申请/专利权人：北京工业大学

申请日：2019-05-14

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN110005510B

主分类号：F01N5/02

分类号：F01N5/02;F01N3/28;F01N9/00;F01N11/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.08.06#实质审查的生效;2019.07.12#公开

摘要：本发明提出针对汽油机余热回收及排气净化的有机朗肯循环‑三元催化联合控制策略，系统包括发动机系统、有机朗肯循环系统、三元催化转化系统、控制系统。通过对汽油机排气温度的监测，进而控制不同阀门的开闭以及工质泵转速的调节，实现在回收汽油机排气余热的同时，更高效的净化其排气。相较于现有的技术方案，本发明的优越性体现在通过将有机朗肯循环系统与三元催化转化系统相耦合，不仅能够同时实现汽油机排气余热能的回收利用和汽油机排气净化两大功能，而且能将汽油机高温排气控制在三元催化转化器的最佳工作温度区间，极大地提高了三元催化转化器的净化效率；同时，本发明具有结构紧凑、易于控制、效率较高等优点，具有广泛的应用前景。

主权项：1.有机朗肯循环-三元催化联合系统，其特征在于：由发动机系统、有机朗肯循环系统、三元催化系统和控制系统四个系统组成；所述的发动机系统，包括汽油机1、涡轮2、压气机3、进气管路26、排气管路28；所述有机朗肯循环系统，包括第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4、膨胀机6、发电机7、冷凝器8、储液罐9、工质泵10、以及连接它们的有机工质管路27、冷却水泵12、散热器13以及相应的冷凝剂管路29；所述的三元催化系统，包括三元催化器5；所述发动机系统中各部件的连接关系为：第一段进气管路26连接到压气机3、压气机3连接到第二段进气管路26入口、第二段进气管路26出口连接汽油机1、汽油机1连接到第一段排气管路28入口、第一段排气管路28出口连接涡轮2入口、涡轮2与压气机3同轴相连、涡轮2出口连接到第二段排气管路28入口；第二段排气管路28出口与第四段排气管路28入口相连；第四段排气管路28出口旁通蒸发器组4，直接连接到三元催化器5入口；所述有机朗肯循环系统中各部件的连接关系为：第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4、膨胀机6、冷凝器8、工质储液罐9、工质泵10通过有机工质管路27依次首尾相连；膨胀机6的输出轴与发电机7的输入轴相连；冷却水泵12、冷凝器8及散热器13通过冷凝剂管路29依次首尾相连；第二段排气管路28出口同时连接到蒸发器组4烟气侧进口，蒸发器组4烟气侧出口连接到第三段排气管路28入口；所述三元催化系统中各部件的连接关系为：第三段排气管路28出口连接到三元催化器5入口；第三段排气管路28出口同时连接到第五段排气管路28入口，第五段排气管路28出口旁通三元催化器5，通往大气。

全文数据：针对汽油机余热回收及排气净化的有机朗肯循环-三元催化联合控制策略技术领域本发明属于内燃机节能减排与控制技术领域，提出一种将有机朗肯循环系统同三元催化转化装置混联的系统，该系统既能通过有机朗肯循环系统实现对汽油机余热能的回收，又能有效改善三元催化装置的性能，使其可靠地工作在最佳温度区间改善尾气成分，从而达到节能减排的目的。背景技术能源是人类生产、生活的基础，也是经济和社会发展的重要物质保证。优质能源的出现和先进能源技术的使用让人类社会得以发展到今天。现如今，“能源”和“环境”，已成为时代发展的主题词，“能源的利用”以及“环境的保护”已经成为我国乃至全世界、全人类共同关心的问题。业界围绕“如何高效利用能源”以及“如何改善环境现状”的讨论从未间断，而汽油机便是讨论中的一个重中之重。随着家用轿车的发展与普及，传统汽油机已经与人类的生活息息相关，它在促进人类社会生产生活水平进步的同时，也引发了能源危机和环境污染等全球范围内亟待解决的问题！资料显示，传统汽油机的热效率极低，燃料燃烧释放出的能量中除极少的一部分用于做功对外输出外，绝大部分以余热的形式损失掉，传统汽车发动机的热效率仅为30％左右，它的低效引起了能源的极大浪费。同时，车辆在行驶过程中由于发动机气缸内的各种非正常燃烧所引起的超标排放对环境造成了极大地危害，其中雾霾问题便是一个典型案例，国内研究表明，机动车的尾气是雾霾颗粒组成的最主要的成分，最新的数据显示，北京雾霾颗粒中机动车尾气占22.2％，燃煤占16.7％，扬尘占16.3％，工业占15.7％。因此，毫无疑问，机动车尾气是造成雾霾的主要元凶之一。汽油机的排放虽未像柴油机那样直接排出颗粒物，但依旧不可小觑，汽油机排出的氮氧化物会在雾天形成二次颗粒，加重雾霾。目前针对发动机余热能的回收利用以及改善发动机排放的研究均有了不同程度的进展。可用于发动机余热回收利用的技术主要有涡轮增压、复合涡轮、温差发电、及有机朗肯循环技术，其中，有机朗肯循环技术以其较高的回收效率、较高的稳定性及灵活性，得到了广泛的应用。用于发动机排放物改善的技术主要有柴油机氧化催化剂DOC、柴油机微粒补集器DPF、选择性催化还原SCR以及三元催化技术等，其中，三元催化技术凭借其良好的耐久性能够有效地净化汽油机汽车尾气中的碳氢化合物、碳氧化物以及氮氧化物，已经被广泛的投入到各类车辆的使用当中。然而，现有的三元催化装置在有效改善汽油机尾气成分的同时，也暴露出了其本身存在的诸多不足之处。由于三元催化技术是依靠其载体表面所覆盖的一层铂、铑、钯贵重金属及稀土涂层作为催化剂来促进排气发生氧化-还原反应以达到净化排气作用，因此金属涂层的耐久性决定着该装置的工作性能。汽油机的排气时常会由于高温导致三元催化装置性能下降乃至失效，主要表现在：1温度过高的排气超过1000℃经常导致三元催化装置载体上的贵重金属涂层发生不可逆的氧化反应，直接影响碳氢化合物、碳氧化物以及氮氧化物的转化效率；2贵金属涂层和氧化铝载体会被高温排气超过1000℃烧结，极大的减小催化剂的工作面积，从而降低催化效率；3连续不断的高温排气超过1400℃使得三元催化装置的陶瓷载体长期工作于高温环境下而致其熔化，从而不仅影响其催化转化效率，更会导致汽油机排气管路堵塞，引起汽油机背压升高，严重影响其效率；4催化器的床身温度较高时，会导致陶瓷载体的热应力超过其设计强度极限，进而产生纵向裂纹，亦会降低其催化转化效率。为解决上述因汽油机高温排气带来的三元催化转化器性能下降等问题，本文提出将有机朗肯循环系统与三元催化转化系统相耦合的思路，一方面能够让汽油机高温排气通过有机朗肯循环系统中的蒸发器降至可靠温度后进入三元催化转化系统，另一方面能够同时解决内燃机排气余热能的回收及排气净化两大问题。发明内容本发明的目的是为了提出一种既能实现汽油机排气余热利用又能实现其排气净化的有机朗肯循环-三元催化联合系统及其控制方法，该系统主要由发动机系统、有机朗肯循环系统、三元催化转化系统、控制系统组成。通过对汽油机排气温度的监测、不同阀门的开闭、以及工质泵转速的调节，实现在回收汽油机排气余热的同时，更高效的净化其排气。为了实现上述目的，本发明采用如下的技术解决方案：本发明所提出的有机朗肯循环-三元催化联合系统主要由发动机系统、有机朗肯循环系统、三元催化转化系统和控制系统四个系统组成。上述的发动机系统，包括汽油机、涡轮、压气机、排气管路。其中排气管路分为两个支路，一个支路与蒸发器烟气侧相连，使得汽油机排气能够进入蒸发器与工质进行换热，另一个支路与三元催化转化系统相连，使得低温排气能够直接通过该系统被净化。上述的有机朗肯循环系统，包括蒸发器、膨胀机、冷凝器、储液罐、工质泵、工质管路及排气管路。其中排气管路主要用于连接蒸发器烟气侧的出口与三元催化转化系统的入口，实现汽油机排气进入蒸发器换热后流入三元催化转化装置进行净化的目的；工质管路主要用于有机工质在整个有机朗肯循环系统中的循环，循环路径为：储液罐中的有机工质经工质泵加压后流入蒸发器，在蒸发器内与发动机排气换热形成高温高压蒸汽，进入膨胀机膨胀降压后变成乏汽，随后流入冷凝器冷凝为液态工质后留回储液罐。上述的三元催化转化系统，包括三元催化转化器、排气管路。其中排气管路与三元催化转化器出口相连，用于净化后的汽油机排气排入大气。上述的控制系统包括：温度传感器、质量流量传感器、转速传感器、电磁阀、变频器、控制单元以及相应的连接线路。系统进入工作状态后，由控制单元采集系统各处的温度、转速、质量流量传感器的信号，经过分析处理后做出判断，并发出信号，通过调节电磁阀的开启、闭合、工质泵转速，实现回收汽油机排气余热能的同时，高效净化汽油机排气。与现有的技术方案比，本发明具有如下优点：1将汽油机余热回收技术与汽油机排气净化技术相结合，可同时实现汽油机排气余热能的回收利用和汽油机排气净化两大功能；2通过蒸发器与三元催化转化器串联的方式，可将汽油机高温排气控制在三元催化转化器的最佳工作温度区间400-800℃，极大地提高了三元催化转化器的净化效率；3可以避免一切因汽油机排气温度过高超过800℃引起的三元催化转化器损坏问题，极大延长了三元催化转化器的寿命。附图说明图1是有机朗肯循环-三元催化联合系统的示意图；1、汽油机；2、涡轮；3、压气机；4-1、第一蒸发器；4-2、第二蒸发器；4-3、第三蒸发器；4-4、第四蒸发器；36、第一电磁阀；35、第二电磁阀；45、第三电磁阀；38、第四电磁阀；40、第五电磁阀；42、第六电磁阀；43、第七电磁阀；46、第八电磁阀；21、第九电磁阀；23、第十电磁阀；25、第十一电磁阀；37、第十二电磁阀；39、第十三电磁阀；41、第十四电磁阀；20、第十五电磁阀；22、第十六电磁阀；24、第十七电磁阀；44、第十八电磁阀；47、第十九电磁阀；48、第二十电磁阀；50、第二十一电磁阀；5、三元催化转化器；6、膨胀机；7、发电机；8、冷凝器；9、工质储液罐；10、工质泵；11、控制单元；12、冷却水泵；13、散热器；14、第一温度传感器；18、第二温度传感器；15、第三温度传感器；32、第四温度传感器；33、第五温度传感器；34、第六温度传感器；16、第七温度传感器；17、压力传感器；19、转速传感器；26、进气系统管路；27、有机工质循环管路；28、排气系统管路；29、冷凝剂循环管路；30、第一质量流量传感器；31、第二质量流量传感器；49、变频器。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：本发明的有机朗肯循环-三元催化转化联合系统，其连接关系如图1所示：包括发动机系统、有机朗肯循环系统、三元催化转化系统以及控制系统。上述的发动机系统，包括汽油机1、涡轮2、压气机3、进气管路26、排气管路28；上述有机朗肯循环系统，包括第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4、膨胀机6、发电机7、冷凝器8、储液罐9、工质泵10、以及连接它们的工质循环管路27、冷却水泵12、散热器13以及相应的冷凝剂循环管路29；上述的三元催化转化系统，包括三元催化转化器5；上述的控制系统，包括第一温度传感器14、第二温度传感器18、第三温度传感器15、第四温度传感器32、第五温度传感器33、第六温度传感器34、第七温度传感器16、压力传感器17、转速传感器19、第一质量流量传感器30、第二质量流量传感器31、第一电磁阀36、第二电磁阀35、第三电磁阀45、第四电磁阀38、第五电磁阀40、第六电磁阀42、第七电磁阀43、第八电磁阀46、第九电磁阀21、第十电磁阀23、第十一电磁阀25、第十二电磁阀37、第十三电磁阀39、第十四电磁阀41、第十五电磁阀20、第十六电磁阀22、第十七电磁阀24、第十八电磁阀44、第十九电磁阀47、第二十电磁阀48、第二十一电磁阀50、变频器49、控制单元11及相应连接线路。上述有机朗肯循环-三元催化转化联合系统内各部件的连接关系是：发动机系统各部件的连接关系是：进气管路第一段26连接到压气机3、压气机3连接到进气管路第二段26、进气管路第二段26连接汽油机1、汽油机1连接排气管路28、排气管路第一段28连接涡轮机2、涡轮机2与压气机3同轴相连、涡轮机2连接到排气管路第二段28。有机朗肯循环系统各部件的连接关系是：第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4、膨胀机6、冷凝器8、工质储液罐9、工质泵10通过有机工质循环管路依次首尾相连；膨胀机6的输出轴与发电机7的输入轴相连；排气管路第二段28连接到蒸发器组烟气侧进口4，蒸发器组烟气侧出口4连接到排气管路第三段28。三元催化转化系统各部件的连接关系是：排气管路第三段28分别连接到三元催化转化器5的入口及出口，排气管路第二段28连接到三元催化器5的入口。控制系统各部件的连接关系是：第一温度传感器14、第二温度传感器18、第三温度传感器15、第四温度传感器32、第五温度传感器33、第六温度传感器34、第七温度传感器16、压力传感器17、转速传感器19、第一质量流量传感器30、第二质量流量传感器31、第一电磁阀36、第二电磁阀35、第三电磁阀45、第四电磁阀38、第五电磁阀40、第六电磁阀42、第七电磁阀43、第八电磁阀46、第九电磁阀21、第十电磁阀23、第十一电磁阀25、第十二电磁阀37、第十三电磁阀39、第十四电磁阀41、第十五电磁阀20、第十六电磁阀22、第十七电磁阀24、第十八电磁阀44、第十九电磁阀47、第二十电磁阀48、第二十一电磁阀50、变频器49分别通过相应连接线路连接控制单元11。本发明的工作原理及控制策略如下：当汽油机的排气自缸内排出经过涡轮机2并流至第一温度传感器14时，控制单元11根据第一温度传感器14传来的温度信号做出如下两种决策：一：第一温度传感器14测得汽油机排气温度低于450℃时，控制单元11发出指令：接通第一电磁阀36，断开第二电磁阀35、第三电磁阀45关闭，汽油机排气直接经由第一电磁阀36流入三元催化转化器被净化后排向大气。二：第一温度传感器14测得汽油机排气温度不低于450℃时，控制单元11发出指令：断开第一电磁阀36、第四电磁阀38、第五电磁阀40、第六电磁阀42、第七电磁阀43、第八电磁阀46、第九电磁阀21、第十电磁阀23、第十一电磁阀25，接通第二电磁阀35、第十二电磁阀37、第十三39、第十四电磁阀41、第十五电磁阀20、第十六电磁阀22、第十七电磁阀24，发动机排气经第二电磁阀35依次流入第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4烟气侧，同时工质泵10启动，对储液罐9中的有机工质进行加压并使其依次流入第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4工质侧与汽油机排气进行换热，换热过程中，第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4烟气侧分别由第三温度传感器15、第四温度传感器32、第五温度传感器33、第六温度传感器34实时监测换热过程中的汽油机排气温度，控制单元11会根据温度变化做出如下四种决策：1、在汽油机排气通过第一蒸发器4-1的过程中，温度降至400℃时，则控制单元11发出指令：降低工质泵10的转速，使得有机工质的质量流量及压力降低，减少其与汽油机排气的换热，避免排气温度降至三元催化转化系统启动温度以下，同时断开第十二电磁阀37，接通第四电磁阀38，汽油机排气经第四电磁阀38流向温度传感器18，断开第十五电磁阀20，接通第八电磁阀46，有机工质蒸汽经第八电磁阀46依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17；2、在汽油机排气通过第二蒸发器4-2的过程中，温度降至400℃时，则控制单元11发出指令：降低工质泵10的转速，使得有机工质的质量流量及压力降低，减少其与汽油机排气的换热，避免排气温度降至三元催化转化系统启动温度以下，同时断开第十三电磁阀39，接通第五电磁阀40，汽油机排气经第五电磁阀40流向温度传感器18，断开第十六电磁阀22，接通第九电磁阀21，有机工质蒸汽经第九电磁阀21依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17；3、在汽油机排气通过第三蒸发器4-3的过程中，温度降至400℃时，则控制单元11发出指令：降低工质泵10的转速，使得有机工质的质量流量及压力降低，减少其与汽油机排气的换热，避免排气温度降至三元催化转化系统启动温度以下，同时断开第十四电磁阀41，接通第六电磁阀42，汽油机排气经第六电磁阀42流向温度传感器18，断开第十七电磁阀24，接通第十电磁阀23，有机工质蒸汽经第十电磁阀23依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17；4、在汽油机排气通过第四蒸发器4-4的过程中，温度降至400℃时，则控制单元11发出指令：降低工质泵10的转速，使得有机工质的质量流量及压力降低，减少其与汽油机排气的换热，避免排气温度降至三元催化转化系统启动温度以下，接通第七电磁阀43，汽油机排气经第七电磁阀43流向温度传感器18，接通第十一电磁阀25，有机工质蒸汽经第十一电磁阀25依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17；以上四种情况中，在蒸发器烟气侧换热后流向第二温度传感器18的汽油机排气，经过第二温度传感器18时，若排气温度高于800℃，控制单元11发出指令：断开第三电磁阀45，接通第十八电磁阀44，汽油机排气直接经由第十八电磁阀44排向大气；若排气温度不高于800℃，控制单元11发出指令：接通第三电磁阀45，断开第十八电磁阀44，汽油机排气经由第三电磁阀45流进三元催化转化器5被净化后排向大气。而在蒸发器工质侧换热后依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17的有机工质，经过第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17时：若质量流量、温度、压力均满足膨胀机最低质量流量m1、启动温度T1、启动压力p1时，则控制单元11发出指令：接通第十九电磁阀47、第二十一电磁阀50，断开第二十电磁阀48，工质经第十九电磁阀47进入膨胀机6膨胀做功并带动发电机7发电，膨胀做功后的乏汽流经第二质量流量传感器31时，第二质量流量传感器31测得有工质流过，控制单元11发出指令：启动冷却水泵12，驱动冷凝剂与有机工质乏汽换热，冷凝剂带走的热量经散热器13散掉，有机工质乏汽被冷凝为液态，流回储液罐9；若质量流量、温度、压力未满足膨胀机最低质量流量m1、启动温度T1、启动压力p1时，则控制单元11发出指令：接通第二十电磁阀48，断开第十九电磁阀47、第二十一电磁阀50，工质经第二十电磁阀48旁通膨胀机，流经第二质量流量传感器31时，第二质量流量传感器31测得有工质流过，控制单元11发出指令：启动冷却水泵12，驱动冷凝剂与有机工质乏汽换热，冷凝剂带走的热量经散热器13散掉，有机工质乏汽被冷凝为液态，流回储液罐9。

权利要求：1.有机朗肯循环-三元催化联合系统，其特征在于：由发动机系统、有机朗肯循环系统、三元催化转化系统和控制系统四个系统组成；所述的发动机系统，包括汽油机1、涡轮2、压气机3、进气管路26、排气管路28；所述有机朗肯循环系统，包括第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4、膨胀机6、发电机7、冷凝器8、储液罐9、工质泵10、以及连接它们的工质循环管路27、冷却水泵12、散热器13以及相应的冷凝剂循环管路29；所述的三元催化转化系统，包括三元催化转化器5。2.根据权利要求1所述的有机朗肯循环-三元催化联合系统，其特征在于：所述的控制系统由第一温度传感器14、第二温度传感器18、第三温度传感器15、第四温度传感器32、第五温度传感器33、第六温度传感器34、第七温度传感器16、压力传感器17、转速传感器19、第一质量流量传感器30、第二质量流量传感器31、第一电磁阀36、第二电磁阀35、第三电磁阀45、第四电磁阀38、第五电磁阀40、第六电磁阀42、第七电磁阀43、第八电磁阀46、第九电磁阀21、第十电磁阀23、第十一电磁阀25、第十二电磁阀37、第十三电磁阀39、第十四电磁阀41、第十五电磁阀20、第十六电磁阀22、第十七电磁阀24、第十八电磁阀44、第十九电磁阀47、第二十电磁阀48、第二十一电磁阀50、变频器49分别通过相应的连接线路与控制单元11连接组成；其中第三温度传感器15、第四温度传感器32、第五温度传感器33、第六温度传感器34分别用于监测汽油机排气在第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4内换热过程中的温度，第一温度传感器14、第二温度传感器18分别用于监测来自涡轮2的汽油机排气及经第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4换热后的汽油机排气温度，第七温度传感器16、压力传感器17分别用于监测经第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4换热后的有机工质蒸汽温度、压力，第一质量流量传感器30、第二质量流量传感器31分别用于监测进入膨胀机6之前的有机工质蒸汽质量流量和进入冷凝器8之前的有机工质蒸汽质量流量，转速传感器19及变频器49用于监测并调节工质泵的转速。3.控制如权利要求1或2所述有机朗肯循环-三元催化联合系统的方法，其特征在于：第一温度传感器14测得汽油机排气温度不低于450℃时，控制单元11发出指令：断开第一电磁阀36、第四电磁阀38、第五电磁阀40、第六电磁阀42、第七电磁阀43、第八电磁阀46、第九电磁阀21、第十电磁阀23、第十一电磁阀25，接通第二电磁阀35、第十二电磁阀37、第十三39、第十四电磁阀41、第十五电磁阀20、第十六电磁阀22、第十七电磁阀24，发动机排气经第二电磁阀35依次流入第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4烟气侧，同时工质泵10启动，对储液罐9中的有机工质进行加压并使其依次流入第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4工质侧与汽油机排气进行换热，换热过程中，第一蒸发器4-1、第二蒸发器4-2、第三蒸发器4-3、第四蒸发器4-4烟气侧分别由第三温度传感器15、第四温度传感器32、第五温度传感器33、第六温度传感器34实时监测换热过程中的汽油机排气温度，控制单元11会根据温度变化做出如下四种决策：1在汽油机排气通过第一蒸发器4-1的过程中，温度降至400℃时，则控制单元11发出指令：降低工质泵10的转速，使得有机工质的质量流量及压力降低，减少其与汽油机排气的换热，避免排气温度降至三元催化转化系统启动温度以下，同时断开第十二电磁阀37，接通第四电磁阀38，汽油机排气经第四电磁阀38流向第二温度传感器18，断开第十五电磁阀20，接通第八电磁阀46，有机工质蒸汽经第八电磁阀46依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17；2在汽油机排气通过第二蒸发器4-2的过程中，温度降至400℃时，则控制单元11发出指令：降低工质泵10的转速，使得有机工质的质量流量及压力降低，减少其与汽油机排气的换热，避免排气温度降至三元催化转化系统启动温度以下，同时断开第十三电磁阀39，接通第五电磁阀40，汽油机排气经第五电磁阀40流向第二温度传感器18，断开第十六电磁阀22，接通第九电磁阀21，有机工质蒸汽经第九电磁阀21依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17；3在汽油机排气通过第三蒸发器4-3的过程中，温度降至400℃时，则控制单元11发出指令：降低工质泵10的转速，使得有机工质的质量流量及压力降低，减少其与汽油机排气的换热，避免排气温度降至三元催化转化系统启动温度以下，同时断开第十四电磁阀41，接通第六电磁阀42，汽油机排气经第六电磁阀42流向第二温度传感器18，断开第十七电磁阀24，接通第十电磁阀23，有机工质蒸汽经第十电磁阀23依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17；4在汽油机排气通过第四蒸发器4-4的过程中，温度降至400℃时，则控制单元11发出指令：降低工质泵10的转速，使得有机工质的质量流量及压力降低，减少其与汽油机排气的换热，避免排气温度降至三元催化转化系统启动温度以下，接通第七电磁阀43，汽油机排气经第七电磁阀43流向第二温度传感器18，接通第十一电磁阀25，有机工质蒸汽经第十一电磁阀25依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17；以上四种情况中，在蒸发器烟气侧换热后流向第二温度传感器18的汽油机排气，经过第二温度传感器18时，若排气温度高于800℃，控制单元11发出指令：断开第三电磁阀45，接通第十八电磁阀44，汽油机排气直接经由第十八电磁阀44排向大气；若排气温度不高于800℃，接通第三电磁阀45，断开第十八电磁阀44，汽油机排气经由第三电磁阀45流进三元催化转化器5被净化后排向大气；而在蒸发器工质侧换热后依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17的有机工质，经过第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17时：若有机工质质量流量、温度、压力均满足膨胀机最低质量流量m1、启动温度T1、启动压力p1时，则控制单元11发出指令：接通第十九电磁阀47、第二十一电磁阀50，断开第二十电磁阀48，工质经第十九电磁阀47进入膨胀机6膨胀做功并带动发电机7发电，膨胀做功后的乏汽流经第二质量流量传感器31时，第二质量流量传感器31测得有工质流过，控制单元11发出指令：启动冷却水泵12，驱动冷凝剂与有机工质乏汽换热，冷凝剂带走的热量经散热器13散掉，有机工质乏汽被冷凝为液态，流回储液罐9；还包括膨胀机保护管路，在蒸发器工质侧换热后依次流向第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17的有机工质，经过第一质量流量传感器30、第七温度传感器16、压力传感器17时：若质量流量、温度、压力未满足膨胀机最低质量流量m1、启动温度T1、启动压力p1时，则控制单元11发出指令：接通第二十电磁阀48，断开第十九电磁阀47、第二十一电磁阀50，工质经第二十电磁阀48旁通膨胀机，流经第二质量流量传感器31时，第二质量流量传感器31测得有工质流过，控制单元11发出指令：启动冷却水泵12，驱动冷凝剂与有机工质乏汽换热，冷凝剂带走的热量经散热器13散掉，有机工质乏汽被冷凝为液态，流回储液罐9；第一温度传感器14测得汽油机排气温度低于450℃时，控制单元11发出指令：接通第一电磁阀36，断开第二电磁阀35、第三电磁阀45，发动机排气直接经由第一电磁阀36流入三元催化转化器被净化后排向大气。

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