專(zhuān)利名稱(chēng)：朗肯循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有朗肯循環(huán)回路的朗肯循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已開(kāi)發(fā)了如下的朗肯循環(huán)系統(tǒng)其將從內(nèi)燃機(jī)排出的熱轉(zhuǎn)換成用于電動(dòng)發(fā)電機(jī)的電力。朗肯循環(huán)回路具有鍋爐(加熱器)，以恒壓對(duì)液體形式的工作流體加熱，以產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽；膨脹裝置(流體膨脹裝置)，以絕熱方式使過(guò)熱蒸汽膨脹，以產(chǎn)生電力；冷凝器(冷卻裝置)，以恒壓使膨脹的蒸汽冷卻，以將蒸汽冷凝成液體；以及泵，將處于液體狀態(tài)下的工作流體輸送到鍋爐。膨脹裝置使得工作流體膨脹，從而使用于將工作流體的膨脹能量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)電力的裝置(諸如，渦輪機(jī))的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，并且轉(zhuǎn)動(dòng)電力被傳輸作為用于電力發(fā)電機(jī)的電力。然而，當(dāng)工作流體未能在鍋爐內(nèi)吸收足夠的熱時(shí)，在濕蒸汽狀態(tài)(氣液混合物狀態(tài))下的工作流體流入膨脹裝置中，或者工作流體的液體部分流回到膨脹裝置中。在膨脹裝置中，工作流體的液體部分沖掉潤(rùn)滑油，通過(guò)與潤(rùn)滑油混合而減小潤(rùn)滑油的黏度，或者通過(guò)附著于渦輪機(jī)而腐蝕渦輪機(jī)。日本專(zhuān)利申請(qǐng)公布第8-68501號(hào)公開(kāi)了一種汽水分離器(moisture separator), 其產(chǎn)生濕蒸汽的漩渦以利用離心力從濕蒸汽中分離水分。汽水分離器具有濕蒸汽流過(guò)的圓柱形管道以及布置在管道中且由多個(gè)定子葉片形成的噴嘴。汽水分離器還具有在管道中布置在如在制冷劑的流動(dòng)方向上看到的噴嘴下游的位置處的渦輪機(jī)、以及布置在渦輪機(jī)的下游位置處并可與渦輪機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)的壓縮機(jī)。流過(guò)管道的濕蒸汽經(jīng)受?chē)娮飚a(chǎn)生的旋流。渦輪機(jī)加強(qiáng)旋流，從而利用離心力從濕蒸汽中分離液體部分。然后，壓縮機(jī)壓縮分離出的液體， 從而增加液體的干燥度和過(guò)熱度。然而，上述公布中具有管道以及都布置在管道中的噴嘴、渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的汽水分離器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，制造成本高。本發(fā)明旨在提供一種具有簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的朗肯循環(huán)系統(tǒng)，以防止工作流體的液體部分流回到朗肯循環(huán)系統(tǒng)中的流體膨脹裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，一種安裝在車(chē)輛上的朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括朗肯循環(huán)回路、壓力檢測(cè)器、 溫度檢測(cè)器和控制器。工作流體流通經(jīng)過(guò)的朗肯循環(huán)回路包括流體膨脹裝置、流體傳輸裝置、第一通道、第二通道、加熱器、冷卻裝置、旁路通道(bypass passage)和節(jié)流閥。流體膨脹裝置使工作流體膨脹以產(chǎn)生功。流體傳輸裝置將工作流體傳輸?shù)搅黧w膨脹裝置。第一通道將流體傳輸裝置連接到流體膨脹裝置。第二通道將流體膨脹裝置連接到流體傳輸裝置。 加熱器設(shè)置在第一通道內(nèi)以對(duì)工作流體進(jìn)行加熱。冷卻裝置設(shè)置在第二通道內(nèi)以冷卻工作流體。旁路通道將第一通道連接到第二通道。節(jié)流閥設(shè)置在旁路通道內(nèi)以打開(kāi)和關(guān)閉旁路通道。壓力檢測(cè)器設(shè)置在第一通道內(nèi)以檢測(cè)工作流體的壓力。溫度檢測(cè)器設(shè)置在加熱器與流體膨脹裝置之間的第一通道內(nèi)，以檢測(cè)工作流體的溫度?？刂破鬟B接到節(jié)流閥以控制節(jié)流閥的操作，并且連接到壓力檢測(cè)器和溫度檢測(cè)器以從壓力檢測(cè)器和溫度檢測(cè)器接收壓力和溫度的信號(hào)?？刂破骰诟鶕?jù)壓力和溫度的信號(hào)計(jì)算出的、工作流體的過(guò)熱度，控制節(jié)流閥的操作。根據(jù)結(jié)合附圖得到的、通過(guò)示例說(shuō)明本發(fā)明的原理的以下描述，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


通過(guò)參考目前優(yōu)選的實(shí)施例的以下描述以及附圖，本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)將更好理解，在附圖中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖2是其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在圖1的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的E⑶中的制冷劑的p-h圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；以及圖4是示出圖3的朗肯循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)流閥的放大示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照?qǐng)D1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)。以下描述將論述朗肯循環(huán)系統(tǒng)用于具有內(nèi)燃機(jī)的車(chē)輛的示例。參照?qǐng)D1，附圖標(biāo)記10表示裝配有具有朗肯循環(huán)回路100的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101的發(fā)動(dòng)機(jī)。朗肯循環(huán)系統(tǒng)100具有泵111、冷卻水鍋爐112、廢氣鍋爐113、膨脹裝置114和冷凝器115。制冷劑作為工作流體流過(guò)朗肯循環(huán)回路100。泵111用作本發(fā)明的流體傳輸裝置，冷卻水鍋爐112和廢氣鍋爐113用作加熱器，膨脹裝置114用作流體膨脹裝置，以及冷凝器115用作冷卻裝置。泵111被操作以抽吸并傳輸流體，S卩，在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中為液體制冷劑。泵111在其出口(未示出)處通過(guò)通道IA連接到用作換熱器的冷卻水鍋爐112，并且泵111傳輸?shù)闹评鋭┝鬟^(guò)冷卻水鍋爐112。冷卻水鍋爐112連接到冷卻水通道10A，在該冷卻水通道中，連接了散熱器20，并且作為由來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)10的余熱加熱的流體的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流過(guò)該冷卻水通道。在冷卻水鍋爐112中，通過(guò)與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的熱交換來(lái)加熱制冷劑。通過(guò)泵(未示出)從發(fā)動(dòng)機(jī)10 傳輸?shù)嚼鋮s水通道IOA的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流過(guò)冷卻水鍋爐112，在該冷卻水鍋爐中，通過(guò)與冷卻水鍋爐112中的制冷劑的熱交換來(lái)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水，然后，冷卻后的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水返回到發(fā)動(dòng)機(jī)10。同時(shí)，通過(guò)與冷卻水鍋爐112中的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的熱交換來(lái)加熱制冷劑。冷卻水鍋爐112在其出口處通過(guò)通道IB連接到用作換熱器的廢氣鍋爐113，并且來(lái)自冷卻水鍋爐112的制冷劑流過(guò)廢氣鍋爐113。廢氣鍋爐113連接到旁路通道30A。旁路通道30A是從排氣系統(tǒng)30分支并且返回到該排氣系統(tǒng)30的通道，其中，排氣系統(tǒng)30從車(chē)輛里排出作為由來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)10的余熱加熱的流體的廢氣。在廢氣鍋爐113中，在制冷劑與廢氣之間進(jìn)行熱交換。從發(fā)動(dòng)機(jī)10排進(jìn)排氣系統(tǒng)30中的廢氣的一部分流進(jìn)旁路通道30A， 并且接著流過(guò)廢氣鍋爐113，在該廢氣鍋爐113中，通過(guò)與廢氣鍋爐113中的制冷劑的熱交換冷卻廢氣。然后，冷卻后的廢氣返回到排氣系統(tǒng)30，并且從車(chē)輛里排出。同時(shí)，在廢氣鍋爐113中，通過(guò)與溫度比發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度高的廢氣的熱交換來(lái)加熱制冷劑。因而，制冷劑的溫度進(jìn)一步升高。廢氣鍋爐113在其出口處通過(guò)通道IC連接到膨脹裝置114的入口，以使得在冷卻水鍋爐112和廢氣鍋爐113中加熱的高溫高壓制冷劑流過(guò)膨脹裝置114。膨脹裝置114使高溫高壓制冷劑膨脹，以使裝置(諸如渦輪機(jī))(未示出)的轉(zhuǎn)子和膨脹裝置114的驅(qū)動(dòng)軸 114A轉(zhuǎn)動(dòng)，以使得轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生功。膨脹裝置114通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸114A連接到可操作為電力發(fā)電機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)116。電動(dòng)發(fā)電機(jī)116通過(guò)泵111的驅(qū)動(dòng)軸11IA連接到泵111。在電動(dòng)發(fā)電機(jī)116中， 泵111的驅(qū)動(dòng)軸IllA和膨脹裝置114的驅(qū)動(dòng)軸114A彼此連接，以使得其轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力傳送至彼此。電動(dòng)發(fā)電機(jī)116電連接到可操作為逆變器或變流器的逆變器117，并且逆變器 117電連接到車(chē)輛電池118。因此，膨脹裝置114進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以使驅(qū)動(dòng)軸114A轉(zhuǎn)動(dòng)，從而啟動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)116的操作。因此，電動(dòng)發(fā)電機(jī)116作為用于產(chǎn)生交流電力并且將交流電力提供給逆變器117的電力發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作。在這種情況下，逆變器117起到將交流電力變換成直流電力并將直流電力提供給車(chē)輛電池118的變流器的作用。直流電力儲(chǔ)存在車(chē)輛電池118中，或者用直流電力對(duì)車(chē)輛電池118充電。當(dāng)逆變器117起逆變器的作用時(shí)，儲(chǔ)存在車(chē)輛電池118中的直流電力被轉(zhuǎn)換成交流電力，并且交流電力被提供給電動(dòng)發(fā)電機(jī)116。因而，電動(dòng)發(fā)電機(jī)116可操作為電力發(fā)電機(jī)。通道1A、1B和IC組成朗肯循環(huán)回路100的第一通道1。膨脹裝置114在其出口(未示出)處通過(guò)通道2A連接到用作換熱器的冷凝器115， 并且從膨脹裝置114流出的制冷劑流過(guò)冷凝器115。在冷凝器115中，在流過(guò)其的制冷劑與周?chē)諝庵g進(jìn)行熱交換。通過(guò)與周?chē)諝獾臒峤粨Q來(lái)冷卻冷凝器115中的制冷劑，從而使其冷凝。冷凝器115在其出口處通過(guò)通道2B連接到泵111的入口(未示出)。從冷凝器 115流出的液體制冷劑被抽進(jìn)泵111中，并且泵111再次將制冷劑傳輸?shù)嚼鋮s水鍋爐112。 因此，制冷劑在朗肯循環(huán)回路100中循環(huán)。通道2A和2B組成朗肯循環(huán)回路100的第二通道2。朗肯循環(huán)回路100具有將第一通道1連接到第二通道2的旁路通道3。根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，旁路通道3的一端連接到第一通道1的通道1A，并且旁路通道3的另一端連接到第二通道2的通道2A。由電磁閥組成的節(jié)流閥120設(shè)置在旁路通道3中，以打開(kāi)和關(guān)閉旁路通道3并且控制旁路通道3的流道區(qū)域。朗肯循環(huán)系統(tǒng)101具有在第一通道1的通道IC中布置在鄰近于膨脹裝置114的位置處的壓力傳感器121和溫度傳感器122。壓力傳感器121和溫度傳感器122分別在剛好在制冷劑流進(jìn)膨脹裝置114前的位置處檢測(cè)流過(guò)通道IC的制冷劑的壓力和溫度。由于制冷劑在第一通道1中在第一通道1與旁路通道3之間的連接點(diǎn)的下游的壓力變化小，因此，壓力傳感器121可布置在第一通道1中第一通道1與旁路通道3之間的連接的下游的任何位置。例如，壓力傳感器121可布置在通道IC中通道IA與旁路通道3之間的連接的下游的位置處、或者布置在通道IB中。壓力傳感器121用作壓力檢測(cè)器，并且溫度傳感器 122用作本發(fā)明的溫度檢測(cè)器。E⑶119電連接到節(jié)流閥120并且還電連接到逆變器117，以分別控制節(jié)流閥120和逆變器117的操作。E⑶119還電連接到壓力傳感器121和溫度傳感器122，以分別從壓力傳感器121和溫度傳感器122接收壓力傳感器121和溫度傳感器122檢測(cè)到的制冷劑的壓力數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)。以下將描述根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101的操作。參照?qǐng)D1， 在發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作期間，通過(guò)泵(未示出)傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)10中的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水，以在連接發(fā)動(dòng)機(jī)10和冷卻水鍋爐112的冷卻水通道IOA中流通。然后，在冷卻水鍋爐112中的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水與在朗肯循環(huán)回路100中流通的制冷劑之間進(jìn)行熱交換。同時(shí)，廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)10被排出到排氣系統(tǒng)30中，并且排氣系統(tǒng)30中的廢氣的一部分流過(guò)旁路通道30A并接著返回到排氣系統(tǒng)30，以從車(chē)輛排出，其中，廢氣流過(guò)排氣系統(tǒng)30。因而，在廢氣鍋爐113中，在旁路通道30A中流動(dòng)的廢氣與在朗肯循環(huán)回路100中流通的制冷劑之間進(jìn)行熱交換。當(dāng)從發(fā)動(dòng)機(jī)10排出的廢氣的溫度升高到高于預(yù)定溫度水平，并且發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度也升高到高于另一預(yù)定溫度水平時(shí)，啟動(dòng)朗肯循環(huán)回路100。此時(shí)，ECU 119啟動(dòng)逆變器117以如逆變器一樣進(jìn)行工作，以使得來(lái)自車(chē)輛電池118的直流電力被轉(zhuǎn)換成交流電力以提供給電力發(fā)電機(jī)116，并且電動(dòng)發(fā)電機(jī)116如電力發(fā)電機(jī)那樣工作。電動(dòng)發(fā)電機(jī)116進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以使分別用于驅(qū)動(dòng)泵111和膨脹裝置114的驅(qū)動(dòng)軸IllA 和驅(qū)動(dòng)軸114A轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，旁路通道3中的節(jié)流閥120關(guān)閉。由電動(dòng)發(fā)電機(jī)116驅(qū)動(dòng)的泵 111以恒定溫度壓縮液體制冷劑，并且將壓縮后的制冷劑傳輸?shù)嚼鋮s水鍋爐112。同時(shí)，由電動(dòng)發(fā)電機(jī)116驅(qū)動(dòng)的膨脹裝置114使渦輪機(jī)(未示出)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將制冷劑從通道IC傳輸?shù)酵ǖ?A。由泵111傳輸?shù)牡蜏匾后w制冷劑通過(guò)通道IA流到冷卻水鍋爐112。在冷卻水鍋爐 112中，通過(guò)與在冷卻水鍋爐112中流通的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的熱交換而以恒壓加熱制冷劑，從而使制冷劑蒸發(fā)。結(jié)果，制冷劑變?yōu)榫哂懈邏汉洼^高溫度的氣液混合物。氣液制冷劑從冷卻水鍋爐112流出，并且接著通過(guò)通道IB進(jìn)入廢氣鍋爐113中。 在廢氣鍋爐113中，通過(guò)與流過(guò)廢氣鍋爐113并且溫度高于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度的廢氣的熱交換而以恒壓加熱制冷劑，從而使制冷劑蒸發(fā)。結(jié)果，制冷劑變成具有高溫和高壓的過(guò)熱蒸汽。過(guò)熱蒸汽制冷劑從廢氣鍋爐113流出并且通過(guò)通道1C，接著進(jìn)入膨脹裝置114。在膨脹裝置114中，以絕熱方式使高溫高壓過(guò)熱蒸汽制冷劑膨脹，并且將制冷劑在降低其壓力時(shí)的膨脹能量轉(zhuǎn)換成作為可再生能量的轉(zhuǎn)動(dòng)能量。在膨脹裝置114中，由電動(dòng)發(fā)電機(jī)116 驅(qū)動(dòng)以轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子(未示出)接收上述轉(zhuǎn)動(dòng)能量產(chǎn)生的其他轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，并且轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸114A被傳送到電動(dòng)發(fā)電機(jī)116和驅(qū)動(dòng)軸11 ΙΑ。E⑶119將逆變器117作為逆變器的操作切換為作為變流器的操作，以使得停止從車(chē)輛電池118到電動(dòng)發(fā)電機(jī)116的供電。通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸114A和驅(qū)動(dòng)軸111A、利用從膨脹裝置114傳輸?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)泵111， 并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸114A、利用從膨脹裝置114傳輸?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)116作為電力發(fā)電機(jī)，以產(chǎn)生交流電力。逆變器117將電動(dòng)發(fā)電機(jī)116產(chǎn)生的交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力，并且以直流電力對(duì)車(chē)輛電池118充電。流過(guò)膨脹裝置114的制冷劑從該膨脹裝置114中作為高溫低壓制冷劑排出，并且通過(guò)通道2A流進(jìn)冷凝器115中。在冷凝器115中，通過(guò)與冷凝器115附近的周?chē)諝獾臒峤粨Q而以恒壓冷卻制冷劑，從而使其冷凝成液體。液體制冷劑通過(guò)通道2B流進(jìn)泵111中，
7并且接著從泵111流出。因而，制冷劑在朗肯循環(huán)回路100中流通。在朗肯循環(huán)回路100的工作期間，E⑶119不斷地接收分別由壓力傳感器121和溫度傳感器122檢測(cè)到的制冷劑的壓力數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)。圖2中的p-h圖(莫里爾圖)的數(shù)據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在ECU 119中或者在ECU 119中計(jì)算出。ECU 119基于所存儲(chǔ)或所計(jì)算出的數(shù)據(jù)、以及分別從壓力傳感器121和溫度傳感器122接收到的制冷劑的壓力和溫度的數(shù)據(jù)， 計(jì)算制冷劑的過(guò)熱度，并且基于所計(jì)算出的制冷劑的過(guò)熱度控制節(jié)流閥120的操作。以下將詳細(xì)地描述圖2的p-h圖。p-h圖示出笛卡爾坐標(biāo)系的圖，其中，縱軸表示制冷劑的壓力，以及橫軸表示制冷劑的焓。由參考符號(hào)SL表示的區(qū)域表示制冷劑處于過(guò)冷液相的過(guò)冷液體區(qū)域，由參考符號(hào)WS表示的區(qū)域表示制冷劑處于濕蒸汽相的濕蒸汽區(qū)域， 以及由參考符號(hào)SS表示的區(qū)域表示制冷劑處于過(guò)熱蒸汽相的過(guò)熱蒸汽區(qū)域。作為過(guò)冷液體區(qū)域SL與濕蒸汽區(qū)域WS之間的邊界的飽和液體線由實(shí)線A表示，其中，該飽和液體線的臨界點(diǎn)K在實(shí)線A的頂點(diǎn)處，并且作為濕蒸汽區(qū)域WS與過(guò)熱蒸汽區(qū)域SS之間的邊界的飽和蒸汽線由虛線B表示，其中，該飽和蒸汽線的臨界點(diǎn)K在虛線B的頂點(diǎn)處。E⑶119預(yù)先存儲(chǔ)過(guò)冷液體區(qū)域SL、濕蒸汽區(qū)域WS、過(guò)熱蒸汽區(qū)域SS、飽和液體線 A、干飽和蒸汽線B和包括各溫度的等溫線(未示出)或者被配置為計(jì)算數(shù)據(jù)的等溫線TL 的數(shù)據(jù)。從壓力傳感器121接收到表示制冷劑的壓力P的信號(hào)后，ECU 119計(jì)算干飽和蒸汽線B上與壓力P對(duì)應(yīng)的點(diǎn)Bp的坐標(biāo)，并且從等溫線TL中選擇經(jīng)過(guò)點(diǎn)Bp的等溫線TLp。然后，E⑶119確定在所選等溫線TLp上的干飽和蒸汽溫度Tp是制冷劑在點(diǎn)Bp處的溫度、或者制冷劑在壓力P處的干飽和蒸汽溫度。ECU 119還根據(jù)所計(jì)算出的干飽和蒸汽溫度Tp與從溫度傳感器122接收到的溫度T之間的溫度差以及壓力P計(jì)算過(guò)熱度SHJn SH = T-Tp 表不。然后，E⑶119將過(guò)熱度SH與過(guò)熱度的基準(zhǔn)值SHt (例如，在該優(yōu)選實(shí)施例中為3 開(kāi)爾文)進(jìn)行比較。基準(zhǔn)值SHt用作本發(fā)明的過(guò)熱度基準(zhǔn)值。當(dāng)過(guò)熱度SH高于基準(zhǔn)值SHt 時(shí)，ECU 119確定通道IC中的制冷劑處于足以使制冷劑成為過(guò)熱蒸汽或者制冷劑的干燥度足夠的狀態(tài)下，并且進(jìn)行控制以使節(jié)流閥120保持關(guān)閉。另一方面，當(dāng)過(guò)熱度SH低于基準(zhǔn)值SHt時(shí)，ECU 119確定通道IC中的制冷劑處于不足以使制冷劑成為過(guò)熱水汽或者制冷劑的干燥度不足夠的狀態(tài)下，并且接著進(jìn)行控制以使節(jié)流閥120打開(kāi)。過(guò)熱度和干燥度彼此相關(guān)。具體地，當(dāng)過(guò)熱度為零或者以上時(shí)，干燥度是為其最大水平的干燥度，并且當(dāng)過(guò)熱度小于零時(shí)，干燥度大于或等于零且小于一。因而，干燥度隨著過(guò)熱度的減小而減小。當(dāng)干燥度為一時(shí)，制冷劑處于過(guò)熱蒸汽相或者干飽和蒸汽相，當(dāng)干燥度為零時(shí)，制冷劑處于過(guò)冷液相或者飽和液相，并且當(dāng)干燥度大于零且小于一時(shí)，制冷劑處于濕蒸汽相。因而，基于所計(jì)算出的制冷劑過(guò)熱度對(duì)節(jié)流閥120的操作的控制與基于干燥度對(duì)節(jié)流閥120的操作的控制基本相同。返回到圖1，當(dāng)節(jié)流閥120打開(kāi)時(shí)，從泵111輸送到通道IA中的高壓制冷劑的一部分通過(guò)旁路通道3流到通道2A，其中，剛好在經(jīng)膨脹裝置114減壓后的低壓制冷劑流過(guò)通道 2A。流過(guò)旁路通道3的制冷劑與流過(guò)通道1A、IB和IC的制冷劑在通道2A處合并，并且接著與來(lái)自通道1A、1B和IC的制冷劑一起流進(jìn)冷凝器115中。流過(guò)通道IB和IC的制冷劑的流速降低，因此，通道IC中在膨脹裝置114的上游的制冷劑的壓力也降低。由冷卻水鍋爐112和廢氣鍋爐113加熱的制冷劑的流速降低，因
8此，流過(guò)膨脹裝置114的制冷劑的溫度升高。由壓力傳感器121檢測(cè)到的壓力降低，并且由溫度傳感器122檢測(cè)到的溫度升高。膨脹裝置114的入口與出口之間的壓力差減小，因此， 膨脹裝置114上的負(fù)荷降低。節(jié)流閥120的開(kāi)口增大，從而增大了旁路通道3的流道區(qū)域， 以使得流過(guò)旁路通道3的制冷劑的流速增大。因而，由壓力傳感器121檢測(cè)到的壓力的降低量增加，并且溫度傳感器122檢測(cè)到的溫度的升高量增加。返回到圖2，Pl描繪了由壓力傳感器121檢測(cè)到的第一壓力，以及Tl描繪了由溫度傳感器122檢測(cè)到的第一溫度，并且當(dāng)節(jié)流閥120關(guān)閉時(shí)，ECU 119基于第一壓力Pl和第一溫度Tl計(jì)算第一過(guò)熱度SH1。在圖2的p-h圖上的點(diǎn)PlTl處的壓力和溫度分別對(duì)應(yīng)于第一壓力Pl和第一溫度Tl。然后，從等溫線TL中選擇經(jīng)過(guò)位于干飽和蒸汽線B上并具有第一壓力Pl的點(diǎn)Bpl的等溫線TLpl，E⑶119計(jì)算干飽和蒸汽溫度Tpl，并且根據(jù)該干飽和蒸汽溫度Tpl計(jì)算第一過(guò)熱度SH1，即SHl = Tl-Tpl0當(dāng)?shù)谝贿^(guò)熱度SHl小于基準(zhǔn)值 SHt時(shí)，E⑶119使節(jié)流閥120以與第一過(guò)熱度SHl對(duì)應(yīng)或與基準(zhǔn)值SHt和第一過(guò)熱度SHl 之間的差對(duì)應(yīng)的開(kāi)度打開(kāi)。即，第一過(guò)熱度SHl越小，節(jié)流閥120的開(kāi)口越大。結(jié)果，壓力傳感器121檢測(cè)到的壓力從第一壓力Pl降低到第二壓力P2，并且由溫度傳感器122檢測(cè)到的溫度從第一溫度Tl升高到第二溫度T2。在圖2的p-h圖上的點(diǎn) P2T2處的壓力和溫度分別對(duì)應(yīng)于第二壓力P2和第二溫度T2。從等溫線TL中選擇經(jīng)過(guò)位于干飽和蒸汽線B上并具有第二壓力P2的點(diǎn)Bp2的等溫線TLp2，E⑶119計(jì)算干飽和蒸汽溫度Tp2，并且根據(jù)該干飽和蒸汽溫度Τρ2計(jì)算第二過(guò)熱度SH2，即SH2 = Τ2-Τρ2。干飽和蒸汽溫度Τρ2低于干飽和蒸汽溫度Tpl，或者等溫線 TLp2的溫度低于等溫線TLpl的溫度。第二過(guò)熱度SH2與圖2的p-h圖上的點(diǎn)P2T2與點(diǎn) Bp2之間的距離相關(guān)，并且第一過(guò)熱度SHl與p-h圖上的點(diǎn)PlTl與點(diǎn)Bpl之間的距離相關(guān)。 因而，第二過(guò)熱度SH2大于第一過(guò)熱度SH1。如圖2的p-h圖所示，即使當(dāng)制冷劑的溫度處于恒定水平并且制冷劑的壓力降低時(shí)以及當(dāng)制冷劑的壓力處于恒定水平并且制冷劑的溫度升高時(shí)，制冷劑的過(guò)熱度也會(huì)增加。根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，過(guò)熱度的增加量隨著制冷劑壓力的降低和制冷劑溫度的升高而增大，以使得利于過(guò)熱度的控制。E⑶119將第二過(guò)熱度SH2與基準(zhǔn)值SHt進(jìn)行比較，并且當(dāng)?shù)诙^(guò)熱度SH2大于基準(zhǔn)值SHt時(shí)，維持節(jié)流閥120的開(kāi)口。另一方面，當(dāng)?shù)诙^(guò)熱度SH2小于基準(zhǔn)值SHt時(shí)，E⑶ 119以增大節(jié)流閥120的開(kāi)口的這種方式進(jìn)行控制，以使得流過(guò)旁路通道3的制冷劑的流速增大。然后，當(dāng)所計(jì)算出的過(guò)熱度高于基準(zhǔn)值SHt時(shí)，維持節(jié)流閥120的開(kāi)口，并且當(dāng)所計(jì)算出的過(guò)熱度低于基準(zhǔn)值SHt時(shí)，進(jìn)一步增大節(jié)流閥120的開(kāi)口。E⑶119使節(jié)流閥120 重復(fù)上述調(diào)節(jié)，直到過(guò)熱度變得高于基準(zhǔn)值SHt。ECU 119重復(fù)計(jì)算過(guò)熱度，同時(shí)維持節(jié)流閥120的開(kāi)口。另外，E⑶119以保持過(guò)熱度高于基準(zhǔn)值SHt的這種方式控制節(jié)流閥120的操作。因此，E⑶119控制節(jié)流閥120的開(kāi)口，以使根據(jù)分別從壓力傳感器121和溫度傳感器122接收到的制冷劑壓力以及溫度計(jì)算出的制冷劑的過(guò)熱度高于基準(zhǔn)值SHt。即使維持節(jié)流閥120的開(kāi)口不變，制冷劑的過(guò)熱度也可能由于車(chē)輛的任何工作條件而改變，從而過(guò)熱度可能相對(duì)于基準(zhǔn)值SHt變得極其大。因此，節(jié)流閥120的開(kāi)口變得極其大，并且流過(guò)膨脹裝置114的制冷劑的流速變得極其小，因此，膨脹裝置114的入口與出口之間的壓力差變得極其小，并且再生能量變得極其小。為了減少再生能量的這種降低，可設(shè)置過(guò)熱度的任意適當(dāng)?shù)纳舷轘Hmax。在這種情況下，E⑶119可操作用于在所計(jì)算出的過(guò)熱度變得大于上限SHmax時(shí)減小節(jié)流閥120的開(kāi)口，從而減小流過(guò)旁路通道3的制冷劑的流速并增大流過(guò)通道IC的制冷劑的流速。當(dāng)在減小節(jié)流閥120的開(kāi)口后所計(jì)算出的過(guò)熱度大于上限SHmax時(shí)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥120，以進(jìn)一步減小其開(kāi)口。當(dāng)所計(jì)算出的過(guò)熱度變得低于上限SHmax時(shí)，維持節(jié)流閥 120的開(kāi)口。E⑶119使節(jié)流閥120重復(fù)執(zhí)行上述調(diào)節(jié)，直到過(guò)熱度變得小于上限SHmax。 ECU 119在維持節(jié)流閥120的開(kāi)度的同時(shí)適當(dāng)?shù)赜?jì)算制冷劑的過(guò)熱度，并且控制節(jié)流閥120 的開(kāi)口，以使過(guò)熱度維持為小于上限SHmax。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101包括制冷劑流過(guò)的朗肯循環(huán)回路100，并且朗肯循環(huán)回路100具有允許制冷劑膨脹從而產(chǎn)生功的膨脹裝置 114、將制冷劑傳輸?shù)脚蛎浹b置114的泵111、將泵111連接到膨脹裝置114的第一通道1、 將膨脹裝置114連接到泵111的第二通道2、設(shè)置在第一通道1中用于加熱制冷劑的冷卻水鍋爐112和廢氣鍋爐113、設(shè)置第二通道2中用于冷卻制冷劑的冷凝器115、將第一通道 1連接到第二通道2的旁路通道3、以及設(shè)置在旁路通道3中用于打開(kāi)和關(guān)閉旁路通道3的節(jié)流閥120。朗肯循環(huán)系統(tǒng)101具有布置在第一通道1中用于檢測(cè)制冷劑的壓力的壓力傳感器121、布置在廢氣鍋爐113與膨脹裝置114之間的第一通道1中用于檢測(cè)制冷劑的溫度的溫度傳感器122、以及E⑶119，該E⑶119與節(jié)流閥120連接以控制節(jié)流閥120的操作， 并且與壓力傳感器121和溫度傳感器122連接以從其接收分別由壓力傳感器121和溫度傳感器122檢測(cè)到的壓力和溫度的信號(hào)。E⑶119基于根據(jù)壓力和溫度的上述信號(hào)計(jì)算出的過(guò)熱度控制節(jié)流閥120的操作。旁路通道3將在泵111與冷卻水鍋爐112之間延伸的第一通道1連接到第二通道2。在朗肯循環(huán)系統(tǒng)101中，當(dāng)節(jié)流閥120打開(kāi)時(shí)，制冷劑流過(guò)旁路通道3，以使得流進(jìn)膨脹裝置114中的制冷劑的流速減小。因而，由壓力傳感器121檢測(cè)到的、流進(jìn)膨脹裝置 114中的制冷劑的壓力減小。通過(guò)冷卻水鍋爐112和廢氣鍋爐113流到膨脹裝置114的制冷劑的流速減小，以使得由溫度傳感器122檢測(cè)到的、流進(jìn)膨脹裝置114中的制冷劑的溫度增大。由于流過(guò)膨脹裝置114的制冷劑處于水汽相，因此，可通過(guò)減小制冷劑的壓力以及/ 或者升高制冷劑的溫度來(lái)增大制冷劑的過(guò)熱度。調(diào)節(jié)節(jié)流閥120的開(kāi)口以控制流過(guò)膨脹裝置114的制冷劑的壓力和溫度并因此控制制冷劑的過(guò)熱度，可將制冷劑維持在過(guò)熱蒸汽相或者在干飽和蒸汽相，以使得防止液體制冷劑流回到膨脹裝置114?？蓛H通過(guò)設(shè)置旁路通道 3和節(jié)流閥120來(lái)防止液體制冷劑流回到膨脹裝置114。因而，可簡(jiǎn)化防止液體制冷劑倒流進(jìn)膨脹裝置114中的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101的結(jié)構(gòu)。壓力傳感器121和溫度傳感器122可布置在可檢測(cè)到流進(jìn)膨脹裝置114中的制冷劑的壓力和溫度的位置處，優(yōu)選地，布置在鄰近于膨脹裝置114的入口的位置處。當(dāng)根據(jù)所監(jiān)控的制冷劑的壓力和溫度計(jì)算出的制冷劑過(guò)熱度低于基準(zhǔn)值SHt時(shí)， E⑶119使得節(jié)流閥120打開(kāi)。當(dāng)基準(zhǔn)值SHt被設(shè)置為大于零時(shí)，過(guò)熱度為基準(zhǔn)值SHt的制冷劑處于仍然在干飽和蒸汽相的過(guò)熱蒸汽相。進(jìn)行控制以使得制冷劑的過(guò)熱度大于基準(zhǔn)值SHt，可將制冷劑穩(wěn)定地維持在過(guò)熱水汽相。這可預(yù)先防止制冷劑的干燥度小于一或者制冷劑的過(guò)熱度小于零。與在干飽和蒸汽相或在過(guò)熱蒸汽相的制冷劑的干燥度為一的情況相
10比，可以通過(guò)如下操作來(lái)確保液體制冷劑的流回安全通過(guò)為用與制冷劑的干飽和水汽相和過(guò)熱水汽相的各個(gè)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字表示的過(guò)熱度引入閾值，控制制冷劑的相。在朗肯循環(huán)系統(tǒng)101中，當(dāng)制冷劑的過(guò)熱度小于基準(zhǔn)值SHt時(shí)，E⑶119以節(jié)流閥 120的開(kāi)口隨著制冷劑的過(guò)熱度的減小而增大的這種方式進(jìn)行控制，從而增大流過(guò)旁路通道3的制冷劑的流速。因而，E⑶119控制朗肯循環(huán)系統(tǒng)101，以使得所計(jì)算出的制冷劑過(guò)熱度越小，制冷劑的壓力降低得越多，并且制冷劑的溫度升高得越多，從而有效地將制冷劑的過(guò)熱度增大到大于基準(zhǔn)值SHt。在朗肯循環(huán)系統(tǒng)101的朗肯循環(huán)回路100中，旁路通道3將在泵111與冷卻水鍋爐112之間的第一通道1連接到第二通道2。由于允許流過(guò)旁路通道3的制冷劑之前被加熱并且因此具有高濃度，所以即使當(dāng)旁路通道3以小直徑形成并且使得節(jié)流閥120較小時(shí)， 也可適當(dāng)?shù)卮_保制冷劑在旁路通道3中的流速。也就是說(shuō)，旁路通道3和節(jié)流閥120可形成為較小。由于使得由冷卻水鍋爐112和廢氣鍋爐113加熱的全部制冷劑流過(guò)膨脹裝置114， 因此，可有效地利用從冷卻水鍋爐112和廢氣鍋爐113接收到的熱能，以轉(zhuǎn)換成制冷劑在膨脹裝置114中的膨脹能量，而不會(huì)浪費(fèi)。因而，可在朗肯循環(huán)系統(tǒng)101中有效地利用從冷卻水鍋爐112和廢氣鍋爐113接收到的熱。在朗肯循環(huán)系統(tǒng)101的朗肯循環(huán)回路100中，旁路通道3將第一通道1連接到膨脹裝置114與冷凝器115之間的第二通道2。因而，第二通道2中的全部制冷劑流過(guò)冷凝器 115以進(jìn)行冷卻。這可降低傳輸?shù)奖?11中的過(guò)冷制冷劑的缺乏，因此，可防止泵111空化 (cavitation)0以下將描述根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)201。第二優(yōu)選實(shí)施例不同于第一優(yōu)選實(shí)施例之處在于，替代節(jié)流閥120，節(jié)流閥布置在旁路通道3中。以下描述將相同的附圖標(biāo)記用于第一和第二實(shí)施例中共同的元件或部件，并且將省略這樣的元件或部件的描述。返回到圖3，第二實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)201具有朗肯循環(huán)回路200，該朗肯循環(huán)回路200具有上述的旁路通道3中的節(jié)流閥220和在通道IC中布置在鄰近于膨脹裝置114 的位置處的熱敏筒體(temperature sensitive cylinder) 221。節(jié)流閥220可操作用于在連接到通道IA的通道3A與連接到通道2A的通道;3B之間連接以及斷開(kāi)，以調(diào)節(jié)通道3A與通道3B之間的流道區(qū)域。圖4詳細(xì)地示出了節(jié)流閥220的結(jié)構(gòu)。節(jié)流閥220具有形成在其中的、將旁路通道3的通道3A連接到通道:3B的閥室220C。節(jié)流閥220在閥室220C中還具有閥座220D、 以及布置在閥座220D的通道3A側(cè)的閥體220A、用于將閥體220A推向閥座220D的第一彈簧220B1以及用于將閥體220A推離閥座220D的第二彈簧220B2。節(jié)流閥220在其中還具有連接軸220G，該連接軸220G沿第一彈簧220B1的推動(dòng)方向延伸并且在其一端連接到閥體 220A并且在其另一端連接到隔板220F。第二彈簧220B2利用閥體220A推動(dòng)連接軸220G。如從圖4認(rèn)識(shí)到，當(dāng)閥體220A位于閥座220D上時(shí)，阻斷通道3A與通道之間的流體連通或者旁路通道3關(guān)閉，并且當(dāng)閥體220A移動(dòng)遠(yuǎn)離閥座220D時(shí)，通道3A與通道連通或者旁路通道3打開(kāi)。節(jié)流閥220具有形成在其中的壓力室220E，該壓力室220E與閥室220C隔離且位于節(jié)流閥220的、通過(guò)第一彈簧220B1使閥體220A朝向其移動(dòng)的側(cè)。壓力室220E被上述隔板220F分隔為第一壓力室220E1和第二壓力室220E2，其中該隔板220F布置在壓力室220E中，從而在與第一彈簧220B1和第二彈簧220B2的推動(dòng)方向垂直的方向上延伸。第一壓力室220E1和第二壓力室220E2以彼此并排的關(guān)系按該順序沿第一彈簧220B1的推動(dòng)方向形成。連接軸220G延伸通過(guò)壓力室220E，并且連接到隔板 220F。隔板220F可沿著第一彈簧220B1和第二彈簧220B2的推動(dòng)方向與閥體220A—起移動(dòng)。第一壓力室220E1通過(guò)通道221A連接到熱敏筒體221，并且第二壓力室220E2在鄰近于熱敏筒體221的位置處通過(guò)連通通道222連接到通道1C。因而，流過(guò)朗肯循環(huán)回路 100的制冷劑的一部分流進(jìn)第二壓力室220E2中，并且第二壓力室220E2中的制冷劑的溫度和壓力(壓力Pb)基本上與通道IC中的制冷劑的溫度和壓力相同。連通通道222用作本發(fā)明的壓力檢測(cè)器。熱敏筒體221填充有作為熱敏流體的、類(lèi)型與在朗肯循環(huán)回路100中流通的制冷劑相同的制冷劑。熱敏筒體221中的制冷劑處于氣液混合物狀態(tài)下。包含在熱敏筒體221 中并用于感測(cè)制冷劑在通道IC中的溫度的制冷劑的溫度可以基本上與制冷劑在通道IC中的溫度相同。因而，制冷劑在熱敏筒體221中和第一壓力室220E1中的溫度基本上與制冷劑在通道IC中的溫度相同，并且制冷劑的壓力(壓力Pa)為與制冷劑在通道IC中的溫度對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓力。熱敏筒體221用作本發(fā)明的溫度檢測(cè)器。參照?qǐng)D2的等溫線TL，當(dāng)制冷劑的溫度處于恒定水平時(shí)，處于氣液混合物相(濕水汽相)的制冷劑的壓力基本上與制冷劑的飽和水汽壓力相同，并且高于處于過(guò)熱水汽相的制冷劑的壓力。第一壓力室220E1的壓力1 比第二壓力室220E2的壓力1 高出由通道 IC中的制冷劑的過(guò)熱度影響的量。因而，通道IC中的制冷劑的過(guò)熱度由壓力1 與1 之間的差(即，I^a-Pb)確定。當(dāng)與過(guò)熱度的基準(zhǔn)值SHt對(duì)應(yīng)的壓力差由基準(zhǔn)值Pdt表示，并且通道IC中的制冷劑的過(guò)熱度大于基準(zhǔn)值SHt時(shí)，壓力差(I5a-Pb)大于基準(zhǔn)值Pdt?；鶞?zhǔn)值 Pdt用作本發(fā)明的壓力差基準(zhǔn)值。操作節(jié)流閥220，以使得當(dāng)壓力差(I3a-Pb)為基準(zhǔn)值Pdt時(shí)，由在關(guān)閉閥體220A 的方向上起作用的第一彈簧220B1的推力和在關(guān)閉閥體220A的方向上通過(guò)隔板220F和連接軸220G對(duì)閥體220A起作用的壓力差(I5a-Pb)的推力合成得到的力基本上與第二彈簧 220B2在打開(kāi)閥體220A的方向上的推力相同。因而，當(dāng)壓力差(I^a-Pb)大于基準(zhǔn)值Pdt時(shí)，第一彈簧220B1的推力與壓力差 (Pa-Pb)的合成力大于第二彈簧220B2的推力，以使得閥體220A關(guān)閉，因此，阻斷了通道3A 與通道:3B之間的流體連通。同時(shí)，當(dāng)壓力差(I^-Pb)小于基準(zhǔn)值Pdt時(shí)，第一彈簧220B1 的推力與壓力差(I3a-Pb)的合成力大于第二彈簧220B2的推力，閥體220A打開(kāi)，因此，通道 3A與通道;3B連通。操作節(jié)流閥220以在壓力差(I^a-Pb)小于基準(zhǔn)值Pdt時(shí)打開(kāi)。此外，進(jìn)一步操作節(jié)流閥220以在壓力差(I3a-Pb)小于預(yù)定值Pdt時(shí)打開(kāi)，壓力差(I^-Pb)越小，或者制冷劑的過(guò)熱度越小，閥體220A的開(kāi)口越大，以使得在旁路通道3中流動(dòng)的制冷劑的流速增大，并且在通道IC中流動(dòng)的制冷劑的過(guò)熱度的增加量增大。因而，節(jié)流閥220可基于熱敏筒體221檢測(cè)到的制冷劑溫度以及制冷劑的壓力而檢測(cè)制冷劑的過(guò)熱度，并且根據(jù)所檢測(cè)到的制冷劑過(guò)熱度控制閥體220A的開(kāi)口。節(jié)流閥 220可通過(guò)改變第一彈簧220B1和第二彈簧220B2的強(qiáng)度，調(diào)節(jié)閥體220A打開(kāi)時(shí)的制冷劑過(guò)熱度，并且根據(jù)制冷劑過(guò)熱度調(diào)節(jié)閥體220A的開(kāi)口。因此，節(jié)流閥220具有與第一優(yōu)選實(shí)
12施例的ECU 119的功能相同的功能，并且如在第一優(yōu)選實(shí)施例的節(jié)流閥120的情況下那樣， 該節(jié)流閥220還具有控制在通道IC中流動(dòng)的制冷劑的過(guò)熱度大于基準(zhǔn)值SHt而不用ECU 119控制的功能。也就是說(shuō)，節(jié)流閥220兼任E⑶119，其基于在連通通道222中的工作流體的壓力與在熱敏筒體221中的熱敏流體的壓力之間的壓力差、根據(jù)工作流體的過(guò)熱度SH 而工作。根據(jù)第二優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)201的其余結(jié)構(gòu)和操作基本上與根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101相同，因此，省略對(duì)其的描述。根據(jù)第二優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)201提供了與根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101相同的有益效果。在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101和第二優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)201中，旁路通道3的連接點(diǎn)不限于圖1和圖3所示的圖示。旁路通道3可在為冷卻水鍋爐112或廢氣鍋爐113的上游的位置處連接到第一通道1，或者連接到通道IA或通道 1B,以使得流過(guò)旁路通道3的制冷劑減少，從而降低流過(guò)冷卻水鍋爐112和/或廢氣鍋爐 113的制冷劑的流速并因此減少在膨脹裝置114中流動(dòng)的制冷劑的量。因而，通過(guò)旁路通道 3將泵111與冷卻水鍋爐112之間的第一通道1連接到第二通道2意味著，旁路通道3可在其一端處連接到第一通道1，并且在其另一端處連接到泵111與冷卻水鍋爐112之間的點(diǎn)或泵111與廢氣鍋爐113之間的點(diǎn)。旁路通道3還可在通道2A或2B處連接到第二通道2。在根據(jù)本發(fā)明的第一和第二優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101和201中，旁路通道3 可在通道IC處連接到第一通道1。在這種情況下，由于允許制冷劑流過(guò)旁路通道3，因此， 降低了制冷劑在通道IC中的壓力。參照?qǐng)D2的p-h圖，在制冷劑的溫度處于恒定水平時(shí)在蒸汽相的制冷劑的壓力減小，從而增大了制冷劑的過(guò)熱度。因而，使制冷劑流過(guò)旁路通道3， 以使得制冷劑過(guò)熱度允許制冷劑流過(guò)旁路通道3，可增大從通道IC流進(jìn)膨脹裝置114中的制冷劑的過(guò)熱度。在根據(jù)本發(fā)明的第一和第二優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101和201中， 多個(gè)旁路通道可設(shè)置在朗肯循環(huán)回路中。在根據(jù)本發(fā)明的第一和第二優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101和201中，泵111、電動(dòng)發(fā)電機(jī)116和膨脹裝置114彼此連接，但本發(fā)明不限于這樣的結(jié)構(gòu)。僅電動(dòng)發(fā)電機(jī)116 和膨脹裝置114可彼此連接。在這種情況下，泵111可被配置為通過(guò)傳動(dòng)帶、利用來(lái)自車(chē)輛電池118的電力或來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)10的電力驅(qū)動(dòng)。這消除了泵111的操作對(duì)膨脹裝置114的操作的影響。因而，為了控制流過(guò)膨脹裝置114的制冷劑的過(guò)熱度，除了使制冷劑流過(guò)旁路通道3外，可通過(guò)調(diào)節(jié)從泵111流出的制冷劑的流速來(lái)控制通過(guò)冷卻水鍋爐112和廢氣鍋爐113流進(jìn)膨脹裝置114中的制冷劑的流速。在根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101中，E⑶119可僅基于由溫度傳感器122檢測(cè)到的制冷劑溫度，控制節(jié)流閥120。在根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101中，泵111和膨脹裝置114通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸11IA和114A連接，并且驅(qū)動(dòng)軸IllA 和114A彼此連接，以使泵111和膨脹裝置114以相同速度轉(zhuǎn)動(dòng)。在該結(jié)構(gòu)中，第一通道1 中的制冷劑的壓力變化變得更小以落入包括與泵111和膨脹裝置114的轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的壓力的預(yù)定范圍內(nèi)。因而，與泵111和膨脹裝置114的轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)應(yīng)的、第一通道1中的制冷劑的壓力的預(yù)測(cè)水平可被設(shè)置并存儲(chǔ)在E⑶119中。因此，E⑶119可基于來(lái)自溫度傳感器 122的制冷劑溫度數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)在ECU 119中的制冷劑壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算制冷劑的過(guò)熱度，并且基于所計(jì)算出的制冷劑的過(guò)熱度，控制節(jié)流閥120。
在根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101中，E⑶119可直接根據(jù)分別來(lái)自壓力傳感器121和溫度傳感器122的制冷劑壓力和溫度計(jì)算制冷劑的干燥度。在這種情況下，E⑶119可基于通過(guò)利用圖2的p-h圖對(duì)制冷劑落入過(guò)冷液體區(qū)域SL、濕蒸汽區(qū)域WS和過(guò)熱蒸汽區(qū)域SS中的哪一個(gè)中的確定，計(jì)算制冷劑的干燥度。制冷劑的干燥度在制冷劑在過(guò)熱蒸汽區(qū)域SS內(nèi)時(shí)為一并且也在干飽和蒸汽線B上，當(dāng)制冷劑在過(guò)冷液體區(qū)域 SL內(nèi)時(shí)為零并且也在飽和液體線A上，以及在濕蒸汽區(qū)域WS內(nèi)大于零且小于一。如圖2的p-h圖所示，在干燥度為零時(shí)的干燥度線以作為飽和蒸汽線A的干燥度線DO示出，并且在干燥度為一時(shí)的干燥度線以作為干飽和蒸汽線B的干燥度線DlO示出。 類(lèi)似地，在干燥度為0. 1,0. 2,0. 3,0. 4,0. 5,0. 6,0. 7,0. 8和0. 9時(shí)的干燥度線在濕蒸汽區(qū)域評(píng)5內(nèi)分別以干燥度線01、02、03、04、05、06、07、08和09示出。E⑶119可存儲(chǔ)各干燥度線的數(shù)據(jù)，或者ECU 119可計(jì)算數(shù)據(jù)，以使得ECU 119可更詳細(xì)地計(jì)算制冷劑的干燥度。E⑶119可操作用于進(jìn)行控制以使得當(dāng)如上所述通過(guò)計(jì)算確定的制冷劑的干燥度小于一時(shí)節(jié)流閥120打開(kāi)，并且此外，使得節(jié)流閥120的開(kāi)口隨著干燥度的減小而減小。在根據(jù)本發(fā)明的第一和第二優(yōu)選實(shí)施例的朗肯循環(huán)系統(tǒng)101和201中，電動(dòng)發(fā)電機(jī)116可由交流發(fā)電機(jī)替代，而逆變器117可由調(diào)節(jié)器替代。在該配置中，交流發(fā)電機(jī)可通過(guò)傳動(dòng)帶連接到泵111和膨脹裝置114。
權(quán)利要求
1.一種安裝在車(chē)輛上的朗肯循環(huán)系統(tǒng)(101，201)，包括工作流體流通經(jīng)過(guò)的朗肯循環(huán)回路(100，200)，所述朗肯循環(huán)回路(100，200)包括 流體膨脹裝置(114)，使所述工作流體膨脹以產(chǎn)生功； 流體傳輸裝置(111)，將所述工作流體傳輸?shù)剿隽黧w膨脹裝置(114)； 第一通道(1)，將所述流體傳輸裝置(111)連接到所述流體膨脹裝置(114)； 第二通道O)，將所述流體膨脹裝置(114)連接到所述流體傳輸裝置(111)； 加熱器(112，113)，設(shè)置在所述第一通道(1)中以對(duì)所述工作流體進(jìn)行加熱； 冷卻裝置(115)，設(shè)置在所述第二通道O)中以冷卻所述工作流體； 旁路通道(3)，將所述第一通道(1)連接到所述第二通道O)；以及節(jié)流閥(120，220)，設(shè)置在所述旁路通道(3)中以打開(kāi)和關(guān)閉所述旁路通道(3)， 壓力檢測(cè)器(121，222)，設(shè)置在所述第一通道(1)中以檢測(cè)所述工作流體的壓力； 溫度檢測(cè)器(122，221)，設(shè)置在所述加熱器(112，11 與所述流體膨脹裝置(114)之間的所述第一通道(1)中以檢測(cè)所述工作流體的溫度；以及控制器(119，220)，連接到所述節(jié)流閥(120)以控制所述節(jié)流閥(120，220)的操作， 并且連接到所述壓力檢測(cè)器(121,22 和所述溫度檢測(cè)器(122，221)以從所述壓力檢測(cè)器(121,22 和所述溫度檢測(cè)器(122，221)接收壓力和溫度的信號(hào)，所述控制器(119)基于根據(jù)所述壓力和所述溫度的信號(hào)計(jì)算出的所述工作流體的過(guò)熱度(SH)，控制所述節(jié)流閥 (120,220)的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)(101)，其特征在于，當(dāng)所述工作流體的過(guò)熱度 (SH)低于過(guò)熱度基準(zhǔn)值(SHt)時(shí)，所述控制器(119)使所述節(jié)流閥(120)打開(kāi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)(101)，其特征在于，當(dāng)所述工作流體的過(guò)熱度 (SH)小于所述過(guò)熱度基準(zhǔn)值(SHt)時(shí)，所述控制器(119)以所述節(jié)流閥(120)的開(kāi)口隨著所述工作流體的過(guò)熱度(SH)的減小而增大的這種方式進(jìn)行控制，從而提高流過(guò)所述旁路通道(3)的所述工作流體的流速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)001)，其特征在于，所述壓力檢測(cè)器(222)是將所述第一通道(1)連接到所述節(jié)流閥(120)的連通通道，所述溫度檢測(cè)器021)是熱敏筒體，所述熱敏筒體連接到所述節(jié)流閥(220)并且填充有在氣液混合物相的、與在所述朗肯循環(huán)回路O00)中流通的所述工作流體相同類(lèi)型的熱敏流體，并且所述節(jié)流閥(220)兼任所述控制器，其中，所述控制器基于所述連通通道中的所述工作流體的壓力與所述熱敏筒體內(nèi)的所述熱敏流體的壓力之間的壓力差、根據(jù)所述工作流體的過(guò)熱度(SH)而工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)001)，其特征在于，所述節(jié)流閥(220)被操作以在所述壓力差小于壓力差基準(zhǔn)值(Pdt)時(shí)打開(kāi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)001)，其特征在于，當(dāng)所述壓力差小于第二基準(zhǔn)值(Pdt)時(shí)，所述節(jié)流閥O20)的開(kāi)口隨著所述工作流體的過(guò)熱度(SH)的減小而增大， 從而提高流過(guò)所述旁路通道(3)的所述工作流體的流速。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)(101，201)，其特征在于，所述節(jié)流閥(220)包括設(shè)置在所述旁路通道(3)中的閥室(220C)，所述閥室Q20C)包括 閥座(220D)；閥體(220A)，被配置成使得當(dāng)所述閥體Q20A)位于所述閥座Q20D)上時(shí)關(guān)閉所述旁路通道(3)，并且當(dāng)所述閥體Q20A)移動(dòng)遠(yuǎn)離所述閥座O20D)時(shí)打開(kāi)所述旁路通道(3)； 第一彈簧O20B1)，將所述閥體Q20A)推向所述閥座O20D)，以使所述閥體Q20A)位于所述閥座O20D)上；以及第二彈簧Q20B2)，將所述閥體Q20A)推離所述閥座O20D)， 壓力室(220E)，包括 第一壓力室(220E1)； 第二壓力室O20E2)；以及隔板(220F)，將所述壓力室Q20E)分隔成所述第一壓力室(220E1)和所述第二壓力室 (220E2)，連接軸(220G)，延伸穿過(guò)所述閥室Q20C)和所述壓力室Q20E)并且連接到所述閥體 (220A)和所述隔板(220F)，所述連接軸Q20G)是由所述第二彈簧(220B》推動(dòng)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)(101，201)，其特征在于，所述旁路通道(3)將所述流體傳輸裝置(111)與所述加熱器(112，11 之間的所述第一通道(1)連接到所述第二通道(2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)(101，201)，其特征在于，所述旁路通道(3)將所述第一通道(1)連接到所述流體膨脹裝置(114)與所述冷卻裝置(11 之間的所述第二通道(2)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)(101，201)，其特征在于，所述旁路通道(3) 將所述加熱器(112，11 與所述流體膨脹裝置(114)之間的所述第一通道(1)連接到所述第二通道(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種朗肯循環(huán)系統(tǒng)，安裝在車(chē)輛上的朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括朗肯循環(huán)回路、壓力檢測(cè)器、溫度檢測(cè)器和控制器。朗肯循環(huán)回路包括流體膨脹裝置、流體傳輸裝置、第一和第二通道、加熱器、冷卻裝置、旁路通道和節(jié)流閥。旁路通道連接第一通道和第二通道，并且節(jié)流閥設(shè)置在旁路通道內(nèi)以打開(kāi)和關(guān)閉旁路通道。控制器連接到節(jié)流閥以控制節(jié)流閥的操作，并且連接到壓力檢測(cè)器和溫度檢測(cè)器以分別從壓力檢測(cè)器和溫度檢測(cè)器接收壓力和溫度的信號(hào)?？刂破骰诟鶕?jù)壓力和溫度的信號(hào)計(jì)算出的工作流體的過(guò)熱度，控制節(jié)流閥的操作。
文檔編號(hào)F02G5/02GK102418622SQ20111029062
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月24日
發(fā)明者井口雅夫, 森英文, 榎島史修 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)