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整体 式废热 回收
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摘要
申请专利号:

CN201310757241.6

申请日:

2013.12.27

公开号:

CN103912327A

公开日:

2014.07.09

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 专利权的视为放弃IPC(主分类):F01K 27/02放弃生效日:20170201|||实质审查的生效IPC(主分类):F01K 27/02申请日:20131227|||公开
IPC分类号: F01K27/02 主分类号: F01K27/02
申请人: 通用汽车环球科技运作有限责任公司
发明人: J·R·巴克内尔; J·D·亨里克森
地址: 美国密执安州
优?#28909;ǎ?/td> 2012.12.28 US 61/746704; 2013.12.06 US 14/099065
专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 成城;胡斌
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法律状态
申请(专利)号:

CN201310757241.6

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2017.02.01|||2014.08.06|||2014.07.09

法律状态类型:

专利权的视为放弃|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及整体式废热回收。提供一种运行用于车?#38236;?#24223;热回收系?#36710;?#31995;统和方法。所述系统包括机械连接到车?#38236;?#36710;轮的膨胀机/压缩机部,所述膨胀机/压缩机部包括入口阀和排出阀。提供具有排出部的燃烧发动机。工作流体路径被热联接在所述燃烧发动机和工作流体之间,所述工作流体路径与所述膨胀机/压缩机部流体联接。锅炉部与所述工作流体路径流体联接,所述锅炉部还被热联接到所述排出部。具有空腔的储罐部可操作以接收并储存所述工作流体,所述储罐部与所述入口阀和所述排出阀流体联接。冷凝器与所述工作流体路径和所述排出阀流体联接。

权利要求书

权利要求书
1.  一种用于车?#38236;?#24223;热回收系统,所述系统包括:
机械连接到所述车?#38236;?#36710;轮的膨胀机/压缩机部,所述膨胀机/压缩机部包括入口阀和排出阀;
具有排出部的燃烧发动机;
具有工作流体的工作流体路径,所述工作流体路径被热联接以在所述燃烧发动机和所述工作流体之间进行热交换,所述工作流体路径与所述膨胀机/压缩机部流体联接;
锅炉部,所述锅炉部具有与所述工作流体路径流体联接的热交换部,所述锅炉部还被热联接到所述排出部;
具有空腔的储罐部,所述空腔被流体联接以接收并储存工作流体,所述储罐部与所述工作流体路径、所述膨胀机/压缩机部的入口阀和排出阀流体联接;以及
冷凝器,所述冷凝器与所述工作流体路径和所述排出阀流体联接。

2.  根据权利要求1所述的系统,还包括泵部,所述泵部与在所述冷凝器和所述燃烧发动机之间的所述工作流体路径流体联接。

3.  根据权利要求1所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制车辆行驶模式,所述车辆行驶模式包括:
操作所述燃烧发动机以与所述工作流体进行热交换;
控制所述工作流体从所述锅炉部到所述膨胀机/压缩机部的输出;以及
控制所述膨胀机/压缩机部,从而使所述膨胀机/压缩机部驱动所述车?#38236;?#36710;轮。

4.  根据权利要求1所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制储罐装料模式,所述储罐装料模式包括:
操作所述燃烧发动机并且与所述工作流体进行热交换;
控制所述工作流体从所述锅炉部到所述储罐部的输出;以及
控制所述储罐部以接收并储存所述工作流体。

5.  根据权利要求1所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制储罐排空模式,所述储罐排空模式包括:
控制所述储罐部以将所述工作流体输出到所述膨胀机/压缩机部;以及
控制所述膨胀机/压缩机部,以接收来?#36816;?#36848;储罐部的所述工作流体并驱动所述车?#38236;?#36710;轮。

6.  根据权利要求1所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制再生制动模式,所述再生制动模式包括:
控制所述膨胀机/压缩机部以接收来?#36816;?#36848;锅炉部的所述工作流体,通过由所述车?#38236;?#36710;轮驱动来压缩所述工作流体,以及将被压缩的所述工作流体输出到所述储罐部;以及
控制所述储罐部以接收并储存被压缩的所述工作流体。

7.  根据权利要求1所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制暖机模式,所述暖机模式包括控制所述工作流体从所述锅炉部到所述发动机的输出,从而使所述工作流体加热所述发动机。

8.  根据权利要求1所述的系统,其中,所述锅炉部可操作以接收来?#36816;?#36848;燃烧发动机的处于高压和中温的工作流体,且输出处于高压?#36879;?#28201;的工作流体。

9.  一种用于车?#38236;?#24223;热回收系统,所述系统包括:
机械连接到所述车?#38236;?#36710;轮的膨胀机/压缩机部,所述膨胀机/压缩机部包括主入口阀、辅入口阀和排出阀;
具有排出部的燃烧发动机,所述排出部具有排气路径;
具有工作流体的工作流体路径,所述工作流体路径被热联接到所述燃烧发动机并与所述膨胀机/压缩机部的辅入口阀流体联接;
锅炉部,所述锅炉部具有与所述排气路径热联接的热交换部;
包括空腔的储罐部,所述空腔可操作以接收并储存所述工作流体,所述储罐部与所述工作流体路径以及所述主入口阀流体联接;以及
流体联接在所述排出阀和所述锅炉部之间的冷凝器部。

10.  一种操作用于具有车轮的车?#38236;?#24223;热回收系?#36710;?#26041;法,所述方法包括:
操作燃烧发动机以与工作流体进行热交换;
将所述工作流体从所述燃烧发动机输出到储罐;以及
将所述工作流体储存在所述储罐中。

说明书

说明书整体式废热回收
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2012年12月28日提交的美国专利申请No.61/746704的优?#28909;ǎ?#19978;述申请以其全部内容并入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及燃烧发动机和燃烧发动机?#26800;?#24223;热回收。
背景技术
用于车?#38236;?#29123;烧发动机(例如内燃发动机)通过燃烧过程来消耗燃料。当热量不用于生产性目的时,燃烧过程产生被浪费的热量。
因此,需要提供一种利用废热的系统来提供更有效的系统运行。
发明内容
根据一个实施例,提供一种运行用于车?#38236;?#24223;热回收系?#36710;?#31995;统和方法。所述系统包括机械连接到车?#38236;?#36710;轮的膨胀机/压缩机部,所述膨胀机/压缩机部包括入口阀和排出阀。提供具有排出部的燃烧发动机。工作流体路径被热联接在所述燃烧发动机和工作流体之间,所述工作流体路径与所述膨胀机/压缩机部流体联接。锅炉部与所述工作流体路径流体联接,所述锅炉部还被热联接到所述排出部。具有空腔的储罐部可操作以接收并储存所述工作流体,所述储罐部与所述入口阀和所述排出阀流体联接。冷凝器与所述工作流体路径和所述排出阀流体联接。
根据另一实施例,提供一种用于车?#38236;?#24223;热回收系统。该系统包括机械连接到所述车?#38236;?#36710;轮的膨胀机/压缩机部,所述膨胀机/压缩机部包括主入口阀、辅入口阀和排出阀。提供具有排出部的燃烧发动机,所述排出部具有排气路径。提供具有工作流体的工作流体路径,所述工作流体路径被热联接到所述燃烧发动机并与所述膨胀机/压缩机部的辅入口阀流体联接。提供锅炉部,所述锅炉部具有与所述排气路径热联接的热交换部。包括空腔的储罐部可操作以接收并储存所述工作流体,所述储罐部与所述工作流体路径以及所述主入口阀流体联接。冷凝器部流体联接在所述排出阀和所述锅炉部之间。
根据又一实施例,提供一种操作用于具有车轮的车?#38236;?#24223;热回收系?#36710;?#26041;法。该方法包括操作燃烧发动机以与工作流体进行热交换。工作流体从所述燃烧发动机输出到所述储罐。所述工作流体被存储在所述储罐内。
本发明?#22266;?#20379;以下技术方案。
方案1.一种用于车?#38236;?#24223;热回收系统,所述系统包括:
机械连接到所述车?#38236;?#36710;轮的膨胀机/压缩机部,所述膨胀机/压缩机部包括入口阀和排出阀;
具有排出部的燃烧发动机;
具有工作流体的工作流体路径,所述工作流体路径被热联接以在所述燃烧发动机和所述工作流体之间进行热交换,所述工作流体路径与所述膨胀机/压缩机部流体联接;
锅炉部,所述锅炉部具有与所述工作流体路径流体联接的热交换部,所述锅炉部还被热联接到所述排出部;
具有空腔的储罐部,所述空腔被流体联接以接收并储存工作流体,所述储罐部与所述工作流体路径、所述膨胀机/压缩机部的入口阀和排出阀流体联接;以及
冷凝器,所述冷凝器与所述工作流体路径和所述排出阀流体联接。
方案2.根据方案1所述的系统,还包括泵部,所述泵部与在所述冷凝器和所述燃烧发动机之间的所述工作流体路径流体联接。
方案3.根据方案1所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制车辆行驶模式,所述车辆行驶模式包括:
操作所述燃烧发动机以与所述工作流体进行热交换;
控制所述工作流体从所述锅炉部到所述膨胀机/压缩机部的输出;以及
控制所述膨胀机/压缩机部,从而使所述膨胀机/压缩机部驱动所述车?#38236;?#36710;轮。
方案4.根据方案1所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制储罐装料模式,所述储罐装料模式包括:
操作所述燃烧发动机并且与所述工作流体进行热交换;
控制所述工作流体从所述锅炉部到所述储罐部的输出;以及
控制所述储罐部以接收并储存所述工作流体。
方案5.根据方案1所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制储罐排空模式,所述储罐排空模式包括:
控制所述储罐部以将所述工作流体输出到所述膨胀机/压缩机部;以及
控制所述膨胀机/压缩机部,以接收来?#36816;?#36848;储罐部的所述工作流体并驱动所述车?#38236;?#36710;轮。
方案6.根据方案1所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制再生制动模式,所述再生制动模式包括:
控制所述膨胀机/压缩机部以接收来?#36816;?#36848;锅炉部的所述工作流体,通过由所述车?#38236;?#36710;轮驱动来压缩所述工作流体,以及将被压缩的所述工作流体输出到所述储罐部;以及
控制所述储罐部以接收并储存被压缩的所述工作流体。
方案7.根据方案1所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制暖机模式,所述暖机模式包括控制所述工作流体从所述锅炉部到所述发动机的输出,从而使所述工作流体加热所述发动机。
方案8.根据方案1所述的系统,其中,所述锅炉部可操作以接收来?#36816;?#36848;燃烧发动机的处于高压和中温的工作流体,且输出处于高压?#36879;?#28201;的工作流体。
方案9.一种用于车?#38236;?#24223;热回收系统,所述系统包括:
机械连接到所述车?#38236;?#36710;轮的膨胀机/压缩机部,所述膨胀机/压缩机部包括主入口阀、辅入口阀和排出阀;
具有排出部的燃烧发动机,所述排出部具有排气路径;
具有工作流体的工作流体路径,所述工作流体路径被热联接到所述燃烧发动机并与所述膨胀机/压缩机部的辅入口阀流体联接;
锅炉部,所述锅炉部具有与所述排气路径热联接的热交换部;
包括空腔的储罐部,所述空腔可操作以接收并储存所述工作流体,所述储罐部与所述工作流体路径以及所述主入口阀流体联接;以及
流体联接在所述排出阀和所述锅炉部之间的冷凝器部。
方案10.根据方案9所述的系统,还包括泵部,所述泵部与在所述冷凝器部和所述燃烧发动机之间的所述工作流体路径流体联接。
方案11.根据方案9所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制车辆行驶模式,所述车辆行驶模式包括:
操作所述燃烧发动机以与所述工作流体进行热交换;
控制所述工作流体从所述燃烧发动机到所述膨胀机/压缩机部的输出;
控制所述工作流体从所述锅炉部到所述膨胀机/压缩机部的输出;以及
控制所述膨胀机/压缩机部,从而使所述膨胀机/压缩机部驱动所述车?#38236;?#36710;轮。
方案12.根据方案9所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制储罐装料模式,所述储罐装料模式包括:
操作所述燃烧发动机以与所述工作流体进行热交换;
控制所述工作流体从所述锅炉部到所述储罐部的输出;以及
控制所述储罐部以接收并储存所述工作流体。
方案13.根据方案9所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制储罐排空模式,所述储罐排空模式包括:
控制所述储罐部以将所述工作流体输出到所述膨胀机/压缩机部;以及
控制所述膨胀机/压缩机部,以接收来?#36816;?#36848;储罐部的所述工作流体并驱动所述车?#38236;?#36710;轮。
方案14.根据方案9所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制再生制动模式,所述再生制动模式包括:
控制所述膨胀机/压缩机部以接收来?#36816;?#36848;锅炉部的所述工作流体,通过由所述车?#38236;?#36710;轮驱动来压缩所述工作流体,以及将被压缩的所述工作流体输出到所述储罐部;以及
控制所述储罐部以接收并储存被压缩的所述工作流体。
方案15.根据方案9所述的系统,还包括可操作以控制所述系?#36710;?#22788;理器,其中所述处理器可操作以控制暖机模式,所述暖机模式包括控制所述工作流体从所述锅炉部到所述发动机的输出,从而使所述工作流体加热所述发动机。
方案16.根据方案9所述的系统,其中,所述锅炉部可操作以接收来?#36816;?#36848;燃烧发动机的处于高压和中温的工作流体,且输出处于高压?#36879;?#28201;的工作流体。
方案17.一种操作用于具有车轮的车?#38236;?#24223;热回收系?#36710;?#26041;法,所述方法包括:
操作燃烧发动机以与工作流体进行热交换;
将所述工作流体从所述燃烧发动机输出到储罐;以及
将所述工作流体储存在所述储罐中。
方案18.根据方案17所述的方法,还包括:
在将所述工作流体储存在所述储罐中之后,
将所述工作流体从所述储罐输出至膨胀机/压缩机部;
用所述工作流体来驱动所述膨胀机/压缩机部;以及
用所述膨胀机/压缩机部来驱动所述车?#38236;?#36710;轮。
方案19.根据方案18所述的方法,还包括:
在用所述膨胀机/压缩机部来驱动所述车?#38236;?#36710;?#31181;?#21518;,将所述工作流体接收在所述膨胀机/压缩机部中;
用所述车?#38236;?#36710;轮来驱动所述膨胀机/压缩机部;
用所述膨胀机/压缩机部来压缩所述工作流体;
将被压缩的所述工作流体从所述膨胀机/压缩机部输出至所述储罐部;以及
将被压缩的所述工作流体储存在所述储罐部中。
方案20.根据方案17所述的方法,还包括:
将所述工作流体从所述储罐部输出至所述膨胀机/压缩机部;
用所述工作流体来驱动所述膨胀机/压缩机部;以及
用所述膨胀机/压缩机部来驱动所述车?#38236;?#36710;轮。
本发明的以上特征和优点以及其他特征和优点通过结合附图的本发明的下述具体说明是显而易见的。
附图说明
其他特征、优点和?#38468;?#20165;以示例的方式显现在实施例的下述具体说明中,所述具体说明参考附图,在附图中:
图1示出了示例性废热回收系统;
图2示出了图1?#26800;?#31995;?#36710;?#31034;例性“车辆行驶模式?#20445;?
图3示出了图1?#26800;?#31995;?#36710;?#31034;例性“储罐装料模式?#20445;?
图4示出了图1?#26800;?#31995;?#36710;?#31034;例性“储罐排空模式?#20445;?
图5示出了系?#36710;?#31034;例性“再生制动模式?#20445;?
图6示出了图1?#26800;?#31995;统所输出的转矩与时间的关系的图形图示;
图7示出了废热回收系?#36710;?#21478;一个实施例;
图8示出了图7?#26800;?#31995;?#36710;?#31034;例性“车辆行驶模式?#20445;?
图9示出了图7?#26800;?#31995;?#36710;?#31034;例性“储罐装料模式?#20445;?
图10示出了图7?#26800;?#31995;?#36710;?#31034;例性“储罐排空模式?#20445;?
图11示出了图7?#26800;?#31995;?#36710;?#31034;例性“再生制动模式?#20445;?#20197;及
图12示出了废热回收系?#36710;?#25511;制系?#36710;?#31034;例性实施例。
具体实施方式
下述说明本质上是示例性的,并不旨在限制本公开、其应用或使用。应当理解贯穿全部附图,相应的附图标记表示相同或相应的部件或特征。
燃烧发动机(例如内燃发动机)在燃烧过程中产生废热。废热通常被传输到大气中,从而导致发动机系?#36710;?#26174;著低效率。所述低效率增加了驱动该系统所需的燃料,并?#26723;?#20102;系?#36710;?#29123;料经济性。下面所描述的方法和系?#31243;?#20379;一种利用发动机所产生的并且来自车辆制动或减速的废热来产生用于辅助车辆行驶的蒸汽的用于车?#38236;?#26356;有效的发动机系统。
根据本发明的示例性实施例,图1示出了示例性系统100。系统100包括燃烧发动机102,所述燃烧发动机102经涡轮增压器104接收进气空气并经催化剂部106输出排气。发动机102由高压(HP)、低温(LT)的工作流体冷却,所述工作流体例如是制冷剂,例如R134a。工作流体例如从通过热交换器部103循环的冷?#27492;?#25509;收发动机热量。泵105可以使冷?#27492;?#24490;环通过发动机102和热交换器部103。由发动机102接收并且然后在发动机中进行热交换的HP/LT流体作为HP中温(MT)流体被输出至锅炉部108。锅炉部108是一种可以包括例如管道的热交换装置,所述管道传输工作流体并且接收来自流过锅炉部108(传输工作流体的管道周围)的排气(由发动机102输出)的热能并将热量传给工作流体。锅炉部108将工作流体作为高压高温(HT)气体输出。排气流调节阀107可被用于调节锅炉部108的温度,继而调节锅炉部108所输出的工作流体的压力。排气流调节阀107可操作以控制来自发动机102的排气的流动以及调节流过锅炉部108或经锅炉旁通路径109被输出至大气的排气的量。锅炉止回阀110被设置成控制来自锅炉部108的工作流体的流动,从而限制或阻止工作流体流回锅炉部108中。锅炉再循环阀111被设置成控制可再循环到热交换器部103的工作流体的流动。对于包括R134a制冷剂的工作流体来说,温度和压力范围例如可以包括:对于HT,125℃-200℃;对于MT,55℃-125℃;对于 LT,<55℃;对于HP,40巴-150巴;对于MP,15巴-40巴;对于LP,5巴-15巴。
储罐部112设置有第一储罐控?#21697;?14,第一储罐控?#21697;?14控制工作流体从锅炉部108到储罐部112?#26800;?#27969;动。膨胀机/压缩机(E/C)部116设置有控制工作流体流入和流出E/C部116的入口阀118和排出阀120。E/C部116可以机械地连接到车?#38236;?#36710;轮101。第二储罐控?#21697;?22被设置成控制可由膨胀机/压缩机部116输出到储罐部112的工作流体的流动。冷凝器部124可操作以接收由膨胀机/压缩机部116输出的低压(LP)高温工作流体,并且将工作流体从气体冷凝成液体。冷凝器控?#21697;?26被设置成控制工作流体进入冷凝器部124?#26800;?#27969;动。冷凝器止回阀113可被设置成限制或阻止工作流体流回冷凝器部124中。泵部128可以由发动机102机械地驱动,或可以通过例如蓄电池(未示出)的电功率源被电气地驱动。泵部128被设置成接收来自冷凝器的LP-LT工作流体,并输出HP-LT工作流体至发动机102。压力调节部130被设置成调节由泵部128输出的工作流体的压力。
如上所述的系统100可操作以在多种车辆运行模式期间使用工作流体来驱动车辆。关于这点,系统100在多个运行模式下的运行在下面被描述。如本文所述,“驱动”包括施加操作性力以移动部件或目标或者影响部件或目标的运动。
系统100可以运行在“暖机模式”下,所述“暖机模式”可操作以在起动发动机102后的暖机时段期间快速加热发动机。在这方面,参见图1,一旦发动机102被起动,工作流体就流过锅炉部108并且由发动机102所输出的排气加热。锅炉再循环阀111打开,这为锅炉部108所输出的工作流体提供流入热交换器部103的再循环路径,以加热发动机102?#26800;?#20919;?#27492;?#27893;128可操作以加压并循环所述工作流体。“暖机模式”减少了发动机102的暖机时间。一旦发动机102达到期望的运行温度,系统100就可以转换到另一运行模式。
图2示出了系统100的示例性“车辆行驶模式”。在车辆行驶模式下,发动机102可以通过燃烧燃料来运行,并提供机械转矩至车?#38236;?#20256;动系;替代性地,发动机102可以怠速,或者发动机102可以不燃烧燃料(即,如果发动机102不燃烧燃料,则发动机102可以通过在发动机102运行后储存在发动机部件和催化剂部106?#26800;?#27531;留热量来向工作流体提供热能)。参考图2,工作流体作为 HP-LT液体进入热交换器部103,并与发动机102进行热交换。工作流体作为HP-MT流体离开热交换器部103,并进入锅炉部108。在锅炉部108中,工作流体与来自发动机102(通过催化剂106)的排气进行热交换,这使得工作流体作为HP-HT气体输出。第一储罐控?#21697;?14和第二储罐控?#21697;?22关闭。E/C部116的入口阀118和排出阀120间歇地打开并对准,从而使得HP-HT状态下的工作流体进入膨胀机/压缩机部116,并且膨胀以驱动E/C部116。工作流体所实现的E/C部116的驱动可操作以驱动车?#38236;?#36710;轮101。冷凝器控?#21697;?26打开,从而使E/C部116将工作流体作为LP-HT或LP-MT气体输出至冷凝器部124。冷凝器部124将工作流体冷凝成LP-LT液体,并将工作流体输出至泵部128。锅炉再循环阀111关闭。泵部128将工作流体加压成被提供至发动机102的HP-LT液体。
图3示出了系统100的示例性“储罐装料模式”。在储罐装料模式下,系统100可操作以提供HP-HT工作流体气体至储罐部112。在这方面,参考图3,锅炉再循环阀111被关闭。HP-HT工作流体从锅炉部108输出。第一储罐控?#21697;?14处于打开状态?#19994;?#20108;储罐控?#21697;?22处于关闭状态,从而使储罐接收并储存从锅炉部108输出的HP-HT工作流体。冷凝器控?#21697;?26处于关闭或打开状态。E/C部116的入口阀118和排出阀120无效,这?#19988;?#20026;它们保持关闭以防止HP-HT气体进入或离开E/C。
图4示出了系统100的示例性“储罐排空模式”。在储罐排空模式下,系统可操作以提供HP-HT工作流体至E/C部116。锅炉再循环阀111被关闭。E/C部116被对准以接收HP-HT工作流体并使工作流体膨胀,从而驱动车?#38236;?#36710;轮101。在这方面,参考图4,第一储罐控?#21697;?14处于打开状态。第二储罐控?#21697;?22处于关闭状态。储罐部112输出HT-HP工作流体到E/C部116。在该状态下,储罐112的压力大于在锅炉108的出口处的压力,因此关闭单向阀110,这继而防止从储存器到锅炉的回流。E/C部116的入口阀118和排出阀120的状态被控制以允许E/C部116接收并膨胀来?#28304;?#32592;部112的HT-HP工作流体,并驱动E/C部116,所述E/C部驱动车?#38236;?#36710;轮101。冷凝器控?#21697;?26处于打开状态以接收由E/C部116输出的LP-HT工作流体,并如之前所述那样冷凝工作流体。
图5示出了系统100的示例性“再生制动模式”。在再生制动模式下,发动 机102可以怠速或不燃烧燃料。E/C部116被对准以接收来自锅炉部108的作为LP-MT气体的工作流体,并且将工作流体压缩成HP-HT气体。HT-HP工作流体从E/C部116输出到储罐部112。在这方面,参考图5,排气流调节阀107可以被对准以调节发动机排气从而旁路通过锅炉部108。锅炉再循环阀111被关闭。第一储罐控?#21697;?14处于关闭状态。入口阀118和排出阀120被对准到打开状态,从而使由锅炉部108输出的MP-MT流体由E/C部116压缩成HP-HT流体。车?#38236;?#36710;轮101驱动E/C部116,E/C部继而压缩工作流体。冷凝器控?#21697;?26处于关闭状态。第二储罐控?#21697;?22处于打开状态,从而使HP-HT工作流体被接收并储存在储罐部112内。
图6示出了系统100所输出的转矩与时间的关系的图形图示。在这方面,“期望转矩”“a”曲线表示系统100的期望转矩响应。“内燃发动机(ICE)转矩”“b”曲线表示发动机102所输出的转矩。“热量回收转矩”“c”曲线表示利用从锅炉部108接收到的工作流体由E/C部116输出的转矩。“热量回收+ICE转矩”“d”曲线表示由E/C部116和发动机102输出的转矩。
在这方面,区域I表示系统100处于恒定转矩输出状态,在区域I中系统100可以运行在如上所述的“车辆行驶模式”下。区域II表示在系统100运行期间系统100处于增加的转矩输出状态,在区域II中系统100?#37096;?#20197;运行在如上所述的“车辆行驶模式”下。在区域III中,“期望转矩”曲线大于“热量回收+ICE转矩”曲线。当“期望转矩”曲线大于“热量回收+ICE转矩”曲线时,系统100可以运行在“储罐排空模式”下,从而使储存在储罐部112内的工作流体被提供至E/C部116,从而提供附加工作流体以驱动E/C部116,从而使得E/C部116输出附加转矩以将输出转矩提高成与“期望转矩”曲线大致匹配。
在区域IV中,系统100输出基本恒定的转矩。在区域IV中,系统100?#37096;?#20197;运行在如上所述的“车辆行驶模式”下。在区域V中,系统100输出减少的转矩。区域V中“热量回收+ICE转矩”曲线大于“期望转矩”曲线。在区域V期间,系统100可以运行在如上所述的“再生制动模式”或“储罐装料模式”下,以向储罐部112提供HP-HT工作流体。系统100在区域VI中输出基本恒定的转矩,且可以运行在如上所述的“车辆行驶模式”下。
图7示出了系统700的另一个实施例,该系统包括两级E/C部716。系统700在运行方面类似于如上所述的系统100。系统700包括第一压力调节部730 和第二压力调节部732。第一压力调节部730可操作以接收来自泵128的工作流体并调节被输出至锅炉部108的输出工作流体的压力。第二压力调节部732可操作以接收由第一压力调节部730输出的工作流体,并调节被输出至发动机热交换器部103的工作流体的压力。
图8示出了系统700的示例性“车辆行驶模式”。工作流体?#26800;?#19968;部分作为HP-LT流体离开第一压力调节部730并且进入锅炉部108。工作流体与来自发动机102的排气进行热交换并且从锅炉部108输出。主膨胀机控?#21697;?02处于打开状态。工作流体通过主入口阀718进入E/C部716。工作流体?#26800;?#21478;一部?#25191;?#27893;128输出到发动机冷却剂热交换器103,在那里工作流体与发动机102进行热交换并且作为HP-MT流体由发动机输出。工作流体流过辅膨胀机控?#21697;?06,并且通过辅入口阀704进入E/C部716。E/C部716?#26800;?#24037;作流体膨胀并驱动与车?#38236;?#36710;轮101机械连接的E/C部。工作流体经排出阀120离开E/C部,且进入冷凝器124,在那里工作流体被冷凝成被输入到泵部128的LP-LT流体。
图9示出了系统700的示例性“储罐装料模式”。在储罐装料模式下,系统700可操作以将从锅炉部108输出的HP-HT工作流体气体提供至储罐部112。储罐控?#21697;?14处于打开状态且主膨胀机控?#21697;?02处于关闭状态,从而使储罐接收并储存从锅炉部108输出的HP-HT工作流体。
图10示出了系统700的示例性“储罐排空模式”。在储罐排空模式下,系统可操作以提供HP-HT工作流体至E/C部716。E/C部716被对准以接收HP-HT工作流体并使工作流体膨胀以驱动车?#38236;?#36710;轮101。在这方面,储罐控?#21697;?14处于打开状态且主膨胀机控?#21697;?02处于打开状态。辅膨胀机控?#21697;?06处于关闭状态。储罐部112输出HT-HP工作流体至E/C部716。E/C部716的入口阀718和排出阀120的状态允许E/C部716接收并膨胀来?#28304;?#32592;部112的HT-HP工作流体,并且驱动E/C部716,所述E/C部驱动车?#38236;?#36710;轮101。
图11示出了系统700的示例性“再生制动模式”。在再生制动模式下,发动机102可以怠速或可不燃烧燃料。E/C部716被对准以接收来自发动机102的作为LP-MT气体的工作流体,且通过由车?#38236;?#36710;轮101驱动来将工作流体压缩成HP-HT气体。HT-HP工作流体从E/C部716输出到储罐部112。在这方面,辅膨胀机控?#21697;?06处于打开状态。辅入口阀704处于打开状态,从而使LP-MT工作流体被输入到E/C部716。排出阀120处于关闭状态,主入口阀718处于打 开状态,从而使HT-HP工作流体由E/C部716经主入口阀718输出。主膨胀机控?#21697;?02和储罐控?#21697;?14处于打开状态,从而使HP-HT工作流体被接收并储存在储罐部112内。
图12示出了控制系统1200的示例性实施例,所述控制系统包括可操作以利用逻辑控制上述系?#36710;?#22788;理器1202。处理器1202被通信地连接到输入装置1206,例如传感器或者可操作以感测(图1和图7的)系统100和700的状态的其他诊断装置。处理器1202被通信地连接到存储装置1208。处理器1202可操作?#28304;?#29702;来自输入装置1206的输入信号并且执行控制逻辑以输出控制信号1210,所述控制信号可操作以控制例如发动机102、阀、以及上述系统100和700的其他部件。控制系统1200可以包括与处理器1202通信连接的显示装置1204。虽然所示实施例包括单个处理器1202,但是处理器1202可以包括可操作以控制系统100与700的任意数量的处理器或子系统。
本文中所描述的方法和系?#31243;?#20379;一种用于车?#38236;?#31995;统,所述系统回收来自发动机以及来自车?#38236;?#21046;动或减速的废热,并利用废热来驱动车?#38236;?#36710;?#21482;?#36710;?#38236;?#20854;他相关子系统。废热的使用提高了系?#36710;?#25928;率。
虽然本发明已经参考示例性实施例被描述,但是本领域技术人员将理解,在不脱离本发明范围的前提下,可以实现多种改变或等同物可以替换其元件。此外,在不脱离本发明的实质范围的前提下,可以作出多种改型以使得特定的情况或材料适合于本发明的教导。因此,本发明不旨在被限制于所公开的具体实施例,而是本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。

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