CN104956059A - 用于运行余热利用设备的方法 - Google Patents
用于运行余热利用设备的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104956059A CN104956059A CN201480006588.XA CN201480006588A CN104956059A CN 104956059 A CN104956059 A CN 104956059A CN 201480006588 A CN201480006588 A CN 201480006588A CN 104956059 A CN104956059 A CN 104956059A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- utilization
- circulation
- condenser
- working medium
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 33
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 43
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 30
- 239000000659 freezing mixture Substances 0.000 claims description 25
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 claims description 17
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 5
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011017 operating method Methods 0.000 abstract 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
- F01K9/003—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于运行机动车的内燃机(11)用的余热利用设备(1)的方法和设备。在此，余热利用设备(1)包括余热利用循环(2)，工作介质(3)在所述余热利用循环中循环。在余热利用循环(2)中设置有输送机(4)、蒸发器(5)、用于产生机械能的膨胀机(6)和冷凝器(7)。本发明致力于以下问题，为余热利用设备(1)或者为所属的运行方法给出一种改善的实施形式，所述实施形式特别地特征在于具有改善的总效率或者能迅速适配于供蒸发器使用的热量的波动。按照本发明的方法其特征在于，设置余热利用循环(2)的基本调节，所述基本调节根据到工作介质(3)中的热量输入(12)来调整输送机(4)的质量流和/或在膨胀机(6)的高压与低压之间的比例，并且此外设置有预控制，所述预控制识别内燃机(11)的运行点的转变并且在内燃机(11)的运行点转变的情况下，按照余热利用循环(2)中的工作介质的根据新的运行点所优化的质量分布来控制冷凝器(7)的冷凝功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于运行机动车的内燃机用的余热利用设备的方法。此外，本发明涉及一种按照权利要求4的前序部分所述的所属的余热利用设备。
背景技术
由DE 10 2008 057 202 A1已知一种用于特别是机动车的内燃机的余热利用设备，所述余热利用设备包括余热利用循环，工作介质在所述余热利用循环中循环。在余热利用循环中设置有用于将液态工作介质朝向高压输送的输送机。此外，在余热利用循环中在输送机下游设置有用于使液态工作介质蒸发的蒸发器。为此，蒸发器从内燃机抽取热量。在余热利用循环中在蒸发器下游设置有用于使气态工作介质膨胀至低压的膨胀机。在膨胀机下游、在余热利用循环中设置有用于使气态工作介质冷凝的冷凝器。在此，在冷凝器中进行从余热利用循环的热量导出。这例如可以借助于冷却装置实现，所述冷却装置包括冷却循环，冷却剂在所述冷却循环中循环并且与冷凝器热量传递地耦合。在此，可以设有用于根据克劳修斯-兰金循环的当前运行状态调整在克劳修斯-兰金循环中循环的工作流体的量的控制装置，所述控制装置这样构造，使得在克劳修斯-兰金循环中循环的工作流体的量通过改变冷凝器装置的冷凝功率、特别是通过改变穿流热交换器的冷却流体的量来进行调整。此外，在余热利用循环中在输送机下游设置有用于储存液态工作介质的收集器。在已知的余热利用设备中还规定，将收集器集成到冷凝器中。此外，规定有如下余热利用循环的调节，所述调节按照余热利用循环的当前运行点通过借助于冷却循环中的控制阀改变冷凝器功率而进行。所述调节引起在余热利用循环中的工作介质质量分布改变。
余热利用循环的这样的仅通过基于余热利用循环的当前工作点来调节冷凝器功率的调节是缓慢的并且仅能受限制地(例如鉴于高功率收益地)优化。
工作介质质量分布对于在余热利用循环中的优化的高压并且因此对于在膨胀机的高压和低压之间的梯度是决定性的，其中在膨胀机处发生优化的功率输出。然而在车辆应用中存在如下问题，用作用于运行余热利用设备的、即用于向蒸发器输入热量的热源的内燃机通常非静态地运行，或者辨识出多个不同的静态运行点，在所述多个不同的静态运行点中特别是有不同的热量供用于向余热利用设备进行输出。
然而如果在内燃机的这种暂态的状态中供蒸发器使用的热量改变，则在余热利用循环中气态工作介质的质量也改变。结果，也发生在蒸发器和膨胀机之间的气态工作介质中的高压的改变。这导致系统中的“失调”，所述失调通过常见的调节系统仅可以相对缓慢地补偿，这减少余热利用设备的效率及其功率输出。
发明内容
由此出发，本发明致力于如下任务，即，为余热利用设备或者为所属的运行方法给出改善的实施形式，所述实施形式特别是特征在于具有改善的总效率或者能快速适配于供蒸发器使用的热量波动。
按照本发明，所述任务通过独立权利要求的技术方案来解决。有利的实施形式是从属权利要求的技术方案。
按照本发明的方法的特征在于，设置余热利用循环的基本调节，所述基本调节根据到工作介质中的热量输入来调整输送机的质量流量和/或调整在膨胀机的高压与低压之间的比例，并且此外设置预控制(预先控制)，所述预控制识别内燃机的运行点的转变并且在内燃机的运行点转变的情况下按照余热利用循环中的工作介质的根据新的运行点所优化的质量分布来控制冷凝器的冷凝功率。
按照本发明的余热利用设备的特征在于具有带有控制装置的基本调节装置，所述控制装置与输送机和/或膨胀机连接以用于控制或调节余热利用设备；并且特征在于，具有用于预控制冷凝器的冷凝功率的预控制装置，所述预控制装置具有控制装置，所述控制装置作用在冷却功率调节装置上并且在内燃机的运行点转变的情况下按照余热利用循环中的工作介质的根据新的运行点所优化的质量分布控制冷凝器的冷凝功率。
本发明基于将缓慢的基本调节与快速发挥作用的负载转变调节或者负载转变预控制相结合的总构思。泵和/或膨胀机调节设置为基本调节。典型地，输送机为如下的容积泵，所述容积泵的特征在于其输送流速与背压无关并且特别是仅取决于其转速。在余热利用循环中的高压在该情况下由膨胀机来确定。
附加地，在内燃机的暂态运行状态期间、亦即在由旧的运行点向新的运行点的转变中这样暂时改变冷凝器的冷凝功率，使得在新的运行点方面出现在余热利用循环中的质量分布的移动。因此在预控制的范围内，已经能够至少粗略地补偿波动和失调，所述波动和失调由于运行点的转变而预料到(erwarten)。这种预控制发挥作用并且不必如传统的调节那样地作出反应，这是因为直至可以进行调节性干预的时间延迟由于余热利用循环的热质量的惯性是相对大的。详细来说可以按照这里介绍的方法短暂地改变冷凝器的冷凝功率，使得液态工作介质的质量和气态工作介质的质量在余热利用循环中的分布由配设给旧的运行点的旧的质量分布值向配设给新的运行点的新的质量分布值移动。
内燃机的运行点例如能够通过内燃机的转速和/或施加于内燃机上的负载来定义。特别是这样的与运行点相关的参数、例如转速和负载在设置用于运行内燃机的发动机控制仪中可调用地供使用。
按照一种优选的实施形式，质量分布值对于内燃机的运行点的配设可以在膨胀机的优化的功率输出方面进行。这例如可以通过如下方式发生，即，总是造成：调整优化的高压或者在高压与低压之间的优化的梯度。附加地或备选地，也可以规定，借助于至少一个特性曲线或至少一个特性曲线族实施在内燃机的运行点与质量分布值之间的配设。特性曲线族或者特性曲线在实践中被证明并且特别是可以经验地确定，以便获得在质量分布值与运行点之间的可靠的配设。
为了改变冷凝器的冷凝功率，按照一种有利的实施形式可以规定，改变冷却装置的冷却功率，所述冷却装置与冷凝器热量传递地耦合。在所述方法的一种实施形式中，冷凝器的冷凝功率的控制借助于改变在冷凝器中的冷却剂的质量流来进行，由于内燃机的运行点改变而预料到的向余热利用循环的热量供给的改变引起用于改变从余热利用循环带走的热量的预控制。亦即，预控制提早地彼此适配于余热利用循环的外部影响。因此，余热利用循环的基本控制可以在没有快速且宽范围的改变的情况下工作。
按照另一种有利的实施形式，为了改变冷却装置的冷却功率可以改变冷却剂的质量流，所述冷却剂在与冷凝器热量传递地耦合的冷却循环中循环。此外，可选地可以设置，为了改变冷却剂的质量流，改变输送装置的输送功率、特别是转速，所述输送装置设置在冷却循环中并且驱动冷却剂。在所述设备的该实施形式中，所述冷却功率调节装置构成为可调节的冷却循环泵。其典型地已经存在于冷却循环中，从而不需要附加的构件。
在所述装置的一种备选的或补充的实施形式中，所述冷却功率调节装置构成为冷凝器冷却循环的可调节的旁路。以此可以调节每单位时间的冷却冷凝器的冷却介质的量。
在所述方法的一种实施形式中，所述工作介质的质量分布的改变借助于设置在收集器中液位测量装置来检测。为此，在所述装置的一种实施形式中，在收集器中设有液位测量装置。这是一种确定所述方法成功和达到所述目标值的简单的可能性。备选地，也可以通过特性曲线族或者通过计算从理论上确定液位。
在所述装置的一种实施形式中，设有用于至少测量冷却剂的温度的温度测量装置，所述冷却剂在设置用于将热量从冷凝器输出的冷却装置的冷却循环中循环，并且控制装置与温度测量装置耦合并构造和/或编程为用于改变冷却装置的冷却功率。以此可以检测冷却剂的温度，以便确定对于每单位时间所希望的冷却功率而需要的冷却剂质量。
因此，有利地可以这样调整冷却剂的冷却功率，使得在冷凝器处的冷却剂的供给流温度和回流温度的平均值低于工作介质的露点、特别是比工作介质的露点低预先确定的值。因此，在所述设备的一种实施形式中，所述温度测量装置具有用于检测冷却剂在冷凝器上游的温度的供给流温度传感器和用于检测冷却剂在冷凝器下游的温度的回流温度传感器。在供给温度与回流温度之间的差相当于余热利用循环的到冷却介质中的热量输入。
按照本发明的余热利用设备装配有控制装置，所述控制装置与内燃机的控制仪、特别是与发动机控制仪耦合并且用于控制和/或调节冷凝器的冷凝功率。在此，控制装置这样编程或者构造，使得所述控制装置在由内燃机的旧的运行点转变至内燃机的新的运行点的情况下这样短暂地改变冷凝器的冷凝功率，使得液态工作介质的质量和气态工作介质的质量在余热利用循环中的分布由配设给旧的运行点的旧的质量分布值向配设给新的运行点的新的质量分布值移动。
在一种有利的进一步扩展方案中，可以设有用于将热量从冷凝器输出的冷却装置，其中，用于控制和/或调节冷却装置的冷却功率的控制装置于是与液态工作介质在收集器中的液位有关地构造或者编程。
当在余热利用循环中设置在输送机上游的用于储存液态工作介质的收集器构成在冷凝器的壳体中，收集器和冷凝器于是相互集成时，能够达到余热利用设备的一种特别紧凑的结构形式。
本发明的其它重要的特征和优点由从属权利要求、附图和所属的借助于附图对附图的说明得出。
不言而喻地，上面提到的和以下还要阐述的特征不仅可以在相应给出的组合中、而且也可以以其它组合或者单独地应用，而不离开本发明的范围。
附图说明
在附图中示出并且在以下的描述中更详细地阐述本发明的优选的实施例。
唯一的图1示出余热利用设备的线路图状的原理示意图。
具体实施方式
按照图1，余热利用设备1具有余热利用循环2，工作介质3在所述余热利用循环中循环。在余热利用循环2中沿循环方向相继地设置有输送机4、蒸发器5、膨胀机6和冷凝器7。此外，在输送机4下游在余热利用循环2中设置有收集器8，所述收集器在图1的示例中集成到冷凝器7中。为此，收集器8和冷凝器7设置在一个共同的壳体9中。
输送机4用于将液态工作介质朝向高压输送。输送机4例如与发动机10驱动连接。蒸发器5用于使液态工作介质蒸发。为此，所述蒸发器利用内燃机11的余热。到余热利用循环2中的热量输入通过箭头12表示。膨胀机6用于使气态工作介质膨胀至低压。在一种优选的实施形式中，能调节膨胀机6，从而借助于所述膨胀机能调整高压、低压和/或在高压与低压之间的差。在使气态工作介质膨胀时，膨胀机6提供机械功，所述机械功例如可以用于驱动发电机13。冷凝器7用于使气态工作介质冷凝。为此，从工作介质或者余热利用循环2抽取热量。在此，该从余热利用循环2的热量输出通过箭头14表示。收集器8用于储存液态工作介质3。
借助于余热利用设备1可以利用内燃机11的余热，例如以便驱动发电机13或内燃机的辅助机组或者对内燃机在其驱动功率方面进行支持。例如，蒸发器5热量传递地与排气装置15耦合，所述排气装置在内燃机11运行时导出其废气。具体地，蒸发器5例如与排气装置15的排气歧管16热量传递地耦合，所述排气歧管接纳来自内燃机11的废气并且在一定程度上形成排气装置15的进入区域。所建议的解决方案对于所述余热利用是特别有利的，因为这里热量输入随着与内燃机的运行点特别强烈地波动。但也可想到的是，余热利用设备1利用内燃机的多个或其他热源。蒸发器5例如可以在排气系中设置在催化器之后或者设置在废气再循环系统中，或者蒸发器可以利用冷却水的余热。此外，内燃机11装备有新鲜空气装置17，所述新鲜空气装置通过新鲜空气分配器18连接到内燃机11上。新鲜空气流在此通过箭头19表示。废气流通过箭头20表示。内燃机11例如是活塞式发动机，这通过气缸21表示。
余热利用设备1可以可选地装备有液位测量装置22，借助于所述液位测量装置可以测量收集器8中的液态工作介质3的水平或液位23。
这样的液位测量装置22例如可以构成为浮子、振动传感器、转子开关、电磁测深系统(Lotsystem)、压力测量装置、静压测量装置、压力差测量装置、传导性测量装置、电容测量装置、光学测量装置、超声测量装置、微波测量装置、雷达装置或者辐射测量装置。
独立于这样的液位测量装置22，余热利用设备1装备有控制装置24，所述控制装置可以在输入侧通过相应的信号导线25例如与液位测量装置22耦合。此外，控制装置24与控制仪43耦合，提供与内燃机11的当前运行点相关的参数。例如可以使用内燃机的转速和/或内燃机的负载来描述内燃机的运行点。这种参数例如可以在用于运行内燃机的发动机控制仪中进行调用。优选地，控制仪43因此是这样的发动机控制仪。
控制装置24现在这样构造或者编程，使得在由内燃机11的旧的运行点向内燃机11的新的运行点转变的情况下这样改变冷凝器7的冷凝功率，使得液态工作介质3的质量和气态工作介质3的质量在余热利用循环2中的分布由配设给旧的运行点的旧的质量分布值向配设给新的运行点的新的质量分布值移动。典型地，冷凝功率的所述改变不是持续性的，而是在直至达到配设给新的运行点的新的质量分布值的短暂的时间段。如果运行点重新移动，则控制装置重新按照新的运行点的要求来改变冷凝功率。在此，冷凝功率可以在运行点转变期间配设有固定的值或者可变的值，例如冷凝功率曲线。
控制装置24可以影响或改变冷凝器7的冷凝功率，这直接对液态工作介质3和气态工作介质3在余热利用循环2之内的质量分布起作用并且因此也对液位23起作用。余热利用设备1装备有冷却装置26，所述冷却装置热量传递地与冷凝器7耦合，以便能实现热量抽取14。在此，热量抽取14与冷却装置26在热交换器28处的冷却功率相关。因此，控制装置24为了改变冷凝器7的冷凝功率可以改变冷却装置26在热交换器28处的冷却功率。
冷却装置26在图1中所示的实施形式中具有冷却循环27，冷却剂在所述冷却循环中循环。冷却循环27与冷凝器7热量传递地耦合，例如通过热交换器28耦合。在冷却循环27中典型地设置有冷却剂输送装置以用于在冷却循环27中驱动冷却剂。在这里示出的实施形式中，冷却剂输送装置构成为冷却功率调节装置29。
此外，冷却循环27在这里所示的实施形式中包含冷却器30，所述冷却器典型地能加载通过箭头表示的空气流31，以便从冷却剂抽取热量。
有利地，在一种实施形式中，控制装置24现在与冷却功率调节装置29通过相应的控制导线32耦合。控制装置24可以通过控制导线32操控冷却功率调节装置29。在这里所示的实施形式中，冷却功率调节装置29构成为可调节的冷却剂输送装置。控制装置24在此可以通过控制导线32改变冷却剂输送装置的输送功率、例如冷却剂输送装置的转速。
在一种未示出的备选的实施形式中，冷却功率调节装置29构成为可调节的冷却剂旁路。冷却剂旁路29在此将冷却循环27的朝向冷凝器7引导的供给流36与冷却循环27的远离冷凝器7引导的回流37连接并且使热交换器28旁通。通过改变冷却剂旁路29的输送功率可以改变冷却剂在冷却循环27中的供给流36和冷却剂旁路39之间的质量流的分配，这改变冷却装置26在热交换器28处并因此在冷凝器7处的冷却功率。
为了考虑冷却剂温度，在这里所示的实施形式中设有温度测量装置33。在图1中示出的实施例中，温度测量装置33包含两个温度传感器、即供给流温度传感器34和回流温度传感器35。供给流温度传感器34设置在冷却循环27的朝向冷凝器7引导的供给流36中。回流温度传感器35设置在冷却循环27的远离冷凝器7引导的回流37中。通过相应的信号导线38，控制装置24与温度传感器34、35或者与温度测量装置33耦合。控制装置24特别是可以形成供给流温度和回流温度的平均值并且将该平均值作为冷却剂温度使用。所述冷却剂温度与冷却循环27的冷却功率相关。冷却循环27例如可以构成为内燃机的冷却循环的部分循环，构成为内燃机冷却循环或者构成为单独的冷凝器冷却循环。
此外，在示例中表示有压力传感器39，所述压力传感器可以测量在膨胀机6与冷凝器7之间的气态工作介质中的压力。通过相应的信号导线40，压力传感器39与控制装置24连接。以此对于控制装置可能的是，更精确地确定与压力有关的所需要的冷凝功率。
按照本发明的所示的余热利用设备1将基本调节与(与其无关地工作的)主动的预控制相结合。为此，余热利用循环2的基本设定的调节通过可调节的膨胀机6来设置。备选地或者补充地，余热利用循环2的基本设置的调节可以通过可调节的输送机4来设置。所述基本调节按照余热利用循环2的当前运行点来优化。典型地，基本设定带有余热利用循环2的尽可能高的效率的目的来进行(同样可想到在优化其他特征的情况下的调节)。所述基本调节相对缓慢地作出反应。在内燃机11负载转变和与此联系地到余热利用循环2中的热量输入改变的情况下，所述调节仅可以相对缓慢地匹配于新的运行点。在过渡阶段中，余热利用循环2的功率不是最佳的。
因此，按照本发明，附加地，余热利用循环2的主动的预控制根据内燃机11的运行参数来设置，所述预控制应该提前获取或者补偿余热利用循环2的由于内燃机11的运行点转变而造成的失调。为此规定，在内燃机11的运行点改变的情况下，在到余热利用循环2中的改变的热量输入使余热利用循环失调之前改变工作介质在余热利用循环2中的质量分布并且匹配于内燃机11的新的运行点。这点通过改变冷凝器7的冷凝功率来达到。
借助于控制装置24，带有如下目的地控制或者调节冷凝器7的冷凝功率，即，在内燃机11的旧的运行点向内燃机的新的运行点转变的情况下，可变化地(例如对于预先确定的时间段短暂地、持久地或者可变地)改变冷凝器7的冷凝功率，这样，使得液态工作介质3的质量和气态工作介质3的质量在余热利用循环2中的分布由配设给旧的运行点的旧的质量分布值向配设给新的运行点的新的质量分布值移动。
控制装置24从控制仪43获得内燃机的当前运行点随时间改变的数据。借助于至少一个特性曲线44或者借助于至少一个特性曲线族44，控制装置24可以对相应的运行点确定与此对应的质量分布值并且与此有关地设置冷却装置26的冷却功率或者冷凝器7的冷凝功率。
如果例如热量输入12升高，则这将导致高压的升高。同时发生工作介质3的质量朝向气相的移动。控制装置24现在主动地应付这点，其方式为，已经在内燃机11的运行点转变时并且还在与此联系的改变的热量输入达到余热利用循环2之前，所述控制装置提高冷却装置26的冷却功率，以便提高冷凝器7的冷凝功率。由此可以产生更多的液态工作介质，这补偿质量移动或者提前进行所需的补偿。
最终，这里介绍的对内燃机11的运行点的转变的考虑引起对于在余热利用循环2中的质量分布的移动的预调整或者预控制，以便减少改变了的运行点对高压并因此对系统的协调的可预料到的负面影响，从而可以减少基本调节实际还需要的调节耗费，并且用于将余热利用设备1匹配于新的运行点的时间需要明显减少。
Claims (9)
1.用于运行机动车的内燃机(11)用的余热利用设备(1)的方法，
其中，所述余热利用设备(1)包括：
-余热利用循环(2)，工作介质(3)在所述余热利用循环中循环，
-设置在余热利用循环(2)中的输送机(4)，以用于将液态工作介质朝向高压输送，
-在余热利用循环(2)中设置在输送机(4)下游的蒸发器(5)，以用于使工作介质蒸发，
-在余热利用循环(2)中设置在蒸发器(5)下游的膨胀机(6)，以用于通过使气态工作介质膨胀至低压产生机械能，
-在余热利用循环(2)中设置在膨胀机(6)下游的冷凝器(7)，以用于使气态工作介质冷凝，
其特征在于，
-设置余热利用循环(2)的基本调节，所述基本调节根据到工作介质(3)中的热量输入来调整输送机(4)的质量流率和/或在膨胀机(6)的高压与低压之间的比例，
并且此外，
-设置预控制，所述预控制识别内燃机(11)的运行点的转变并且在内燃机(11)的运行点转变的情况下，按照余热利用循环(2)中的工作介质的根据新的运行点所优化的质量分布来控制冷凝器(7)的冷凝功率。
2.按照权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述冷凝器(7)的冷凝功率的控制借助于改变在冷凝器(7)中的冷却剂的质量流来进行。
3.按照权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述工作介质的质量分布的改变借助于设置在收集器中的液位测量装置(22)来检测。
4.机动车的内燃机(11)用的余热利用设备(1)，所述余热利用设备包括：
-余热利用循环(2)，工作介质(3)在所述余热利用循环中循环，
-设置在余热利用循环(2)中的输送机(4)，以用于将液态工作介质朝向高压输送，
-在余热利用循环(2)中设置在输送机(4)下游的蒸发器(5)，以用于使工作介质蒸发，
-在余热利用循环(2)中设置在蒸发器(5)下游的膨胀机(6)，以用于通过使气态工作介质膨胀至低压来产生机械能，
-在余热利用循环(2)中设置在膨胀机(6)下游的冷凝器(7)，以用于使气态工作介质冷凝，
-收集器(8)，以用于储存经冷凝的工作介质，
-冷却循环(26)，以用于冷却冷凝器(7)，
-其中，输送机(4)和/或膨胀机(6)构成为可调节的，
其特征在于，
-具有带有控制装置的基本调节装置，所述控制装置与输送机(4)和/或膨胀机(6)连接以用于控制或调节余热利用设备(1)，并且在于，
-用于预控制冷凝器(7)的冷凝功率的预控制装置，所述预控制装置具有控制装置(24)，所述控制装置作用在冷却功率调节装置(29)上并且在内燃机(11)的运行点转变的情况下按照余热利用循环(2)中的工作介质的根据新的运行点所优化的质量分布来控制冷凝器(7)的冷凝功率。
5.按照权利要求4所述的设备
其特征在于，
在所述收集器(8)中设有液位测量装置(22)。
6.按照权利要求4或5所述的设备，
其特征在于，
所述冷却功率调节装置(29)构成为冷凝器冷却循环的可调节的旁路。
7.按照权利要求4或5所述的设备，
其特征在于，
所述冷却功率调节装置(29)构成为可调节的冷却循环泵。
8.按照权利要求4至7之一所述的设备，
其特征在于，
-设有温度测量装置(33)，以用于测量冷却剂的至少一个温度，所述冷却剂在设置用于将热量从冷凝器(7)导出的冷却装置(26)的冷却循环(27)中循环，
-所述控制装置(24)与温度测量装置(33)耦合并且构造为和/或编程为用于改变冷却装置(26)的冷却功率。
9.按照权利要求8所述的设备，
其特征在于，
所述温度测量装置(33)具有用于检测冷却剂在冷凝器(7)上游的温度的供给流温度传感器(34)和用于检测冷却剂在冷凝器(7)下游的温度的回流温度传感器(35)。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102013001569.3 | 2013-01-30 | ||
| DE102013001569.3A DE102013001569A1 (de) | 2013-01-30 | 2013-01-30 | Verfahren zum Betreiben einer Abwärmenutzungsvorrichtung |
| PCT/EP2014/000067 WO2014117914A1 (de) | 2013-01-30 | 2014-01-14 | Verfahren zum betreiben einer abwärmenutzungsvorrichtung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104956059A true CN104956059A (zh) | 2015-09-30 |
| CN104956059B CN104956059B (zh) | 2017-09-12 |
Family
ID=49999882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201480006588.XA Active CN104956059B (zh) | 2013-01-30 | 2014-01-14 | 用于运行余热利用设备的方法和余热利用设备 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9879569B2 (zh) |
| CN (1) | CN104956059B (zh) |
| DE (1) | DE102013001569A1 (zh) |
| WO (1) | WO2014117914A1 (zh) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110325715A (zh) * | 2016-12-28 | 2019-10-11 | 马耳他股份有限公司 | 闭合循环发电系统的泵控制 |
| US11286804B2 (en) | 2020-08-12 | 2022-03-29 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with charge cycle thermal integration |
| US11352951B2 (en) | 2016-12-30 | 2022-06-07 | Malta Inc. | Variable pressure turbine |
| US11371442B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-06-28 | Malta Inc. | Variable pressure inventory control of closed cycle system with a high pressure tank and an intermediate pressure tank |
| US11396826B2 (en) | 2020-08-12 | 2022-07-26 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with electric heating integration |
| US11454167B1 (en) | 2020-08-12 | 2022-09-27 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with hot-side thermal integration |
| US11480067B2 (en) | 2020-08-12 | 2022-10-25 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with generation cycle thermal integration |
| US11512613B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-11-29 | Malta Inc. | Storage of excess heat in cold side of heat engine |
| US11578622B2 (en) | 2016-12-29 | 2023-02-14 | Malta Inc. | Use of external air for closed cycle inventory control |
| US11591956B2 (en) | 2016-12-28 | 2023-02-28 | Malta Inc. | Baffled thermoclines in thermodynamic generation cycle systems |
| US11655759B2 (en) | 2016-12-31 | 2023-05-23 | Malta, Inc. | Modular thermal storage |
| US11754319B2 (en) | 2012-09-27 | 2023-09-12 | Malta Inc. | Pumped thermal storage cycles with turbomachine speed control |
| US11761336B2 (en) | 2010-03-04 | 2023-09-19 | Malta Inc. | Adiabatic salt energy storage |
| US11852043B2 (en) | 2019-11-16 | 2023-12-26 | Malta Inc. | Pumped heat electric storage system with recirculation |
| US11982228B2 (en) | 2020-08-12 | 2024-05-14 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with steam cycle |
| US12123347B2 (en) | 2022-10-31 | 2024-10-22 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with load following |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014224342A1 (de) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Robert Bosch Gmbh | Abwärmenutzungsanordnung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb der Abwärmenutzungsanordnung |
| SE538835C2 (en) * | 2014-12-05 | 2016-12-20 | Scania Cv Ab | A cooling arrangement for a WHR system |
| DE102015007104A1 (de) | 2015-05-29 | 2015-12-17 | Daimler Ag | Abwärmenutzungsvorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb |
| SE539403C2 (en) * | 2016-01-15 | 2017-09-12 | Scania Cv Ab | A cooling system for a combustion engine and a WHR system |
| DE102016007186A1 (de) | 2016-06-14 | 2017-12-14 | Daimler Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines Abwärmenutzungssystems |
| DE102016217764A1 (de) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Robert Bosch Gmbh | Abwärmerückgewinnungssystem |
| US10082045B2 (en) | 2016-12-28 | 2018-09-25 | X Development Llc | Use of regenerator in thermodynamic cycle system |
| US10280804B2 (en) | 2016-12-29 | 2019-05-07 | Malta Inc. | Thermocline arrays |
| US10082104B2 (en) | 2016-12-30 | 2018-09-25 | X Development Llc | Atmospheric storage and transfer of thermal energy |
| SE542148C2 (en) | 2017-03-22 | 2020-03-03 | Scania Cv Ab | A method for operating a waste heat recorvery system and a waste heat recovery system |
| SE541889C2 (en) | 2017-03-22 | 2020-01-02 | Scania Cv Ab | A method for operating a waste heat recorvery system and a waste heat recovery system |
| CA3088184A1 (en) | 2018-01-11 | 2019-07-18 | Lancium Llc | Method and system for dynamic power delivery to a flexible datacenter using unutilized energy sources |
| US11486305B2 (en) | 2020-08-12 | 2022-11-01 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with load following |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110056202A1 (en) * | 2007-12-22 | 2011-03-10 | Gaertner Jan | Method for recovering heat losses of an internal combustion engine |
| CN102265002A (zh) * | 2008-11-13 | 2011-11-30 | 戴姆勒股份公司 | 克劳修斯-朗肯循环回路 |
| CN102414400A (zh) * | 2009-04-29 | 2012-04-11 | 戴姆勒股份公司 | 热利用装置以及运行方法 |
| CN102422007A (zh) * | 2009-05-09 | 2012-04-18 | 戴姆勒股份公司 | 机动车中的排气热利用 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5000003A (en) * | 1989-08-28 | 1991-03-19 | Wicks Frank E | Combined cycle engine |
| US7174732B2 (en) * | 2003-10-02 | 2007-02-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Cooling control device for condenser |
| JP4027295B2 (ja) * | 2003-10-02 | 2007-12-26 | 本田技研工業株式会社 | ランキンサイクル装置における凝縮器の液面位置制御装置 |
| WO2009101977A1 (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-20 | Sanden Corporation | 内燃機関の廃熱利用装置 |
| US8627663B2 (en) * | 2009-09-02 | 2014-01-14 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Energy recovery system and method using an organic rankine cycle with condenser pressure regulation |
| JP5163620B2 (ja) * | 2009-10-15 | 2013-03-13 | 株式会社豊田自動織機 | 廃熱回生システム |
-
2013
- 2013-01-30 DE DE102013001569.3A patent/DE102013001569A1/de active Pending
-
2014
- 2014-01-14 WO PCT/EP2014/000067 patent/WO2014117914A1/de active Application Filing
- 2014-01-14 CN CN201480006588.XA patent/CN104956059B/zh active Active
- 2014-01-14 US US14/764,324 patent/US9879569B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110056202A1 (en) * | 2007-12-22 | 2011-03-10 | Gaertner Jan | Method for recovering heat losses of an internal combustion engine |
| CN102265002A (zh) * | 2008-11-13 | 2011-11-30 | 戴姆勒股份公司 | 克劳修斯-朗肯循环回路 |
| CN102414400A (zh) * | 2009-04-29 | 2012-04-11 | 戴姆勒股份公司 | 热利用装置以及运行方法 |
| CN102422007A (zh) * | 2009-05-09 | 2012-04-18 | 戴姆勒股份公司 | 机动车中的排气热利用 |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11761336B2 (en) | 2010-03-04 | 2023-09-19 | Malta Inc. | Adiabatic salt energy storage |
| US11754319B2 (en) | 2012-09-27 | 2023-09-12 | Malta Inc. | Pumped thermal storage cycles with turbomachine speed control |
| US11591956B2 (en) | 2016-12-28 | 2023-02-28 | Malta Inc. | Baffled thermoclines in thermodynamic generation cycle systems |
| US12012902B2 (en) | 2016-12-28 | 2024-06-18 | Malta Inc. | Variable pressure inventory control of closed cycle system with a high pressure tank and an intermediate pressure tank |
| US11371442B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-06-28 | Malta Inc. | Variable pressure inventory control of closed cycle system with a high pressure tank and an intermediate pressure tank |
| US11927130B2 (en) | 2016-12-28 | 2024-03-12 | Malta Inc. | Pump control of closed cycle power generation system |
| US11454168B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-09-27 | Malta Inc. | Pump control of closed cycle power generation system |
| US11512613B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-11-29 | Malta Inc. | Storage of excess heat in cold side of heat engine |
| CN110325715A (zh) * | 2016-12-28 | 2019-10-11 | 马耳他股份有限公司 | 闭合循环发电系统的泵控制 |
| US11578622B2 (en) | 2016-12-29 | 2023-02-14 | Malta Inc. | Use of external air for closed cycle inventory control |
| US11352951B2 (en) | 2016-12-30 | 2022-06-07 | Malta Inc. | Variable pressure turbine |
| US11655759B2 (en) | 2016-12-31 | 2023-05-23 | Malta, Inc. | Modular thermal storage |
| US11852043B2 (en) | 2019-11-16 | 2023-12-26 | Malta Inc. | Pumped heat electric storage system with recirculation |
| US11885244B2 (en) | 2020-08-12 | 2024-01-30 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with electric heating integration |
| US11454167B1 (en) | 2020-08-12 | 2022-09-27 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with hot-side thermal integration |
| US11840932B1 (en) | 2020-08-12 | 2023-12-12 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with generation cycle thermal integration |
| US11846197B2 (en) | 2020-08-12 | 2023-12-19 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with charge cycle thermal integration |
| US11480067B2 (en) | 2020-08-12 | 2022-10-25 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with generation cycle thermal integration |
| US11578650B2 (en) | 2020-08-12 | 2023-02-14 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with hot-side thermal integration |
| US11396826B2 (en) | 2020-08-12 | 2022-07-26 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with electric heating integration |
| US11982228B2 (en) | 2020-08-12 | 2024-05-14 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with steam cycle |
| US11286804B2 (en) | 2020-08-12 | 2022-03-29 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with charge cycle thermal integration |
| US12123347B2 (en) | 2022-10-31 | 2024-10-22 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with load following |
| US12123327B2 (en) | 2023-02-10 | 2024-10-22 | Malta Inc. | Pumped heat energy storage system with modular turbomachinery |
| US12129791B2 (en) | 2023-02-24 | 2024-10-29 | Malta Inc. | Baffled thermoclines in thermodynamic cycle systems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9879569B2 (en) | 2018-01-30 |
| CN104956059B (zh) | 2017-09-12 |
| US20150361832A1 (en) | 2015-12-17 |
| WO2014117914A1 (de) | 2014-08-07 |
| DE102013001569A1 (de) | 2014-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104956059A (zh) | 用于运行余热利用设备的方法 | |
| CN107869383B (zh) | 汽车发动机热管理系统建模及控制方法 | |
| CN103216306B (zh) | 具有在冷却液回路中布置的泵的内燃发动机及其操作方法 | |
| US9021807B2 (en) | Waste heat utilization device and operating method | |
| CN102725591B (zh) | 热水热泵及其控制方法 | |
| CN204212847U (zh) | 发动机增压中冷恒温装置 | |
| CN109578126B (zh) | 用于混合动力车辆的高低温双循环冷却系统 | |
| CN106865666B (zh) | 造水系统 | |
| CN106969565A (zh) | 补气增焓控制方法和装置 | |
| JP2011519398A (ja) | 排ガス流からエネルギーを獲得する方法及び自動車 | |
| CN103154444A (zh) | 热循环工艺的控制 | |
| JP2003515695A (ja) | 内燃機関のための燃料供給装置 | |
| RU2017131537A (ru) | Способ эксплуатации системы кондиционирования воздуха транспортного средства (варианты) и система транспортного средства | |
| CN101542092A (zh) | 用于燃气轮机的进气加热控制装置 | |
| CN103573468A (zh) | 用于控制机动车辆中的热回收系统的方法 | |
| CN103781997A (zh) | 用于在内燃机中调节热能利用装置的方法 | |
| CN107849943B (zh) | 通过喷射未蒸发流体控制orc过程 | |
| US20110167823A1 (en) | Steam circuit process device and method for controlling the same | |
| CN100414079C (zh) | 柴油机机旁电控模块化冷却系统 | |
| CN102414400A (zh) | 热利用装置以及运行方法 | |
| US20180230860A1 (en) | Waste heat utilization assembly of an internal combustion engine, and a method for operating said waste heat utilization assembly | |
| US6701726B1 (en) | Method and apparatus for capacity valve calibration for snapp absorption chiller | |
| CN106706260A (zh) | 一种精确控制连续式跨声速风洞总温的系统 | |
| KR102027515B1 (ko) | 이젝터를 이용한 증기사이클 기반의 폐열발전 열기관 및 이 열기관의 동작 방법 | |
| US7975481B2 (en) | Method and apparatus for controlling a steam cycle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Stuttgart, Germany Patentee after: Mercedes-Benz Group Co.,Ltd. Address before: Stuttgart, Germany Patentee before: DAIMLER AG |