發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)及控制方法，利用有機工質冷卻發(fā)動機，有機工質在發(fā)動機機體中得到預熱，利用蒸發(fā)器將發(fā)動機排氣能量傳遞給預熱后的有機工質，使有機工質變?yōu)楦邷馗邏簹怏w，利用膨脹機使高溫高壓氣體膨脹做功，利用動力耦合裝置將膨脹機輸出軸功與發(fā)動機輸出軸功耦合，實現(xiàn)共同驅動車輛行駛，利用發(fā)動機曲軸帶動工質泵將低壓液態(tài)有機工質加壓為高壓液態(tài)有機工質，以發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度為反饋信號控制冷凝風扇，通過電磁三通閥控制有機工質的流向，以發(fā)動機轉速、膨脹機準軸功為反饋信號控制動力耦合裝置的開閉。本發(fā)明利用有機工質吸收發(fā)動機機體散熱量和排氣能量，進而轉化為動力輸出，實現(xiàn)發(fā)動機燃料燃燒能量的高效利用。
【專利說明】發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于能量綜合利用【技術領域】，涉及發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)及控制方法。 該系統(tǒng)利用有機工質（非共沸混合工質）作為發(fā)動機的冷卻介質，并吸收發(fā)動機機體散發(fā) 的熱量，通過蒸發(fā)器將發(fā)動機排氣能量傳遞給有機工質，使有機工工質變?yōu)楦邷馗邏簹怏w， 通過膨脹機將有機工質的能量轉化為軸功輸出，將膨脹機輸出軸與發(fā)動機輸出軸耦合，實 現(xiàn)能量的綜合利用，根據(jù)發(fā)動機、蒸發(fā)器、有機工質的運行狀態(tài)調節(jié)發(fā)動機能量綜合利用系 統(tǒng)的運行狀態(tài)。
【背景技術】
[0002] 發(fā)動機缸內燃料燃燒后大部分能量通過發(fā)動機排氣、冷卻系統(tǒng)排放到大氣中，只 有小部分能量被利用輸出軸功，這不僅造成了大量的能源浪費，還造成了環(huán)境溫度的增加。 如果可以將發(fā)動機排氣和冷卻系統(tǒng)的能量回收，并進行綜合利用，將大大提高燃料燃燒能 量的利用率，降低發(fā)動機能源消耗，減少污染物和熱量的排放。
[0003] 目前利用發(fā)動機余熱的主要方法包括：余熱取暖、溫差發(fā)電、余熱制冷、有機朗肯 循環(huán)余熱回收。利用余熱取暖技術可以提高發(fā)動機燃料燃燒能量的利用率，但只適用于冬 季，在其它季節(jié)仍然會造成能量的浪費。溫差發(fā)電技術受到熱電轉化材料轉換效率的限制， 目前還無法滿足實用化。余熱制冷機組體積龐大、效率較低，也不適用于發(fā)動機能量綜合利 用。利用有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)回收發(fā)動機余熱能是目前較為理想的方式，但尚處于研宄階段， 并且存在結構復雜、工質泵耗功、轉換功率如何利用等問題。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一套發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)及控制方法。將發(fā)動機機體散 熱能量、發(fā)動機排氣能量、發(fā)動機輸出能量綜合利用，提高發(fā)動機燃料的利用效率、降低能 量消耗。
[0005] 本發(fā)明采用技術方案如下：
[0006] 采用有機工質（非共沸混合工質）作為發(fā)動機機體的冷卻介質，將發(fā)動機機體的 散熱量傳遞給有機工質，預熱有機工質，利用蒸發(fā)器將發(fā)動機排氣能量傳遞給預熱后的有 機工質，使有機工質蒸發(fā)，利用膨脹機將氣態(tài)有機工質的能量轉化為軸功輸出，利用動力耦 合裝置將膨脹機的軸功與發(fā)動機曲軸軸功耦合，實現(xiàn)發(fā)動機能量的綜合利用。
[0007] 發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)及控制方法，包括：冷卻回路、熱功轉換回路、控制回路。
[0008] 所述冷卻回路，包括發(fā)動機、電磁三通閥、膨脹閥、冷凝器、工質泵。冷卻回路各部 件的連接關系為：電磁三通閥與發(fā)動機冷卻水套出口相連，電磁三通閥、膨脹閥、冷凝器、工 質泵依次首尾相連，工質泵與發(fā)動機冷卻水套進口相連，工質泵通過聯(lián)軸器與發(fā)動機曲軸 連接，由發(fā)動機曲軸驅動工質泵旋轉。
[0009] 所述熱功轉換回路，包括發(fā)動機、電磁三通閥、蒸發(fā)器、膨脹機、單向閥、冷凝器、工 質泵。熱功轉換回路各部件的連接關系為：電磁三通閥、蒸發(fā)器、常開電磁閥、膨脹機、單向 閥、冷凝器、工質泵依次首尾相連，發(fā)動機排氣管、常開電磁閥、蒸發(fā)器依次首尾相連，電磁 三通閥與發(fā)動機冷卻水套出口相連，工質泵與發(fā)動機冷卻水套進口相連，工質泵通過聯(lián)軸 器與發(fā)動機曲軸連接，由發(fā)動機曲軸驅動工質泵旋轉，膨脹機輸出軸通過動力耦合器與發(fā) 動機曲軸連接，實現(xiàn)膨脹機軸功與發(fā)動機軸功的共同輸出
[0010] 所述控制回路，包括控制模塊、發(fā)動機排氣溫度傳感器、發(fā)動機排氣壓力傳感器、 發(fā)動機排氣質量流量傳感器、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器、蒸發(fā)器出口有機工質溫度傳感 器、蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器、發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器、有機工 質質量流量傳感器、發(fā)動機轉速傳感器、發(fā)動機轉矩傳感器、常閉電磁閥、常開電磁閥、電磁 三通閥、攪拌器電機、風扇驅動電機、動力耦合器。
[0011] 控制回路各部件連接及安裝位置為：發(fā)動機排氣溫度傳感器、發(fā)動機排氣壓力傳 感器、發(fā)動機排氣質量流量傳感器、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器、蒸發(fā)器出口有機工質溫度 傳感器、蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器、發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器、有 機工質質量流量傳感器、發(fā)動機轉速傳感器、發(fā)動機轉矩傳感器、常閉電磁閥、常開電磁閥、 電磁三通閥、攪拌器電機、風扇驅動電機、動力耦合器分別通過線束與控制模塊相連，發(fā)動 機排氣溫度傳感器、發(fā)動機排氣壓力傳感器、發(fā)動機排氣質量流量傳感器分別安裝在發(fā)動 機排氣管上，蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器安裝在蒸發(fā)器熱流體側出口處，蒸發(fā)器出口有機 工質溫度傳感器、蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器分別安裝在蒸發(fā)器冷流體側出口處，發(fā) 動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器、有機工質質量流量傳感器分別安裝在發(fā)動機冷 卻水套出口處，發(fā)動機轉速傳感器、發(fā)動機轉矩傳感器安裝在發(fā)動機飛輪盤上，常閉電磁 閥、常開電磁閥并聯(lián)安裝在發(fā)動機排氣管后，電磁三通閥安裝在發(fā)動機冷卻水套與蒸發(fā)器 之間，攪拌器電機安裝在冷凝器底部，風扇驅動電機安裝在冷凝器前側，動力耦合器安裝在 膨脹機輸出軸和發(fā)動機曲軸之間。
[0012] 所述控制回路中的控制模塊，包括電源電路、單片機、變量參數(shù)輸入電路、啟動電 路、開關驅動電路、電機驅動電路。啟動電路的輸出端與單片機數(shù)字輸入端口相連，變量參 數(shù)輸入電路的輸出端與單片機信號輸入端口相連，開關驅動電路的輸入端與單片機的輸出 端相連，電機驅動電路的輸入端與單片機的輸出端相連，變量參數(shù)輸入電路接收處理發(fā)動 機排氣溫度傳感器、發(fā)動機排氣壓力傳感器、發(fā)動機排氣質量流量傳感器、蒸發(fā)器出口排氣 溫度傳感器、蒸發(fā)器出口有機工質溫度傳感器、蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器、發(fā)動機轉 速傳感器、發(fā)動機轉矩傳感器、發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器、有機工質質量 流量傳感器輸出的信號，啟動電路接收啟動開關輸出的信號，開關驅動電路的輸出端與常 閉電磁閥、常開電磁閥、電磁三通閥、攪拌器電機、動力耦合器相連，電機驅動電路的輸入端 與單片機的輸出端相連，電機驅動電路的輸出端與風扇驅動電機相連。
[0013] 發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)的控制方法，包括：采集發(fā)動機排氣溫度傳感器、發(fā)動 機排氣質量流量傳感器、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器、蒸發(fā)器出口有機工質溫度傳感器、蒸 發(fā)器出口有機工質壓力傳感器、發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器、有機工質質 量流量傳感器、發(fā)動機轉速傳感器的信號，通過單片機計算膨脹機輸出功率的大小，查詢膨 脹機運行工況MP圖，確定在此功率下膨脹機實際能夠到達的最大轉速，判斷膨脹機轉速 是否〉發(fā)動機轉速，如果膨脹機轉速〉發(fā)動機轉速，接通動力耦合器，使膨脹機輸出功率與 發(fā)動機輸出功率耦合，如果膨脹機轉速〈發(fā)動機轉速，斷開動力耦合器，發(fā)動機單獨輸出功 率。
[0014] 控制模塊采集發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器，判斷有機工質溫度是 否>363K，如果工質溫度>363K，通過單片機增加風扇驅動電機轉速，提升冷凝器冷卻強度， 如果工質溫度〈363Κ，保持風扇驅動電機轉速不變，維持冷凝器冷卻強度。
[0015] 控制模塊采集發(fā)動機排氣壓力傳感器、發(fā)動機轉速傳感器、發(fā)動機轉矩傳感器的 信號，判斷發(fā)動機排氣壓力是否>〇· 12MPa，如果發(fā)動機排氣壓力>0· 12MPa，通過單片機控 制常閉電磁閥打開，使部分發(fā)動機排氣直接排入大氣，減小發(fā)動機排氣背壓。
[0016] 控制模塊采集蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器信號，判斷有機工質蒸發(fā)壓力是否 >3. OMPa，如果有機工質蒸發(fā)壓力>3. OMPa，通過單片機控制電磁三通閥（25)使有機工質通 過膨脹閥直接流回冷凝器，斷開動力耦合器，確保系統(tǒng)的安全運行。
[0017] 系統(tǒng)正常運行時，控制模塊控制常閉電磁閥關閉，常開電磁閥打開，電磁三通閥使 有機工質流向蒸發(fā)器方向、動力耦合器接通。
[0018] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和有益效果
[0019] 1.采用有機工質（非共沸混合工質）作為發(fā)動機冷卻介質，可以減少傳熱溫差導 致的不可逆損失，充分吸收發(fā)動機機體散發(fā)的熱量，提高發(fā)動機機體熱量的利用效率。
[0020] 2.將膨脹機輸出功率通過動力耦合器與發(fā)動機輸出功率耦合，實現(xiàn)發(fā)動機燃料燃 燒能量的綜合利用。
[0021] 3.通過發(fā)動機機體預熱和發(fā)動機排氣蒸發(fā)相結合的方式，使有機工質充分吸收發(fā) 動機冷卻介質和排氣的能量，提高發(fā)動機燃料燃燒能量的利用效率。
[0022] 4.利用發(fā)動機曲軸驅動工質泵，減少工質泵額外耗功和系統(tǒng)占用空間，有利于發(fā) 動機能量綜合利用系統(tǒng)的緊湊化設計。
[0023] 5.根據(jù)發(fā)動機運行工況的不同，調節(jié)冷凝器的冷卻強度，確保發(fā)動機在每個工況 下均運行在適合的溫度范圍內。
[0024] 6.監(jiān)測發(fā)動機排氣管處排氣壓力，確保蒸發(fā)器不影響發(fā)動機自身的運行性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025] 圖1是發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)及控制方法示意圖；
[0026] 圖2是控制模塊結構簡圖；
[0027] 圖3是能量綜合利用控制程序流程圖；
[0028] 圖4是發(fā)動機冷卻系統(tǒng)控制程序流程圖；
[0029] 圖5是發(fā)動機排氣背壓監(jiān)測程序流程圖；
[0030] 圖6是運行系統(tǒng)工作壓力監(jiān)測程序流程圖。
[0031] 圖中：1_發(fā)動機飛輪盤；2-發(fā)動機轉速傳感器；3-發(fā)動機轉矩傳感器；4-控制模 塊；5-發(fā)動機排氣質量流量傳感器；6-發(fā)動機排氣壓力傳感器；7-發(fā)動機排氣溫度傳感 器；8-常閉電磁閥；9-常開電磁閥；10-蒸發(fā)器；11-蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器；12-蒸 發(fā)器出口有機工質溫度傳感器；13-蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器；14-膨脹機；15-動 力耦合器；16-單向閥；17-冷凝器；18-換熱器；19-儲液罐；20-攪拌器；21-攪拌器電機； 22-風扇驅動電機；23-冷卻風扇；24-膨脹閥；25-電磁三通閥；26-有機工質質量流量傳感 器；27-發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器；28-發(fā)動機排氣管；29-發(fā)動機冷卻 水套出口；30-發(fā)動機冷卻水套進口；31-工質泵；32-聯(lián)軸器；32-發(fā)動機。
【具體實施方式】
[0032] 所述發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)，由發(fā)動機34、電磁三通閥25、蒸發(fā)器10、膨脹機 14、單向閥16、冷凝器17、工質泵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，冷卻風扇23安裝在冷凝器17前段，風扇驅動電機22與冷卻風扇23同軸，工質 泵31通過聯(lián)軸器32與發(fā)動機曲軸33連接，由發(fā)動機曲軸33驅動工質泵31旋轉，膨脹機 14功率輸出軸通過動力耦合器15與發(fā)動機曲軸33連接，實現(xiàn)膨脹機14軸功與發(fā)動機34 軸功的耦合，發(fā)動機排氣管28通過常開電磁閥9與蒸發(fā)器相連，發(fā)動機排氣管28通過常閉 電磁閥8接通大氣；
[0033] 所述冷凝器17,由換熱器18、儲液罐19、攪拌器20、攪拌器電機21組成，換熱器18 安裝在儲液罐19頂部，攪拌器20及攪拌器電機21安裝在儲液罐19底部，攪拌器20將儲 存在儲液罐19中的混合工質攪拌均勻；
[0034] 所述控制系統(tǒng)，由控制模塊4、發(fā)動機排氣溫度傳感器7、發(fā)動機排氣壓力傳感器 5、發(fā)動機排氣質量流量傳感器6、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器11、蒸發(fā)器出口有機工質溫 度傳感器12、蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器13、發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳 感器27、有機工質質量流量傳感器26、發(fā)動機轉速傳感器2、發(fā)動機轉矩傳感器3、常閉電磁 閥8、常開電磁閥9、電磁三通閥25、攪拌器電機21、風扇驅動電機22、動力耦合器15通過線 束連接組成；
[0035] 所述控制模塊，由電源電路、單片機、變量參數(shù)輸入電路、啟動電路、開關驅動電 路、電機驅動電路組成；變量參數(shù)輸入電路接收處理發(fā)動機排氣溫度傳感器7、發(fā)動機排氣 壓力傳感器5、發(fā)動機排氣質量流量傳感器6、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器11、蒸發(fā)器出口 有機工質溫度傳感器12、蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器13、發(fā)動機轉速傳感器2、發(fā)動機 轉矩傳感器3、發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器27、有機工質質量流量傳感器 26輸出的信號；啟動電路接收啟動開關輸出的信號；變量參數(shù)輸入電路的輸出端與單片機 輸入端相連；啟動電路的輸出端與單片機輸入端相連；開關驅動電路的輸入端與單片機的 輸出端相連，開關驅動電路的輸出端與常閉電磁閥8、常開電磁閥9、電磁三通閥25、攪拌器 電機21、動力親合器15相連；電機驅動電路的輸入端與單片機的輸出端相連，電機驅動電 路的輸出端與風扇驅動電機22相連。
[0036] 用于吸收發(fā)動機機體熱量和發(fā)動機排氣能量的工質介質為非共沸混合工質 R416A(R134a/R124/R600 ;0. 59/0. 395/0. 015)，R416A在蒸發(fā)和冷凝器過程具有溫度滑移 現(xiàn)象，可減少傳熱溫差導致的不可逆損失。
[0037] 發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：采集發(fā)動機排氣溫度傳感器 7、發(fā)動機排氣質量流量傳感器6、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器11、蒸發(fā)器出口有機工質溫 度傳感器12、蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器13、發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳 感器27、有機工質質量流量傳感器26、發(fā)動機轉速傳感器2的信號，通過單片機計算膨脹機 輸出功率的大小，查詢膨脹機運行工況MP圖，判斷膨脹機在此功率下膨脹機轉速是否〉發(fā) 動機轉速，如果膨脹機轉速〉發(fā)動機轉速，接通動力耦合器15,使膨脹機輸出功率與發(fā)動機 輸出功率耦合，如果膨脹機轉速〈發(fā)動機轉速，斷開動力耦合器15,發(fā)動機單獨輸出功率；
[0038] 控制模塊采集發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器27,判斷有機工質溫度 是否>363K，如果工質溫度>363K，通過單片機增加風扇驅動電機22轉速，提升冷凝器17冷 卻強度，如果工質溫度〈363Κ，保持風扇驅動電機22轉速不變，維持冷凝器17冷卻強度；
[0039] 控制模塊米集發(fā)動機排氣壓力傳感器5、發(fā)動機轉速傳感器2、發(fā)動機轉矩傳感器 3的信號，判斷發(fā)動機排氣壓力是否>0· 12MPa，如果發(fā)動機排氣壓力>0· 12MPa，通過單片機 控制常閉電磁閥8打開，使部分發(fā)動機排氣直接排入大氣，減小發(fā)動機排氣背壓；
[0040] 控制模塊采集蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器13信號，判斷有機工質蒸發(fā)壓力 是否>3. OMPa，如果有機工質蒸發(fā)壓力>3. OMPa，通過單片機控制電磁三通閥25使有機工質 通過膨脹閥24直接流回冷凝器，斷開動力耦合器15,確保系統(tǒng)的安全運行；
[0041] 系統(tǒng)正常運行時，控制模塊4控制常閉電磁閥8關閉，常開電磁閥9打開，電磁三 通閥25使有機工質流向蒸發(fā)器方向，動力耦合器15接通。
[0042] 本發(fā)明提出一種發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)及控制方法，結合附圖對本發(fā)明進行詳 細介紹。
[0043] 圖1中帶箭頭點劃線表示有機工質的流向，圖1中帶箭頭的實線表示發(fā)動機排氣 流向。有機工質儲存在儲液罐中，通過工質泵將有機工質加壓送人發(fā)動機冷卻水套，吸收 發(fā)動機機體熱量，實現(xiàn)冷卻發(fā)動機機體和熱量回收的目的，當只有冷卻回路工作時，電磁三 通閥與膨脹閥連通，使有機工質直接進入冷凝器，完成冷卻回路循環(huán)；當熱功轉換回路工作 時，電磁三通閥與蒸發(fā)器連通，使有機工質進入蒸發(fā)器，有機工質在蒸發(fā)器中吸收發(fā)動機排 氣能量被蒸發(fā)為高溫高壓氣體，蒸發(fā)后的有機工質進入膨脹機推動膨脹機旋轉做功，膨脹 后的有機工質通過單向閥進入冷凝器，完成熱功轉換回路循環(huán)。
[0044]圖1中帶箭頭虛線表示線束方向，圖2是控制模塊結構簡圖?？刂颇K中的變量 參數(shù)輸入電路接收處理發(fā)動機排氣溫度傳感器、發(fā)動機排氣壓力傳感器、發(fā)動機排氣質量 流量傳感器、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器、蒸發(fā)器出口有機工質溫度傳感器、蒸發(fā)器出口有 機工質壓力傳感器、發(fā)動機轉速傳感器、發(fā)動機轉矩傳感器、發(fā)動機冷卻水套出口處有機工 質溫度傳感器、有機工質質量流量傳感器輸出的信號，變量參數(shù)輸入電路的輸出端與單片 機信號輸入端口相連；開關驅動電路的輸入端與單片機的輸出端相連，開關驅動電路的輸 出端與常閉電磁閥、常開電磁閥、電磁三通閥、攪拌器電機、動力耦合器相連；電機驅動電路 的輸入端與單片機的輸出端相連，電機驅動電路的輸出端與風扇驅動電機相連。
[0045] 圖3是能量綜合利用控制程序流程圖。采集發(fā)動機排氣溫度傳感器、發(fā)動機排氣 質量流量傳感器、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器、蒸發(fā)器出口有機工質溫度傳感器、蒸發(fā)器出 口有機工質壓力傳感器、發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器、有機工質質量流量 傳感器、發(fā)動機轉速傳感器的信號，通過單片機計算膨脹機輸出功率的大小，采用下式計算 膨脹機輸出功率：
[0046]
【權利要求】
1. 發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)，其特征在于： 所述發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)，由發(fā)動機（34)、電磁三通閥（25)、蒸發(fā)器（10)、膨脹機 (14)、單向閥（16)、冷凝器（17)、工質泵（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，冷卻風扇（23)安裝在冷凝器（17)前段，風扇驅動電機（22) 與冷卻風扇（23)同軸，工質泵（31)通過聯(lián)軸器（32)與發(fā)動機曲軸（33)連接，由發(fā)動機曲 軸（33)驅動工質泵（31)旋轉，膨脹機（14)功率輸出軸通過動力耦合器（15)與發(fā)動機曲 軸（33)連接，實現(xiàn)膨脹機（14)軸功與發(fā)動機（34)軸功的耦合，發(fā)動機排氣管（28)通過常 開電磁閥（9)與蒸發(fā)器相連，發(fā)動機排氣管（28)通過常閉電磁閥（8)接通大氣； 所述冷凝器（17)，由換熱器（18)、儲液罐（19)、攪拌器（20)、攪拌器電機（21)組成，換 熱器（18)安裝在儲液罐（19)頂部，攪拌器（20)及攪拌器電機（21)安裝在儲液罐（19)底 部，攪拌器（20)將儲存在儲液罐（19)中的混合工質攪拌均勻； 所述控制系統(tǒng)，由控制模塊（4)、發(fā)動機排氣溫度傳感器（7)、發(fā)動機排氣壓力傳感器 (5)、發(fā)動機排氣質量流量傳感器（6)、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器（11)、蒸發(fā)器出口有機 工質溫度傳感器（12)、蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器（13)、發(fā)動機冷卻水套出口處有機 工質溫度傳感器（27)、有機工質質量流量傳感器（26)、發(fā)動機轉速傳感器（2)、發(fā)動機轉矩 傳感器（3)、常閉電磁閥（8)、常開電磁閥（9)、電磁三通閥（25)、攪拌器電機（21)、風扇驅動 電機（22)、動力耦合器（15)通過線束連接組成； 所述控制模塊，由電源電路、單片機、變量參數(shù)輸入電路、啟動電路、開關驅動電路、電 機驅動電路組成；變量參數(shù)輸入電路接收處理發(fā)動機排氣溫度傳感器（7)、發(fā)動機排氣壓 力傳感器（5)、發(fā)動機排氣質量流量傳感器（6)、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器（11)、蒸發(fā)器 出口有機工質溫度傳感器（12)、蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器（13)、發(fā)動機轉速傳感器 (2)、發(fā)動機轉矩傳感器（3)、發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器（27)、有機工質 質量流量傳感器（26)輸出的信號；啟動電路接收啟動開關輸出的信號；變量參數(shù)輸入電 路的輸出端與單片機輸入端相連；啟動電路的輸出端與單片機輸入端相連；開關驅動電路 的輸入端與單片機的輸出端相連，開關驅動電路的輸出端與常閉電磁閥（8)、常開電磁閥 (9)、電磁三通閥（25)、攪拌器電機（21)、動力耦合器（15)相連；電機驅動電路的輸入端與 單片機的輸出端相連，電機驅動電路的輸出端與風扇驅動電機（22)相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)，其特征在于：用于吸收發(fā)動機機 體熱量和發(fā)動機排氣能量的工質介質為非共沸混合工質R416A。
3. 應用權利要求1所述的發(fā)動機能量綜合利用系統(tǒng)的方法，其特征在于：采集發(fā)動機 排氣溫度傳感器（7)、發(fā)動機排氣質量流量傳感器（6)、蒸發(fā)器出口排氣溫度傳感器（11)、 蒸發(fā)器出口有機工質溫度傳感器（12)、蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器（13)、發(fā)動機冷卻 水套出口處有機工質溫度傳感器（27)、有機工質質量流量傳感器（26)、發(fā)動機轉速傳感器 (2)的信號，通過單片機計算膨脹機輸出功率的大小，查詢膨脹機運行工況MAP圖，判斷膨 脹機在此功率下膨脹機轉速是否〉發(fā)動機轉速，如果膨脹機轉速〉發(fā)動機轉速，接通動力耦 合器（15)，使膨脹機輸出功率與發(fā)動機輸出功率耦合，如果膨脹機轉速〈發(fā)動機轉速，斷開 動力耦合器（15)，發(fā)動機單獨輸出功率； 控制模塊采集發(fā)動機冷卻水套出口處有機工質溫度傳感器（27)，判斷有機工質溫度是 否>363K，如果工質溫度>363K，通過單片機增加風扇驅動電機（22)轉速，提升冷凝器（17) 冷卻強度，如果工質溫度〈363K，保持風扇驅動電機（22)轉速不變，維持冷凝器（17)冷卻強 度； 控制模塊采集發(fā)動機排氣壓力傳感器（5)、發(fā)動機轉速傳感器（2)、發(fā)動機轉矩傳感器 (3)的信號，判斷發(fā)動機排氣壓力是否>0? 12MPa，如果發(fā)動機排氣壓力>0? 12MPa，通過單片 機控制常閉電磁閥（8)打開，使部分發(fā)動機排氣直接排入大氣，減小發(fā)動機排氣背壓； 控制模塊采集蒸發(fā)器出口有機工質壓力傳感器（13)信號，判斷有機工質蒸發(fā)壓力是 否>3. OMPa，如果有機工質蒸發(fā)壓力>3. OMPa，通過單片機控制電磁三通閥（25)使有機工質 通過膨脹閥（24)直接流回冷凝器，斷開動力耦合器（15)，確保系統(tǒng)的安全運行； 系統(tǒng)正常運行時，控制模塊（4)控制常閉電磁閥（8)關閉，常開電磁閥（9)打開，電磁 三通閥（25)使有機工質流向蒸發(fā)器方向，動力耦合器（15)接通。
【文檔編號】F01K23/04GK104500159SQ201410743096
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月7日 優(yōu)先權日:2014年12月7日
【發(fā)明者】楊凱, 張紅光, 王宏進, 貝晨, ?，? 申請人:北京工業(yè)大學