发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明提供一种车载发动机排气能量多级联合回收控制方法,目的在于对车载发动机排气能量进行多级联合回收,其对排气中的余动能、余压能和余热能进行梯级回收,通过实时在线高效转换和存储排气动能、压能和高温余热能,从而梯级回收排气能量,且对排气能量回收智能控制。
为实现上述目的,本发明的具体技术方案如下:
一种车载发动机排气能量多级联合回收控制方法,其特征在于,所述控制方法包括如下步骤:
(1)、检测车载发动机的工况,判断车载发动机所需的功率;同时测量车载发动机冷却液进出水温度;
(2)、当电子控制单元判断车载发动机冷机处于低速低负荷工况时,对排气能量实施低速低负荷控制方式;
电子控制单元打开低速排气电磁阀、冷却液出水电磁阀、冷却液回水电磁阀、第一冷却液出水分支电磁阀、第二冷却液出水分支电磁阀、第三冷却液出水分支电磁阀、第一冷却液回水分支电磁阀、第二冷却液回水分支电磁阀、第三冷却液回水分支电磁阀,关闭高速排气电磁旁通阀、中速排气电磁旁通阀、低速排气电磁旁通阀、高速排气电磁阀、中速排气电磁阀;车载发动机的排气经余动能余压能转换装置高速通道,由低速排气出口进入低速涡轮机,低速涡轮机与进气压缩机组成涡轮增压;
温差发电片实时将余热能回收装置表面的余热能转化为电能,存储在温差发电蓄电池中;
(3)、当电子控制单元判断车载发动机处于中速中负荷工况时,对排气能量实施中速中负荷控制方式;
电子控制单元打开中速排气电磁阀、冷却液出水电磁阀、冷却液回水电磁阀、第三冷却液出水分支电磁阀、第三冷却液回水分支电磁阀;关闭高速排气电磁旁通阀、中速排气电磁旁通阀、低速排气电磁旁通阀、高速排气电磁阀、低速排气电磁阀、第一冷却液出水分支电磁阀、第二冷却液出水分支电磁阀、第一冷却液回水分支电磁阀、第二冷却液回水分支电磁阀;
车载发动机的排气经余动能余压能转换装置中速通道,由中速排气出口进入中速涡轮机,中速涡轮机与进气压缩机组成涡轮增压;
温差发电片实时将余热能回收装置表面的余热能转化为电能,存储在温差发电蓄电池中;
(4)、当电子控制单元判断车载发动机处于高速高负荷工况时,对排气能量实施高速高负荷控制方式;
电子控制单元打开高速排气电磁阀;关闭高速排气电磁旁通阀、中速排气电磁旁通阀、低速排气电磁旁通阀、中速排气电磁阀、低速排气电磁阀、冷却液出水电磁阀、冷却液回水电磁阀、第一冷却液出水分支电磁阀、第二冷却液出水分支电磁阀、第三冷却液出水分支电磁阀、第一冷却液回水分支电磁阀、第二冷却液回水分支电磁阀、第三冷却液回水分支电磁阀;
车载发动机的排气经余动能余压能转换装置低速通道,由高速排气出口进入高速涡轮机,高速涡轮机与进气压缩机组成涡轮增压;
温差发电片实时将余热能回收装置表面的余热能转化为电能,存储在温差发电蓄电池中。
进一步地,在所述控制方法的步骤(3)中,当车载发动机长时间处于中速中负荷,冷却液的温度超过设定值时,电子控制单元开启中速排气电磁旁通阀,通过排气旁通管旁通一部分排气余热能,控制冷却液温度在合适的温度。
进一步地,在所述控制方法的步骤(4)中,当车载发动机长时间处于高速高负荷,温差发电蓄电池超过蓄电值时,电子控制单元开启高速排气电磁旁通阀,通过排气旁通管旁通一部分排气余热能,使温差发电蓄电池保持在设定值。
进一步地,在所述控制方法的步骤(1)中,电子控制单元根据转速传感器与电子节气门分别实时测量的转速与发动机负荷检测车载发动机的工况,判断车载发动机所需的功率,同时通过冷却液出水温度传感器和冷却液回水温度传感器测量车载发动机冷却液进出水温度。
本发明的有益效果:
本发明对车载发动机排气能量进行多级联合回收,对排气中的余动能和余压能进行梯级回收,提高车载发动机进气密度,从而提高车载发动机的容积效率,而对排气中的余热能也进行梯级回收,余热能回收装置内部通过冷却液回收排气能量,加速车载发动机暖机时间,余热能回收装置表面温度通过温差发电片,转化为电能并存储在温差发电蓄电池中。通过余动能余压能转换装置,智能控制涡轮机,使涡轮机和进气压缩机的效率达到最大值,提高空气的压缩效率。同时通过实时在线高效转换和存储排气动能、压能和高温余热能,从而梯级回收排气能量,对排气能量回收智能控制,根据车载发动机运行的负荷与转速,智能控制各个电磁阀,使排气能量回收效率达到最优值,车载发动机暖机时间大大减少,减低车载发动机冷机启动碳氢排放,而且减少车载发动机的油耗,提高车载发动机的有效效率,实现车载发动机节能减排的目标。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同,则相应的位置关系也有可能随之发生变化,故不能以此理解为对保护范围的限定。
本实施例记载了一种车载发动机排气能量多级联合回收控制方法,对车载发动机排气能量进行多级联合回收。该控制方法所用的一种回收装置如图1和图2所示,包括电子控制单元1、转速传感器2、车载发动机3、进气歧管4、电子节气门5、冷却液出水管6、冷却液回水管7、余热能回收装置出口温度传感器8、温差发电蓄电池9、排气旁通管10、温差发电片11、余热回收管片12、余热能回收装置13、排气入口14、高速排气电磁旁通阀15、中速排气电磁旁通阀16、低速排气电磁旁通阀17、低速排气管18、中速排气管19、高速排气管20、余热能回收装置入口温度传感器21、高速涡轮机22、中速涡轮机23、低速涡轮机24、进气压缩机25、行星齿轮控制组26、排气歧管27、高速排气电磁阀29、中速排气电磁阀30、低速排气电磁阀31、余动能余压能转换装置32、冷却液出水电磁阀33、冷却液回水电磁阀34、第一冷却液出水分支电磁阀35、第二冷却液出水分支电磁阀36、第三冷却液出水分支电磁阀37、第一冷却液回水分支电磁阀38、第二冷却液回水分支电磁阀39、第三冷却液回水分支电磁阀40、冷却液出水温度传感器41、冷却液回水温度传感器42。
车载发动机3底部具有机脚,其通过机脚安装在整车车架上。转速传感器2通过螺栓安装在车载发动机3右侧的飞轮端,转速传感器2与电子控制单元1通过导线连接,转速传感器2实时测量车载发动机3转速,并将测量的转速信号实时传递给电子控制单元1。
进气歧管4设置在车载发动机3的上侧,车载发动机3通过进气歧管4与进气压缩机25的出口管道相连,进气压缩机25进口与外界大气相通,从而将外界大气中的新鲜空气压缩进车载发动机3中,通过提高进气空气的密度,从而提高车载发动机3的容积效率。电子节气门5安装在进气歧管4上游管道上,位于进气歧管4与进气压缩机25的出口之间,电子节气门5与电子控制单元1通过导线连接,根据电子控制单元1的控制信号调节电子节气门5开度,进而实时控制车载发动机3的负荷。
车载发动机3左侧通过冷却液出水管6和冷却液回水管7与安装在余热能回收装置13内部的余热回收管片12相连。余热能回收装置13通过螺栓安装在整车车架上。
如图2所示,余热回收管片12包括第一冷却液分支12-1,第二冷却液分支12-2和第三冷却液分支12-3,三个分支分别与冷却液出水管6和冷却液回水管7相连接。冷却液出水电磁阀33安装在余热回收管片12与车载发动机3之间的冷却液回水管7上,用于控制冷却液流出车载发动机3;冷却液回水电磁阀34安装在余热回收管片12与车载发动机3之间的冷却液出水管6上,用于控制冷却液流入车载发动机3。第一冷却液出水分支电磁阀35安装在余热回收管片12与冷却液出水电磁阀33之间,用于控制第一冷却液分支12-1的进口冷却液;第二冷却液出水分支电磁阀36安装在余热回收管片12与冷却液出水电磁阀33之间,用于控制第二冷却液分支12-2的进口冷却液;第三冷却液出水分支电磁阀37安装在余热回收管片12与冷却液出水电磁阀33之间,用于控制第三冷却液分支12-3的进口冷却液。第一冷却液回水分支电磁阀38安装在余热回收管片12与冷却液回水电磁阀34之间,用于控制第一冷却液分支12-1的出口冷却液;第二冷却液回水分支电磁阀39安装在余热回收管片12与冷却液回水电磁阀34之间,用于控制第二冷却液分支12-2的出口冷却液;第三冷却液回水分支电磁阀40安装在余热回收管片12与冷却液回水电磁阀34之间,用于控制第三冷却液分支12-3的出口冷却液。冷却液出水温度传感器41安装在冷却液出水电磁阀33与车载发动机3之间,通过导线与电子控制单元1连接,实时监测冷却液流出车载发动机3的温度,冷却液回水温度传感器42安装在冷却液回水电磁阀34与车载发动机3之间,通过导线与电子控制单元1连接,实时监测冷却液流入车载发动机3的温度。冷却液出水电磁阀33、冷却液回水电磁阀34、第一冷却液出水分支电磁阀35、第二冷却液出水分支电磁阀36、第三冷却液出水分支电磁阀37、第一冷却液回水分支电磁阀38、第二冷却液回水分支电磁阀39、第三冷却液回水分支电磁阀40通过导线分别与电子控制单元1连接,电子控制单元1根据转速传感器2与电子节气门5测量的转速与发动机负荷,控制冷却液出水电磁阀33、冷却液回水电磁阀34、第一冷却液出水分支电磁阀35、第二冷却液出水分支电磁阀36、第三冷却液出水分支电磁阀37、第一冷却液回水分支电磁阀38、第二冷却液回水分支电磁阀39、第三冷却液回水分支电磁阀40的通断,从而智能控制余热回收管片12从排气中回收余热能,提高车载发动机3的效率。
在余热能回收装置13的表面鳞次栉比的贴满温差发电片11,温差发电片11的热端贴在余热能回收装置13的表面,温差发电片11的冷端靠来流空气冷却,温差发电片11与温差发电蓄电池9通过导线连接,实时将余热能回收装置13表面的热能转化为电能,存储在温差发电蓄电池9中,温差发电蓄电池9通过导线与电子控制单元1连接,电子控制单元1实时测量温差发电蓄电池9电能的大小,根据温差发电蓄电池9电能的大小控制温差发电片11的发电功率。
排气歧管27设置在车载发动机3的下侧,车载发动机3通过排气歧管27与余动能余压能转换装置32管道相连。余动能余压能转换装置32通过螺栓安装在整车车架上,如图3和图4所示,余动能余压能转换装置32设有余动能余压能转换装置入口32-1、余动能余压能转换装置高速通道32-2、余动能余压能转换装置中速通道32-3、余动能余压能转换装置低速通道32-4、高速排气出口32-5、中速排气出口32-6、低速排气出口32-7和余动能余压能转换装置末端32-8。
余动能余压能转换装置入口32-1设置在余动能余压能转换装置32的左侧,排气歧管27通过管道与余动能余压能转换装置32的余动能余压能转换装置入口32-1连接。余动能余压能转换装置高速通道32-2、余动能余压能转换装置中速通道32-3和余动能余压能转换装置低速通道32-4在余动能余压能转换装置32内部依次相连,余动能余压能转换装置低速通道32-4与余动能余压能转换装置入口32-1相通,车载发动机3的排气由余动能余压能转换装置入口32-1依次进入余动能余压能转换装置低速通道32-4、余动能余压能转换装置中速通道32-3和余动能余压能转换装置高速通道32-2内。
为实现车载发动机3在不同工况下,都能充分利用排气中的余动能和余压能,本实施例中余动能余压能转换装置高速通道32-2、余动能余压能转换装置中速通道32-3和余动能余压能转换装置低速通道32-4的截面积不同。余动能余压能转换装置高速通道32-2截面积小,有利于将排气余压能转变为余动能,提高车载发动机3在冷机启动排气余动能。余动能余压能转换装置中速通道32-3截面积中等,适合将中速中负荷排气中的余压能转变为余动能,提高车载发动机3在中速中负荷排气余动能。余动能余压能转换装置低速通道32-4截面积大,适合将高速高负荷排气中的余压能转变为余动能,提高车载发动机3在高速高负荷排气余动能。
高速排气出口32-5、中速排气出口32-6和低速排气出口32-7设置在余动能余压能转换装置32的下方,分别为余动能余压能转换装置低速通道32-4、余动能余压能转换装置中速通道32-3和余动能余压能转换装置高速通道32-2的排气出口,高速排气出口32-5、中速排气出口32-6和低速排气出口32-7的截面积分别与余动能余压能转换装置低速通道32-4、余动能余压能转换装置中速通道32-3和余动能余压能转换装置高速通道32-2的截面积相匹配。
余动能余压能转换装置末端32-8用于密封余动能余压能转换装置32右端,可在余动能余压能转换装置末端32-8上标注安装指示,以方便安装。
本实施例中余动能余压能转换装置32的高速排气出口32-5、中速排气出口32-6和低速排气出口32-7分别与高速涡轮机22、中速涡轮机23、低速涡轮机24的进口通过管道紧密连接,排气旁通管10安装在余热能回收装置13一侧,高速涡轮机22、中速涡轮机23和低速涡轮机24的出口分别通过截面积不同的高速排气管20、中速排气管19和低速排气管18依次与余热能回收装置13下方的排气入口14和排气旁通管10管道连接,如图1所示。由此余动能余压能转换装置32将车载发动机3的排气通过高速涡轮机22、中速涡轮机23或低速涡轮机24排入余热能回收装置13中,回收排气中的能量。
在高速排气管20上排气入口14与排气旁通管10之间安装高速排气电磁旁通阀15,用于控制高速涡轮机22出口排气中的余热能;在中速排气管19上排气入口14与排气旁通管10之间安装中速排气电磁旁通阀16,用于控制中速涡轮机23出口排气中的余热能;在低速排气管18上排气入口14与排气旁通管10之间安装低速排气电磁旁通阀17,用于控制低速涡轮机24出口排气中的余热能。高速排气电磁旁通阀15、中速排气电磁旁通阀16和低速排气电磁旁通阀17通过导线与电子控制单元1连接,电子控制单元1通过控制高速排气电磁旁通阀15、中速排气电磁旁通阀16和低速排气电磁旁通阀17通断,控制进入余热能回收装置13中的排气余热能,进而控制温差发电片11的转换功率,达到控制温差发电片11发电功率的目的。
余热能回收装置出口温度传感器8通过螺纹安装在余热能回收装置13的出口处,通过导线与电子控制单元1连接,余热能回收装置入口温度传感器21安装在余热能回收装置13的排气入口14处,通过导线与电子控制单元1连接,电子控制单元1通过余热能回收装置出口温度传感器8和余热能回收装置入口温度传感器21的温度和温差判断余热能回收装置13内排气余热能的大小,根据温差发电蓄电池9电能的大小,控制高速排气电磁旁通阀15、中速排气电磁旁通阀16和低速排气电磁旁通阀17通断,当余热能回收装置13中的余热能达到所需量后,使排气进入排气旁通管10中流出,从而控制进入余热能回收装置13的排气能量,智能控制温差发电的效率。
在高速排气出口32-5与高速涡轮机22之间安装高速排气电磁阀29,用于控制高速涡轮机22排气。由于当车载发动机3处于高转速高负荷的时候,车载发动机3的排气能量大,即余动能和余压能大,因此使高速涡轮机22运行在高效率区,可提高废气涡轮的转换效率,从而提高回收排气中的余动能和余压能。
在中速排气出口32-6与中速涡轮机23之间安装中速排气电磁阀30,用于控制中速涡轮机23排气。由于当车载发动机3处于中转速中负荷的时候,车载发动机3的排气能量中等,即余动能和余压能中等,因此使中速涡轮机23运行在高效率区,可提高废气涡轮的转换效率,从而提高回收排气中的余动能和余压能。
在低速排气出口32-7与低速涡轮机24之间安装低速排气电磁阀31,用于控制低速涡轮机24的排气。由于当车载发动机3处于低转速低负荷的时候,车载发动机3的排气能量低,即余动能和余压能低,因此使低速涡轮机24运行在高效率区,可提高废气涡轮的转换效率,从而提高回收排气中的余动能和余压能。
高速排气电磁阀29、中速排气电磁阀30、低速排气电磁阀31通过导线与电子控制单元1连接,由电子控制单元1通过智能控制高速排气出口32-5、中速排气出口32-6、低速排气出口32-7的排气控制高速涡轮机22、中速涡轮机23、低速涡轮机24的运转,实现在不同的工况下运行不同的涡轮机,使涡轮机与进气压缩机25形成最佳匹配,组成废气涡轮增压,使涡轮增压中的涡轮机和进气压缩机25工作在最高的效率区,从而最大限度回收排气中的余动能和余压能。
电子控制单元1根据转速传感器2与电子节气门5测量的转速与发动机负荷,判断车载发动机3所需的功率,控制高速排气电磁旁通阀15、中速排气电磁旁通阀16、低速排气电磁旁通阀17、高速排气电磁阀29、中速排气电磁阀30、低速排气电磁阀31的通断,从而控制高速涡轮机22、中速涡轮机23、低速涡轮机24三个涡轮机中间的一个涡轮机工作,使其与进气压缩机25组成废气涡轮增压组,使涡轮增压中的涡轮机和进气压缩机25工作在最高的效率区,从而提高排气能量的转化效率,提高排气中的余动能与余压能回收能力。
本实施例通过行星齿轮的运动模式控制速涡轮机22、中速涡轮机23、低速涡轮机24三个涡轮机之中的一个涡轮机在相应工况下运转,与进气压缩机25组成涡轮增压。本实施例将高速涡轮机22、中速涡轮机23、低速涡轮机24与进气压缩机25组成行星齿轮控制组26,进气压缩机25是太阳轮,高速涡轮机22、中速涡轮机23、低速涡轮机24分别是行星轮,如图5所示,行星齿轮控制组26包括进气压缩机输入轴26-1、高速涡轮机输出轴26-2、中速涡轮机输出轴26-3和低速涡轮机输出轴26-4;进气压缩机输入轴26-1与进气压缩机25通过花键连接;高速涡轮机输出轴26-2与高速涡轮机22通过花键连接;中速涡轮机输出轴26-3与中速涡轮机23通过花键连接;低速涡轮机输出轴26-4与低速涡轮机24通过花键连接。
另外在余动能余压能转换装置32表面包裹着保温层28,可减少余动能余压能转换装置32表面通过对流、传导和辐射的散热量,提高排气能量的转换效率。
本实施例记载的车载发动机排气能量多级联合回收控制方法,通过如下步骤实现:
(1)、检测车载发动机3的工况,判断车载发动机3所需的功率;同时测量车载发动机3冷却液进出水温度;
电子控制单元1根据转速传感器2与电子节气门5分别实时测量的转速与发动机负荷检测车载发动机3的工况,判断车载发动机3所需的功率,同时通过冷却液出水温度传感器41和冷却液回水温度传感器42测量车载发动机3冷却液进出水温度;
(2)、当电子控制单元1判断车载发动机3冷机处于低速低负荷工况时,对排气能量实施低速低负荷控制方式;
电子控制单元1检测到车载发动机3冷机排气能量低,冷却液温度低,此时车载发动机3冷机需要快速暖机,以降低冷机排放与油耗。电子控制单元1根据预存指令,打开低速排气电磁阀31、冷却液出水电磁阀33、冷却液回水电磁阀34、第一冷却液出水分支电磁阀35、第二冷却液出水分支电磁阀36、第三冷却液出水分支电磁阀37、第一冷却液回水分支电磁阀38、第二冷却液回水分支电磁阀39、第三冷却液回水分支电磁阀40,关闭高速排气电磁旁通阀15、中速排气电磁旁通阀16、低速排气电磁旁通阀17、高速排气电磁阀29、中速排气电磁阀30。因此,车载发动机3在低速低负荷时的排气经余动能余压能转换装置高速通道32-2,由低速排气出口32-7进入低速涡轮机24,将排气的余动能转为推动低速涡轮机24的机械功,低速涡轮机24的高效率区处于低速低负荷区,因此,低速涡轮机24处于高效率区工作,释放出最大的机械能,同时带动进气压缩机25压缩新鲜空气,低速涡轮机24与进气压缩机25组成涡轮增压,工作在最高的效率区,从而提高排气能量的转化效率,提高排气中的余动能与余压能回收能力;同时通过低速涡轮机24的排气中的余热能,全部进入余热能回收装置13。
此时,由于冷却液出水温度传感器41和冷却液回水温度传感器42测量出车载发动机3冷却液进出水温度的水温低,因此打开冷却液出水电磁阀33、冷却液回水电磁阀34、第一冷却液出水分支电磁阀35、第二冷却液出水分支电磁阀36、第三冷却液出水分支电磁阀37、第一冷却液回水分支电磁阀38、第二冷却液回水分支电磁阀39、第三冷却液回水分支电磁阀40,使冷却液从车载发动机3流出,分别进入第一冷却液分支12-1、第二冷却液分支12-2、第三冷却液分支12-3中,排气通过传热和辐射加热三个分支中的冷却液,然后流入车载发动机3中,从而快速提高车载发动机3的温度,提高车载发动机3机油的温度,从而降低车载发动机3的摩擦损失,提高车载发动机3的有效效率;而余热能回收装置13的表面,通过温差发电片11,实时将余热能回收装置13表面的余热能转化为电能,存储在温差发电蓄电池9中,从而实时的在线高效转换和存储排气动能、压能和高温余热能,从而梯级回收排气能量。
(3)、当电子控制单元1判断车载发动机3处于中速中负荷工况时,对排气能量实施中速中负荷控制方式;
电子控制单元1检测到车载发动机3排气能量中等,车载发动机3已经处于暖机状态。电子控制单元1根据预存指令,打开中速排气电磁阀30、冷却液出水电磁阀33、冷却液回水电磁阀34、第三冷却液出水分支电磁阀37、第三冷却液回水分支电磁阀40;关闭高速排气电磁旁通阀15、中速排气电磁旁通阀16、低速排气电磁旁通阀17、高速排气电磁阀29、低速排气电磁阀31、第一冷却液出水分支电磁阀35、第二冷却液出水分支电磁阀36、第一冷却液回水分支电磁阀38、第二冷却液回水分支电磁阀39。因此,车载发动机3在中速中负荷的排气经余动能余压能转换装置中速通道32-3,由中速排气出口32-6进入中速涡轮机23,将排气的余动能转为推动中速涡轮机23的机械功,中速涡轮机23的高效率区处于中速中负荷区,因此,中速涡轮机23处于高效率区工作,释放出最大的机械能,同时带动进气压缩机25压缩新鲜空气,中速涡轮机23与进气压缩机25组成涡轮增压,工作在最高的效率区,从而提高排气能量的转化效率,提高排气中的余动能与余压能回收能力;同时通过中速涡轮机23的排气的余热能,全部进入余热能回收装置13。
此时,由于冷却液出水温度传感器41和冷却液回水温度传感器42测量出车载发动机3冷却液进出水的水温中等,此时打开冷却液出水电磁阀33、冷却液回水电磁阀34、第三冷却液出水分支电磁阀37、第三冷却液回水分支电磁阀40;关闭第一冷却液出水分支电磁阀35、第二冷却液出水分支电磁阀36、第一冷却液回水分支电磁阀38、第二冷却液回水分支电磁阀39,因此,冷却液加热只有第三冷却液分支12-3参与工作,回收部分余热能;冷却液从车载发动机3流出,只进入第三冷却液分支12-3中,与排气通过传热和辐射加热第三冷却液分支12-3中的冷却液,然后流入车载发动机3中,从而满足车载发动机3中冷却液的温度,控制车载发动机3机油的温度,从而降低车载发动机3的摩擦损失,提高车载发动机3的有效效率;而余热能回收装置13的表面,通过温差发电片11实时将余热能回收装置13表面的余热能转化为电能,存储在温差发电蓄电池9中。
当车载发动机3长时间处于中速中负荷时,电子控制单元1通过冷却液出水温度传感器41和冷却液回水温度传感器42采集到冷却液的温度超过设定值信号时,此时排气中的余热能过大,电子控制单元1开启中速排气电磁旁通阀16,通过排气旁通管10旁通一部分排气余热能,控制冷却液温度在合适的温度,保持车载发动机3最佳的工作效率。
通过上述控制策略,实时的在线高效转换和存储排气动能、压能和高温余热能,从而梯级回收排气能量。
(4)、当电子控制单元1判断车载发动机3处于高速高负荷工况时,对排气能量实施高速高负荷控制方式。
电子控制单元1检测到车载发动机3排气能量高,车载发动机3已经处于充分热机状态。电子控制单元1根据预存指令,打开高速排气电磁阀29;关闭高速排气电磁旁通阀15、中速排气电磁旁通阀16、低速排气电磁旁通阀17、中速排气电磁阀30、低速排气电磁阀31、冷却液出水电磁阀33、冷却液回水电磁阀34、第一冷却液出水分支电磁阀35、第二冷却液出水分支电磁阀36、第三冷却液出水分支电磁阀37、第一冷却液回水分支电磁阀38、第二冷却液回水分支电磁阀39、第三冷却液回水分支电磁阀40;因此,车载发动机3在高速高负荷的排气经余动能余压能转换装置低速通道32-4,由高速排气出口32-5进入高速涡轮机22,将排气的余动能转为推动高速涡轮机22的机械功,高速涡轮机22的高效率区处于高速高负荷区,因此,高速涡轮机22处于高效率区工作,释放出最大的机械能,同时带动进气压缩机25压缩新鲜空气,高速涡轮机22与进气压缩机25组成涡轮增压,工作在最高的效率区,从而提高排气能量的转化效率,提高排气中的余动能与余压能回收能力。
同时通过高速涡轮机22的排气的余热能大,此时,由于冷却液出水温度传感器41和冷却液回水温度传感器42测量出车载发动机3冷却液进出水温度的水温高,超过了设定值。由于冷却液温度高,不参与回收余热能回收装置13-部分余热能,关闭冷却液出水电磁阀33、冷却液回水电磁阀34、第一冷却液出水分支电磁阀35、第二冷却液出水分支电磁阀36、第三冷却液出水分支电磁阀37、第一冷却液回水分支电磁阀38、第二冷却液回水分支电磁阀39、第三冷却液回水分支电磁阀40。而由于高速高负荷区排气余热能大,可以大大提高温差发电片11两端的温差,从而提高温差发电片11发电效率,提高温差发电片11的发电量,温差发电片11实时将余热能回收装置13表面的余热能转化为电能,存储在温差发电蓄电池9中。
当车载发动机3长时间处于高速高负荷时,电子控制单元1采集到温差发电蓄电池9超过蓄电值的信号时,此时排气中的余热能过大,电子控制单元1开启高速排气电磁旁通阀15,通过排气旁通管10旁通一部分排气余热能,使温差发电蓄电池9保持在设定值。
通过上述控制策略,实时的在线高效转换和存储排气动能、压能和高温余热能,从而梯级回收排气能量。
虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述,本领域技术人员应该理解,上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释,并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制,在不背离本发明的精神和范围的情况下,任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变,均落在本发明保护范围之内。