CN115680824A - 余热回收系统及其控制方法、车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种余热回收系统及其控制方法和车辆，该余热回收系统包括余热回收器、排气管、第三控制阀、第四控制阀、第一温度压力传感器和控制器；通过在余热回收器的换热工质流道的出口端设置第一温度压力传感器对余热回收器中排出的换热工质的温度和压力进行监控，结合在排气管上用于控制进入余热回收器内的尾气的流量的控制阀体，以及第三控制阀控制进入余热回收器中的换热工质的流量、第四控制阀控制排出余热回收器的换热工质的流量，根据余热回收器中换热工质的排出温度和压力调整进入余热回收器的尾气与换热工质的流量，提高尾气的换热效率，使输出的换热工质的温度和压力更加稳定。

Description

余热回收系统及其控制方法、车辆

技术领域

本申请涉及热回收设备及运输工具技术领域，特别涉及一种余热回收系统、一种余热回收系统的控制方法、一种车辆。

背景技术

目前，汽车尾气的热回收装置一般通过调节进入换热器中的尾气的流量来达到调节换热量，但是该方法并没有对尾气的换热效果进行监控，造成换热效率较低。此外，现有的汽车尾气的热回收装置一般采用冷却液与尾气进行热交换，冷却液在套管的外侧流动，尾气在套管的外侧流动，液体的流动简单，换热效率低。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本申请的目的在于提供一种余热回收系统及其控制方法、车辆，旨在提高汽车排放尾气的换热效率。

为了达到上述目的，本申请采取了以下技术方案：

本申请一方面公开了一种余热回收系统，包括：

余热回收器，所述余热回收器内设置有换热工质流道和尾气流道，所述换热工质流道与所述尾气流道能够相互传热；

排气管，用于与尾气的排放端连通，所述尾气流道的进气端和所述尾气流道的排气端分别与所述排气管连通，所述排气管上设置有控制阀体，所述控制阀体用于控制所述排气管中进入所述余热回收器的尾气的流量；

第三控制阀，用于控制进入所述余热回收器中的换热工质的流量；

第四控制阀，用于控制排出所述余热回收器中的换热工质的流量；

第一温度压力传感器，用于检测所述余热回收器中换热工质流道的出口端的换热工质的温度和压力；

控制器，其分别与所述控制阀体、所述第三控制阀、所述第四控制阀和所述第一温度压力传感器电性连接。

本申请的一些实施例中，所述控制阀体包括第一控制阀和第二控制阀；

所述排气管包括：

第一排气管道，其上设有所述第一控制阀；

第二排气管道，其连接在所述第一排气管道上，与所述尾气流道的进气端连通，所述第二控制阀设置在所述第二排气管道上；

第三排气管道，连接在所述第一排气管道上，位于所述第二排气管道的下游，与所述尾气流道的排气端连通。

本申请的一些实施例中，所述系统还包括：

入口缓冲腔，其与所述换热工质流道的入口端连通，所述入口缓冲腔中设有换热工质进入口，所述第三控制阀设置在所述换热工质进入口上，用于调节进入所述入口缓冲腔中的换热工质的流量；

出口缓冲腔，其与所述换热工质流道的出口端连通，所述出口缓冲腔中设有换热工质排出口，所述第四控制阀设置在所述换热工质排出口上，用于调节排出所述出口缓冲腔中的换热工质的流量。

本申请的一些实施例中，所述第一排气管道上设有温度传感器，所述温度传感器设置在所述第二控制阀的上游，所述入口缓冲腔中设有第二温度压力传感器，所述控制器分别与所述温度传感器、所述第二温度压力传感器电性连接。

本申请的一些实施例中，所述余热回收器内沿轴向和径向分别设置有多层换热工质流道层，所述余热回收器内沿轴向和径向分别设置有多层尾气流道层，所述换热工质流道层与所述尾气流道层交错设置；相邻的所述换热工质流道层互相连通，形成所述换热工质流道；相邻的所述尾气流道层相互连通，形成所述尾气流道。

本申请的一些实施例中，所述换热工质流道上设置有换热工质入口和换热工质出口，所述换热工质入口设置在所述换热工质出口的外侧，并且所述换热工质入口位于所述余热回收器的一端，所述换热工质出口位于所述余热回收器的另一端；

所述尾气流道的进气端设置在所述尾气流道的排气端的内侧，所述尾气流道的进气端与所述换热工质出口位于所述余热回收器的同一端，并且所述尾气流道的进气端位于所述换热工质出口的内侧；所述尾气流道的排气端与所述换热工质入口位于所述余热回收器的同一端，并且所述尾气流道的排气端位于所述换热工质入口的外侧。

本申请另一方面还提供了一种余热回收系统的控制方法，所述控制方法适用于如上任一项所述的余热回收系统，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S1.设定换热工质流道的出口端的换热工质的目标温度区间[Tfl_out_1，Tfl_out_2]和目标压力区间[Pf1_out_1，Pf1_out_2]，其中Tfl_out_1<Tfl_out_2，Pf1_out_1<Pf1_out_2；

步骤S2.开启第四控制阀和第三控制阀；

步骤S3.开启第一控制阀和第二控制阀；

步骤S4.获取换热工质流道的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out；

步骤S5.判断换热工质流道的出口端的换热工质的温度Tf1_out与设定的目标温度区间[Tfl_out_1，Tfl_out_2]、以及压力Pf1_out与设定的目标压力区间[Pf1_out_1，Pf1_out_2]之间的关系；

当换热工质流道的出口端的换热工质的温度Tf1_out小于目标温度区间的下限Tf1_out_1，且压力Pf1_out小于目标压力区间的下限Pf1_out_1时，增大第二控制阀的开启角度；

当换热工质流道的出口端的换热工质的温度Tf1_out大于目标温度区间的上限Tfl_out_2，且压力Pf1_out大于目标压力区间的上限Pf1_out_2时，减小第二控制阀的开启角度。

本申请的一些实施例中，步骤S1还包括：

设定尾气进入余热回收器前的尾气的正常温度区间[Texh_1，Texh_2]、以及换热工质流道的入口端的换热工质的目标压力区间[Pf1_in_1，Pf1_in_2]，其中Texh_1<Texh_2，Pf1_in_1<Pf1_in_2；

步骤S4还包括：

获取进入余热回收器前的尾气的温度Texh；

获取换热工质流道的入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in。

本申请的一些实施例中，步骤S5中，当获取到换热工质流道的出口端的换热工质的温度Tf1_out小于设定的目标温度区间的下限Tf1_out_1时，还包括以下步骤：

步骤A.判断换热工质流道入口端的换热工质的温度Tf1_in与换热工质流道出口端的换热工质的温度Tf1_out的大小，若Tf1_out不小于Tf1_in，则进入下一步，否则延迟一定时间重新执行步骤S4；

步骤B.判断换热工质流道的入口端的换热工质的压力Pf1_in与目标压力区间[Pf1_in_1，Pf1_in_2]的关系；

若换热工质流道的入口端的换热工质的压力Pf1_in小于设定的目标压力区间的下限Pf1_in_1，换热工质流道的出口端的换热工质的压力Pf1_out小于设定的目标压力区间的下限Pf1_out_1，且尾气温度Texh大于设定的正常温度区间的下限Texh_1时，增大第二控制阀的开启角度，系统发出故障警报；

若换热工质流道的入口端的换热工质的压力Pf1_in大于其目标压力区间的上限Pf1_in_2，并且换热工质流道出口端的换热工质的压力Pf1_out小于其目标压力区间的下限Pf1_out_1时，减少第三控制阀的开启角度，系统发出故障警报，若尾气温度处于设定的温度区间之间，则减小第二控制阀的开启角度；若尾气温度大于设定的温度区间的上限Texh_2，则关闭第二控制阀。

本申请另一方面还提供了一种车辆，包括如上任一项所述的余热回收系统。

有益效果：

本申请一方面提供的余热回收系统，通过在余热回收器的换热工质流道的出口端设置第一温度压力传感器对余热回收器中排出的换热工质的温度和压力进行监控，结合在排气管上用于控制进入余热回收器内的尾气的流量的控制阀体，以及设置第三控制阀控制进入余热回收器中的换热工质的流量，设置第四控制阀控制排出余热回收器的换热工质的流量，根据余热回收器中换热工质的排出温度和压力调整进入余热回收器的尾气与换热工质的流量，提高尾气的换热效率，使输出的换热工质的温度和压力更加稳定。

本申请另一方面提供的余热回收系统的控制方法，通过上述余热回收系统，实时调整尾气与换热工质的流量，具有上述系统的全部优点。

本申请另一方面提供的车辆，包括上述余热回收系统，尾气的换热效率高，能够输出温度和压力稳定的换热工质。

附图说明

图1为本申请一实施方式提供的余热回收系统的结构图。

图2为本申请一实施方式提供的余热回收系统中第一控制阀关闭、第二控制阀开启时尾气的流动方向示意图。

图3为本申请一实施方式提供的余热回收系统中换热工质的流动方向示意图。

图4为本申请一实施方式提供的余热回收系统中第一控制阀开启、第二控制阀关闭时尾气的流动方向示意图。

图5为本申请一实施方式提供的余热回收器的结构示意图。

图6为本申请一实施方式提供的余热回收系统的控制方法的流程图一。

图7为本申请一实施方式提供的余热回收系统的控制方法的流程图二。

图8为本申请一实施方式提供的余热回收系统的控制方法的流程图三。

主要元件符号说明：1、余热回收器；11、换热工质流道；111、换热工质入口；112、换热工质出口；113、换热工质流道层；12、尾气流道；121、尾气流道的进气端；122、尾气流道的排气端；123、尾气流道层；2、排气管；21、第一排气管道；22、第二排气管道；23、第三排气管道；3、控制阀体；31、第一控制阀；32、第二控制阀；4、第三控制阀；5、第四控制阀；6、第一温度压力传感器；7、入口缓冲腔；71、换热工质进入口；8、出口缓冲腔；81、换热工质排出口；9、温度传感器；10、第二温度压力传感器。

具体实施方式

本申请提供一种余热回收系统及其控制方法、车辆，为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本申请的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

图1为余热回收系统的结构示意图；图2为余热回收系统中第一控制阀关闭、第二控制阀开启时尾气的流动方向示意图，图中箭头所指方向为尾气的流动方向；图3为余热回收系统中换热工质的流动方向示意图，图中箭头所指方向为换热工质的流动方向；图4为余热回收系统中第一控制阀开启、第二控制阀关闭时尾气的流动方向示意图，图中箭头所指方向为尾气的流动方向。

随着环境保护的要求越来越高，燃油汽车热效率的要求也相应提高，对汽车尾气排放的要求也越来越严格。汽车尾气排出发动机的时候会带走大量的热量(高达30％)，将汽车尾气中的热量进行回收利用，如用于汽车的发电、暖机、加热电池等，能够减少发动机的负荷，节约能源，间接提升发动机的热效率。

请参阅图1-4，本申请提供一种余热回收系统，通过换热工质与尾气进行换热，回收尾气中的热量；该余热回收系统适用于汽车发动机排出的尾气的热量的回收。

该余热回收系统包括余热回收器1、排气管2、第三控制阀4、第四控制阀5、第一温度压力传感器6和控制器(图中未示出)。

余热回收器1内设置有换热工质流道11和尾气流道12，换热工质流道11与尾气流道12能够相互传热，将尾气中的热量转移到换热工质中。

为了提高换热工质与尾气的换热效率，换热工质流道11中换热工质的流动方向与尾气流道12中尾气的流动方向相反。

换热工质采用相变材料，相变材料相变过程的可逆性好，可以循环利用，而且膨胀收缩性小，导热系数大。具体的，相变材料可以选自二氧化碳、空调制冷剂、水等中的一种。

排气管2用于与尾气的排放端连通，尾气流道12的进气端和尾气流道12的排气端分别与排气管2连通，使换热后的尾气能够沿着排气管2排放到外界环境中；排气管2上设置有控制阀体3，该控制阀体3用于控制排气管2中进入余热回收器1的尾气的流量；例如，该余热回收系统应用于回收汽车发动机的尾气的热量时，排气管2与汽车发动机的尾气排放口连通，将尾气通入到余热回收器1的尾气流道12中，排气管2上的控制阀体3能够控制尾气进入余热回收器1中的流量，从而调整尾气与换热工质的换热效率。

第三控制阀4用于控制进入余热回收器1中的换热工质的流量，第四控制阀5用于控制排出余热回收器1中的换热工质的流量；第一温度压力传感器6用于检测余热回收器1中换热工质出口端的换热工质的温度和压力；根据第一温度压力传感器6检测到的换热工质的温度和压力，配合第三控制阀4和第四控制阀5、控制阀体3调整换热工质与尾气的流量，使换热工质的输出温度和压力能够保持在一个稳定的范围内，提高换热效率。

控制器分别与控制阀体3、第三控制阀4、第四控制阀5和第一温度压力传感器6电性连接。控制器采用PLC控制器，通过控制器统一调控，提高系统的控制精度。

本申请的一些实施例中，控制阀体3包括第一控制阀31和第二控制阀32；排气管2包括第一排气管道21、第二排气管道22和第三排气管道23，第一排气管道21上设有第一控制阀31，第二排气管道22连接在第一排气管道21上，与尾气流道12的进气端连通，第二控制阀32设置在第二排气管道22上，第三排气管道23连接在第一排气管道21上，位于第二排气管道22的下游，与尾气流道12的排气端连通。尾气通过第一排气管道21进入第二排气管道22后进入余热回收器1的尾气流道12中，与余热回收器1中的换热工质换热后通过第三排气管道23排出至外界环境中；不流经第二排气管道22的尾气则可以直接通过第一排气管道21排出外界环境中。第一控制阀31用于控制第一排气管道21中直接排出外界环境的尾气的流量，第二控制阀32用于控制进入余热回收器1内的尾气的流量。如图2所示，若第一控制阀31关闭，第二控制阀32开启时，尾气经第一排气管道21进入第二排气管道22中，然后进入余热回收器1。如图4所示，若第一控制阀31开启，第二控制阀32关闭，则高位尾气直接经过第一排气管道21排出外界环境中。

第一控制阀31和第二控制阀32的开启角度可以调节，例如，当换热工质流道11的出口端的温度过低时，可以加大第二控制阀32的开启角度，使进入余热回收器1中的尾气增多，与换热工质充分进行热交换。又如，当换热工质流道11出口端的温度过高时，可以减少第二控制阀32的开启角度或者直接关闭第二控制阀32，增大第一控制阀31的开启角度，降低尾气进入余热回收器1中的流量，使该余热回收器1能够输出温度和压力稳定的换热工质。

进一步的，该余热回收系统还包括入口缓冲腔7和出口缓冲腔8；入口缓冲腔7与换热工质流道11的入口端连通，入口缓冲腔7中设有换热工质进入口71，第三控制阀4设置在换热工质进入口71上，用于调节进入入口缓冲腔7中的换热工质的流量；出口缓冲腔8与换热工质流道11的出口端连通，出口缓冲腔8中设有换热工质排出口81，第四控制阀5设置在换热工质排出口81上，用于调节排出出口缓冲腔8中的换热工质的流量。换热工质流道11的入口端设置入口缓冲腔7，使进入余热回收器1前的换热工质能够得到缓冲，通过调节第三控制阀4，使入口缓冲腔7的压力维持在稳定的状态，使换热工质保持在稳定的压力下进入余热回收器1中，避免进入余热回收器1中的换热工质的压力过大、流速过高而损坏余热回收器1的内部结构。换热工质流道11的出口端设置出口缓冲腔8，使排出余热回收器1中的换热工质能够得到缓冲，通过调节第四控制阀5，使排出出口缓冲腔8的换热工质的压力维持在稳定的状态。进一步的，换热后的换热工质一般会用于为汽车的其它部件提供热量，保持出口缓冲腔排出的换热工质的压力稳定，可以提高后续部件工作的稳定性。

进一步的，第一排气管道21上设有温度传感器9，温度传感器9设置在第二控制阀32的上游，入口缓冲腔7中设有第二温度压力传感器10，控制器分别与温度传感器9、第二温度压力传感器10电性连接。温度传感器9用于监控第一排气管道21中的尾气是否处于正常的温度范围；优选的，温度传感器9应尽量靠近第一排气管道21的进气端，更能准确反应尾气排出汽车发动机时的温度，进而更准确地监控尾气的温度。进一步的，通过监控尾气的温度，结合入口缓冲腔7中的温度与压力以及出口缓冲腔8的温度与压力，控制器可以精确计算第二控制阀32增大或者减小的开启角度，进而控制第二控制阀32开启角度的增大或减小，提高该余热回收系统的换热精度的控制。

图5为余热回收器的结构示意图。

如图1和5所示，进一步的，余热回收器1内沿轴向和径向分别设置有多层换热工质流道层113，余热回收器1内沿轴向和径向分别设置有多层尾气流道层123，换热工质流道层113与尾气流道层123交错设置；相邻的换热工质流道层113互相连通，形成换热工质流道11；相邻的尾气流道层123相互连通，形成尾气流道12；换热工质流道层113与尾气流道层123设置多层，且两者交错设置，使换热工质与尾气能够充分进行热交换，提高换热工质的利用效率，充分回收尾气的热量。

尾气流道层123上沿尾气的前进方向上开设有一个或者多个小孔，使尾气流道层123之间可以相互连通，小孔的设计能够延长尾气在相应的尾气流道层123中的停留时间，提高尾气与换热工质的热交换效率。换热工质流道层113上沿换热工质的前进方向上开设有一个或者多个小孔，使换热工质流道层113之间可以相互连通，小孔的设计延长了换热工质在换热工质流道层113中的停留时间，进一步提高了尾气与换热工质之间的热交换效率。

进一步的，换热工质流道11上设置有换热工质入口111和换热工质出口112，换热工质入口111设置在换热工质出口112的外侧，并且换热工质入口111位于余热回收器1的一端，换热工质出口112位于余热回收器1的另一端；尾气流道12的进气端设置在尾气流道12的排气端的内侧，尾气流道12的进气端与换热工质出口112位于余热回收器1的同一端，并且尾气流道12的进气端位于换热工质出口112的内侧；尾气流道12的排气端与换热工质入口111位于余热回收器1的同一端，并且尾气流道12的排气端位于换热工质入口111的外侧。余热回收器1中，沿其径向的最内侧的一层为尾气流道层123，最外侧的一层也是高温气体层，尾气流道12的进气端设置在余热回收器1沿径向的中间位置，尾气流道12的排气端设置在余热回收器1沿径向的最外侧；如此，尾气从余热回收器1的最内侧向外侧流动，换热工质从余热回收器1的外侧向内侧流动，使换热工质从外向内与温度逐渐升高的尾气进行热交换，逐渐升温，便于控制换热工质的相变。

图6为余热回收系统的控制方法的流程图。

如图6所示，本申请另一方面还提供了一种余热回收系统的控制方法，该控制方法适用于如上任一所述的余热回收系统，该控制方法包括以下步骤：

步骤S1.设定换热工质流道11的出口端的换热工质的目标温度区间[Tfl_out_1，Tfl_out_2]和目标压力区间[Pf1_out_1，Pf1_out_2]，其中Tfl_out_1<Tfl_out_2，Pf1_out_1<Pf1_out_2；该余热回收系统在换热工质流道11的出口端设置有出口缓冲腔8时，换热工质流道11的出口端的温度和压力可分别为出口缓冲腔8中换热工质的温度与压力。其中，换热工质流道11的出口端的换热工质的目标温度区间可以按照需求方或者零部件系统的要求设定，使输出的换热工质适于用下游部件的利用；换热工质流道11的出口端的换热工质的压力区间可以用于判断换热工质的压力偏差，例如可以设定Pf1_out_1＝5kPa，Pf1_out_2＝10kPa，当换热工质流道11的出口端的换热工质的压力处于5kPa～10kPa之间时，该压力处于正常状态；若压力产生偏差，则可以结合其它数据判断故障原因。

步骤S2.开启第四控制阀5和第三控制阀4，使换热工质在余热回收器1中流通；一般的，先开启第四控制阀5，后开启第三控制阀4，使余热回收器1的换热工质流道11的出口端先形成通路，避免余热回收器1内压力瞬时升高，损坏余热回收器1的内部结构。

步骤S3.开启第一控制阀31和第二控制阀32，使尾气进入余热回收器1中。该余热回收系统连接的其它部件对热能的需求较大时，也可以关闭第一控制阀31，只打开第二控制阀32，使尾气通过第二排气管道22全部流向余热回收器中。

步骤S4.获取换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out；该温度和压力可以通过换热工质流道11的出口端处的第一温度压力传感器6获得，该第一温度压力传感器6获得该温度与压力数据后传送至控制器中。

步骤S5.控制器根据接收到的数据分别比较换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out与目标温度区间[Tfl_out_1，Tfl_out_2]、压力Pf1_out与目标压力区间[Pf1_out_1，Pf1_out_2]之间的关系。

当换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out小于目标温度区间的下限Tf1_out_1，且压力Pf1_out小于目标压力区间的下限Pf1_out_1时，增大第二控制阀32的开启角度，使更多的尾气进入到余热回收器1中，与换热工质充分换热，提高换热效率，此时，也可以相应地调节第三控制阀4，减少进入余热回收器1中的换热工质的流量，提高换热工质的利用率。值得理解的是，此时换热工质流道11的入口端的换热工质的温度小于换热工质流道11的出口端的换热工质的温度。第二控制阀32的开启角度增大后，系统延迟一定的时间，如10～30s后重新获取换热工质流道11的出口端的换热工质的温度和压力。

若换热工质流道11的出口端的换热工质的温度处于目标温度区间时，系统延迟一定的时间，如10～30s后重新获取换热工质流道11的出口端的换热工质的温度和压力。

当换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out大于目标温度区间的上限Tfl_out_2，且压力Pf1_out大于目标压力区间的上限Pf1_out_2时，减小第二控制阀32的开启角度，增大第一控制阀31的开启角度，减少进入余热回收器1中的尾气的流量，增加直接排放到外界环境的尾气的流量，使更多的换热工质发生相变，降低换热工质流道11的出口端的换热工质的压力。第二控制阀32、第一控制阀31的开启角度调整后，系统延迟一定的时间，如10～30s后重新获取换热工质流道11的出口端的换热工质的温度和压力。

若换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out大于目标温度区间的上限Tfl_out_2，但是其压力Pf1_out小于目标压力区间的上限Pf1_out_2时，可以增大第三控制阀4的开启角度，提高换热工质流道11的入口端的流量，使更多的换热工质进入到余热回收器1中，降低换热工质流道11的出口端的换热工质的温度。第三控制阀4的开启角度调整后，系统延迟一定的时间，如10～30s后重新获取换热工质流道11的出口端的换热工质的温度和压力。

图7为余热回收系统的控制方法的流程图。

如图7所示，本申请的一些实施例中，该方法除了包括上述步骤外，在开启第三控制阀4和第四控制阀5前还包括以下步骤：

设定进入余热回收器1前的尾气的正常温度区间[Texh_1，Texh_2]，其中Texh_1<Texh_2；以该温度区间判断发动机的排气温度是否正常，例如，Texh_1可以设置为20℃，Texh_2可以设置为500℃。

设定换热工质流道11的入口端的换热工质的目标压力区间[Pf1_in_1，Pf1_in_2]，其中Pf1_in_1<Pf1_in_2；通过对比实时测定的换热工质流道11的入口端的换热工质的压力与该压力区间的大小关系，可以判断换热工质的流通是否存在故障。当余热回收器1的换热工质流道11的入口端连接有入口缓冲腔时，换热工质流道11的入口端的换热工质的温度和压力可以为入口缓冲腔7中换热工质的温度和压力。

开启第一控制阀31和第二控制阀32之后还包括以下步骤：

获取进入余热回收器1前的尾气的温度Texh；

获取换热工质流道11入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in。通过获取的上述数据，在需要增大第二控制阀32的开启角度时，可以计算其需要增大的开启角度。可以理解的是，需要增大第二控制阀32的开启角度时，换热工质流道11的入口端的换热工质的温度Tf1_in不大于其出口端的温度Tf1_out，且尾气的温度Texh大于设定的正常温度区间的下限Texh_1；

第二控制阀32的开启增大角度具体计算方法如式(1)所示：

其中，a1为流量系数，0<a1<0.9；

a1由前期标定得到，发动机转速越高，a1越小，反之亦然。

当换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out不小于其入口端的温度Tf1_in，且大于其目标温度区间的上限Tf1_out_2，换热工质流道11的出口端的换热工质的压力大于目标压力区间的上限Pf1_out_2，并且尾气的温度大于其正常温度区间的上限Texh_2时，第二控制阀32的开启减小角度具体计算如式(2)所示：

其中，a1为流量系数，0<a1<0.9。

当换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out不小于其入口端的温度Tf1_in，且大于其目标温度区间的上限Tf1_out_2，换热工质流道11的出口端的换热工质的压力大于目标压力区间的上限Pf1_out_2，并且尾气的温度不大于其正常温度区间的上限Texh_2时，第二控制阀32的开启减小角度具体计算如式(3)所示：

其中，a1为流量系数，0<a1<0.9；b1为排气温度加权系数，

一般的，第一控制阀31的开启角度调整后，需要相应的对第三控制阀4的开启角度进行调整。具体的，第三控制阀4的开启增大角度Aef1_inc通过式(5)计算：

其中，c1为温度加权系数；

第三控制阀4的减小开启角度Aefl_dec通过式(7)计算：

其中，d1为温度加权系数；

图8为余热回收系统的控制方法的流程图。

请参阅图8，本申请的一些实施例中，该方法还包括，当获得换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out小于设定的目标温度区间的下限Tf1_out_1时，判断换热工质流道11的入口端换热工质的温度Tf1_in与换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out的大小；

a.若Tf1_out小于Tf1_in，系统延迟一定时间后重新获取尾气的温度Texh、换热工质流道11的入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in、换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out；

b.若Tf1_out不小于Tf1_in，判断换热工质流道11的入口端的换热工质的压力Pf1_in与目标压力区间[Pf1_in_1，Pf1_in_2]的关系；

b1.若换热工质流道11的入口端的换热工质的压力Pf1_in小于设定的压力区间的下限Pf1_in_1；判断换热工质流道11的出口端的换热工质的压力Pf1_out与设定的目标压力区间[Pf1_out_1，Pf1_out_2]之间的关系；

b1-1.若换热工质流道11的出口端的换热工质的压力Pf1_out小于设定的压力区间的下限Pf1_out_1，且尾气的温度Texh大于设定的温度下限Texh_1时，增大第二控制阀32的开启角度，若重复获取尾气的温度(如重复100次)后，尾气的温度Texh仍然大于设定的温度下限Texh_1，系统发出排气温度过低的故障警报；系统延迟一定时间后重新获取尾气的温度Texh、换热工质流道11的入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in、换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out。

b1-2.若换热工质流道11的出口端的换热工质的压力Pf1_out处于目标压力区间[Pf1_in_1，Pf1_in_2]内时，系统延迟一定时间重新获取尾气的温度Texh、换热工质流道11的入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in、换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out。

b1-3.若换热工质流道11的出口端的换热工质的压力Pf1_out大于设定的目标压力区间的上限Pf1_out_2时，减小第三控制阀4的开启角度；

b2.若换热工质流道11入口端的换热工质的压力Pf1_in处于设定的目标压力区间[Pf1_in_1，Pf1_in_2]内时，系统延迟一定时间后重新获取尾气的温度Texh、换热工质流道11的入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in、换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out。

b3.若换热工质流道11入口端的换热工质的压力Pf1_in大于其目标压力区间的上限Pf1_in_2，判断换热工质流道11出口端的换热工质的压力Pf1_out与其目标压力区间的下限Pf1_out_1的关系；

b3-1.若换热工质流道11出口端的换热工质的压力不小于其目标压力区间的下限Pf1_out_1时，系统延迟一定时间后重新获取尾气的温度Texh、换热工质流道11的入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in、换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out。

b3-2.若换热工质流道11出口端的换热工质的压力Pf1_out小于其目标压力区间的下限Pf1_out_1，且重复测定多次后Pf1_out仍然小于Pf1_out_1，减少第三控制阀4的开启角度。

若重复多次测量后，判断换热工质流道11出口端的换热工质的压力Pf1_out是否仍然小于其目标压力区间的下限Pf1_out_1；

若否，系统延迟一定时间后重新获取尾气的温度Texh、换热工质流道11的入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in、换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out。

若是，则系统发出换热工质流道11的入口端(入口缓冲腔7)压力过高的故障警报，尾气温度处于设定的温度区间之间，则减小第二控制阀32的开启角度，且系统延迟一定时间后重新获取尾气的温度Texh、换热工质流道11的入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in、换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out；若尾气温度大于设定的温度区间的上限Texh_2时，关闭第二控制阀32；系统延迟一定时间后重新获取尾气的温度Texh、换热工质流道11的入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in、换热工质流道11的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out。

上述实施例中，系统的延迟时间可以根据实际使用需要设定，在此不作限定。

本申请另一方面还提供了一种车辆，具体为一种燃油汽车，该车辆包括如上任一项所述的余热回收系统。余热回收系统中的第一排气管2的进气端与车辆的发动机的尾气排出口连接，能够将发动机排出的尾气引入余热回收器1中与作为换热工质的相变材料进行热交换，输出压力和温度稳定的换热工质。

余热回收器1中排出的换热工质中携带的热量能够回收利用到汽车的发电、暖机、加热电池等方面，放热后的换热工质通过循环回路从入口缓冲腔7重新进入余热回收器1中与尾气进行热交换，通过对尾气热量的回收利用，间接提升了汽车发动机的热效率。

该余热回收系统的结构如上述任一实施方式所述，在此不在赘述。

综上所述，本申请公开的余热回收系统通过第一温度压力传感器6采集换热工质的出口端的换热工质的温度和压力，配合第一控制阀31和第二控制阀32调节进入余热回收器1中的尾气的流量，以及第三控制阀4调节进入余热回收器1中的换热工质的流量、第四控制阀5调节余热回收器1中排出的换热工质的流量，使该余热回收系统能够输出温度和压力稳定换热工质，提高换热效率，且能够避免系统内部压力过高而损坏。

此外，采用相变材料作为换热工质，提供了性能稳定的换热工质，进一步提高换热的效果；余热回收器1内部的尾气流道12与换热工质流道11交错设置为多层，且设置高温气体从内向外流动，换热工质从外向内流动，进一步提高了换热的效率。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本申请的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本申请所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种余热回收系统，其特征在于，包括：

余热回收器，所述余热回收器内设置有换热工质流道和尾气流道，所述换热工质流道与所述尾气流道能够相互传热；

排气管，用于与尾气的排放端连通，所述尾气流道的进气端和所述尾气流道的排气端分别与所述排气管连通，所述排气管上设置有控制阀体，所述控制阀体用于控制所述排气管中进入所述余热回收器的尾气的流量；

第三控制阀，用于控制进入所述余热回收器中的换热工质的流量；

第四控制阀，用于控制排出所述余热回收器中的换热工质的流量；

第一温度压力传感器，用于检测所述余热回收器中换热工质流道的出口端的换热工质的温度和压力；

控制器，其分别与所述控制阀体、所述第三控制阀、所述第四控制阀和所述第一温度压力传感器电性连接。

2.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述控制阀体包括第一控制阀和第二控制阀；

所述排气管包括：

第一排气管道，其上设有所述第一控制阀；

第二排气管道，其连接在所述第一排气管道上，与所述尾气流道的进气端连通，所述第二控制阀设置在所述第二排气管道上；

第三排气管道，连接在所述第一排气管道上，位于所述第二排气管道的下游，与所述尾气流道的排气端连通。

3.根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于，所述系统还包括：

入口缓冲腔，其与所述换热工质流道的入口端连通，所述入口缓冲腔中设有换热工质进入口，所述第三控制阀设置在所述换热工质进入口上，用于调节进入所述入口缓冲腔中的换热工质的流量；

出口缓冲腔，其与所述换热工质流道的出口端连通，所述出口缓冲腔中设有换热工质排出口，所述第四控制阀设置在所述换热工质排出口上，用于调节排出所述出口缓冲腔中的换热工质的流量。

4.根据权利要求3所述的余热回收系统，其特征在于，所述第一排气管道上设有温度传感器，所述温度传感器设置在所述第二控制阀的上游，所述入口缓冲腔中设有第二温度压力传感器，所述控制器分别与所述温度传感器、所述第二温度压力传感器电性连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热回收器内沿轴向和径向分别设置有多层换热工质流道层，所述余热回收器内沿轴向和径向分别设置有多层尾气流道层，所述换热工质流道层与所述尾气流道层交错设置；相邻的所述换热工质流道层互相连通，形成所述换热工质流道；相邻的所述尾气流道层相互连通，形成所述尾气流道。

6.根据权利要求5所述的余热回收系统，其特征在于，所述换热工质流道上设置有换热工质入口和换热工质出口，所述换热工质入口设置在所述换热工质出口的外侧，并且所述换热工质入口位于所述余热回收器的一端，所述换热工质出口位于所述余热回收器的另一端；

所述尾气流道的进气端设置在所述尾气流道的排气端的内侧，所述尾气流道的进气端与所述换热工质出口位于所述余热回收器的同一端，并且所述尾气流道的进气端位于所述换热工质出口的内侧；所述尾气流道的排气端与所述换热工质入口位于所述余热回收器的同一端，并且所述尾气流道的排气端位于所述换热工质入口的外侧。

7.一种余热回收系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法适用于如权利要求1至6任一项所述的余热回收系统，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S1.设定换热工质流道的出口端的换热工质的目标温度区间[Tfl_out_1，Tfl_out_2]和目标压力区间[Pf1_out_1，Pf1_out_2]，其中Tfl_out_1<Tfl_out_2，Pf1_out_1<Pf1_out_2；

步骤S2.开启第四控制阀和第三控制阀；

步骤S3.开启第一控制阀和第二控制阀；

步骤S4.获取换热工质流道的出口端的换热工质的温度Tf1_out和压力Pf1_out；

步骤S5.判断换热工质流道的出口端的换热工质的温度Tf1_out与设定的目标温度区间[Tfl_out_1，Tfl_out_2]、以及压力Pf1_out与设定的目标压力区间[Pf1_out_1，Pf1_out_2]之间的关系；

当换热工质流道的出口端的换热工质的温度Tf1_out小于目标温度区间的下限Tf1_out_1，且压力Pf1_out小于目标压力区间的下限Pf1_out_1时，增大第二控制阀的开启角度；

当换热工质流道的出口端的换热工质的温度Tf1_out大于目标温度区间的上限Tfl_out_2，且压力Pf1_out大于目标压力区间的上限Pf1_out_2时，减小第二控制阀的开启角度。

8.根据权利要求7所述的余热回收系统的控制方法，其特征在于，步骤S1还包括：

设定进入余热回收器前的尾气的正常温度区间[Texh_1，Texh_2]、以及换热工质流道的入口端的换热工质的目标压力区间[Pf1_in_1，Pf1_in_2]，其中Texh_1<Texh_2，Pf1_in_1<Pf1_in_2；

步骤S4还包括：

获取进入余热回收器前的尾气的温度Texh；

获取换热工质流道的入口端的换热工质的温度Tf1_in和压力Pf1_in。

9.根据权利要求8所述的余热回收系统的控制方法，其特征在于，步骤S5中，当获取到换热工质流道的出口端的换热工质的温度Tf1_out小于设定的目标温度区间的下限Tf1_out_1时，还包括以下步骤：

步骤A.判断换热工质流道入口端的换热工质的温度Tf1_in与换热工质流道出口端的换热工质的温度Tf1_out的大小，若Tf1_out不小于Tf1_in，则进入下一步，否则延迟一定时间重新执行步骤S4；

步骤B.判断换热工质流道的入口端的换热工质的压力Pf1_in与目标压力区间[Pf1_in_1，Pf1_in_2]的关系；

若换热工质流道的入口端的换热工质的压力Pf1_in小于设定的目标压力区间的下限Pf1_in_1，换热工质流道的出口端的换热工质的压力Pf1_out小于设定的目标压力区间的下限Pf1_out_1，且尾气温度Texh大于设定的正常温度区间的下限Texh_1时，增大第二控制阀的开启角度，系统发出故障警报；

若换热工质流道的入口端的换热工质的压力Pf1_in大于其目标压力区间的上限Pf1_in_2，并且换热工质流道出口端的换热工质的压力Pf1_out小于其目标压力区间的下限Pf1_out_1时，减少第三控制阀的开启角度，系统发出故障警报，若尾气温度处于设定的温度区间之间，则减小第二控制阀的开启角度；若尾气温度大于设定的温度区间的上限Texh_2，则关闭第二控制阀。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的余热回收系统。

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