述渦后排氣管連接有后處理裝置對廢氣進(jìn)行后處理。一種排氣管余熱回收的控制方法，該控制方法是使用上述的應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置來執(zhí)行的，該控制方法包括：在高速大負(fù)荷工況，雙層結(jié)構(gòu)的排氣管中充滿有機(jī)工質(zhì)，排氣管工質(zhì)通道做為朗肯循環(huán)的蒸發(fā)器，排氣管工質(zhì)通道內(nèi)的工質(zhì)吸收廢氣中的熱量，變成過熱蒸汽，并通過所述膨脹機(jī)做功，進(jìn)行能量回收；在啟動(dòng)階段和排溫低的小負(fù)荷工況，雙層結(jié)構(gòu)的排氣管中充滿靜態(tài)空氣，對發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行絕熱保溫。所述的控制方法，具體實(shí)現(xiàn)過程如下：在高速大負(fù)荷工況，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度達(dá)到要求溫度時(shí)，所述控制單元控制所述第一二位單通電磁閥、所述第四二位單通電磁閥接通，并根據(jù)所述工質(zhì)傳感器反饋的工質(zhì)狀態(tài)控制所述第一工質(zhì)泵轉(zhuǎn)速使進(jìn)入工質(zhì)通道的工質(zhì)壓力滿足要求，同時(shí)，當(dāng)所述工質(zhì)傳感器檢測到工質(zhì)狀態(tài)不滿足要求時(shí)，所述三通電磁閥加電工質(zhì)通過通路進(jìn)入所述冷凝器，當(dāng)工質(zhì)狀態(tài)滿足要求時(shí)，所述三通電磁閥不加電，工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)做功后進(jìn)入所述冷凝器，冷凝后的工質(zhì)進(jìn)入所述儲液罐，后通過所述第一工質(zhì)泵加壓，完成一個(gè)朗肯循環(huán)；在冷啟動(dòng)或者小負(fù)荷工況，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度低于要求溫度時(shí)，所述控制單元控制所述第一工質(zhì)泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，控制所述第一二位單通電磁閥、所述第四二位單通電磁閥關(guān)閉，控制所述第二二位單通電磁閥、所述第三二位單通電磁閥接通，控制所述第二工質(zhì)泵運(yùn)轉(zhuǎn)，將所述排氣管工質(zhì)通道內(nèi)工質(zhì)抽出，經(jīng)過所述冷凝器冷凝后進(jìn)入所述儲液罐，同時(shí)空氣經(jīng)過所述空氣濾清器、所述第二二位單通電磁閥進(jìn)入所述排氣管工質(zhì)通道，通過所述工質(zhì)傳感器檢測排氣管工質(zhì)通道內(nèi)工質(zhì)是否已排凈，當(dāng)所述排氣管工質(zhì)通道內(nèi)工質(zhì)排凈后，所述控制單元控制所述第二二位單通電磁閥、所述第三二位單通電磁閥關(guān)閉，控制第二工質(zhì)泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，使排氣管工質(zhì)通道內(nèi)充滿靜態(tài)空氣。特別地，當(dāng)所述儲液罐的壓力大于等于要求壓力時(shí)，對所述儲液罐放氣電磁閥加電，實(shí)現(xiàn)所述儲液罐放氣，當(dāng)所述儲液罐的壓力小于要求壓力時(shí)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，確定繼續(xù)進(jìn)行余熱回收還是結(jié)束余熱回收。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：1、排氣管采用雙層排氣管結(jié)構(gòu)，通過控制可以實(shí)現(xiàn)余熱回收與絕熱保溫作用；2、在啟動(dòng)階段和排溫低的小負(fù)荷工況，通過控制雙層排氣管的工質(zhì)通道內(nèi)充滿靜態(tài)空氣，排氣管具有絕熱作用，減少廢氣能量傳遞損失，對發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行絕熱保溫，有利于后處理效率提升；3、高速大負(fù)荷工況，排氣管工質(zhì)通道充滿工質(zhì)，做為朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，進(jìn)行余熱回收，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率；4、排氣管工質(zhì)通道做為朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，解決了傳統(tǒng)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器布置難題，便于朗肯循環(huán)系統(tǒng)布置；5、排氣管工質(zhì)通道做為朗肯循環(huán)蒸發(fā)器，內(nèi)部排溫高，有利于提高朗肯循環(huán)效率；6、高速大負(fù)荷工況，排氣管工質(zhì)通道充滿工質(zhì)，使排氣管表面溫度降低，減少高溫對相鄰部件的影響，同時(shí)可以取消排氣管隔熱罩。附圖說明通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本專利技術(shù)的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：圖1示出了根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施方式的余熱回收裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施方式的余熱回收裝置的控制方法流程示意圖。其中，1發(fā)動(dòng)機(jī)本體、2排氣管廢氣通道、3排氣溫度壓力傳感器、4渦輪增壓器、5渦后排氣管、6后處理裝置、7第一二位單通電磁閥、8第二二位單通電磁閥、9空氣濾清器、10排氣管工質(zhì)通道、11第一工質(zhì)泵、12儲液罐、13儲液罐放氣電磁閥、14儲液罐壓力傳感器、15冷凝器、16控制單元、17膨脹機(jī)、18三通電磁閥、19第二工質(zhì)泵、20第三二位單通電磁閥、21第四二位單通電磁閥、22工質(zhì)傳感器具體實(shí)施方式下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。本專利技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。本專利技術(shù)系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管應(yīng)用雙層結(jié)構(gòu)并與朗肯循環(huán)系統(tǒng)結(jié)合，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，通過控制器控制，該系統(tǒng)既能實(shí)現(xiàn)余熱回收又能實(shí)現(xiàn)排溫?zé)峁芾?。在高速大?fù)荷工況，雙層排氣管中充滿有機(jī)工質(zhì)，排氣管工質(zhì)通道做為朗肯循環(huán)的蒸發(fā)器，工質(zhì)在工質(zhì)通道內(nèi)吸收廢氣中熱量，變成過熱蒸汽，并通過膨脹機(jī)做功，進(jìn)行能量回收；在啟動(dòng)階段和排溫低的小負(fù)荷工況，通過控制雙層排氣管的工質(zhì)通道內(nèi)充滿靜態(tài)空氣，排氣管具有絕熱作用，減少廢氣能量傳遞損失，對發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行絕熱保溫。該余熱回收裝置包括：雙層結(jié)構(gòu)的排氣管，其包括：排氣管廢氣通道2和排氣管工質(zhì)通道10，排氣管廢氣通本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置，其特征在于，所述裝置包括：雙層結(jié)構(gòu)的排氣管，其包括：排氣管廢氣通道和排氣管工質(zhì)通道，其中，排氣管廢氣通道與發(fā)動(dòng)機(jī)本體相連，用于將所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體排出的廢氣排出，在所述排氣管廢氣通道的壁上設(shè)置有排氣溫度壓力傳感器，用于檢測排氣的溫度和壓力，排氣管工質(zhì)通道設(shè)置在所述排氣管廢氣通道外側(cè)，內(nèi)部充有工質(zhì)；第一二位單通電磁閥、第二二位單通電磁閥、第三二位單通電磁閥和第四二位單通電磁閥，其均與所述排氣管工質(zhì)通道連接，并由控制單元控制其通斷；第一工質(zhì)泵和第二工質(zhì)泵，其均與所述排氣管工質(zhì)通道相連，第一工質(zhì)泵用于朗肯循環(huán)對排氣管工質(zhì)通道中的工質(zhì)加壓，第二工質(zhì)泵用于低排溫時(shí)將排氣管工質(zhì)通道內(nèi)工質(zhì)抽出，使排氣管工質(zhì)通道內(nèi)充滿靜態(tài)空氣；工質(zhì)傳感器，其設(shè)置于所述排氣管工質(zhì)通道之后，用于檢測工質(zhì)狀態(tài)；三通電磁閥和冷凝器，排氣管工質(zhì)通道經(jīng)由該三通電磁閥與膨脹機(jī)相連，三通電磁閥用于控制工質(zhì)是否通過通路進(jìn)入冷凝器，當(dāng)工質(zhì)狀態(tài)滿足要求時(shí)，三通電磁閥不加電，工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)做功后進(jìn)入冷凝器，經(jīng)所述冷凝器冷凝后的工質(zhì)進(jìn)入儲液罐，所述儲液罐上設(shè)置有儲液罐放氣電磁閥和儲液罐壓力傳感器；空氣濾清器，其與排氣管工質(zhì)通道連接，實(shí)現(xiàn)進(jìn)入排氣管工質(zhì)通道的空氣清潔。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置，其特征在于，所述裝置包括：雙層結(jié)構(gòu)的排氣管，其包括：排氣管廢氣通道和排氣管工質(zhì)通道，其中，排氣管廢氣通道與發(fā)動(dòng)機(jī)本體相連，用于將所述發(fā)動(dòng)機(jī)本體排出的廢氣排出，在所述排氣管廢氣通道的壁上設(shè)置有排氣溫度壓力傳感器，用于檢測排氣的溫度和壓力，排氣管工質(zhì)通道設(shè)置在所述排氣管廢氣通道外側(cè)，內(nèi)部充有工質(zhì)；第一二位單通電磁閥、第二二位單通電磁閥、第三二位單通電磁閥和第四二位單通電磁閥，其均與所述排氣管工質(zhì)通道連接，并由控制單元控制其通斷；第一工質(zhì)泵和第二工質(zhì)泵，其均與所述排氣管工質(zhì)通道相連，第一工質(zhì)泵用于朗肯循環(huán)對排氣管工質(zhì)通道中的工質(zhì)加壓，第二工質(zhì)泵用于低排溫時(shí)將排氣管工質(zhì)通道內(nèi)工質(zhì)抽出，使排氣管工質(zhì)通道內(nèi)充滿靜態(tài)空氣；工質(zhì)傳感器，其設(shè)置于所述排氣管工質(zhì)通道之后，用于檢測工質(zhì)狀態(tài)；三通電磁閥和冷凝器，排氣管工質(zhì)通道經(jīng)由該三通電磁閥與膨脹機(jī)相連，三通電磁閥用于控制工質(zhì)是否通過通路進(jìn)入冷凝器，當(dāng)工質(zhì)狀態(tài)滿足要求時(shí)，三通電磁閥不加電，工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)做功后進(jìn)入冷凝器，經(jīng)所述冷凝器冷凝后的工質(zhì)進(jìn)入儲液罐，所述儲液罐上設(shè)置有儲液罐放氣電磁閥和儲液罐壓力傳感器；空氣濾清器，其與排氣管工質(zhì)通道連接，實(shí)現(xiàn)進(jìn)入排氣管工質(zhì)通道的空氣清潔。2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置，其特征在于，所述排氣管廢氣通道上設(shè)置渦輪增壓器以用于對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行增壓，渦后排氣管用于將廢氣排出，所述渦后排氣管連接有后處理裝置對廢氣進(jìn)行后處理。3.一種排氣管余熱回收的控制方法，該控制方法是使用如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用排氣管進(jìn)行余熱回收的裝置來執(zhí)行的，其特征在于，所述控制方法包括：在高速大負(fù)荷工況，雙層結(jié)構(gòu)的排氣管中充滿有機(jī)工質(zhì)，排氣管工質(zhì)通道做為朗肯循環(huán)的蒸發(fā)器，排氣管工質(zhì)通道內(nèi)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李明，陳火雷，孔祥花，李敏，張朝陽，
申請(專利權(quán))人：濰柴動(dòng)力股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37