СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ

1. Способ регулирования системы утилизации тепла (WRG-системы) в транспортном средстве с двигателем внутреннего сгорания,
с контуром (1) утилизации тепла в качестве рабочего контура, который содержит накопительный резервуар (VR) с рабочей средой, который через питающий насос (SP) соединен с по меньшей мере одним регулирующим клапаном (V1, V2), с которым согласован соответствующий теплообменник (AGR-WT, AG-WT) в качестве испарителя, и рабочий контур далее содержит подключенную после упомянутого по меньшей мере одного теплообменника (AGR-WT, AG-WT) расширительную машину (Е), за которой следует конденсатор (К) с соединением через откачивающий насос (КР) конденсатора к накопительному резервуару (VR), причем по меньшей мере один теплообменник (AGR-WT, AG-WT) обтекается как массовым потоком рабочей среды, так и массовым потоком теплоносителя источника тепла таким образом, что после процесса нагрева (жидкое состояние рабочей среды) и последующего процесса испарения (рабочая среда частично жидкая и частично в форме пара) в процессе перегрева (рабочая среда в форме пара выше температуры насыщенного пара) после переключения на режим расширителя пар рабочей среды подается в расширительную машину (Е) для приведения ее в действие, отличающийся тем, что при массовом потоке теплоносителя, заданном режимом работы транспортного средства и заданной температуре теплоносителя выполняют регулирование до предварительно определенногономинального значения температуры пара и/или фазового состояния для рабочей среды посредством варьирования массового потока рабочей среды через по меньшей мере один теплообменник/испаритель (AGR-WT, AG-WT) посредством регулировки пропускания регулирующего клапана (V1, V2).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фактическое значение массового потока рабочей среды через по меньшей мере один регулирующий клапан (V1, V2) вычисляют с помощью характеристики клапана с учетом текущего положения клапана, текущего перепада давления на регулирующем клапане (V1, V2) и текущей температуры рабочей среды на регулирующем клапане (V1, V2).
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один регулирующий клапан (V1, V2) представляет собой пропорциональный регулирующий клапан, который управляется сигналом с широтно-импульсной модуляцией (PWM-сигналом).
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после по меньшей мере одного теплообменника (AGR-WT, AG-WT) с помощью переключающего клапана (V3) может подключаться прямой путь потока к расширительной машине (Е) или путь потока через дроссельный клапан (V4), причем рабочая среда в процессе нагрева и в последующем процессе испарения с частично жидкой и газообразной рабочей средой направляется через путь потока с дроссельным клапаном и только при достижении определенной температуры перегрева выше температуры насыщенного пара путем переключения в режим расширителя непосредственно к расширительной машине (Е).
5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что после по меньшей
мере одного теплообменника (AGR-WT, AG-WT) с помощью переключающего клапана (V3) может подключаться прямой путь потока к расширительной машине (Е) или путь потока через дроссельный клапан (V4), причем рабочая среда в процессе нагрева и в последующем процессе испарения с частично жидкой и газообразной рабочей средой направляется через путь потока с дроссельным клапаном и только при достижении определенной температуры перегрева выше температуры насыщенного пара путем переключения в режим расширителя непосредственно к расширительной машине (Е).
6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что после по меньшей мере одного теплообменника (AGR-WT, AG-WT) с помощью переключающего клапана (V3) может подключаться прямой путь потока к расширительной машине (Е) или путь потока через дроссельный клапан (V4), причем рабочая среда в процессе нагрева и в последующем процессе испарения с частично жидкой и газообразной рабочей средой направляется через путь потока с дроссельным клапаном и только при достижении определенной температуры перегрева выше температуры насыщенного пара путем переключения в режим расширителя непосредственно к расширительной машине (Е).
soll
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что в режиме расширителя с температурным регулятором (4) рабочей среды, регулирующим рабочую среду на оптимальное номинальное значение температуры пара, в качестве вспомогательного используется регулятор массового потока рабочей среды (dm-регулятор 5), причем выходное значение температурного регуляторарабочей среды прикладывается в качестве номинального значения (dm) массового потока рабочей среды к входу вспомогательного регулятора массового потока рабочей среды (dm-регулятора 5).
soll
AGR
AGR
Dampf
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что номинальное значение (dm) массового потока рабочей среды дополнительно корректируют посредством средства (6) предварительного управления, которое реагирует на изменения на стороне теплоносителя, причем в качестве корректирующих параметров в упомянутом средстве (6) предварительного управления для коррекции оценивают, в частности, массовый поток (dm) теплоносителя и/или входную температуру (T) теплоносителя у теплообменника (AGR-WT) и/или давление (P) рабочей среды перед расширительной машиной (Е).
9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что в качестве регулятора (5) массового потока рабочей среды применяют пропорционально-интегральный регулятор (PI-регулятор) или пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (PID-регулятор), и
AG
AG-Medium,ist
ist
что для максимизации массового потока рабочей среды вход интегратора (8) PI-регулятора или PID-регулятора дополнительно нагружают значением манипуляции, которое регулируется в зависимости от температуры (T) теплоносителя на входе теплообменника, текущей температуры (T) пара рабочей среды после теплообменника (AG-WT) и от текущего массового потока (dm) парообразной рабочей среды таким образом,
что при достижении оптимальной температуры пара рабочей среды, близкой к температуре теплоносителя на входе теплообменника и при относительно малом массовом потоке рабочейсреды формируется положительное значение манипуляции.
10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве регулятора (5) массового потока рабочей среды применяют пропорционально-интегральный регулятор (PI-регулятор) или пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (PID-регулятор), и
AG
AG-Medium,ist
ist
что для максимизации массового потока рабочей среды вход интегратора (8) PI-регулятора или PID-регулятора дополнительно нагружают значением манипуляции, которое регулируется в зависимости от температуры (T) теплоносителя на входе теплообменника, текущей температуры (T) пара рабочей среды после теплообменника (AG-WT) и от текущего массового потока (dm) парообразной рабочей среды таким образом,
что при достижении оптимальной температуры пара рабочей среды, близкой к температуре теплоносителя на входе теплообменника и при относительно малом массовом потоке рабочей среды, формируется положительное значение манипуляции.
11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что измеряют температуру стенки в по меньшей мере одном теплообменнике/испарителе (AGR-WT, AG-WT), чтобы при необходимости можно было быстро определять границу жидкости/пара и быстро противодействовать падению выходной температуры рабочей среды ниже температуры насыщенного пара.
12. Способ по п. 8, отличающийся тем, что измеряют температуру стенки в по меньшей мере одном теплообменнике/испарителе (AGR-WT, AG-WT), чтобы при необходимости можно было быстро определять границу
жидкости/пара и быстро противодействовать падению выходной температуры рабочей среды ниже температуры насыщенного пара.
13. Способ по п. 9, отличающийся тем, что измеряют температуру стенки в по меньшей мере одном теплообменнике/испарителе (AGR-WT, AG-WT), чтобы при необходимости можно было быстро определять границу жидкости/пара и быстро противодействовать падению выходной температуры рабочей среды ниже температуры насыщенного пара.
14. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что
для достижения отрегулированного режима расширения выполняют следующие этапы способа:
a) процесс нагрева,
причем процесс нагрева осуществляют на основе температуры и при регулировании температуры, при этом номинальную температуру рабочей среды повышают ступенчато или непрерывно в зависимости от входной температуры теплоносителя у теплообменника (AGR-WT, AG-WT) и массового потока теплоносителя до температуры насыщенного пара;
b) процесс испарения,
в процессе испарения рабочая среда после теплообменника (AGR-WT, AG-WT) является газообразной и жидкой с температурой насыщенного пара, и при достижении температуры насыщенного пара выполняют переключение на регулирование массового потока рабочей среды, причем за счет снижения массового потока рабочей среды посредством регулирующего клапана (V1, V2) осуществляют температурное регулирование, выполняют выход из 2-фазного состояния и достигают процесса перегрева;
c) процесс перегрева,
температуру пара рабочей среды повышают выше температуры насыщенного пара путем регулирования температуры до температуры пара рабочей среды, заданной для режима расширения;
d) режим расширения,
осуществляют переключение на режим расширения в сочетании с регулированием согласно пп. 1-6.
15. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что теплоноситель представляет собой отработавший газ (AG), подаваемый после дополнительной обработки отработавшего газа в окружающую среду, и возвращенный отработавший газ (AGR) из двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, причем с обоими типами отработавшего газа (AG и AGR) согласован собственный теплообменник (AGR-WT и AG-WT) с соответствующим предвключенным регулирующим клапаном (V1 и V2) и соответственно воздействующим на него средством регулирования.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что массовый поток для возвращенного отработавшего газа (массовый поток AGR) выводят из массового потока всасываемого воздуха, вычисленного электронным контроллером двигателя (EDC).