有机朗肯循环-跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统技术方案
【技术实现步骤摘要】
有机朗肯循环-跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统
本专利技术涉及一种有机朗肯循环-跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统及其控制方法，用于回收发动机的排气能量，属于节能减排领域。
技术介绍
从发动机的能量平衡来看，输出的有效功一般只占燃油燃烧总热量的30％-45％(柴油机)或20％-30％(汽油机)，余热能量主要通过排气和冷却介质(冷却水、机油散热等)被排放到大气中。由此可以看出，对于车用发动机，其余热能量回收具有很大的节能潜力。此外，余热能回收技术由于不需要消耗其它任何能源，仅依靠技术的进步即可实现，因而受到了越来越多的重视。目前，发动机余热能利用技术主要集中在增压、余热制冷、余热取暖、余热发电和改良燃料燃烧性能等几个方面。在当前车用发电机余热利用的各种技术方案中，有机朗肯循环余热回收技术的热效率最高，是最有可能首先实现产业化的技术。跨临界CO2循环技术在制冷领域有着无可比拟的优势。本专利技术结合有机朗肯循环和跨临界CO2循环综合优势，可以实现发电、制冷和制热的三重功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种有机朗肯循环-跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统及其控制方法，该系统主要由包括发动机、带有回热器的有机朗肯循环系统、跨临界CO2热泵系统和控制系统组成；通过控制电磁阀一、离合器、风扇的开启与闭合以及四通换向阀内的工质流通路径，来实现热泵系统的制冷和制热模式的切换，从而更好的利用发动机的排气能量。为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术解决方案：本专利技术所提出的有机朗肯循环-跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统，主要由...
【技术保护点】
1.一种有机朗肯循环‑跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统，其特征在于，排气
【技术特征摘要】
1.一种有机朗肯循环-跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统，其特征在于，排气通路系统、带有回热器的有机朗肯循环系统、跨临界CO2热泵系统和控制系统组成；所述的带有回热器的有机朗肯循环系统，包括蒸发器(2)、膨胀机(3)、发电机(4)、回热器(5)、冷凝器(6)、储液罐(7)以及工质泵(8)；所述的跨临界CO2热泵系统即ORC系统，包括压缩机(10)、车外换热器(11)、膨胀阀(12)、车内换热器(13)、第一风扇(14)、第二风扇(20)；所述的控制系统，包括离合器(9)、控制单元(15)、车内温度传感器(18)、电磁阀一(17)、四通换向阀(19)以及连接这些部件的线路；发动机排气通路：发动机(1)通过管路与三通阀(16)一端连接，三通阀(16)的另外两端分别与电磁阀一(17)和蒸发器(2)连接；蒸发器(2)与车外换热器(11)连接；所述的带有回热器的有机朗肯循环系统中蒸发器(2)依次与膨胀机(3)、回热器(5)、冷凝器(6)、储液罐(7)、工质泵(8)连接，工质泵(8)再与回热器(5)连接，回热器(5)再与蒸发器(2)连接形成循环回路；在回热器(5)中分别走两个独立的管路；发电机(4)与膨胀机(3)连接；所述的跨临界CO2热泵系统中压缩机(10)出口端与四通换向阀(19)的一端A连接，四通换向阀(19)的C端与压缩机(10)的进口端连接，四通换向阀(19)的B端与车内换热器(13)连接，车内换热器(13)依次与膨胀阀(12)、车外换热器(11)、四通换向阀(19)的D端连接；车内换热器(13)配有第一风扇(14)，车外换热器(11)配有第二风扇(20)；膨胀机(3)和压缩机(10)物理位置靠近，控制系统中的离合器(9)位于两者之间，使得离合器(9)能够将膨胀机(3)和压缩机(10)关联；控制单元(15)分别与离合器(9)、电磁阀一(17)、四通换向阀(19)、第一风扇(14)、第二风扇(20)连接。2.按照权利要求1所述的一种有机朗肯循环-跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统，其特征在于，第二风扇(20)靠近车外换热器(11)。3.按照权利要求1所述的一种有机朗肯循环-跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统，其特征在于，第一风扇(14)靠近车内换热器(13)。4.权利要求1-3任一项所述的有机朗肯循环-跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统的工作运行方法，其特征在于，根据跨临界CO2热泵系统运行模式的不同，可预设车内环境温度T1、T2、T3作为控制参考量，其中T2<T1<T3，控制单元(15)通过控制电磁阀一(17)、离合器(9)、风扇(14)和风扇(20)的开启与闭合以及四通换向阀(19)内的工质流通路径；发动机(1)启动后，低压有机工质通过工质泵(8)加压，然后在回热器(5)中进行预热，随后有机工质进入蒸发器(2)并达到高温高压气体状态，高温高压有机工质气体进入膨胀机(3)并驱动发...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵腾龙，张红光，于飞，侯孝臣，李健，张梦茹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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