柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于余热回收技术和热泵技术领域，具体涉及一种柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置，从功能上，分为进排气通路

【技术实现步骤摘要】
柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置


[0001]本专利技术属于余热回收技术和热泵
，具体涉及一种柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置
。

技术介绍

[0002]内燃机在实际运行中的动力输出功仅占燃料燃烧总热量的
35
％～
52
％，剩余的能量则通过尾气
、
冷却系统和润滑油系统耗散到大气中
。
其中，尾气所含热能占余热总能量的一半左右，温度可达
250
～
500℃。
以
1000kW
的柴油发动机为例，粗略计算，尾气所含的余热资源高达
240kW
以上
。
因此，有效回收利用发动机余热，对提升发动机热效率和能源利用率，降低燃油消耗量，具有十分重要的意义，并且将尾气余热充分地转化为可供自由使用的电能是未来最为有效的利用方式，对提升车辆冷起动性能
、
整车综合性能等方面具有重要意义
。
[0003]有机朗肯循环系统在回收利用柴油机尾气中低品位热能方面具有显著优势，一方面通过蒸发器吸收尾气的热量，降低尾气的排放温度，有效减少尾气中有害气体的排放，另一方面将中低品位的热能由有机朗肯循环系统膨胀机转化为机械能，膨胀机将机械能通过同轴连接的发电机转化为高品位的电能进行再利用
。
[0004]同时，热泵循环系统因其具有宽温域工作温度
、
制冷制热系数高降低电量损耗
、r/>稳定延长续航能力
、
环境友好等优点，在混合动力车辆及增程式电动车上得到广泛应用
。
但是，由于现阶段汽车的热泵属于空气源热泵，空气中的热量又是分得很散的，分布无规律且不稳定，特别地，在高原高寒地区，如果外面气温特别低，空气稀薄，热泵的效率会受到影响，热泵空调需要花大量时间才能将热量搬运至车内
。
此外，由于车辆对车载系统的体积和重量具有较高的要求
。

技术实现思路

[0005](
一
)
要解决的技术问题
[0006]本专利技术要解决的技术问题是：如何实现柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置
。
同时如何实现尾气余热回收利用以及车辆的高温环境制冷
、
低温环境制热需求，尽可能的减少系统体积，拓宽耦合系统的使用功能，满足车辆的发动机冷却
、
高温环境舱内制冷
、
低温环境舱内制热
、
低温环境车辆冷起动等需求，从而提升整车的综合性能和环境友好性
。
[0007](
二
)
技术方案
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置，所述柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置包括：发动机
1、
中冷器
2、
压气机
3、
尾气涡轮增压器
4、
尾气温度传感器
5、
尾气压差传感器
6、ORC
蒸发器
7、
传动装置
8、
机油泵
9、
机油箱
10、
乘员舱
11、
第一电磁三通阀
12、
第一电磁阀
13、HPC
冷却液入口温度传感器
14、HPC
冷却液出口温度传感器
15、
循环水泵
16、
调温器
17、
散热器
18、
风
扇
19、
电磁调节阀
20、
换热器入口冷却液流量传感器
21、
换热器入口冷却液温度传感器
22、
换热器
23、
换热器出口冷却液温度传感器
24、
储液器
25、
第二电磁三通阀
26、
第二电磁阀
27、
第一电子膨胀阀
28、
经济器
29、
第二电子膨胀阀
30、HPC
补气压力传感器
31、HPC
补气温度传感器
32、HPC
补气流量传感器
33、
蒸发
‑
冷凝换热器
34、HPC
第一压力传感器
35、HPC
第一温度传感器
36、
压缩机
37、HPC
第二压力传感器
38、HPC
第二温度传感器
39、
工质泵入口压力传感器
40、
工质泵入口温度传感器
41、
工质泵
42、
蒸发器出口压力传感器
43、
蒸发器出口温度传感器
44、
膨胀机
45、
发电机
46、
压缩机控制电机
47、
工质泵电机
48、
风扇电机
49、
循环水泵电机
50、
控制单元
51、
第三电磁阀
52、
第四电磁阀
53
；
[0009]所述柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置，从功能上，分为进排气通路
、
有机朗肯循环尾气余热回收系统
、
热泵循环系统
、
冷却液循环系统和控制系统；
[0010]其中，所述发动机
1、
中冷器
2、
压气机
3、
尾气涡轮增压器
4、ORC
蒸发器7构成上述的进排气通路；
[0011]所述
ORC
蒸发器
7、
膨胀机
45、
发电机
46、
换热器
23、
储液器
25、
第二电磁三通阀
26、
工质泵
42
以及工质通路，构成上述的有机朗肯循环尾气余热回收系统；
[0012]所述换热器
23、
储液器
25、
第二电磁三通阀
26、
第二电磁阀
27、
第一电子膨胀阀
28、
经济器
29、
第二电子膨胀阀
30、
蒸发
‑
冷凝换热器
34、
压缩机
37
及工质通路，构成上述的热泵循环系统；
[0013]所述发动机
1、
中冷器
2、
传动装置
8、
机油泵
9、
机油箱
10、
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置，其特征在于，所述柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置包括：发动机
(1)、
中冷器
(2)、
压气机
(3)、
尾气涡轮增压器
(4)、
尾气温度传感器
(5)、
尾气压差传感器
(6)、ORC
蒸发器
(7)、
传动装置
(8)、
机油泵
(9)、
机油箱
(10)、
乘员舱
(11)、
第一电磁三通阀
(12)、
第一电磁阀
(13)、HPC
冷却液入口温度传感器
(14)、HPC
冷却液出口温度传感器
(15)、
循环水泵
(16)、
调温器
(17)、
散热器
(18)、
风扇
(19)、
电磁调节阀
(20)、
换热器入口冷却液流量传感器
(21)、
换热器入口冷却液温度传感器
(22)、
换热器
(23)、
换热器出口冷却液温度传感器
(24)、
储液器
(25)、
第二电磁三通阀
(26)、
第二电磁阀
(27)、
第一电子膨胀阀
(28)、
经济器
(29)、
第二电子膨胀阀
(30)、HPC
补气压力传感器
(31)、HPC
补气温度传感器
(32)、HPC
补气流量传感器
(33)、
蒸发
‑
冷凝换热器
(34)、HPC
第一压力传感器
(35)、HPC
第一温度传感器
(36)、
压缩机
(37)、HPC
第二压力传感器
(38)、HPC
第二温度传感器
(39)、
工质泵入口压力传感器
(40)、
工质泵入口温度传感器
(41)、
工质泵
(42)、
蒸发器出口压力传感器
(43)、
蒸发器出口温度传感器
(44)、
膨胀机
(45)、
发电机
(46)、
压缩机控制电机
(47)、
工质泵电机
(48)、
风扇电机
(49)、
循环水泵电机
(50)、
控制单元
(51)、
第三电磁阀
(52)、
第四电磁阀
(53)
；所述柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置，从功能上，分为进排气通路
、
有机朗肯循环尾气余热回收系统
、
热泵循环系统
、
冷却液循环系统和控制系统；其中，所述发动机
(1)、
中冷器
(2)、
压气机
(3)、
尾气涡轮增压器
(4)、ORC
蒸发器
(7)
构成上述的进排气通路；所述
ORC
蒸发器
(7)、
膨胀机
(45)、
发电机
(46)、
换热器
(23)、
储液器
(25)、
第二电磁三通阀
(26)、
工质泵
(42)
以及工质通路，构成上述的有机朗肯循环尾气余热回收系统；所述换热器
(23)、
储液器
(25)、
第二电磁三通阀
(26)、
第二电磁阀
(27)、
第一电子膨胀阀
(28)、
经济器
(29)、
第二电子膨胀阀
(30)、
蒸发
‑
冷凝换热器
(34)、
压缩机
(37)
及工质通路，构成上述的热泵循环系统；所述发动机
(1)、
中冷器
(2)、
传动装置
(8)、
机油泵
(9)、
机油箱
(10)、
乘员舱
(11)、
第一电磁三通阀
(12)、
第一电磁阀
(13)、
循环水泵
(16)、
调温器
(17)、
散热器
(18)、
风扇
(19)、
电磁调节阀
(20)、
换热器
(23)、
第三电磁阀
(52)、
第四电磁阀
(53)、
及冷却液通路，构成上述的冷却液循环系统；所述尾气温度传感器
(5)、
尾气压差传感器
(6)、
第一电磁三通阀
(12)、
第一电磁阀
(13)、HPC
冷却液入口温度传感器
(14)、HPC
冷却液出口温度传感器
(15)、
电磁调节阀
(20)、
换热器入口冷却液流量传感器
(21)、
换热器入口冷却液温度传感器
(22)、
换热器出口冷却液温度传感器
(24)、
第二电磁三通阀
(26)、
第二电磁阀
(27)、
第一电子膨胀阀
(28)、
第二电子膨胀阀
(30)、HPC
补气压力传感器
(31)、HPC
补气温度传感器
(32)、HPC
补气流量传感器
(33)、HPC
第一压力传感器
(35)、HPC
第一温度传感器
(36)、HPC
第二压力传感器
(38)、HPC
第二温度传感器
(39)、
工质泵入口压力传感器
(40)、
工质泵入口温度传感器
(41)、
蒸发器出口压力传感器
(43)、
蒸发器出口温度传感器
(44)、
压缩机控制电机
(47)、
工质泵电机
(48)、
风扇电机
(49)、
循环水泵电机
(50)、
控制单元
(51)、
第三电磁阀
(52)、
第四电磁阀
(53)
及相应的连接线路，构成上述控制系统；所述柴电混合动力车辆用的有机朗肯循环和热泵循环耦合装置内部各部件的连接关系是：
上述的进排气通路内各部件的连接关系是：新鲜空气经压气机
(3)
进入中冷器
(2)
，中冷器
(2)
与发动机
(1)
的空气入口连接
、
发动机
(1)
的尾气出口与尾气涡轮增压器
(4)
的入口连接
、
尾气涡轮增压器
(4)
的出口尾气与
ORC
蒸发器
(7)
连接；上述的有机朗肯循环尾气余热回收系统内各部件的连接关系是：
ORC
蒸发器
(7)
的出口与膨胀机
(45)
的入口相连，膨胀机
(45)
与发电机
(46)
同轴相连，膨胀机
(45)
的出口与换热器
(23)
的入口相连，换热器
(23)
的出口与储液器
(25)
的入口相连，储液器
(25)
的出口与第二电磁三通阀
(26)
的入口相连
、
第二电磁三通阀
(26)
的一端出口与工质泵
(42)
的入口相连，工质泵
(42)
的出口与
ORC
蒸发器
(7)
的入口连接；上述的热泵循环系统内各部件的连接关系是：换热器
(23)
的一端与储液器
(25)
的一端相连
、
储液器
(25)
的一端与第二电磁三通阀
(26)
的一端相连
、
第二电磁三通阀
(26)
的另一端分为两路，其中一路与第二电磁阀
(27)
的一端相连，另一路与第一电子膨胀阀
(28)
的一端相连，第二电磁阀
(27)
的另一端与压缩机
(37)
相连，第一电子膨胀阀
(28)
的另一端与经济器
(29)
的一端相连
、
经济器
(29)
的另一端分为两路，其中一路与压缩机
(37)
相连，另一路与第二电子膨胀阀
(30)
的一端相连，第二电子膨胀阀
(30)
的另一端与蒸发
‑
冷凝换热器
(34)
的一端相连
、
蒸发
‑
冷凝换热器
(34)
的另一端与压缩机
(37)
相连；上述的冷却液循环系统内各部件的连接关系是：第一电磁三通阀
(12)
一端与蒸发
‑
冷凝换热器
(34)
连接，一端与乘员舱
(11)
连接，另一端与第一电磁阀
(13)
以及传动装置
(8)、
机油泵
(9)、
机油箱
(10)
三者的并联回路连接；第一电磁阀
(13)
的另一端是发动机冷却散热系统，由循环水泵
(16)、
调温器
(17)
通过散热器
(18)
和风扇
(19)
对中冷器
(2)
和发动机
(1)
进行冷却；第三电磁阀
(52)
的一端与发动机
(1)
和中冷器
(2)
冷却回路连接，另一端与蒸发
‑
冷凝换热器
(34)
连接；第四电磁阀
(53)
与传动装置
(8)、
机油泵
(9)、
机油箱
(10)
三者的并联回路连接，另一端与蒸发
‑
冷凝换热器
(34)
连接；电磁调节阀
(20)
一端与散热器
(18)、
换热器
(23)
的回路连接，另一端与蒸发
‑
冷凝换热器
(34)
连接；上述控制系统内各部件的连接关系是：尾气温度传感器
(5)
一端设置在尾气涡轮增压器
(4)
和
ORC
蒸发器
(7)
之间的排气通路上，另一端与控制单元
(51)
连接；尾气压差传感器
(6)
的一端设置在
ORC
蒸发器
(7)
进出口通路上，另一端与控制单元
(51)
连接；
HPC
冷却液入口温度传感器
(14)
和
HPC
冷却液出口温度传感器
(15)
的一端分别布置在蒸发

【专利技术属性】
技术研发人员：沈丽丽，孙晓霞，赵凯，谷操，王超，李强强，程滨，吝敏，周丽，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：