CN117846844A - 一种应用于高原地区的发动机余热回收启动系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于高原地区的发动机余热回收启动系统和方法，涉及发动机预热启动的技术领域；本发明的启动逻辑为：首先通过控制单元接收温度传感器信号判断油液温度；判断YD是否大于YB；若是，则继续通过控制单元监测发动机内当前环境压力和环境温度；若PY大于PB，PW大于PD，则启动发动机；若PY小于PB，PW大于PD，则启动增压涡轮进行补压；若PY大于PB，PW小于PD，则启动电加热器提高环境温度；若否，则通过控制单元检测储热器温度，若储热器温度满足油液预热条件，则开启油液循环系统，并启动电加热器维持温度，直至满足启动所需温度；若储热器温度不满足油液预热条件，则启动电加热器持续加热油温，直至满足启动所需温度。
Description
技术领域
本发明涉及发动机预热启动的技术领域，尤其涉及一种应用于高原地区的发动机余热回收启动系统和方法。
背景技术
高原地区的空气稀薄，氧气含量较低，气压较小，温度波动较大。传统的发动机系统在高原地区常常面临以下问题：功率下降：由于空气稀薄，氧气供应减少，导致传统发动机系统的燃烧效率下降，从而降低了输出功率，影响了车辆的性能表现。易于过热：在高原地区，发动机往往需要承受更高的工作负荷，但较低的气压会导致冷却效率下降，容易引发过热问题，进而对发动机的健康稳定性产生负面影响。高原启动困难：由于气压低，高原地区的发动机启动困难，特别是在冷启动情况下。需要采用专门的启动系统来提高启动成功率。
目前大多数主机厂采用发动机自带预热系统对发动机油液进行预热，无法稳定提供稳定能源加热油液，造成高海拔等地区启车困难。并且对于燃油车来说，汽油发动机燃料燃烧所产生的热量由冷却水带走的占到了30％～45％，由排气带走的占到了15％～30％，余项占10％～15％，排气能量中的百分比约为50％～70％，随着发动机负荷和转速的提高，这一比例将显著增大。
发明内容
鉴于上述现有高寒发动机存在的温度过低，不易启动的问题，提出了本发明。
因此，本发明目的是提供一种应用于高原地区的发动机余热回收启动方法，其目的在于降低发动机因为过冷无法开启现象的发生。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种应用于高原地区的发动机余热回收启动方法，此方法包括，
发动机启动之前，首先通过控制单元接收温度传感器信号判断油液温度；
判断YD是否大于YB，其中YD为当前油液温度，YB为发动机油液可启动温度；
若是，则继续通过控制单元监测发动机内当前环境压力和环境温度；
若PY大于PB，PW大于PD，则启动发动机，其中PY为当前环境压力，PB为当前环境温度；
若PY小于PB，PW大于PD，则启动增压涡轮进行补压；
若PY大于PB，PW小于PD，则启动电加热器提高环境温度，直至符合发动机启动条件；
若否，则通过控制单元检测储热器温度，若储热器温度满足油液预热条件，则开启油液循环系统，并启动电加热器，控制装置持续检测发动机油液温度，直至满足启动所需温度；若储热器温度不满足油液预热条件，则启动电加热器持续加热油温，直至满足启动所需温度。
本发明所要解决的另一个问题在于：现有的发动机排气余热无法重复利用。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其应用于上述的应用于高原地区的发动机余热回收启动方法，包括，
加热增压装置，包括进气换热器、增压涡轮、电加热器和压缩机，所述压缩机与发动机连接，所述增压涡轮连接在压缩机上，所述进气换热器和电加热器均连接于发动机进气管上；
余热发电装置，包括蒸发器、再热器、循环泵、储液罐、冷凝器、膨胀机、发电机和铅蓄电池，所述蒸发器和再热器互相连接，所述循环泵通过管道与蒸发器和再热器连接，所述储液罐的两端分别与循环泵和冷凝器连接，所述膨胀机连接于蒸发器、再热器上，其另一端与发电机和铅蓄电池电性连接；
所述蒸发器和再热器均与进气换热器连接；
油加热装置，包括油路换热器、堆积床储热器、油液系统和油液泵，所述油路换热器与再热器连接，所述堆积床储热器与蒸发器和再热器连通，所述油液系统和油液泵均与堆积床储热器连接；
控制装置，包括控制单元和控制阀，所述控制单元和加热增压装置、余热发电装置和油加热装置连接，所述控制阀安装于辅助管道上。
作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：所述控制单元包括温度压力传感器、开关执行器、转速传感器和转矩传感器；
所述温度压力传感器监测油箱内油温、环境温度和环境压力，所述转速传感器和转矩传感器实时监测发动机功率；
所述开关执行器通过温度压力传感器对加热增压装置、余热发电装置和油加热装置进行调节。
作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：发动机启动前基于温度和海拔，调节所述增压涡轮功率，所述再热器排气通过进气换热器对进入进气管的空气进行加热，发动机进气加热时，所述电加热器以最大功率提升加热效率。
作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：所述堆积床储热器和油液泵构成储热单元(A)，所述再热器排出热量经过油路换热器将热量储存在堆积床储热器中。
作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：所述发动机转速范围为800r/min～3000r/min，所述发动机转速范围包括中转速和高转速，所述中转速范围为800r/min～1200r/min，此范围内发动机为怠速运行和低功率运行状态；
所述高转速范围为1200r/min～3000r/min，此范围内发动机为中高功率运行状态。
作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：发动机开启时，通过发动机排气口安装的温度传感器实时监测尾气温度，判断PF是否大于PH，其中PF为发动机尾气温度，PH为余热回收标准温度；
若是，则通过控制阀控制尾气经过进气换热器进入蒸发器内；
若否，则通过控制阀控制尾气排出到大气中。
作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：所述控制单元实时监测与蒸发器相连的膨胀机出口温度，判断PC是否大于PE，其中PC为膨胀机出口温度，PC是否大于PE为二次余热回收标准温度；
若是，则通过控制阀控制余热进入再热器内；
若否，则通过控制阀控制余热从蒸发器排气旁路排入空气预热器中。
作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：所述储液罐中液态工质经循环泵加压后进入蒸发器中吸收发动机的排气余热，液态工质进入膨胀机中推动其输出轴转动，带动发电机发电，所述铅蓄电池储存电力，且所述铅蓄电池为所述增压涡轮和电加热器供电。
作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：当油液温度达到发动机启动的额定温度后，所述电加热器持续运行。
本发明的有益效果：
1、解决了高原地区发动机启动面临的空气气压低、温度低的问题。
2、在进气加热方式和油液加热方式上采用了热－热和电－热补偿的方案，可以有效地提高发动机启动效率。
3、在发动机进气增压上采用电动辅助涡轮。
4、通过控制装置400充分利用排气特性控制蒸发器和再热器组成的发电系统，以驱动电动辅助增压涡轮工作。
5、控制装置400可以灵活根据温度和压力传感器数据控制电加热器和辅助增压涡轮的介入以弥补发动机各工况下的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动方法的逻辑示意图。
图2为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统的结构示意图。
图3为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统的控制装置结构示意图。
图4为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统的控制阀分布示意图。
图5为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统的余热回收逻辑示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1和图2，为本发明第一个实施例，提供了一种应用于高原地区的发动机余热回收启动方法，其包括以下步骤：
S1：发动机启动之前，首先通过控制单元接收温度传感器信号判断油液温度。
传统的发动机系统在高原地区常常面临以下问题：由于空气稀薄，氧气供应减少，导致传统发动机系统的燃烧效率下降，从而降低了输出功率，影响了车辆的性能表现。
在高原地区，发动机往往需要承受更高的工作负荷，但较低的气压会导致冷却效率下降，容易引发过热问题，进而对发动机的健康稳定性产生负面影响。
并且由于气压低，高原地区的发动机启动困难，特别是在冷启动情况下，需要采用专门的启动系统来提高启动成功率。
其中，经过长时间的静置，油液温度受到外部气温的影响，低于启动温度，需要提高油液温度才能够正常启动发动机。
S2：判断YD是否大于YB，其中YD为当前油液温度，YB为发动机油液可启动温度，其中，YB的值优选的为80℃。
S3：若是，则继续通过控制单元监测发动机内当前环境压力和环境温度。
S31：若PY大于PB，PW大于PD，则启动发动机，其中PY为当前环境压力，PB为当前环境温度，其中，PB的值优选的为20℃，PY的值优选的在0.12～0.18MPa范围内。
其中，当油液温度达到启动温度后，初步满足启动条件，需要进一步判断油箱内的压力和稳定，当压力和温度均满足后，才能够彻底启动发动机。
S32：若PY小于PB，PW大于PD，则启动增压涡轮进行补压。
S33：若PY大于PB，PW小于PD，则启动电加热器提高环境温度，直至符合发动机启动条件。
其中，增压涡轮和电加热器均与汽车内置电池连接通电。
S4：若否，则通过控制单元检测储热器温度，若储热器温度满足油液预热条件，则开启油液循环系统，并启动电加热器，控制装置400持续检测发动机油液温度，直至满足启动所需温度；若储热器温度不满足油液预热条件，则启动电加热器持续加热油温，直至满足启动所需温度。
实施例2
参照图1～图5，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是提供了一种应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其应用于上述的应用于高原地区的发动机余热回收启动方法，还包括：
加热增压装置100，包括进气换热器101、增压涡轮102、电加热器103和压缩机104，压缩机104与发动机连接，增压涡轮102连接在压缩机104上，进气换热器101和电加热器103均连接于发动机进气管上。
余热发电装置200，包括蒸发器201、再热器202、循环泵203、储液罐204、冷凝器205、膨胀机206、发电机207和铅蓄电池208，蒸发器201和再热器202互相连接，循环泵203通过管道与蒸发器201和再热器202连接，储液罐204的两端分别与循环泵203和冷凝器205连接，膨胀机206连接于蒸发器201、再热器202上，其另一端与发电机207和铅蓄电池208电性连接，蒸发器201和再热器202均与进气换热器101连接。
油加热装置300，包括油路换热器301、堆积床储热器302、油液系统303和油液泵304，油路换热器301与再热器202连接，堆积床储热器302与蒸发器201和再热器202连通，油液系统303和油液泵304均与堆积床储热器302连接。
控制装置400，包括控制单元401和控制阀402，控制单元401和加热增压装置100、余热发电装置200和油加热装置300连接，控制阀402安装于辅助管道上。
其余结构与实施例1的结构相同。
使用过程中，进气换热器101进口连接空气，出口与发动机进气歧管连接，出口处连接有温度、压力传感器，所述进气歧管辅有电加热器103。
进一步的，增压涡轮102连接发动机的压缩机104，蒸发器201换热后的气体能够进入再热器202，换热流体为有机工质，通过循环泵203将储液罐204内的有机工质送入蒸发器201加热，而后进入膨胀机206做功带动发电机207发电，电能储存在铅蓄电池208中。
其中，有机工质采用R245fa、R123或R113，可根据不同的发动机排气参数灵活选用。
进一步的，再热器202热源来自蒸发器201排气，换热后排气将进入进气换热器101和油路换热器301，换热流体为有机工质，有机工质在再热器202内加热后进入与之连接的膨胀机206做功，带动发电机207发电，并将电能储存在铅蓄电池208中。
其中，蒸发器201采用管壳式，并且换热器均采用螺旋角为40°的螺旋形换热器。
更进一步的，有机工质的循环泵203将储液罐204中的有机工质送入蒸发器201完成循环；膨胀机206做功后的有机工质经冷凝器205冷却后送入储液罐204，铅蓄电池208用于进气辅助加热循环泵203和增压涡轮102。
其中，膨胀机206可根据朗肯循环功率的大小灵活选用，功率较大选用涡轮式膨胀机，功率较小选用容积式膨胀机，工质的循环泵203选择容积泵，可根据发动机参数选取合适的循环泵。
更进一步的，油路换热器301热源来自再热器202排气，堆积床储热器302连接油液系统303循环回路实现对发动机油液系统303的加热，油液系统303包括燃油、机油、刹车油、冷却液等。
其中，堆积床储热器302采用潜热形式储能，相变胶囊内部填充聚苯胺-石蜡复合材料，利用聚苯胺提升石蜡的导热性能和力学强度，根据工作温度进行选择石蜡型号，可采用石蜡RT55、RT56、RT58、RT60、RT62或RT65，相变温度在55-65℃之间，实现最佳储能效果，堆积床储热器302采用简单柱形结构，用于装载相变胶囊，并且该结构能够保证传热流体的流动均匀性达到强化换热的效果，堆积床储热器302为圆柱结构，结构强度高，堆积床储热器302上下面为热工性能好的圆锥面，顶部设置进口便于换热流体流入，提高换热流体的流动均匀性。
实施例3
参照图1～图5，为本发明的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：控制单元401包括温度压力传感器401a、开关执行器401b、转速传感器401c和转矩传感器401d，其中，通过开关执行器401b执行指令，控制温度压力传感器401a、控制阀402等器件。
温度压力传感器401a监测油箱内油温、环境温度和环境压力，转速传感器401c和转矩传感器401d实时监测发动机功率；开关执行器401b通过温度压力传感器401a对加热增压装置100、余热发电装置200和油加热装置300进行调节。
发动机启动前基于温度和海拔，调节增压涡轮102功率，再热器202排气通过进气换热器101对进入进气管的空气进行加热，发动机进气加热时，电加热器103以最大功率提升加热效率。
堆积床储热器302和油液泵304构成储热单元A，再热器202排出热量经过油路换热器301将热量储存在堆积床储热器302中。
发动机转速范围为800r/min～3000r/min，发动机转速范围包括中转速和高转速，中转速范围为800r/min～1200r/min，此范围内发动机为怠速运行和低功率运行状态；高转速范围为1200r/min～3000r/min，此范围内发动机为中高功率运行状态，发动机启动油液温度为80℃，进气温度为20℃，进气压力在0.12～0.18MPa。
发动机开启时，通过发动机排气口安装的温度传感器实时监测尾气温度，判断PF是否大于PH，其中PF为发动机尾气温度，PH为余热回收标准温度，PH的值优选的为500K；若是，则通过控制阀402控制尾气经过进气换热器101进入到蒸发器201内；若否，则通过控制阀402控制尾气排出到大气中。
控制单元401实时监测与蒸发器201相连的膨胀机206出口温度，判断PC是否大于PE，其中PC为膨胀机206出口温度，PC为二次余热回收标准温度，PC的值优选的为400K；若是，则通过控制阀402控制余热进入到再热器202内；若否，则通过控制阀402控制余热从蒸发器201排气旁路排入空气预热器中。
储液罐204中液态工质经循环泵203加压后进入蒸发器201中吸收发动机的排气余热，液态工质进入膨胀机206中推动其输出轴转动，带动发电机207发电，铅蓄电池208储存电力，且铅蓄电池208为增压涡轮102和电加热器103供电。
当油液温度达到发动机启动的额定温度后，电加热器103持续运行。
其余结构与实施例2的结构相同。
使用过程中，本系统处于高原低温低压环境下发动机冷启动模式，此模式中控制装置400接收汽车的启动信号，控制装置400接收油液中温度压力传感器401a的数据并判断是否达到启动条件，若油液温度较低，不满足发动机启动所需温度，则控制装置400检测堆积床储热器302温度，若堆积床储热器302满足油液预热条件，则开启油液循环并打开电加热器103，控制装置400持续检测发动机油液温度直至满足启动所需温度。
进一步的，发动机油液达到启动温度后，控制装置400检测当前环境压力和温度并判断是否满足发动机启动所需条件，若不满足则打开增压涡轮102和电加热器103直至进气温度和压力满足启动条件，启动发动机，控制装置400接收发动机转速传感器401c信号，并持续监测油液温度，若发动机转速稳定则根据油液温度调节电加热器103功率。
堆积床储热器302通过换热流体对发动机油液进行预热，电加热器103辅助提高油液温度。当油液温度达到发动机启动的额定温度后，为保证整个系统的合理运作，电加热器103将持续运行实现对油液系统的保温。此过程中，油路换热器301之间连接的控制阀402开启，堆积床储热器302和油液系统303之间连接的油液泵304启动，铅蓄电池对油液电加热器103供电。
进气的电加热器103和辅助的增压涡轮102开始介入，当发动机进气温度和压力达到额定条件后，发动机启动，此过程中铅蓄电池208对电加热器103和增压涡轮102的电机进行供电。
更进一步的，本系统处于高原环境发动机成功启动后低功率运行，此过程发动机处在转速为800r/min-1200r/min范围内的低负荷运行状态，控制装置400持续监测转速传感器401c和转矩传感器401d的数据确保发动机平稳运行，控制装置400继续检测油液温度，若油液温度维持在正常温度则关闭电加热器103并打开堆积床储热器302循环回路。
控制装置400继续对发动机排气温度进行检测，若不满足蒸发器201入口端进气温度，则打开排气旁路送入入口空气预热器，若满足蒸发器201入口端进气温度，则启动蒸发器201回路并打开循环泵203。
控制装置400检测蒸发器201出口温度，若蒸发器201出口温度小于500K，不满足再热器202启动温度，则打开蒸发器201排气旁路送入入口空气预热器，若满足再热器202启动条件，则打开再热器202和循环泵203，并将再热器202出口烟气连接至入口处进气空气预热器。
此模式下，本系统的工作过程为：
发动机启动时，根据转速传感器401c和转矩传感器401d的信号判断发动机处在转速为800r/min-1200r/min范围内的低负荷运行状态，若发动机尾气温度低于500K时，则控制阀门A打开，阀门B关闭，使发动机尾气通过进气加热器后直接排入大气中。
若发动机尾气温度达到500K，满足蒸发器启动条件时，则打开阀门H，关闭阀门E，发动机机尾气进入蒸发器中与经过工质泵加压的工质进行换热，
进一步，打开阀门H和阀门J，关闭阀门E、阀门I和阀门F，此时基于有机朗肯循环系统开始工作，储液罐204中液态工质经循环泵203加压后进入蒸发器201中吸收发动机的排气余热，随后进入膨胀机206中推动其输出轴转动，从而带动发电机207进行发电。
控制装置400检测膨胀机206出口温度，若出口温度小于400K不满足再热器启动温度，则接打开阀门F，关闭阀门H；若出口温度大于400K满足再热器启动条件则打开阀门H，关闭阀门F，此时再热器202的有机朗肯循环系统开始工作，再热器202中的工质吸收与蒸发器201连接的膨胀机206的排气余热，从而推动与再热器202连接的膨胀机206中的输出轴转动，从而带动与之连接的发电机207发电。完成做功后的工质经冷凝器205冷凝为饱和或过冷液体后流回储液罐204。
更进一步的，系统处于高原和环境发动机启动后大功率稳定运行时，此过程发动机处在转速为1200r/min-3000r/min范围内的中高负荷运行状态，控制装置400监测油液温度，若油液温度过高，则开启循环泵203，热能由油液传递给堆积床储热器302。位于蒸发器201入口端的温度传感器和再热器202入口端的温度传感器监测温度数据，若排气超温将会增加循环泵203的功率以维持发动机在适当的温度区间运行。
在此模式中，本系统的工作过程为：
发动机启动时，根据转速传感器401c和转矩传感器401d的信号判断发动机处于大功率运行期间，则控制装置400发出指令：先打开阀门J和阀门H，再断开阀J和阀门F，此时再热器202的有机朗肯循环系统开始工作。储液罐204中液态工质经循环泵203加压后进入蒸发器201中吸收发动机的排气余热，工质随后进入与之连接的膨胀机206中推动其输出轴转动，从而带动此处的发电机207进行发电。
进一步的，从蒸发器201上的膨胀机206中出来的工质进入再热器202中，与蒸发器201出来的的发动机排气进行换热，随后工质进入与再热器202连接的膨胀机206中，推动其输出轴转动，从而带动此处的发电机207进行发电，完成做功后的工质经冷凝器205冷凝为饱和或过冷液体后流回储液罐；此时，废气通过再热器202的排气管路排出。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种应用于高原地区的发动机余热回收启动方法，其特征在于：包括，
发动机启动之前，首先通过控制单元接收温度传感器信号判断油液温度；
判断YD是否大于YB，其中YD为当前油液温度，YB为发动机油液可启动温度；
若是，则继续通过控制单元监测发动机内当前环境压力和环境温度；
若PY大于PB，PW大于PD，则启动发动机，其中PY为当前环境压力，PB为当前环境温度；
若PY小于PB，PW大于PD，则启动增压涡轮进行补压；
若PY大于PB，PW小于PD，则启动电加热器提高环境温度，直至符合发动机启动条件；
若否，则通过控制单元检测储热器温度，若储热器温度满足油液预热条件，则开启油液循环系统，并启动电加热器维持温度，控制装置持续检测发动机油液温度，直至满足启动所需温度；若储热器温度不满足油液预热条件，则启动电加热器持续加热油温，直至满足启动所需温度。
2.一种应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其特征在于：应用于权利要求1所述的应用于高原地区的发动机余热回收启动方法，包括，
加热增压装置(100)，包括进气换热器(101)、增压涡轮(102)、电加热器(103)和压缩机(104)，所述压缩机(104)与发动机连接，所述增压涡轮(102)连接在压缩机(104)上，所述进气换热器(101)和电加热器(103)均连接于发动机进气管上；
余热发电装置(200)，包括蒸发器(201)、再热器(202)、循环泵(203)、储液罐(204)、冷凝器(205)、膨胀机(206)、发电机(207)和铅蓄电池(208)，所述蒸发器(201)和再热器(202)互相连接，所述循环泵(203)通过管道与蒸发器(201)和再热器(202)连接，所述储液罐(204)的两端分别与循环泵(203)和冷凝器(205)连接，所述膨胀机(206)连接于蒸发器(201)、再热器(202)上，其另一端与发电机(207)和铅蓄电池(208)电性连接；
所述蒸发器(201)和再热器(202)均与进气换热器(101)连接；
油加热装置(300)，包括油路换热器(301)、堆积床储热器(302)、油液系统(303)和油液泵(304)，所述油路换热器(301)与再热器(202)连接，所述堆积床储热器(302)与蒸发器(201)和再热器(202)连通，所述油液系统(303)和油液泵(304)均与堆积床储热器(302)连接；
控制装置(400)，包括控制单元(401)和控制阀(402)，所述控制单元(401)和加热增压装置(100)、余热发电装置(200)和油加热装置(300)连接，所述控制阀(402)安装于辅助管道上。
3.根据权利要求2所述的应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其特征在于：所述控制单元(401)包括温度压力传感器(401a)、开关执行器(401b)、转速传感器(401c)和转矩传感器(401d)；
所述温度压力传感器(401a)监测油箱内油温、环境温度和环境压力，所述转速传感器(401c)和转矩传感器(401d)实时监测发动机功率；
所述开关执行器(401b)通过温度压力传感器(401a)对加热增压装置(100)、余热发电装置(200)和油加热装置(300)进行调节。
4.根据权利要求所2或3述的应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其特征在于：根据温度和海拔，调节所述增压涡轮(102)功率，所述再热器(202)排气通过进气换热器(101)对进入进气管的空气进行加热，发动机进气加热时，所述电加热器(103)以最大功率提升加热效率。
5.根据权利要求4所述的应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其特征在于：所述堆积床储热器(302)和油液泵(304)构成储热单元(A)，所述再热器(202)排出热量经过油路换热器(301)将热量储存在堆积床储热器(302)中。
6.根据权利要求5所述的应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其特征在于：所述发动机转速范围为800r/min～3000r/min，所述发动机转速范围包括中转速和高转速，所述中转速范围为800r/min～1200r/min，此范围内发动机为怠速运行和低功率运行状态；
所述高转速范围为1200r/min～3000r/min，此范围内发动机为中高功率运行状态。
7.根据权利要求2、3、5和6任一所述的应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其特征在于：发动机开启时，通过发动机排气口安装的温度传感器实时监测尾气温度，判断PF是否大于PH，其中PF为发动机尾气温度，PH为余热回收标准温度；
若是，则通过控制阀(402)控制尾气经过进气换热器(101)进入蒸发器(201)内；
若否，则通过控制阀(402)控制尾气排出到大气中。
8.根据权利要求7所述的应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其特征在于：所述控制单元(401)实时监测与蒸发器(201)相连的膨胀机(206)出口温度，判断PC是否大于PE，其中PC为膨胀机(206)出口温度，PC为二次余热回收标准温度；
若是，则通过控制阀(402)控制余热进入再热器(202)内；
若否，则通过控制阀(402)控制余热从蒸发器(201)排气旁路排入空气预热器中。
9.根据权利要求8所述的应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其特征在于：所述储液罐(204)中液态工质经循环泵(203)加压后进入蒸发器(201)中吸收发动机的排气余热，液态工质进入膨胀机(206)中推动其输出轴转动，带动发电机(207)发电，所述铅蓄电池(208)储存电力，且所述铅蓄电池(208)为所述增压涡轮(102)和电加热器(103)供电。
10.根据权利要求8或9所述的应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其特征在于：当油液温度达到发动机启动的额定温度后，所述电加热器(103)持续运行。
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| CN202410129905.2A CN117846844A (zh) | 2024-01-31 | 2024-01-31 | 一种应用于高原地区的发动机余热回收启动系统和方法 |
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