DE112017002575T5

DE112017002575T5 - Abwärme-rückgewinnungssystem mit parallelen verdampfern und verfahren zum betreiben

Info

Publication number: DE112017002575T5
Application number: DE112017002575.3T
Authority: DE
Inventors: Xiaobing LIU; John Shutty
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2019-02-21
Also published as: WO2017218322A1; CN109477402A; US20190128147A1

Abstract

Ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug umfasst eine Steuerung (114), wobei die Steuerung 114 ferner einen Prozessor und einen Speicher aufweist. Der Speicher speichert Anweisungen, die vom Prozessor ausführbar sind, sodass die Steuerung dafür programmiert wird, einen Temperaturunterschied (ΔT_Evap) zu erfassen, ein Durchflussverhältnis auszuwählen und eine Ventilöffnungseinstellung (242, 244, 250, 252, 258, 260) auszuwählen. Der Temperaturunterschied (ΔT_Evap) besteht zwischen einem Arbeitsfluid (15) stromabwärts von einem ersten Verdampfer (16) und einem Arbeitsfluid (15) stromabwärts von einem zweiten Verdampfer (20). Das Durchflussverhältnis ist ein Soll-Durchflussverhältnis, das auf dem Temperaturunterschied (ΔT_Evap) basiert. Die Ventilöffnungseinstellung (242, 244, 250, 252, 258, 260) für jedes von einem ersten Ventil (84), das den Strom des Arbeitsfluids in den ersten Verdampfer (16) reguliert, und einem zweiten Ventil (86), das den Strom des Arbeitsfluids in den zweiten Verdampfer (20) reguliert, basiert auf dem Durchflussverhältnis.

Description

HINTERGRUND
Beim Betrieb üblicher Verbrennungskraftmaschinen vom in Fahrzeugen verwendeten Typ gehen schätzungsweise zwanzig bis fünfzig Prozent der Kraftstoffenergie als Abwärme verloren. Abwärme-Rückgewinnungssysteme wandeln die ansonsten vergeudete Energie in besser nutzbare Energiearten um, darunter mechanische Energie und elektrische Energie. Eine bekannte Technik zur Abwärmerückgewinnung nutzt den Clausius-Rankine-Kreisprozess mit einem organischen, hochmolekularen Fluid, das einen Siedepunkt aufweist, der niedriger als der Siedepunkt von Wasser ist. Der resultierende thermodynamische Zyklus ist auch als ORC- (Organic Rankine Cycle) Prozess bekannt.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Abwärme-Rückgewinnungssystems für eine Verbrennungskraftmaschine.
2 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Regelungssystems für das Abwärme-Rückgewinnungssystem von 1.
3 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Temperaturregelungslogik-Subsystems des Abwärme-Rückgewinnungssystems der 1 und 2.
4 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Temperaturdifferenz-Regelungslogik-Subsystems des Abwärme-Rückgewinnungssystems der 1 und 2.
5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer beispielhaften Verzögerung bei einer Abgasrückführung („AGR“) im Vergleich zu dem Frischluftstrom in Reaktion auf ein Öffnen und Schließen eines AGR-Ventils oder Schließen einer Ansaugdrossel.
6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Ventilmanagements und des Pumpenmanagements und des Temperaturmanagements eines ersten Regelungssystems, das auf sprungartige Änderungen bei der AGR reagiert.
7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Ventilmanagements und des Pumpenmanagements und des Temperaturmanagements eines zweiten Regelungssystems, das auf sprungartige Änderungen bei der AGR reagiert.
8 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Ventilmanagements und des Pumpenmanagements und des Temperaturmanagements eines dritten Regelungssystems, das auf sprungartige Änderungen bei der AGR reagiert.
9 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer ersten beispielhaften Beziehung zwischen Ventilöffnung und Durchflussverhältnis.
10 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer zweiten beispielhaften Beziehung zwischen Ventilöffnung und Durchflussverhältnis.
11 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung einer dritten beispielhaften Beziehung zwischen Ventilöffnung und Durchflussverhältnis.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
EINFÜHRUNG
Es wird angestrebt, ein reaktionsschnelles und stabiles Regelungssystem für ein Abwärme-Rückgewinnungssystem bereitzustellen, um Abwärme von Verbrennungskraftmaschinen zu gewinnen. Überdies wird angestrebt, ein Arbeitsfluid eines solchen Abwärme-Rückgewinnungssystems innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches zu halten. Des Weiteren wird angestrebt, instrumentenabhängige Zeitverzögerungen von Daten, die zu Diskontinuitäten bei der Verarbeitung führen können, zu beseitigen.
Ein beispielhaftes System umfasst ein Fahrzeugsteuerungssystem, das eine Steuerung umfasst, wobei die Steuerung ferner einen Prozessor und einen Speicher aufweist. Der Speicher speichert Anweisungen, die vom Prozessor ausführbar sind, sodass die Steuerung dafür programmiert wird, einen Temperaturunterschied zu erfassen, ein Durchflussverhältnis auszuwählen und eine Ventilöffnungseinstellung auszuwählen. Der Temperaturunterschied besteht zwischen einem Arbeitsfluid stromabwärts von einem ersten Verdampfer und einem Arbeitsfluid stromabwärts von einem zweiten Verdampfer. Das Durchflussverhältnis ist ein Soll-Durchflussverhältnis, das auf dem Temperaturunterschied basiert. Die Ventilöffnungseinstellung für jedes von einem ersten Ventil, das den Strom des Arbeitsfluids in den ersten Verdampfer reguliert, und einem zweiten Ventil, das den Strom des Arbeitsfluids in den zweiten Verdampfer reguliert, basiert auf dem Durchflussverhältnis.
Relative Orientierungen und Richtungen (zum Beispiel höher, niedriger, stromaufwärts, stromabwärts) in dieser Beschreibung sind nicht als Einschränkungen aufzufassen, sondern dienen dazu, dem Leser die bildliche Darstellung mindestens einer Ausführungsform der beschriebenen Strukturen einfacher verständlich zu machen.
Die gezeigten Elemente können viele verschiedene Formen annehmen und mehrere und/oder alternative Bauteile und Einrichtungen umfassen. Die veranschaulichten beispielhaften Bauteile sind nicht einschränkend zu verstehen. In der Tat können zusätzliche oder alternative Bauteile und/oder Implementierungen verwendet werden. Überdies sind die gezeigten Elemente nicht unbedingt maßstabsgetreu dargestellt, es sei denn, sie sind ausdrücklich als maßstabsgetreu ausgewiesen.
ELEMENTE EINES BEISPIELHAFTEN SYSTEMS
Ein beispielhaftes Abwärme-Rückgewinnungssystem 10 ist in 1 veranschaulicht. Das Abwärme-Rückgewinnungssystem 10 gewinnt Wärme aus dem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine 14 zurück. Wärme wird rückgewonnen, indem durch einen ersten oder Abgasverdampfer, alternativ als Endrohr-Verdampfer 16 bezeichnet, ein Arbeitsfluid 15 umgewälzt wird, das dem Abgas, das durch eine erste Abgasendrohrleitung 18 strömt, Wärme entzieht. Außerdem wird Wärme rückgewonnen, indem das Arbeitsfluid 15 durch einen zweiten oder AGR-Verdampfer 20 umgewälzt wird und dem Abgas, das durch eine Abgasrückführungs-(„AGR“-) Verdampfer-Einlassleitung 22 strömt, Wärme entzieht. Die Verdampfer 16 und 20 können alternativ als Fluid-Fluid-Wärmetauscher bezeichnet werden. Solche Fluid-Fluid-Wärmetauscher sind dafür geeignet, Luft oder Abgas auf einer Seite einer Wärmeaustauschfläche (nicht gezeigt) und Arbeitsfluid 15, sowohl in flüssiger Form als auch in Gasform, auf der gegenüberliegenden Seite der Wärmeaustauschfläche zu haben.
Überdies umfasst das Abwärme-Rückgewinnungssystem 10 einen Energierückgewinnungskreis 23, der den Abschnitt des Abwärme-Rückgewinnungssystems 10 umfasst, der vom Arbeitsfluid 15 durchströmt wird. Der Energierückgewinnungskreis 23 weist den Endrohr-Verdampfer 16, den AGR-Verdampfer 20, eine Turbine 24, einen von der Turbine 24 angetriebenen Generator 26, einen Kondensator 28, einen Behälter 30 für verflüssigtes Arbeitsfluid 15 und eine Pumpe 32 zum Pumpen des flüssigen Arbeitsfluids 15 auf. Das Arbeitsfluid 15 kann, als ein Beispiel, ein hochmolekulares Fluid sein, das bei einem bestimmten atmosphärischen Druck einen Siedepunkt aufweist, der niedriger als der Siedepunkt von Wasser bei diesem atmosphärischen Druck ist. Arbeitsfluids 15 sind zum Beispiel Ammoniak, Ethanol und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs) wie etwa R11 und R-134a sowie R-236a, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn es die Verdampfer 16 und 20 erreicht, ist das Arbeitsfluid zumindest teilweise im flüssigen Zustand.
Die Verbrennungskraftmaschine 14 weist mehrere Brennkammern 34 auf, in der beispielhaften Darstellung von 1 sind es vier. Ein Ansaugrohr 36, alternativ ein Einlasskrümmer, hier allgemein als Ansaugrohr 36 bezeichnet, leitet eine Mischung aus Frischluft, angesaugt aus der umgebenden Atmosphäre, und Kraftstoff zu den Brennkammern 34. Wahlweise kann rückgeführtes Abgas durch das Ansaugrohr 36 zu den Brennkammern 34 geleitet werden. Abgas aus den Brennkammern 34 wird von der Kraftmaschine 14 zu einem Abgas-Sammelrohr 38 oder Auslasskrümmer, hier allgemein als Abgas-Sammelrohr 38 bezeichnet, geleitet. Vom Abgas-Sammelrohr 38 wird das Abgas wiederum zur Abgasleitung 40 geleitet.
Das Abgas aus der Leitung 40 kann zwischen einer Weiterleitung zur AGR-Verdampfer-Einlassleitung 22 und einer Weiterleitung zur Abgasendrohrleitung 18 aufgeteilt werden. Das durch die Abgasendrohrleitung 18 strömende Abgas wird wahlweise zwischen einer Umgehungsleitung 42 und einer Einlassleitung 44 zum Endrohr-Verdampfer 16 aufgeteilt. Das durch die Einlassleitung 44 strömende Abgas strömt durch den Endrohr-Verdampfer 16 und durch die Auslassleitung 46 zu einem Endrohr 48. Die Umgehungsleitung 42 stellt die Verbindung zum Endrohr 48 her und leitet das Abgas dahin weiter. Abgas, das durch die Umgehungsleitung 42 strömt, kann durch ein in der Leitung 42 angeordnetes Umgehungsventil 50 wahlweise gedrosselt oder wahlweise vollständig blockiert werden. Das Endrohr 48 leitet das von den Leitungen 42 und 46 empfangene Abgas in die Atmosphäre, d. h. in die Umgebung außerhalb eines Fahrzeugs. Bauteile zur Abgasbehandlung, die hier nicht ausdrücklich aufgeführt sind, beispielsweise katalytische Konverter und Abgasreformer, können wahlweise einbezogen werden.
Das zur AGR-Verdampfer-Einlassleitung 22 weitergeleitete Abgas strömt zum AGR-Verdampfer 20 und wird durch eine AGR-Verdampfer-Auslassleitung 52 abgeführt. Die Auslassleitung 52 schließt an das Ansaugrohr 36 an und leitet Abgas aus dem Verdampfer 20 zum Ansaugrohr 36. Mittels eines Ventils 54, das in der Leitung 22 angeordnet ist, wird der Abgasstrom vom Abgas-Sammelrohr 38 zum AGR-Verdampfer 20 wahlweise gedrosselt oder vollständig blockiert.
Der Kreis 23 weist zusätzliche Leitungselemente zum Weiterleiten des Arbeitsfluids 15 auf. Das Arbeitsfluid 15 wird von der Pumpe 32 durch eine Arbeitsfluid-Pumpeneinlassleitung 56 angesaugt. Eine Arbeitsfluid-Pumpenauslassleitung 58 ist an die Pumpe 32 angeschlossen und empfängt von dieser Fluid. Die Leitung 58 steht mit der Arbeitsfluideinlassleitung 60 des Endrohr-Verdampfers und der Arbeitsfluideinlassleitung 62 des AGR-Verdampfers in Verbindung, wobei Fluid aus der Leitung 58 wahlweise zwischen den Leitungen 60 und 62 aufgeteilt wird. Fluid, das in die Leitung 60 gelangt, strömt in und durch einen oder mehrere Expansionskanäle (nicht gezeigt) des Endrohr-Verdampfers 16 und weiter zur Arbeitsfluidauslassleitung 64 des Endrohr-Verdampfers. Fluid, das in die Leitung 62 gelangt, strömt in und durch einen oder mehrere Expansionskanäle (nicht gezeigt) des AGR-Verdampfers 20 und weiter zur Arbeitsfluidauslassleitung 66 des AGR-Verdampfers. Das Arbeitsfluid 15 kommt in keinem der Verdampfer 16 und 20 direkt mit dem Abgas in Kontakt. Die beiden Auslassleitungen 64 und 66 leiten das Fluid 15 zu einer Mischfluidleitung 68 weiter. Die Leitung 68 teilt sich in eine Turbinenzuleitung 70 und eine Turbinenumgehungsleitung 72, wobei das Arbeitsfluid wahlweise zwischen den beiden Leitungen 70 und 72 verteilt wird. Fluid aus der Leitung 70 durchströmt die Turbine 24, wobei das Fluid 15 im gasförmigen Zustand, d. h. vollständig verdampft, ist, und wirkt in bekannter Weise auf Turbinenschaufeln (nicht dargestellt) ein und ruft ein Drehen einer Turbinenwelle 73 hervor, um Energie zu dem beispielhaften Generator 26 zu übertragen. Die Turbine 24 kann beschädigt werden, wenn sich das Fluid 15 bei Eintritt in die Turbine 24 nicht vollständig im gasförmigen Zustand befindet. Der Generator 26 wandelt die von der Turbine 24 abgegebene mechanische Leistung in elektrische Leistung um. Alternativ kann die Welle 73 mit einer anderen Vorrichtung für alternative Energie- bzw. Kraftübertragungen verbunden werden. Eine solche alternative Anordnung verbindet die Welle 73 mit einer Welle der Kraftmaschine 14. Weiterhin kann alternativ anstelle der Turbine 24 ein Hubkolben oder eine schneckenartige Entspannungsturbine verwendet werden, um das Arbeitsfluid 15 zu entspannen und diese Energie in mechanische Energie umzuwandeln, die mittels der Welle 73 übertragen wird. Eine Turbinenauslassleitung 74 leitet Fluid 15 aus der Turbine 24 zu einer Kondensatoreingangsleitung 76. Die Leitung 74 und die Leitung 72, beide sind an die Kondensatoreingangsleitung 76 angeschlossen. Die Leitung 76 ist an den Kondensator 28 angeschlossen. Der Kondensator 28 weist mindestens einen Fluidkanal (nicht gezeigt) auf, der Fluid aus der Leitung 76 empfängt. Das Fluid strömt durch den Kondensator 28 in die Kondensatorausgangsleitung 78, die das Arbeitsfluid 15 in im Wesentlichen flüssiger Form zum Behälter 30 weiterleitet.
Der Kreis 23 und die Lufteinlass- und -auslasselemente der Kraftmaschine umfassen überdies beispielhafte Messaufnehmer- und Steuerelemente. So können ein Drucksensor 80 und ein Temperatursensor 82 jeweils entlang der Leitung 56 zwischen dem Behälter 30 und der Pumpe 32 angeordnet sein. In den Leitungen 60 und 62 sind wahlweise betätigbare Ventile 84 und 86 angeordnet, um wahlweise den Strom des Arbeitsfluids 15 durch die Leitungen 60 und 62 sowie die Verdampfer 16 und 20 zuzuteilen oder zu regulieren. Alternativ kann ein einziges der Ventile 84 und 86 verwendet werden, um den Strom des Arbeitsfluids zu verteilen, solange die dem Ventil zugeordneten Verdampfer nicht mehr als die Hälfte der verfügbaren Durchflussmenge benötigen. Als weitere Alternative kann ein Umleitventil (nicht gezeigt) an einer Verbindungsstelle der Leitungen 60 und 62 angeordnet werden, um wahlweise den Strom des Arbeitsfluids zwischen den Leitungen 60 und 62 sowie den Verdampfern 16 und 20 aufzuteilen oder zu regulieren. Jede der Leitungen 60 und 62 kann einen Massenstromsensor 88 bzw. 90 aufweisen, der zwischen den jeweiligen Ventilen 84, 86 und Verdampfern 16, 20 angeordnet ist. Alternativ können die Durchsätze durch die Verdampfer 16 und 20 anhand der Ist-Drehzahl der Pumpe 32 und der Einstellung der Ventile 84 und 86 geschätzt werden. Außerdem können die Leitungen 60 und 62 Temperatursensoren 89 bzw. 91 aufweisen, um die Temperaturen des Arbeitsfluids 15 unmittelbar vor seinem Eintritt in die Verdampfer 16 und 20 zu messen. In Abhängigkeit vom Ort des Sensors 82 und möglicherweise dazwischenkommenden Temperaturänderungen kann gegebenenfalls auf die Sensoren 89 und 91 verzichtet werden und stattdessen auf die Temperaturmessungen des Sensors 82 zurückgegriffen werden. Jede der Leitungen 64 und 66 weist einen Temperatursensor 92 bzw. 93 auf, um die Temperaturen des Arbeitsfluids 15 in jeder der Leitungen 64 und 66 zu messen und um die Temperatur des Arbeitsfluids 15 in der Nähe der Ausgänge der Verdampfer 16 und 20 zu messen, wenn das Arbeitsfluid 15 die Verdampfer 16 und 20 verlässt. Als Alternative zu den Temperatursensoren 92 und 93 kann zum Bestimmen des Temperaturunterschiedes zwischen dem Arbeitsfluid, das den Verdampfer 16 verlässt, und dem Arbeitsfluid, das den Verdampfer 20 verlässt, ein einziger relativ messender Temperatursensor verwendet werden. Ein Temperatursensor 94 und ein Drucksensor 96 können jeweils entlang der Leitung 68 angeordnet sein, damit sie Angaben zu Temperatur und Druck des Arbeitsfluids 15 in der Leitung 68 liefern. Ein wahlweise betätigbares Turbineneinlassventil 98 ist in der Leitung 70 angeordnet, um den Strom des Fluids 15, der die Turbine 24 erreicht, wahlweise zu drosseln. In der Leitung 72 kann ein wahlweise betätigbares Turbinenumgehungsventil 100 angeordnet sein, damit wahlweise die Turbine 24 vom Arbeitsfluid 15 umgangen werden kann. Das Ventil 98 kann geschlossen sein und das Ventil 100 kann geöffnet sein, wenn die mittels des Sensors 94 erfassten Temperaturen anzeigen, dass sich das Arbeitsfluid 15 in einem teilweise flüssigen Zustand befindet. Der Kondensator 28 empfängt Kühlmittel, wie etwa Kraftmaschinenkühlmittel, durch eine Kondensatorkühlmittel-Einlassleitung 102. Der Kondensator 28 weist mindestens einen Kanal auf, der Kühlmittel aus der Leitung 102 empfängt. Kühlmittel, das den Kondensator 28 durchströmt hat, tritt in einem im Wesentlichen flüssigen Zustand durch die Auslassleitung 104 aus. Eine Kondensator-Kühlmittelpumpe 106 versorgt den Kondensator 28 durch die Leitung 102 mit Kühlmittel. Der Behälter 30 dient als Speicher für das Kühlfluid 15 in einem im Wesentlichen flüssigen Zustand.
Ein Einlass 107 für Frischluft 37 ist mit dem Ansaugrohr 36 verbunden. Im Ansaugrohr 36 kann ein Luftmassensensor 108 angeordnet sein, um den volumetrischen Durchsatz der in das Rohr 36 einströmenden Frischluft zu messen. Alternativ kann ein Luftmassensensor (nicht gezeigt) in der Leitung 52 angeordnet sein, um den volumetrischen Durchsatz des in das Ansaugrohr 36 einströmenden Abgases zu messen. Die Temperatursensoren 109, 110, 111, 112 können sich in den Leitungen befinden, die in die und aus den Verdampfern 16 und 20 führen, um Berechnungen der Wärmeenergie zu erleichtern, die von dem durch die Verdampfer strömenden Abgas übertragen wird. Der Temperatursensor 109 kann in der Leitung 44 angeordnet sein, um die Temperatur des in den Endrohr-Verdampfer 16 eintretenden Abgases zu messen. Der Temperatursensor 110 kann in der Leitung 46 angeordnet sein, um die Temperatur des aus dem Endrohr-Verdampfer 16 austretenden Abgases zu messen. Der Temperatursensor 111 kann in der Leitung 22 angeordnet sein, um die Temperatur des in den AGR-Verdampfer 20 eintretenden Abgases zu messen. Der Temperatursensor 112 kann in der Leitung 52 angeordnet sein, um die Temperatur des aus dem AGR-Verdampfer 20 austretenden Abgases zu messen.
2 veranschaulicht beispielhaft, wie Steuerelemente, wie etwa Sensoren und wahlweise betätigbare Ventile und Pumpen angeschlossen sind. Eine Steuerung 114 ist entweder direkt oder indirekt an Sensoren, darunter Temperatursensoren 82, 89, 92, 93, 94, 109, 110, 111, 112, Drucksensoren 80, 96 und Massenstromsensoren 88, 90, 108 elektrisch angeschlossen und empfängt von diesen Eingangssignale. Außerdem ist die Steuerung 114 entweder direkt oder indirekt an eine Pumpe 32 und Ventile 50, 54, 84, 86, 98, 100 elektrisch angeschlossen und sendet Signale an diese. Die beispielhafte Steuerung 114 ist in 2 als solche elektrischen Verbindungen über ein fahrzeuginternes Netzwerk, wie bekannt, z. B. einen Controller Area Network- („CAN“-) Bus 116 oder dergleichen, herstellend dargestellt. Das Abwärme-Rückgewinnungssystem 10 reagiert auf Eingaben der Sensoren mit einem Antreiben der Pumpe 32 und einem Betätigen der Ventile 50, 54, 84, 86, 98, 100. Das beispielhafte Abwärme-Rückgewinnungssystem 10 ist zumindest teilweise in der Steuerung 114 angeordnet, die alternativ als elektronische Steuereinheit (ECU) oder Computer bezeichnet werden kann. Die Steuerung 114 umfasst mindestens einen elektronischen Prozessor und einen zugeordneten Speicher. Der Speicher umfasst eine oder mehrere Arten von computerlesbaren Medien und speichert Anweisungen, die vom Prozessor ausführbar sind, um verschiedene Operationen auszuführen, darunter die hier offenbarten Operationen. Ferner speichert der Speicher der Steuerung 114 im Allgemeinen Remote-Daten, die via verschiedene Kommunikationsmechanismen empfangen werden; d. h. die Steuerung 114 kann im Allgemeinen für die Kommunikation über ein Fahrzeugnetzwerk, wie etwa ein Ethernet-Netzwerk oder den CAN-Bus 116 oder dergleichen, und/oder für die Verwendung anderer drahtgebundener oder drahtloser Protokolle, wie z. B. Bluetooth, etc., konfiguriert sein.
VERARBEITUNG
3 veranschaulicht ein Verfahren unter Einbeziehung eines beispielhaften Regelungslogik-Subsystems 118 zum Managen der Temperatur des Arbeitsfluids 15, kurz bevor es in die Turbine 24 eintritt. Wenn es sich bei der Expansionsvorrichtung um eine Hochgeschwindigkeitsturbine handelt, sollte sichergestellt werden, dass das Arbeitsfluid vollständig verdampft wird, bevor es in die Turbine eintritt, damit mögliche Schäden an der Turbine vermieden werden. Dementsprechend ist das Arbeitsfluid 15 vorzugsweise auf einer Temperatur, die sicherstellt, dass sich das Fluid 15 bei seinem Eintritt in die Turbine 24 in einem überhitzten Zustand befindet. Die Maximaltemperatur des Arbeitsfluids 15 sollte niedriger als die Schwelle für die chemische Zersetzung des Arbeitsfluids sein. Das Subsystem 118 kann den Prozessblock 120, den Prozessblock 122, den Prozessblock 124, den Prozessblock 126, den Prozessblock 128 und den Prozessblock 130 zum Managen der Pumpe 32 umfassen. Alternative Entspannungsmaschinen, möglicherweise einschließlich Hubkolbenexpander und schneckenartiger Entspannungsturbinen, erfordern möglicherweise nicht, dass das Arbeitsfluid vollständig verdampft wird.
Der Prozessblock 120 setzt eine Referenz- oder Solltemperatur fest, die sicherstellt, dass das Arbeitsfluid auf der gewünschten Ziel- oder Soll-Temperatur ist. Eine solche Soll-Temperatur ist in 3 als sp_T_upTurbVlv bezeichnet. Der Prozessblock 122 erfasst die Temperatur des Arbeitsfluids 15 stromaufwärts von der Turbine 24, wo das aus jedem der Verdampfer austretende Arbeitsfluid vermischt worden ist. Der Prozessblock 122 verwendet Eingaben von einem Sensor in der Nähe einer stromaufwärtigen Seite oder Ansaugseite der Turbine 24, wie beispielsweise vom Sensor 94, um eine gemessene Temperatur stromaufwärts vom Turbineneinlassventil 98 zu ermitteln, wobei die gemessene Temperatur in 3 als sensed_T_upTurbVlv bezeichnet ist. Das Turbineneinlassventil 98 bleibt geschlossen, bis die erfasste Arbeitsfluidtemperatur sensed_T_upTurbVlv einer Überhitzung entspricht. Während eines Beginnabgleichprozesses, der bei einer Aktivierung des Systems 10 stattfindet, wird das Turbinenumgehungsventil 100 allmählich geschlossen und das Turbineneinlassventil 98 allmählich geöffnet. Im Normalbetrieb ist das Ventil 98 vollständig geöffnet, um den Druck über dem Ventil 98 zu reduzieren. Die Turbinendrehzahl wird über die ohmsche Last, wie etwa die Nutzlast des Generators 26, geregelt. Wenn sensed_T_upTurbVlv oder eine überwachte Arbeitsfluid-Temperatur die Maximaltemperatur des Arbeitsfluids überschreitet, kann die Steuerung eine solche Temperatur als Hinweis auf einen Grenzwert für die Funktion des Abwärme-Rückgewinnungssystems 10 interpretieren und das Ventil 50 öffnen, insbesondere wenn die Pumpe 32 bereits mit voller Leistung arbeitet. Das Offnen des Ventils 50 ermöglicht, das Abgas das Abwärme-Rückgewinnungssystem 10 umgeht, wodurch die Wärmebelastung des Systems 10 verringert wird.
Als Alternative dazu, dass der Prozessblock 122 sensed_T_upTurbVlv als Eingabe 134 für den Prozessblock 124 bereitstellt, kann der Prozessblock 122 einen erfassten Maximalwert mehrerer erfasster Werte bereitstellen. Der erfasste Maximalwert ist die Maximaltemperatur der als Beispiel angeführten Temperaturen, darunter sensed_T_upTurbVlv, (sensed_T_downEGREvap - T_δ) und (sensed_T_downEGEvap - T_δ). Die „sensed_T“-Werte sind alle erfasste Arbeitsfluidtemperaturen, wobei sensed_T_upTurbVlv die vom Sensor 94 erfasste Temperatur ist, sensed_T_downEGREvap die vom Sensor 93 erfasste Temperatur ist und sensed_T_downEGEvap die vom Sensor 92 erfasste Temperatur ist. Die Temperatur T_δ ist eine Kalibriergröße, für die ein beispielhafter Wert 10 °C ist. Der Wert von T wird von den Eigenschaften des Systems abhängen. Bei übergroßen Werten von T_δ können die Regelung der Temperatur sensed_T_upTurbVlv (3) und die Regelung eines „Deltas Temperatur“, nachstehend ausführlicher erörtert, weniger miteinander gekoppelt sein. Delta Temperatur, alternativ als ΔT_Evap bezeichnet, unterscheidet sich von T_δ und wird nachstehend im Zusammenhang mit 4 ausführlicher erörtert. Größere Werte von T_δ ermöglichen Temperaturregelungsziele für T_upTurbVlv, sofern nicht sensed_T_downEGEvap oder sensed_T_downEGREvap um den Betrag T_δ größer ist als sensed_T_upTurbVlv. Durch einen größeren Wert von T_δ wird ein häufiger Wechsel des Temperaturregelungsziels zwischen den drei Temperaturen sensed_T_upTurbVlv, (sensed_T_downEGREvap - T_δ) und (sensed_T_downEGEvap - T_δ) vermieden, und es resultiert eine Verbesserung der Entkopplung der Regelung von T_upTurbVlv und der Regelung von ΔT_Evap.
Der Prozessblock 124 vergleicht die Werte der von den Verarbeitungsblöcken 120 und 122 gelieferten Eingaben 133 und 134, indem er die Eingabe 134 von der Eingabe 133 subtrahiert, um eine Abweichung der erfassten Temperatur vom Sollwert zu bestimmen, was eine Temperaturregelabweichung ergibt. Die vom Prozessblock 124 bereitgestellte Temperaturregelabweichung ist eine Eingabe 135, die vom Prozessblock 126 verwendet wird. Der Rückführungsregelungs-Prozessblock 126 stellt ein Regelsignal in Form der Eingabe 136 bereit, die vom Prozessblock 130 verwendet wird. Bei dem Prozessblock 126 handelt es sich um eine Proportional-Integral-Differenzial- („PID“) Regelungsfunktion, die die Eingabe 135 verarbeiten kann, um ein Regelsignal oder eine Eingabe 136 bereitzustellen, um den Massenstrom ṁ_WF, so zu korrigieren, dass die Eingabe 134, was den Wert anbelangt, der Eingabe 133 näher kommt. Solche PID-Funktionen sind wohlbekannt. Der Vorwärtsregelungs-Prozessblock 128 bestimmt einen Soll-Massenstrom des Arbeitsfluids, ṁ_WF, dem eine entsprechende Drehzahl der Pumpe 32 zugeordnet ist. Der Soll-Durchsatz und die Pumpendrehzahl können auf der Grundlage eines mathematischen Modells der Systeme 10 und 12 und der Messungen von Sensoren, einschließlich der Sensoren 92 sowie nicht dargestellter Sensoren für die Temperatur und Massenströme des Kraftmaschinenabgases durch jeden der Verdampfer 16, 20 und die Abgastemperaturen an den Ein- und Austrittspunkten jedes der Verdampfer 16, 20, berechnet werden. Der Massenstrom des Arbeitsfluids, ṁ_WF, kann unter Verwendung von Störgrößenaufschaltungs- bzw. Vorwärtsregelungsverfahren gezielt so eingestellt werden, dass die gewünschte Solltemperatur sp_T_upTurbVlv erreicht wird; dazu wird auf die folgende Gleichung zurückgegriffen:
In Gleichung 1 ist der vom AGR-Abgas freigesetzte Wärmestrom mit Q̇_EGR, bezeichnet, und der Wärmestrom, der von vom AGR-Abgas verschiedenen Abgasen oder Endrohr-Abgasen oder einfacher nur vom „Abgas“ freigesetzt wird, ist mit Q̇_EG bezeichnet. Die Enthalpie des Arbeitsfluids vor seinem Eintritt in die Turbine ist mit h_{WF_upTurbVlv} bezeichnet, und die Enthalpie des Arbeitsfluids vor seinem Eintritt in einen der Verdampfer ist mit h_{WF_upEvap} bezeichnet. Gleichung 1 kann wie im Folgenden genauer beschrieben abgeleitet werden.
Die mittels des Arbeitsfluids rückgewonnene Wärme ist eine Funktion der Wärme, die aus den Abgasen verfügbar ist. Der vom AGR-Abgas freigesetzte Wärmestrom, Q̇_EGR,, und der vom übrigen Abgas oder Endrohr-Abgas freigesetzte Wärmestrom, Q̇_EG,, können wie folgt berechnet werden:

mit

Cp = spezifische Wärme des Abgases
ṁ_EG = Massenstrom des Abgases, das den Endrohr-Verdampfer 16 durchströmt
ṁ_EGR = Massenstrom des Abgases, das den AGR-Verdampfer 20 durchströmt
T_{EG_up} = Temperatur des Abgases stromaufwärts vom Endrohr-Verdampfer 16
T_{EG_down} = Temperatur des Abgases stromabwärts vom Endrohr-Verdampfer 16
T_{EGR_up} = Temperatur des Abgases stromaufwärts vom AGR-Verdampfer 20
T_{EGR_down} = Temperatur des Abgases stromabwärts vom AGR-Verdampfer 20.

T_{EG_up} kann mittels des Sensors 109 gemessen werden. T_{EG_down} kann mittels des Sensors 110 gemessen werden. T_{EGR_up} kann mittels des Sensors 111 gemessen werden. T_{EGR_down} kann mittels des Sensors 112 gemessen werden.
Die vom Arbeitsfluid aus dem Abgas durch den AGR-Verdampfer 20 bzw. den Endrohr-Verdampfer 16 aufgenommene Wärme, ̇̇Q̇_{WF_EGR} bzw. Q̇_{WF_EG} kann wie folgt berechnet werden:

mit ṁ_{WF_EGR} gleich dem Massenstrom durch den AGR-Verdampfer 20, ṁ_{WF_EG} gleich dem Massenstrom durch den Endrohr-Verdampfer 16, h_{WF_EGR_down} gleich der Enthalpie des Arbeitsfluids stromabwärts vom AGR-Verdampfer, h_{WF_EGR_up} gleich der Enthalpie des Arbeitsfluids stromabwärts vom AGR-Verdampfer, h_{WF_EG_down} gleich der Enthalpie des Arbeitsfluids stromabwärts vom AGR-Verdampfer und h_{WF_EG_up} gleich der Enthalpie des Arbeitsfluids stromabwärts vom AGR-Verdampfer. Die Enthalpiewerte h_{WF_EGR_down}, h_{WF_EGR_up}, h_{WF_EG_down} und h_{WF_EG_up} können anhand der Temperaturmessungen von den Temperatursensoren 93, 91, 92 und 89 bestimmt werden.
Der Gesamtmassenstroms des Arbeitsfluids ṁ_WF ist gleich der Summe des Massenstroms durch den AGR-Verdampfer und den Endrohr-Verdampfer, mit ṁ_{WF_EGR} bzw. ṁ_{WF_EG} bezeichnet:
Im stationären Zustand kann die Energiebilanz zwischen der dem Abgas pro Zeiteinheit entzogenen Wärmeenergie und der vom Arbeitsfluid 15 pro Zeiteinheit aufgenommenen Wärmeenergie ausgedrückt werden als:
wobei der „Faktor“ Wärmeverluste einschließlich der Wärmeverluste aufgrund der Ineffizienzen der Verdampfer 16, 20 kompensiert, darunter, jedoch nicht beschränkt auf, einen Wärmeverlust an die Umgebung.
Die insgesamt vom Arbeitsfluid pro Zeiteinheit aufgenommene Wärmeenergie Q̇_WF, kann als Summe der Energiemengen pro Zeiteinheit ausgedrückt werden, die sowohl im Endrohr-Verdampfer 16 als auch im AGR-Verdampfer 20 aufgenommen werden, nämlich Q̇̇_{WF_EG} und Q̇_{WF_EGR}:
Unter der Annahme, dass die einzige signifikante Wärmeübertragung zum oder vom Arbeitsfluid 15 in den Verdampfern stattfindet, kann die gesamte Energiemenge, die pro Zeiteinheit vom Arbeitsfluid aufgenommen wird, Q̇_WF, als gleich dem Massenstrom ṁ_WF multipliziert mit einer Enthalpiedifferenz einer Enthalpie h_{WF_upEvap}, die sich durch eine mittels des Sensors 82 gemessene Temperatur charakterisieren lässt, und einer Enthalpie h_{WF_upTurbVlv}, die sich durch eine mittels des Sensors 94 gemessene Temperatur charakterisieren lässt, beschrieben werden:
Durch Einsetzen der Gleichungen 8 und 9 in die Gleichung 7 und Auflösen nach dem Massenstrom als Funktion der Arbeitsfluidenthalpie, die wiederum eine Funktion der Arbeitsfluidtemperatur ist, ergibt sich die vorstehende Gleichung 1:
Die Pumpendrehzahl, die erforderlich ist, um den berechneten Durchfluss und damit die gewünschte Temperatur am Sensor 94 zu erzielen, kann anhand einer Pumpenkennlinie berechnet werden. Ein solcher Wert kann eine wesentliche Komponente des Vorwärtsregelungsoperators 128 und der Eingabe 137 sein. Die Werte der Vorwärtsregelungseingabe 137 und der Rückführungsregelungseingabe 136 werden im Operator 130 kombiniert, um ein Regelungssignal für die Pumpe 32 in Form eines Eingangssignals 138 zu erzeugen, das an die Pumpe 32 adressiert wird.
Eine beispielhafte Delta-Temperaturregelung umfasst eine Regelung mit Störgrößenaufschaltung bzw. Vorwärtsregelung und eine korrigierende Rückführungsregelung, wie in 4 dargestellt. Die Rückführungsregelung kann eine PID-Regelung sein. Das gemessene Delta Temperatur wird durch Einstellen der Öffnungen der zwei Verteilerventile 84 und 86 stromaufwärts vom Verdampfer 16 bzw. 20 reguliert. Die Vorwärtsregelung wird zum Erreichen eines Soll-Temperatur-Deltas eingerichtet und basiert, zumindest teilweise, auf der folgenden Gleichung: Wärmeübertragungsverhältnis = 100 * (Wärmeübertragung vom AGR-Gas)/ (Wärmeübertragung vom AGR-Gas + Wärmeübertragung vom Abgas).
Die Wärmeübertragungsrate für AGR-Abgas und Abgas wird nach den Gleichung 2 und 3 berechnet, die nachstehend wiederholt angegeben sind:
Das Wärmestromverhältnis Hx wird mit den vorstehend angegebenen Werten berechnet, um zur nachstehenden Gleichung zu gelangen:
Ausgehend von dem mittels Gleichung 10 und Gleichung 7 ((Q̇_EGR+Q̇_EG)*Faktor = (Q̇_{WF_EGR}+Q̇_{WF_EG})) bestimmten Wert wird eine mathematische Beziehung zwischen dem Wärmestromverhältnis Hx und dem Delta T des aus den Verdampfern austretenden Arbeitsfluids hergestellt.
4 veranschaulicht ein Verfahren unter Einbeziehung eines beispielhaften Regelungslogik-Subsystems 140 zum Managen des Temperaturunterschiedes zwischen einer Temperatur des aus dem Verdampfer 16 austretenden Arbeitsfluids 15 und einer Temperatur des aus dem Verdampfer 20 austretenden Arbeitsfluids 15. Ein möglicher Wert für den Temperaturunterschied oder Delta Temperatur ist null. Das Ist- oder gemessene Delta Temperatur des Arbeitsfluids kann bestimmt werden durch Vergleichen der Temperaturmessungen, die von den Temperatursensoren 92 und 93 bereitgestellt werden. Im Zuge der Entwicklung des hier beschriebenen Verfahrens und Systems wurde für ein Delta Temperatur der Wert von null festgelegt, um für eine stabile Temperatur am Turbineneinlass zu sorgen. Es können jedoch auch alternative Werte, wie beispielsweise -10 und +10, ohne darauf beschränkt zu sein, auf einer relevanten Temperaturskala, verwendet werden. Das Subsystem 140 kann den Prozessblock 141, den Prozessblock 142, den Prozessblock 144, den Prozessblock 146, den Prozessblock 148, den Prozessblock 150 und den Prozessblock 152 zum Managen der Ventile 84 und 86 umfassen.
Der Prozessblock 141 ermittelt ein Soll-Delta Temperatur, in 4 als spΔT_Evap bezeichnet, um die Temperatur T_upTurbVlv des in die Turbine eintretenden Arbeitsfluids 15 besser zu ermöglichen.
Das Soll-Delta Temperatur, spΔT_Evap, kann null gesetzt werden. Der Prozessblock 142 bestimmt den Temperaturunterschied zwischen der Temperatur des Arbeitsfluids stromabwärts vom Verdampfer 16 und der Temperatur des Arbeitsfluids stromabwärts vom Verdampfer 20. Der Prozessblock 142 kann Eingaben gemessener Temperaturen von den Sensoren 92 und 93 verwenden, um den Temperaturunterschied dazwischen zu ermitteln, als Delta Temperatur des Arbeitsfluids 15, das die Verdampfer 16 und 20 verlässt, bezeichnet und in 4 als ΔT_Evap bezeichnet. Der Prozessblock 144 übt die Funktion des Vergleichens der Werte der von den Verarbeitungsblöcken 141 und 142 gelieferten Eingaben 153 und 154 aus, indem er die Eingabe 154 von der Eingabe 153 subtrahiert, um eine Abweichung des erfassten Deltas Temperatur vom Sollwert (spΔT_Evap - ΔT_Evap) oder ein Delta Temperaturregelabweichung zu bestimmen. Das vom Prozessblock 144 bereitgestellte Delta Temperaturregelabweichung ist eine Eingabe 155, die vom Prozessblock 146 verwendet wird. Der Rückführungsregelungs-Prozessblock 146 stellt ein Regelsignal in Form der Eingabe 156 bereit, die vom Prozessblock 150 verwendet wird. Der Prozessblock 146 kann als PID-Regler-Rückführungsfunktion beschrieben werden, welche die Eingabe 155 verarbeitet, um ein Abweichungen korrigierendes Rückführsignal oder eine Eingabe 156 bereitzustellen, das/die vom Prozessblock 150 mit einem Vorwärtsregelungs- Eingangssignal 157 kombiniert wird, das vom Vorwärtsregelungs-Prozessblock 148 bereitgestellt wird.
Eine beispielhafte Logik umfasst den Prozessblock 148, der unter Verwendung der Gleichung 10 einen Vorwärtsregelungswert des Wärmestromverhältnisses Hx ermittelt. Der Prozessblock 148 kann die Massenströme der Abgase durch die Verdampfer 16 und 20, wie anhand der vom Sensor 108 gelieferten Messungen und der nachstehend beschriebenen Berechnungen ermittelt, und die gemessenen Temperaturen von Temperatursensoren, einschließlich der Sensoren 109 und 111, verwenden, um Sollwerte für Temperaturen der aus den Verdampfern 16 und 20 austretenden Abgase, wie sie mittels der Sensoren 110 und 112 gemessen werden können, festzusetzen, die mit einem Delta Temperatur von null kompatibel sind. Alternativ können sich Abgas-Massenstromsensoren an anderen Orten befinden, beispielsweise in der Leitung 52, der Leitung 40, der Leitung 44 und der Leitung 22.
Der Prozessblock 150 summiert die Eingabe 156 vom PID-Regler und die Eingabe 157 vom Vorwärtsregler, um eine Eingabe 158 für den Prozessblock 152 bereitzustellen. Im Prozessblock 152 übersetzt die Steuerung 114, basierend auf Testdaten vom stationären Zustand, Simulation oder Modellierung, den korrigierten Wert von Hx, der durch die Eingabe 158 bereitgestellt wird, in Einstellungen der Ventilöffnungsstellung für die Ventile 84 und 86 und zwar unter Verwendung von Kennlinien / Kennfeldern für die zwei Verteilerventile 84 und 86. Der Prozessblock 152 stellt das Eingabesignal 160 für das Ventil 84 und das Eingabesignal 162 für das Ventil 86 bereit und betätigt wahlweise jedes der Ventile 84 und 86 in Reaktion auf das Delta Temperatur.
Wie bereits erwähnt, wird angestrebt, instrumentenabhängige Zeitverzögerungen von Daten, die zu Diskontinuitäten bei der Verarbeitung führen können, zu beseitigen. Eine solche Diskontinuität kann sich aus der Verwendung der CO₂-Messung der Luft im Ansaugrohr zur Berechnung des Prozentsatzes der Ansaugluft, den die AGR darstellt, ergeben. Der AGR-Anteil in Prozent in Abhängigkeit von der Zeit in Millisekunden ist in 5 als Kurve 170 dargestellt. Ergebnis dieses Verfahrens ist die Kurve 170 des AGR-Prozentsatzes, wobei sowohl die Echtzeit-AGR als auch die gemessene Zufuhr von Frischluft 37 bis zu einigen Sekunden verzögert sind. Die Diskontinuität ist besonders auffällig, wenn die CO₂-Messung mittels eines CO₂-Analysators durchgeführt wird, der sich in einiger Entfernung von der Kraftmaschine befindet. Wenn beispielsweise der CO₂-Analysator über ein Rohr mit kleinem Durchmesser mit dem überwachten Ort verbunden ist, kann ein merklicher Zeitunterschied zwischen dem Zeitpunkt, zu dem eine Änderung des CO₂-Gehalts am überwachten Ort auftritt, und dem Zeitpunkt, zu dem die Änderung vom Analysator erfasst wird, bestehen. Die gemessene Zufuhr von Frischluft 37 ist als Kurve 172 in kg/h als Funktion der Zeit in ms graphisch dargestellt. Es ist deutlich eine zeitliche Verzögerung der AGR-Kurve 170 gegenüber der Frischluft-Kurve 172 erkennbar. Infolge der vorstehend beschriebenen Zeitverzögerung zeigt ein volumetrischer Durchsatz, berechnet als AGR-Massenstromkurve 174, abgetragen in kg/h, oder AGR-Durchsatz, wie in 6 veranschaulicht, eine vorübergehende Abnahme, während der Ist-AGR-Durchsatz nicht in dem Maße abfällt. Wie ebenfalls in 6 gezeigt ist, führt der wahrgenommene kurzzeitige Abfall oder die negative Spitze 176 bei der AGR am AGR-Übergangspunkt zu einer Systemantwort auf den wahrgenommenen Abfall. Die Systemantwort ruft, obwohl sie letztendlich gedämpft wird, signifikante Schwingungen bei der Regelung des Ventils 84, veranschaulicht durch die Kurve 178 mit der Bezeichnung orc_ducyFil_EGEvapVlv, und des Ventils 86, veranschaulicht durch die Kurve 180 mit der Bezeichnung orc_ducyFil_EGREvapVlv, und der Pumpe 32, veranschaulicht durch die Kurve 182 mit der Bezeichnung orc_ducy_HPP, hervor. Entsprechend den Schwankungen der Ventil- und Pumpensignale erfahren die Systemtemperaturen, einschließlich der mittels des Sensors 94 gemessenen Temperatur und der Temperaturen an den Ausgängen der Verdampfer 16 und 20, die vom Sensor 92 verwendet werden, um das Delta Temperatur zu bestimmen, signifikante Schwingungen. Die Kurve 184, mit orc_SnsFil_TupTurbVlv bezeichnet, stellt den mittels des Sensors 94 gemessenen Temperaturverlauf dar. Die Kurven 186 und 188, mit orc_SnsFil_Tdown EGEvap bzw. orc_SnsFil_Tdown EGREvap bezeichnet, stellen die Temperaturen des Abgases dar, das aus dem Endrohr-Verdampfer bzw. dem AGR-Verdampfer austritt. Die Differenz zwischen den Kurven 186 und 188 entspricht dem Delta Temperatur, das mittels des Sensors 92 erfasst wird. Die Kurve 184 zeigt eine Spitze von bis zu 15 °C über dem Soll und Täler von bis zu 25 °C unter dem Soll. Das gleiche Phänomen, jedoch in entgegengesetzter Richtung, tritt auf, wenn die AGR abnimmt. Das heißt, bei einer tatsächlichen Abnahme der AGR gibt es eine eigentlich nicht vorhandene Spitze 190 bei der AGR, die wahrgenommen wird. Dies führt ebenfalls zu signifikanten Schwingungen, die letztendlich gedämpft werden. Eine Lösung, um die Zeitspanne zu verkürzen, besteht darin, den CO₂-Analysator näher an den überwachten Ort zu bringen; im Folgenden wird jedoch eine alternative Lösung beschrieben.
7 veranschaulicht die Leistung eines Systems, in dem die wahrgenommene AGR-Verzögerung im Wesentlichen dadurch beseitigt wird, dass ein Schätzwert des AGR-Massenstroms berechnet wird und der so berechnete Wert anstelle des auf dem CO₂-Gehalt im Ansaugrohr basierenden Werts verwendet wird. Die AGR-Spitzen 176 und 190 wurden im Wesentlichen beseitigt.
Der AGR-Anteil in Prozent kann berechnet werden als: $\begin{array}{l} AGR-Anteil = 100 * AGR-Durchsatz/ (AGR-Durchsatz+Frischluft- \\ Massenstrom) = 100 * (Kraftmaschinen-Einlasstrom-Frischluft-Massenstrom) / \\ Kraftmaschinen-Einlasstrom . \end{array}$
Der Kraftmaschinen-Einlassstrom in l/h kann für einen Viertaktmotor wie folgt berechnet werden. $\begin{array}{l} Kraftmaschinen-Einlasstrom = volumetrischer Wirkungsgrad * \\ Hubraum pro Zylinder* (P/ (R*T)) *Motordrehzahl* (60 min/h) *Anzahl \\ der Zylinder/2, wobei : \end{array}$
der Zylinderhubraum in Litern angegeben ist;

P = Druck im Ansaugrohr;
R = Gaskonstante;
T = Temperatur im Ansaugrohr;

Die Kurven 200, 202, 204, 206, 208, 210, 212 in 7 spiegeln die Regelung der Temperatur des Arbeitsfluids 15 bei dem unter Verwendung der Gleichungen 12 und 13 abgeleiteten AGR-Durchsatz wider. Die in 7 dargestellte Kurve 200 des volumetrischen Durchsatzes des AGR-Massenstroms tritt im Wesentlichen gleichzeitig wie die Änderung bei der Frischluft auf, und die Spitzen 176 und 190 von 6 werden vermieden. Die Systemantwort ist optimal gedämpft, ohne übermäßige Schwingungen bei der Regelung des Ventils 84, veranschaulicht durch die Kurve 202 mit der Bezeichnung orc_ducyFil_EGEvapVlv, und des Ventils 86, veranschaulicht durch die Kurve 204 mit der Bezeichnung orc_ducyFil_EGREvapVlv, und der Pumpe 32, veranschaulicht durch die Kurve 206 mit der Bezeichnung orc_ducy_HPP. Entsprechend den Ventil- und Pumpensignalen zeigen die Systemtemperaturen, einschließlich der mittels des Sensors 94 gemessenen Temperatur und der Temperaturen an den Ausgängen der Verdampfer 16 und 20, die von den Sensoren 92 und 93 für das Bestimmen des Deltas Temperatur bereitgestellt werden, bemerkenswert stabile Werte. Die Kurve 208, mit orc_SnsFil_TupTurbVlv bezeichnet, stellt den mittels des Sensors 94 gemessenen Temperaturverlauf dar. Die Kurven 210 und 212, mit orc_SnsFil_Tdown EGEvap bzw. orc_SnsFil_Tdown EGREvap bezeichnet, stellen die Temperaturen des Abgases dar, das aus dem Endrohr-Verdampfer bzw. dem AGR-Verdampfer austritt. Die Differenz zwischen den Kurven 210 und 212 entspricht dem Delta Temperatur, das mittels des Sensors 92 erfasst wird. Die Kurve 208 bleibt innerhalb eines Bandes um das Soll von ungefähr 20 °C.
Die Kurven 220, 222, 224, 226, 228, 230, 232 von 8 spiegeln die Regelung der Temperatur des Arbeitsfluids 15 bei dem AGR-Durchsatz wider, der unter Verwendung der Gleichungen 12 und 13 abgeleitet wird, wie in 7, jedoch ohne Vorwärtsregelung. Die Kurve 220 des volumetrischen Durchsatzes des AGR-Massenstroms von 8 ist der Kurve 200 in 7 im Wesentlichen gleich. Ohne Vorwärtsregelung erfolgt die Systemantwort viel langsamer, wobei die Ventile 84 und 86 allmählicher ihre Stellung ändern als bei dem System von 7. Wenn beispielsweise in 7 der AGR-Durchsatz verringert werden wurde, würde das Ventil 86 nahezu sofort in einer stufenartigen Weise eingestellt werden, um den Durchfluss durch den Verdampfer 20 zu reduzieren, und das Ventil 84 würde im Wesentlichen gleichzeitig in einer stufenartigen Weise geöffnet werden, um den Durchfluss durch den Verdampfer 20 zu erhöhen. Hingegen würde in 8, wie durch die Kurve 222 dargestellt, das Ventil 84 allmählicher geöffnet und in ungefähr 25 s linear bis zum maximalen Durchflusszustand hochgefahren werden. Im Wesentlichen zur gleichen Zeit, zu der die Kurve 222 den maximalen Durchflusszustand erreichen würde, nimmt die Kurve der Einstellung des Ventils 86 zum Regeln des Durchflusses des Arbeitsfluids 15 durch den Verdampfer 20 über ungefähr 25 s im Wesentlichen linear ab. Ebenso wird bei Erhöhung des Abgasanteils, der für die AGR umgeleitet wird, das Ventil 86 allmählich geöffnet und das Ventil 84 allmählich in eine stärker drosselnde Stellung gebracht, wie die Kurven 222 und 224 zeigen. Die Kurve 226 des Pumpensteuersignals 226 zeigt signifikant größere Schwankungen als die entsprechende Kurve 206 von 7. Entsprechend den Schwankungen der Ventil- und Pumpensignale erfahren die Systemtemperaturen, einschließlich der mittels des Sensors 94 gemessenen Temperatur und der Temperaturen an den Ausgängen der Verdampfer 16 und 20, die vom Sensor 92 verwendet werden, um das Delta Temperatur zu bestimmen, signifikante Schwingungen. Die Kurve 228, mit orc_SnsFil_TupTurbVlv bezeichnet, stellt den mittels des Sensors 94 gemessenen Temperaturverlauf dar. Die Kurven 230 und 232, mit orc_SnsFil_Tdown EGEvap bzw. orc_SnsFil_Tdown EGREvap bezeichnet, stellen die Temperaturen des Abgases dar, das aus dem Endrohr-Verdampfer bzw. dem AGR-Verdampfer austritt. Die Differenz zwischen den Kurven 230 und 232 entspricht dem Delta Temperatur, das mittels des Sensors 92 erfasst wird. Die Kurve 228 bleibt innerhalb eines Bandes um das Soll von ungefähr 40 °C.
Die 9, 10 und 11 liefern ein zusätzliches Detail dazu, wie die Eingaben 160 und 162 in die Ventile 84 und 86 mittels des Prozessblocks 152 auf der Grundlage der Eingabe 158 erzeugt werden. Der Prozessblock 152 stellt eine Zuordnung zwischen der Eingabe 158 und den Ventilöffnungseinstellungen der Ventile 84 und 86, die eine Aufteilung des Arbeitsfluids 15 von der Pumpe 32 zwischen den Verdampfern 16 und 20 vornehmen, her. Wie bereits beschrieben, wird die Eingabe 158 vom Prozessblock 150 erzeugt, der die Eingabe 156 vom PID-Rückführungsregelungs-Prozessblock 146 und die Eingabe 157 vom Vorwärtsregelungs-Prozessblock 148 in Teilen summiert. Jede der 9, 10 und 11 stellt ein Diagramm 240, 248 bzw. 256 dar, das für jedes der Ventile 84 und 86 eine beispielhafte Beziehung von wählbaren Ventilöffnungseinstellungen, auf der vertikalen Achse als „Ventilöffnung“ bezeichnet, als Funktion eines Durchflussverhältnisses veranschaulicht. Die Dimension „Ventilöffnung“ ist ohne Maßeinheit, denn sie repräsentiert einen Prozentsatz des verfügbaren Durchflussquerschnitts jedes der Ventile 84 und 86, bezogen auf den vollständig geöffneten Zustand. Das „Durchflussverhältnis“ ist das Verhältnis des Massenstroms des durch Ventil 1 strömenden Arbeitsfluids, wobei das Ventil 84 ein beispielhaftes Ventil 1 ist, zum Gesamtmassenstrom des Arbeitsfluids, das durch beide Ventile 84 und 86 strömt. Das Durchflussverhältnis kann (mit den Variablen aus Gleichung 6) als Gleichung ausgedrückt werden:
9 ist ein Diagramm 240 zur Veranschaulichung einer ersten beispielhaften Beziehung zwischen Ventilöffnung und Durchflussverhältnis. In dem beispielhaften Diagramm 240 veranschaulicht der mit „v1 Öffnung“ bezeichnete Graph 242 die Ventilöffnungseinstellung des Ventils 84 für einen Durchfluss des Arbeitsfluids 15 durch das Ventil 84 und den Verdampfer 16. v1 Öffnung 242 nimmt von null bis auf 100 zu, während das Durchflussverhältnis von null bis auf 100 zunimmt. Der mit „v2 Öffnung“ bezeichnete Graph 244 veranschaulicht die Ventilöffnungseinstellung des Ventils 86 für einen Durchfluss des Arbeitsfluids 15 durch das Ventil 86 und den Verdampfer 20. v2 Öffnung 244 nimmt von 100 bis auf null ab, während das Durchflussverhältnis von null bis auf 100 zunimmt. Ein beispielhafter Anfangssollwert der Ventilöffnungen 242 und 244 ist 50 oder 50 % für jede dieser Öffnungen, der auftritt, wenn das Durchflussverhältnis 50 oder 50 % beträgt. Der Gesamtmassenstrom des Arbeitsfluids 15 durch die Verdampfer 16 und 20 ist bei einem System, das auf das Diagramm 240 zurückgreift, im Wesentlichen konstant und entspricht einem Ventilöffnungswert von 100.
10 ist ein Diagramm 248 zur Veranschaulichung einer zweiten beispielhaften Beziehung zwischen Ventilöffnung und Durchflussverhältnis. In dem beispielhaften Diagramm 248 veranschaulicht der mit „v1 Öffnung“ bezeichnete Graph 250 die Ventilöffnungseinstellung des Ventils 84 für einen Durchfluss des Arbeitsfluids 15 durch das Ventil 84 und den Verdampfer 16. v1 Öffnung 250 nimmt von null bis auf 100 zu, während das Durchflussverhältnis von null bis auf 50 zunimmt; an diesem Punkt geht v1 Öffnung 250 in ein Plateau über und bleibt bei einem Durchflussverhältnis von 100. Der mit „v2 Öffnung“ bezeichnete Graph 252 veranschaulicht die Ventilöffnungseinstellung des Ventils 86 für einen Durchfluss des Arbeitsfluids 15 durch das Ventil 86 und den Verdampfer 20. v2 Öffnung 252 beginnt bei 100 und bleibt dort, bis das Durchflussverhältnis 50 ist, woraufhin der Wert für v2 Öffnung linear abfällt, auf null, wenn das Durchflussverhältnis 100 ist. Die maximalen Plateauwerte der beiden Ventilöffnungen 250 und 252 sind 100 %. Eine solche Ausgestaltung reduziert vorteilhaft sowohl die Durchflussbegrenzung als auch den Druckabfall bei den Ventilen 84 und 86. Ein weiterer Vorteil der Durchflussverhältnisbeziehung des Diagramms 248 gegenüber der Durchflussverhältnisbeziehung des Diagramms 240 besteht darin, dass sich bei dem Diagramm 248 jeweils nur eines der Ventile 84 und 86 bewegt. Dadurch werden Wechselwirkungen bei der Bewegung der Ventile 84 und 86 wesentlich reduziert, und es wird ein lineareres Verhalten des Deltas Temperatur, ΔT_Evap und der Temperatur des Arbeitsfluids 15 stromaufwärts von der Turbine, T_upTurbVlv, in Reaktion auf Befehle von Steuerung 114 erzielt. Ein beispielhafter Anfangssollwert der Ventilöffnungen 250 und 252 ist 100 oder 100 % für jede dieser Öffnungen, der auftritt, wenn das Durchflussverhältnis 50 oder 50 % beträgt. Bei einem System, welches auf das Diagramm 248 zurückgreift, ändert sich der Gesamtmassenstrom des Arbeitsfluids 15, das durch die Verdampfer 16 und 20 strömt, mit dem kumulierten Durchfluss, der den kombinierten Ventilöffnungsstellungen von 100 bis 200 entspricht. In einem solchen System tritt der kumulierte Höchstwert von 200 der Ventilöffnungsstellung bei einem Durchflussverhältnis gleich 50 auf, und die niedrigen Werte von 100 der Ventilöffnungsstellung treten bei Durchflussverhältnissen von null und 100 auf.
11 ist ein Diagramm 256 zur Veranschaulichung einer dritten beispielhaften Beziehung zwischen Ventilöffnung und Durchflussverhältnis. Durch Modellierung und Versuche wurde entdeckt, dass eine Ventilöffnung von 35 % ausreicht, um die erforderliche Regelung der Temperaturen zu ermöglichen. Dies kann die Auswahl der Maße der Ventile 84 und 86 in Abhängigkeit von der Nennweite oder dem Höchstwert des Durchflusses durch die Ventile beeinflussen. In dem beispielhaften Diagramm 256 veranschaulicht der mit „v1 Öffnung“ bezeichnete Graph 258 die Ventilöffnungseinstellung des Ventils 84 für einen Durchfluss des Arbeitsfluids 15 durch das Ventil 84 und den Verdampfer 16. v1 Öffnung 258, beispielhaft, nimmt von null bis auf 35 zu, während das Durchflussverhältnis von null bis auf 50 zunimmt, geht an diesem Punkt in ein Plateau über und bleibt bei einem Durchflussverhältnis von 35. Der mit „v2 Öffnung“ bezeichnete Graph 260 veranschaulicht die Ventilöffnungseinstellung des Ventils 86 für einen Durchfluss des Arbeitsfluids 15 durch das Ventil 86 und den Verdampfer 20. v2 - Öffnung 260 beginnt bei 37,5 und bleibt auf diesem Plateau, bis das Durchflussverhältnis 50 überschreitet, woraufhin der Wert für v2 Öffnung linear abfällt, auf null, wenn das Durchflussverhältnis 100 ist. Die Durchflussverhältnisbeziehung von Diagramm 256 hat die Vorzüge der Durchflussverhältnisvorteile von Diagramm 248. Die Beschränkung der Ventilöffnungen auf eine Öffnung von weniger als 50 % ergibt eine schnellere Reaktionszeit, da die Ventile nicht vollständig geöffnet werden müssen. Zudem wird durch die Beschränkung der Ventilöffnungen die Zeit, die die Ventile 84 und 86 in ihrem Ventilsättigungsbereich verbringen, verkürzt und potenziell eliminiert. Der Sättigungsbereich eines Ventils zeichnet sich üblicherweise dadurch aus, dass kein zusätzlicher Durchfluss auftritt, wenn das Ventil mit zusätzlichem elektrischem Strom gespeist wird. Ein beispielhafter Anfangssollwert für die Ventilöffnung 258 ist 35 oder 35 % und für die Ventilöffnung 260 beträgt er 37,5 oder 37,5 %, wobei er bei einem Durchflussverhältnis von 50 oder 50% auftritt. Bei einem System, welches auf das Diagramm 256 zurückgreift, ändert sich der Gesamtmassenstrom des Arbeitsfluids 15, das durch die Verdampfer 16 und 20 strömt, mit den Ventilöffnungsstellungen von 37,5 auf 72,5, auf 35. In einem solchen System tritt der Spitzenwert von 72,5 der Ventilöffnungsstellung bei einem Durchflussverhältnis gleich 50 auf, und ein erster niedriger Ventilöffnungsstellungswert von 37,5 tritt bei einem Durchflussverhältnis von null auf und ein zweiter niedriger Ventilöffnungsstellungswert von 35 tritt bei einem Durchflussverhältnis von 100 auf. Die Ventile 84, 86 können eine nichtlineare Beziehung zwischen dem Durchsatz und der Ventilöffnung aufweisen. Wenn dem so ist, werden die in den 9 bis 11 dargestellten geraden Linien eine gewisse Krümmung aufweisen. Die Krümmung kann anhand der Ventilkenndaten der ausgewählten Ventile geschätzt werden.
FAZIT
Offenbart wurden ein System und ein Verfahren zum Managen eines Abwärme-Rückgewinnungssystems mit zwei Verdampfern.
Was die Verweise auf Computer in der vorliegenden Beschreibung anbelangt, so umfassen Computervorrichtungen, wie etwa die hier erörterten, im Allgemeinen jeweils Anweisungen, die mittels einer oder mehrerer Computervorrichtungen, wie etwa den vorstehend genannten, ausführbar sind, um Blöcke oder Schritte der vorstehend beschriebenen Prozesse auszuführen. Beispielsweise liegen die vorstehend erörterten Prozessblöcke als computerausführbare Anweisungen vor.
Im Allgemeinen können die beschriebenen Computersysteme und/oder -vorrichtungen eines von etlichen Computerbetriebssystemen verwenden, einschließlich, jedoch keineswegs beschränkt auf, Versionen und/oder Varianten des Betriebssystems Microsoft Automotive^®, des Betriebssystems Microsoft Windows^®, des Unix-Betriebssystems (z. B. des Betriebssystems Solaris^®, das von der Oracle Corporation aus Redwood Shores, Kalifornien (USA), vertrieben wird), des Betriebssystems AIX UNIX, das von International Business Machines aus Armonk, New York (USA) vertrieben wird, des Linux-Betriebssystems, der Betriebssysteme Mac OSX- und iOS, die von der Apple Inc. aus Cupertino, Kalifornien (USA) vertrieben werden, des Betriebssystems BlackBerry OS von Blackberry, Ltd. aus Waterloo, Kanada, und des von Google Inc. und der Open Handset Alliance entwickelten Betriebssystems Android. Beispiele für Computervorrichtungen umfassen, ohne Einschränkung, einen bordeigenen Fahrzeugcomputer, einen Mikrocontroller, eine Computer-Workstation, einen Server, einen Desktop-, einen Notebook-, einen Laptop- oder einen Handheld-Computer oder irgendein anderes Computersystem und/oder -gerät.
Computervorrichtungen umfassen im Allgemeinen computerausführbare Anweisungen, wobei die Anweisungen von einer oder mehreren Computervorrichtungen, wie den vorstehend aufgeführten, ausführbar sind. Computerausführbare Anweisungen können aus Computerprogrammen heraus kompiliert oder interpretiert werden, die mithilfe einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder Technologien erstellt wurden, darunter, jedoch nicht beschränkt auf, Java™, C, C++, Matlab, Simulink, Stateflow, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML usw. Einige dieser Anwendungen können auf einer virtuellen Maschine, wie beispielsweise der Java Virtual Machine, der Dalvik Virtual Machine oder dergleichen, kompiliert und ausgeführt werden. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. aus einem Speicher, von einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus; dadurch führt er einen oder mehrere Prozesse aus, darunter einen oder mehrere der hier beschriebenen Prozesse. Solche Anweisungen und andere Daten können mithilfe einer Vielzahl von computerlesbaren Medien gespeichert und übermittelt werden. Eine Datei in einer Computervorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw.
Ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) umfasst jedes nichtflüchtige (z. B. materielle) Medium, das an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die von einem Computer (z. B. von einem Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, darunter, jedoch nicht beschränkt auf, nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Zu den nichtflüchtigen Medien können beispielsweise optische oder magnetische Platten und andere persistente Speicher gezählt werden. Flüchtige Medien können beispielsweise dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) einschließen, der typischerweise einen Hauptspeicher bildet. Solche Anweisungen können mithilfe eines oder mehrerer Übertragungsmedien übermittelt werden, darunter Koaxialkabel, Kupferdraht und Lichtwellenleiter, einschließlich der Kabel, die einen mit einem Prozessor eines Computers gekoppelten Systembus umfassen. Übliche Formen von computerlesbaren Medien sind beispielsweise eine Diskette (Floppy Disk), eine Speicherfolie, eine Festplatte, ein Magnetband, irgendein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, irgendein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, irgendein anderes körperliches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, irgendein anderer Speicherchip oder eine Speicherkassette oder irgendein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.
Datenbanken, Datenbestände oder andere hier beschriebene Datenspeicher können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern, Zugreifen und Abrufen verschiedener Arten von Daten umfassen, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, eines Satzes von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbank-Managementsystems (RDBMS) usw. Jeder derartige Datenspeicher ist im Allgemeinen in einer Computervorrichtung enthalten, die ein Computerbetriebssystem, wie eines der vorstehend genannten, verwendet, und es wird über ein Netzwerk auf eine oder mehrere von einer Vielzahl von Weisen darauf zugegriffen. Auf ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem aus zugegriffen werden, und es kann Dateien umfassen, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS benutzt im Allgemeinen zusätzlich zu einer Sprache zum Erzeugen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen von gespeicherten Prozeduren die Structured Query Language (SQL), wie etwa die vorerwähnte PL/SQL-Sprache.
In einigen Beispielen können Systemelemente als computerlesbare Anweisungen (z. B. Software) auf einer oder mehreren Computervorrichtungen (z. B. Servern, PCs usw.) implementiert und auf damit verbundenen computerlesbaren Medien (z. B. Disketten, Speichern usw.) gespeichert sein. Ein Computerprogrammprodukt kann solche Anweisungen, die auf computerlesbaren Medien gespeichert sind, umfassen, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen.
In den Zeichnungen geben gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente an. Überdies können einige dieser Elemente oder alle geändert werden. In Bezug auf die hierin beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren, Heuristiken usw. versteht sich, dass, obwohl die Schritte derartiger Prozesse usw. als gemäß einer bestimmten geordneten Abfolge erfolgend beschrieben wurden, solche Prozesse mit den beschriebenen Schritten in einer anderen Reihenfolge als der hierin beschriebenen Reihenfolge umgesetzt werden können. Ferner versteht sich, dass bestimmte Schritte gleichzeitig ausgeführt werden können, dass andere Schritte hinzugefügt werden können, oder dass bestimmte hier beschriebene Schritte weggelassen werden können. Mit anderen Worten, die Beschreibungen der hier angegebenen Prozesse dienen zur Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen und sind keineswegs als die Ansprüche einschränkend auszulegen.
Demgemäß versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Aus der vorstehenden Beschreibung erschließen sich viele Ausführungsformen und Anwendungen, die von den gegebenen Beispielen verschieden sind. Der Schutzbereich sollte nicht bezugnehmend auf die vorstehende Beschreibung, sondern vielmehr bezugnehmend auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, auf die diese Ansprüche das Recht geben, festgestellt werden. Es wird vorweggenommen und beabsichtigt, dass zukünftige Weiterentwicklungen der hier erörterten Technologien stattfinden werden und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in solche zukünftigen Ausführungsformen mit aufgenommen werden. Zusammenfassend versteht sich, dass die Anwendung zu Modifikationen und Abwandlungen fähig ist.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen“, wenn er ein Adjektiv modifiziert, dass Form, Struktur, Messung, Wert, Berechnung usw. von der genau beschriebenen Geometrie, Entfernung, Messung, dem genau beschriebenen Wert, der genau beschriebenen Berechnung usw. aufgrund von Unvollkommenheiten bei Materialien, Bearbeitung, Fertigung, Sensormessungen, Berechnungen, Verarbeitungszeit, Kommunikationszeit usw. abweichen können.
Alle in den Ansprüchen verwendeten Begriffe sollen in ihrer üblichen Bedeutung aufgefasst werden, wie sie von denjenigen verstanden wird, die mit den hier beschriebenen Technologien vertraut sind, sofern hier nicht Gegenteiliges ausdrücklich angegeben ist. Insbesondere gilt die Verwendung der Artikel in der Einzahl, wie „einer/eine/ein)“, „der/die/das“ als eines oder mehrere der angegebenen Elemente bezeichnend, sofern nicht in einem Anspruch eine gegenteilige Einschränkung explizit genannt wird.
Die Zusammenfassung wird bereitgestellt, um dem Leser zu ermöglichen, die Natur der technischen Offenbarung rasch zu erfassen Sie wird unter der Maßgabe geliefert, dass sie nicht dazu zu verwenden ist, den Schutzbereich oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder einzuschränken. Außerdem wird aus der vorstehenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, dass zwecks Vereinfachung der Offenbarung verschiedene Merkmale zu verschiedenen Ausführungsformen zusammengefasst sind. Diese Vorgehensweise bei der Offenbarung ist nicht so zu interpretieren, dass sie eine Absicht widerspiegelt, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als die in jedem Anspruch ausdrücklich genannten. Vielmehr liegt der erfindungsgemäße Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzelnen offenbarten Ausführungsform, wie die folgenden Ansprüche zeigen. Daher werden die folgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich allein als separat beansprucht gilt.

Claims

Regelungssystem für ein Fahrzeug mit einer Steuerung (114), wobei die Steuerung einen Prozessor und einen Speicher umfasst, wobei der Speicher Anweisungen speichert, die vom Prozessor ausführbar sind, sodass die Steuerung dafür programmiert wird, einen Temperaturunterschied (ΔT_Evap) zwischen einem Arbeitsfluid stromabwärts von einem ersten Verdampfer (16) und einem Arbeitsfluid (15) stromabwärts von einem zweiten Verdampfer (20) zu bestimmen; ein Soll-Durchflussverhältnis basierend auf dem Temperaturunterschied (ΔT_Evap) auszuwählen; und eine Ventilöffnungseinstellung (242, 244, 250, 252, 258, 260) für jedes von einem ersten Ventil (84), das den Strom des Arbeitsfluids in den ersten Verdampfer (16) reguliert, und einem zweiten Ventil (86), das den Strom des Arbeitsfluids in den zweiten Verdampfer (20) reguliert, basierend auf dem Durchflussverhältnis auszuwählen.
System nach Anspruch 1, wobei eine Ventileinstellung (242, 244, 250, 252, 258, 260) für jedes Ventil (84, 86) auf das Durchflussverhältnis abgebildet wird.
System nach Anspruch 2, wobei die Ventileinstellung (242, 250, 258) für das erste Ventil (84) bei einer Zunahme des Durchflussverhältnisses größere Werte annimmt und die Ventileinstellung (244, 252, 260) für das zweite Ventil (86) bei einer Zunahme des Durchflussverhältnisses kleinere Werte annimmt.
System nach Anspruch 2, wobei die Ventileinstellung (250) für das erste Ventil (84) bei einer Zunahme des Durchflussverhältnisses bis zu einem ersten Plateau, das sich von einer Ventileinstellung bei einem ersten Durchflussverhältnis bis zu einem Durchflussverhältnis von 100 erstreckt, größere Werte annimmt und die Ventileinstellung (252) für das zweite Ventil (86) bei einer Zunahme des Durchflussverhältnisses kleinere Werte annimmt, wobei die Abnahme von einem zweiten Plateau aus bei einem zweiten Durchflussverhältnis beginnt.
System nach Anspruch 4, wobei die Plateaus Ventilöffnungseinstellungen kleiner als 50 sind.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dafür programmiert ist, eine zweite Temperatur (T_upTurbVlv) des Arbeitsfluids an einem zweiten Ort stromaufwärts von einer Turbine (24), wo das aus jedem der Verdampfer (16, 20) austretende Arbeitsfluid (15) vermischt worden ist, zu bestimmen, eine dritte Temperatur (T_downEGREvap) des Arbeitsfluids an einem dritten Ort stromabwärts vom AGR-Verdampfer (20) zu bestimmen; eine vierte Temperatur (T_downEGEvap) des Arbeitsfluids an einem vierten Ort stromabwärts vom Abgas-Verdampfer (16) zu bestimmen; wahlweise, in Reaktion auf eine höchste von der zweiten Temperatur (T_upTurbVlv), der dritten Temperatur (T_downEGREvap) und der vierten Temperatur (T_downEGEvap), eine Pumpe (32) anzutreiben, um das Arbeitsfluid (15) in Richtung der Verdampfer (16, 20) zu drängen.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner dafür programmiert ist, eine zweite Temperatur (T_upTurbVlv) des Arbeitsfluids an einem zweiten Ort stromaufwärts von einer Turbine (24), wo das aus jedem der Verdampfer (16, 20) austretende Arbeitsfluid vermischt worden ist, zu bestimmen; eine dritte Temperatur (T_downEGREvap) des Arbeitsfluids an einem dritten Ort stromabwärts vom AGR-Verdampfer (20) zu bestimmen; eine vierte Temperatur (T_downEGEvap) des Arbeitsfluids an einem vierten Ort stromabwärts vom Abgas-Verdampfer (16) zu bestimmen; und wahlweise, in Reaktion auf eine höchste von der zweiten Temperatur, der dritten Temperatur und der vierten Temperatur, eine Pumpe (32) anzutreiben, um das Arbeitsfluid (15) in Richtung der Verdampfer (16, 20) zu drängen, wobei ferner vor der Durchführung einer Bestimmung, welche von der zweiten, dritten und vierten Temperatur am höchsten ist, die dritte und die vierte Temperatur um einen Wert T_δ verringert werden.
Verfahren zum Regeln eines Abwärme-Rückgewinnungssystems (10), umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Arbeitsfluidkreises (23) mit einem Arbeitsfluid (15); Bereitstellen eines ersten Verdampfers (16) in dem Arbeitsfluidkreis; Bereitstellen eines zweiten Verdampfers (20) in dem Arbeitsfluidkreis; Bereitstellen eines ersten Ventils (84) in dem Arbeitsfluidkreis in einem Weg des Arbeitsfluids, das in den ersten Verdampfer (16) eintritt; Bereitstellen eines zweiten Ventils (86) in dem Arbeitsfluidkreis in einem Weg des Arbeitsfluids, das in den zweiten Verdampfer (20) eintritt; Bereitstellen mindestens eines ersten Temperatursensors (92) in dem Arbeitsfluidkreis und zwar zum Bestimmen eines Temperaturunterschiedes (ΔT_Evap) bei dem Arbeitsfluid, das die Verdampfer (16, 20) verlässt; Bestimmen eines Temperaturunterschiedes zwischen dem Arbeitsfluid stromabwärts vom ersten Verdampfer (16) und dem Arbeitsfluid stromabwärts vom zweiten Verdampfer (20); Auswählen eines Soll-Durchflussverhältnisses basierend auf dem Temperaturunterschied (ΔT_Evap); Auswählen einer Ventilöffnungseinstellung (242, 244, 250, 252, 258, 260) für jedes von einem ersten Ventil (84), das den Strom des Arbeitsfluids in den ersten Verdampfer (16) reguliert, und einem zweiten Ventil (86), das den Strom des Arbeitsfluids (15) in den zweiten Verdampfer (20) reguliert, basierend auf dem Durchflussverhältnis.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Ventileinstellung (242, 244, 250, 252, 258, 260) für jedes Ventil (84, 86) auf das Durchflussverhältnis abgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Ventileinstellung (242, 250, 258) für ein erstes Ventil (84) bei einer Zunahme des Durchflussverhältnisses größere Werte annimmt und die Ventileinstellung (244, 252, 260) für das zweite Ventil (86) bei einer Zunahme des Durchflussverhältnisses kleinere Werte annimmt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Ventileinstellung (250) für das erste Ventil (84) bei einer Zunahme des Durchflussverhältnisses bis zu einem ersten Plateau, das sich von einer Ventileinstellung bei einem ersten Durchflussverhältnis bis zu einem Durchflussverhältnis von 100 erstreckt, größere Werte annimmt und die Ventileinstellung (252) für das zweite Ventil (86) bei einer Zunahme des Durchflussverhältnisses kleinere Werte annimmt, wobei die Abnahme von einem zweiten Plateau aus bei einem zweiten Durchflussverhältnis beginnt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Plateaus Ventilöffnungseinstellungen (258, 260) kleiner als 50 sind.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das erste Plateau bei einem Durchflussverhältnis von 50 beginnt und bei einem Durchflussverhältnis von 100 endet und das zweite Plateau bei einem Durchflussverhältnis von null beginnt und bei einem Durchflussverhältnis von 50 endet.
Verfahren nach Anspruch 8, ferner die folgenden Schritte umfassend: Bestimmen einer zweiten Temperatur (T_upTurbVlv) des Arbeitsfluids an einem zweiten Ort stromaufwärts von einer Turbine (24), wo das aus jedem der Verdampfer (16, 20) austretende Arbeitsfluid vermischt worden ist; Bestimmen einer dritten Temperatur (T_downEGREvap) des Arbeitsfluids an einem dritten Ort stromabwärts vom AGR-Verdampfer (20); Bestimmen einer vierten Temperatur (T_downEGEvap) des Arbeitsfluids an einem vierten Ort stromabwärts vom Abgas-Verdampfer (16); und wahlweises Antreiben einer Pumpe (32), in Reaktion auf eine höchste von der zweiten Temperatur, der dritten Temperatur und der vierten Temperatur, um das Arbeitsfluid in Richtung der Verdampfer (16, 20) zu drängen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei vor der Durchführung einer Bestimmung, welche von der zweiten Temperatur (T_upTurbVlv), dritten Temperatur und vierten Temperatur (T_downEGREvap, T_downEGEvap) am höchsten ist, die dritte und die vierte Temperatur (T_downEGREvap, T_downEGEvap) um einen Wert T_δ verringert werden.