申请/专利权人：北京工业大学

申请日：2018-01-18

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN108167038B

主分类号：F01K23/06

分类号：F01K23/06;F01K25/08;F02G5/02;F04B35/02;F04B49/06;F04D27/00;F25B13/00;F25B27/02;F25B41/20;F25B41/26;F25B41/31;B60H1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2018.07.13#实质审查的生效;2018.06.15#公开

摘要：有机朗肯循环‑跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统，属于节能减排领域。该系统主要由发动机、带有回热器的有机朗肯循环系统、跨临界CO2热泵系统和控制系统组成。通过调节不同阀门、离合器和风扇的接通与断开，同时利用有机朗肯循环系统膨胀机产生的动力，来实现热泵系统的制冷和制热模式的切换，从而更好的利用发动机的排气能量。

主权项：1.一种ORC-跨临界CO2热泵发动机排气余热回收联合系统，其特征在于，由发动机排气通路系统、带有回热器的ORC系统、跨临界CO2热泵系统和控制系统组成；所述的带有回热器的ORC系统，包括蒸发器2、膨胀机3、发电机4、回热器5、冷凝器6、储液罐7以及工质泵8；所述的跨临界CO2热泵系统，包括压缩机10、车外换热器11、膨胀阀12、车内换热器13、风扇一14、风扇二20；所述的控制系统，包括离合器9、控制单元15、车内温度传感器18、电磁阀一17、四通换向阀19以及连接这些部件的线路；发动机排气通路系统：发动机1通过管路与三通阀16一端连接，三通阀16的另外两端分别与电磁阀一17和蒸发器2连接；电磁阀一17与车外换热器11连接；所述的带有回热器的ORC系统中蒸发器2依次与膨胀机3、回热器5、冷凝器6、储液罐7、工质泵8连接，工质泵8再与回热器5连接，回热器5再与蒸发器2连接形成循环回路；在回热器5中分别走两个独立的管路；发电机4与膨胀机3连接；所述的跨临界CO2热泵系统中压缩机10出口端与四通换向阀19的一端A连接，四通换向阀19的C与压缩机10的进口端连接，四通换向阀19的B与车内换热器13连接，车内换热器13依次与膨胀阀12、车外换热器11、四通换向阀19的D连接；车内换热器13配有风扇一14，车外换热器11配有风扇二20；膨胀机3和压缩机10物理位置靠近，控制系统中的离合器9位于两者之间，使得离合器9能够将膨胀机3和压缩机10关联；控制单元15分别与离合器9、电磁阀一17、四通换向阀19、风扇一14、风扇二20连接；储液罐7中的液态有机工质经工质泵8加压后进入回热器5中，之后有机工质进入蒸发器2经过发动机排气的加热并达到高温高压状态，气态的高温高压有机工质进入膨胀机3并驱动发电机4发电，同时闭合离合器9，膨胀机带动跨临界CO2热泵系统的压缩机10工作，完成做功后的有机工质经回热器5、冷凝器6冷凝为饱和液体后流回储液罐7；发动机1经由三通阀16、电磁阀一17通过管道与车外换热器11相连通；跨临界CO2热泵系统中亚临界CO2由ORC系统的膨胀机3驱动的压缩机10压缩至超临界状态，压缩机10出口与四通换向阀19一端相连接，四通换向阀19另外三端分别与车内换热器13、车外换热器11和压缩机10入口相连接，车内换热器13和车外换热器11之间连接膨胀阀12，风扇二20靠近车外换热器11、风扇一14靠近车内换热器13，用于提供强度可调的风量；车内温度传感器18与控制单元15相连接，控制单元15用于控制电磁阀一17、离合器9、风扇一14和风扇二20的开启与闭合以及四通换向阀19内的工质流通路径；工作运行方法，包括如下：根据跨临界CO2热泵系统运行模式的不同，可预设车内环境温度T1、T2、T3作为控制参考量，其中T2T1T3，并通过控制单元15控制电磁阀一17、离合器9、风扇一14和风扇二20的开启与闭合以及四通换向阀19内的工质流通路径，从而调节跨临界CO2热泵系统运行模式；发动机1启动后，低压有机工质通过工质泵8加压，然后在回热器5中进行预热，随后有机工质进入蒸发器2并达到高温高压气体状态，高温高压有机工质气体进入膨胀机3并驱动发电机4发电，并且闭合离合器9带动跨临界CO2热泵系统的压缩机10工作，之后，膨胀工作后的有机工质气体通过回热器5，对工质泵流出的液态有机工质预热，最后依次流入冷凝器6和储液罐7，循环重新开始；发电机4所产生的电能存储在电池中；亚临界CO2由ORC系统的膨胀机3驱动的压缩机10压缩至超临界状态；然后CO2通过四通换向阀19流向车内换热器13或者车外换热器11，CO2流动的具体路径取决于跨临界CO2热泵系统的运行模式，具体如下：制热模式：车内温度传感器18所测得温度低于预设温度T2时，控制单元15发出指令，接通电磁阀一17、离合器9和风扇一14，此时处于加热模式下，一部分发动机排气在跨临界CO2热泵系统中的车外换热器11中与CO2进行换热，另一部分发动机排气作为热源在ORC系统的蒸发器2中进行换热；同时控制单元15发出指令使得四通换向阀19的A与B连通、C与D连通，车外换热器11作为蒸发器在加热模式下吸收发动机排气的热量，经过车外换热器11加热后，CO2达到高温状态；然后CO2通过四通换向阀19从D到C进入压缩机10被压缩，之后，超临界CO2通过四通换向阀19从A到B流入车内换热器13，此时车内换热器13作为冷凝器对车内环境进行加热，其中，风扇一14用于提供强度可调的风量；随后CO2从车内换热器13流出，经过膨胀阀12降压，最后流入车外换热器11；当车内温度达到预设温度T1之后，此时控制单元15发出指令，关闭电磁阀一17、风扇一14并断开离合器9；纯发电模式：车内温度传感器18所测得温度在T2与T3之间时，控制单元15发出指令，关闭电磁阀一17、风扇一14、风扇二20并断开离合器9，此时只有ORC系统运行；制冷模式：车内温度传感器18所测得温度高于预设温度T3时，控制单元15发出指令，接通离合器9、风扇一14和风扇二20，同时四通换向阀19改变了CO2的流通路径，即控制单元15发出指令使得四通换向阀19的A与D连通，B与C连通，与加热模式不同，电磁阀一17在制冷模式下完全关闭，而跨临界CO2热泵系统由ORC系统的膨胀机3输出的机械功来驱动，CO2通过四通换向阀19A到D，从压缩机10流入车外换热器11，释放热量，风扇二20用于提供强度可调的风量；车内换热器13与车外换热器11之间连接的膨胀阀12用于膨胀降压；车内换热器13与压缩机10进口之间通过四通换向阀19从B到C连接，从而使车内换热器13对车内环境进行制冷，风扇一14用于提供强度可调的风量；当车内温度达到预设温度T1之后，此时控制单元15发出指令，使离合器9断开、风扇一14和风扇二20关闭。

全文数据：有机朗肯循环-跨临界G〇2热泵发动机排气余热回收联合系统技术领域[0001]本发明涉及一种有机朗肯循环-跨临界C〇2热泵发动机排气余热回收联合系统及其控制方法，用于回收发动机的排气能量，属于节能减排领域。背景技术[0002]从发动机的能量平衡来看，输出的有效功一般只占燃油燃烧总热量的30%-45%柴油机或20%_30%汽油机），余热能量主要通过排气和冷却介质冷却水、机油散热等）被排放到大气中。由此可以看出，对于车用发动机，其余热能量回收具有很大的节能潜力。[0003]此外，余热能回收技术由于不需要消耗其它任何能源，仅依靠技术的进步即可实现，因而受到了越来越多的重视。目前，发动机余热能利用技术主要集中在增压、余热制冷、余热取暖、余热发电和改良燃料燃烧性能等几个方面。在当前车用发电机余热利用的各种技术方案中，有机朗肯循环余热回收技术的热效率最高，是最有可能首先实现产业化的技术。跨临界co2循环技术在制冷领域有着无可比拟的优势。本发明结合有机朗肯循环和跨临界C〇2循环综合优势，可以实现发电、制冷和制热的三重功能。发明内容[0004]本发明的目的是为了提供一种有机朗肯循环-跨临界02热泵发动机排气余热回收联合系统及其控制方法，该系统主要由包括发动机、带有回热器的有机朗肯循环系统、跨临界C〇2热泵系统和控制系统组成;通过控制电磁阀一、离合器、风扇的开启与闭合以及四通换向阀内的工质流通路径，来实现热栗系统的制冷和制热模式的切换，从而更好的利用发动机的排气能量。[0005]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术解决方案：[0006]本发明所提出的有机朗肯循环-跨临界C02热栗发动机排气余热回收联合系统，主要由发动机排气通路系统、带有回热器的有机朗肯循环系统、跨临界co2热栗系统和控制系统组成。[0007]所述的带有回热器的有机朗肯循环系统，包括蒸发器⑵、膨胀机3、发电机⑷、回热器⑸、冷凝器⑹、储液罐⑺以及工质杲⑻；[0008]所述的跨临界C〇2热栗系统即0RC系统，包括压缩机10、车外换热器（11、膨胀阀12、车内换热器13、第一风扇（14、第二风扇20;[0009]所述的控制系统，包括离合器9、控制单元15、车内温度传感器（18、电磁阀一17、四通换向阀（19以及连接这些部件的线路；_〇]发动机排气通路:发动机⑴通过管路与三通阀（16—端连接，三通阀（16的另外两端分别与电磁阀一17和蒸发器2连接;蒸发器2与车外换热器11连接；[0011]所述的带有回热器的有机朗肯循环系统中蒸发器（2依次与膨胀机（3、回热器5、冷凝器6、储液罐7、工质栗⑻连接，工质泵⑻再与回热器⑸连接，回热器⑸再与蒸发器⑵连接形成循环回路;在回热器5中分别走两个独立的管路;发电机⑷与膨胀机⑶连接；[0012]所述的跨临界C〇2热栗系统中压缩机1〇出口端与四通换向阀（19的—端A连接，四通换向阀（19的C端与压缩机（10的进口端连接，四通换向阀（19的B端与车内换热器13连接，车内换热器13依次与膨胀阀（12、车外换热器（11、四通换向阀（19的D端连接;车内换热器13配有第一风扇（14，车外换热器11配有第二风扇20;[0013]膨胀机⑶和压缩机（10物理位置靠近，控制系统中的离合器⑼位于两者之间，使得离合器⑼能够将膨胀机⑶和压缩机10关联;控制单元15分别与离合器9、电磁阀一17、四通换向阀（19、第一风扇（14、第二风扇20连接。[00M]储液罐7中的液态工质经工质泵⑻加压后进入回热器5中，之后有机工质进入蒸发器2经过发动机排气的加热并达到高温高压状态，气态的高温高压有机工质进入膨胀机⑶并驱动发电机⑷发电，同时闭合离合器9，膨胀机带动热泵系统的压缩机10工作，完成做功后的工质经回热器5、冷凝器6冷凝为饱和液体后流回储液罐7;发动机⑴经由三通阀（16、电磁阀一（17通过管道与车外换热器（11相连通;跨临界C02热栗系统中亚临界C02由有机朗肯循环系统的膨胀机3驱动的压缩机10压缩至超临界状态，压缩机10出口与四通换向阀（19一端相连接，四通换向阀（19另外三端分别与车内换热器（13、车外换热器（11和压缩机（10入口相连接，车内换热器（13和车外换热器（11之间连接膨胀阀（12，第二风扇（20靠近车外换热器（11、第一风扇（14靠近车内换热器13，用于提供强度可调的风量；车内温度传感器（18与控制单元（15相连接，控制单元15用于控制电磁阀一（17、离合器9、第一风扇（14和第二风扇20的开启与闭合以及四通换向阀（19内的工质流通路径。[0015]本发明有机朗肯循环-跨临界C02热泵发动机排气余热回收联合系统的运行工作方式，包括以下步骤：[0016]根据跨临界⑶2热泵系统运行模式的不同，可预设车内环境温度T1、T2、T3作为控制参考量，其中12〈!1〈13，控制单元15通过控制电磁阀一（17、离合器9、第一风扇（14和第二风扇20的开启与闭合以及四通换向阀（19内的工质流通路径；[0017]发动机（1启动后，低压有机工质通过工质栗⑻加压，然后在回热器⑸中进行预热，随后有机工质进入蒸发器⑵并达到高温高压气体状态，高温高压有机工质气体进入膨胀机3并驱动发电机4发电，并且闭合离合器9带动热栗系统的压缩机（10工作，之后，膨胀工作后的有机工质气体通过回热器5，对工质泵流出的液态有机工质预热，最后依次流入冷凝器6和储液罐7，循环重新开始;发电机4所产生的电能存储在电池中；[0018]亚临界C02由0RC系统的膨胀机⑶驱动的压缩机（10压缩至超临界状态;然后⑽通过四通换向阀（19流向车内换热器（13或者车外换热器（11，C02流动的具体路径取决于跨临界C02热栗系统的运行模式，具体如下：[0019]制热模式:车内温度传感器（18所测得温度低于预设温度T2时，控制单元（15发出指令，接通电磁阀一17、离合器⑼和第一风扇（14，此时处于加热模式下，一部分发动机尾气在跨临界C02热泵系统中的车外换热器（11中与C〇2进行换热，另一部分发动机尾气作为热源在有机朗肯循环系统的蒸发器2中进行换热；同时控制单元15发出指令使得四通换向阀（19的A与B连通、C与D端连通，车外换热器（11作为蒸发器在加热模式下吸收发动机排气的热量，经过车外换热器11加热后，C〇2达到高温状态;然后C〇2通过四通换向阀（19从D到C进入压缩机（10被压缩，之后，超临界C02通过四通换向阀（19从A到B流入车内换热器13，此时车内换热器13作为冷凝器对车内环境进行加热，其中，第一风扇（14用于提供强度可调的风量;随后C〇2从车内换热器（13流出，经过膨胀阀（12降压，最后流入车外换热器11;当车内温度达到预设温度T1之后，此时控制单元（15发出指令，关闭电磁阀一（17、第一风扇（14并断开尚合器⑼；[0020]纯发电模式:车内温度传感器I8所测得温度在T2与T3之间时，控制单元（15发出指令，关闭电磁阀一（17、第一风扇（14、第二风扇（20并断开离合器9，此时只有有机朗肯循环系统运行；[0021]制冷模式:车内温度传感器（18所测得温度高于预设温度T3时，控制单元（15发出指令，接通离合器⑼、第一风扇（14和第二风扇20，同时四通换向阀（19改变了C02的流通路径，即控制单元15发出指令使得四通换向阀（19的A与D连通，B与C连通，与加热模式不同，电磁阀一（17在制冷模式下完全关闭，而跨临界C02热栗系统由有机朗肯循环系统的膨胀机3输出的机械功来驱动，C02通过四通换向阀（19A到D，从压缩机（10流入车外换热器11，释放热量，第二风扇20用于提供强度可调的风量;车内换热器13与车外换热器11之间连接的膨胀阀（12用于膨胀降压;车内换热器13与压缩机（10进口之间通过四通换向阀（19从B到C连接，从而使车内换热器（13对车内环境进行制冷，第一风扇14用于提供强度可调的风量。当车内温度达到预设温度T1之后，此时控制单元（15发出指令，使离合器⑼断开、第一风扇（14和第二风扇20关闭。[0022]有益效果：[0023]1、该发明采用回热有机朗肯循环系统和热泵循环系统结合，具有更高的热效率，能充分利用内燃机工作时排出的排气能量。[0024]2、根据车内温度的高低，通过合理的控制策略，控制电磁阀一（17、离合器⑼、第一风扇（14和第二风扇（20的开启与闭合以及四通换向阀（19内的工质流通路径，从而实现制冷循环与制热循环的来回切换。[0025]3、排气温度较高于环境温度，即使在极低的环境温度下，车外换热器的除霜问题也可以通过这种方式轻易解决。[0026]4、有机朗肯循环系统的膨胀机与跨临界C〇2热栗系统的压缩机相连接，提高了能源的利用率。附图说明[0027]图1为一种有机朗肯循环-跨临界C02热泵发动机排气余热回收联合系统的示意图；[0028]图中：卜发动机;2-蒸发器;3-膨胀机;4-发电机；5-回热器;6-冷凝器;7-储液罐；8-工质泵;9-离合器；10-压缩机；11-车外换热器；；L2-膨胀阀；13-车内换热器；14-第一风扇；15-控制单元；16-三通阀；17-电磁阀一；18-车内温度传感器；19-四通转向阀；20-第二风扇。具体实施方式[0029]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方法。[0030]本发明所提出的有机朗肯循环-跨临界C〇2热泵发动机排气余热回收联合系统，主要由发动机、带有回热器有机朗肯循环系统、跨临界C〇2热泵系统和控制系统组成。[0031]—种有机朗肯循环-跨临界C〇2热栗发动机排气余热回收联合系统，具体结构里阿尼额关系可参见图1，由发动机1、带有回热器有机朗肯循环系统、跨临界C〇2热泵系统和控制系统组成。[0032]所述的带有回热器的有机朗肯循环系统，包括蒸发器2、膨胀机3、发电机4、回热器5、冷凝器6、储液罐7以及工质栗8;[0033]所述的跨临界C〇2热栗系统，包括压缩机10、车外换热器11、膨胀阀12、车内换热器13、第一风扇14、第二风扇20;[0034]所述的控制系统，包括离合器9、控制单元15、三通阀16、电磁阀一17、车内温度传感器18、四通换向阀19以及连接这些部件的线路；[0035]连接关系:发动机1通过管路与三通阀16—端连接，另外两端分别与电磁阀一17和蒸发器2连接;储液|||7中的液态工质经工质栗8加压后进入回热器5中，之后有机工质进入蒸发器2并达到高温高压状态，气态的高温高压有机工质进入膨胀机3并驱动发电机4发电，闭合离合器9,膨胀机带动热泵系统的压缩机10工作，完成做功后的工质经冷凝器6冷凝为饱和液体后流回储液罐7;电磁阀一17通过管道与车外换热器11相连接，亚临界C〇2由有机朗肯循环系统的膨胀机3驱动的压缩机10压缩至超临界状态，压缩机1〇出口与四通换向阀19一端相连接，四通换向阀19另外三端分别与车内换热器13、车外换热器11和压缩机1〇入口相连接，车内换热器I3和车外换热器11之间连接膨胀阀12,第二风扇20靠近车外换热器1U第一风扇14靠近车内换热器13,用于提供强度可调的风量;车内温度传感器18与控制单元15相连接，控制单元I5用于控制电磁阀一I7、离合器9、第一风扇14和第二风扇20的开启与闭合以及四通换向阀19内的工质流通路径。[0036]工作过程：[0037]根据跨临界C〇2热泵系统运行模式的不同，可预设温度T1、T2、T3作为控制参考量，其中T2T1T3,控制单元15可以控制电磁阀一17、离合器9、第一风扇14和第二风扇20的开启与闭合以及四通换向阀19内的工质流通路径。[0038]发动机1启动后，低压有机工质通过工质栗8加压，然后在回热器5中进行预热，随后有机工质进入蒸发器2并达到高温高压状态，高温高压有机工质气体进入膨胀机3并驱动发电机4发电，并且可闭合离合器9带动热栗系统的压缩机10工作，之后，膨胀后的有机工质气体通过回热器5，对工质泵流出的液态有机工质预热，最后流入冷凝器6和储液罐7，循环重新开始。所产生的电能存储在电池中。亚临界C02可由0RC系统的膨胀机3驱动的压缩机1〇压缩至超临界状态。然后C〇2通过四通换向阀19流向换热器车内换热器13或者车外换热器11。《2流动的具体路径取决于跨临界C〇2热泵系统的运行模式，具体如下：[0039]制热模式:车内温度传感器18所测得温度低于预设温度T2时，控制单元15发出指令，接通电磁阀一17、离合器9和第一风扇14,此时处于加热模式下，一部分发动机尾气在跨临界C〇2热栗系统中的车外换热器11中与C〇2进行换热，另一部分发动机尾气作为热源在有机朗肯循环系统的蒸发器2中进行换热。同时控制单元15发出指令接通四通换向阀19的A与B接头，C与D接头，车外换热器11作为蒸发器在加热模式下吸收发动机排气的热量。经过车外换热器11加热后，C〇2达到高温状态。然后C〇2通过四通换向阀19从D到C进入压缩机10被压缩，之后，超临界C〇2通过四通换向阀19从A到B流入车内换热器13,此时车内换热器13作为冷凝器对车内环境进行加热，其中，第一风扇14用于提供强度可调的风量。随后C02从车内换热器13流出，经过膨胀阀12降压，最后流入车外换热器11。当车内温度达到预设温度T1之后，此时控制单元15发出指令，关闭电磁阀一17、第一风扇14并断开离合器9。[0040]纯发电模式:车内温度传感器18所测得温度在T2与T3之间时，控制单元15发出指令，关闭电磁阀一I7、第一风扇14、第二风扇20并断开离合器9,此时只有有机朗肯循环系统运行。[0041]制冷模式：车内温度传感器1S所测得温度髙于预设温度T3时，控制单元15发出指令，接通离合器9、第一风扇14和第二风扇2〇,同时四通换向阀19改变了C02的流通路径，SP控制单元I5发出指令接通四通换向阀19的A与D接头，B与C接头，与加热模式不同，电磁阀一I7在制冷模式下完全关闭，而跨临界C〇2热栗系统由有机朗肯循环系统的膨胀机3输出的机械功来驱动。C〇2通过四通换向阀igA到D，从压缩机10流入车外换热器丨丨，释放热量，第二风扇20用于提供强度可调的风量。车内换热器I3与车外换热器^之间连接的膨胀阀12用于膨胀降压。车内换热器13与压缩机1〇进口之间通过四通换向阀19从6到：连接，从而使车内换热器I3对车内环境进行制冷，第一风扇14用于提供强度可调的风量。当车内温度达到预设温度T1之后，此时控制单元15发出指令，使离合器9、第一风扇14和第二风扇2〇断开。

权利要求：1.一种有机朗肯循环-跨临界C〇2热栗发动机排气余热回收联合系统，其特征在于，排气通路系统、带有回热器的有机朗肯循环系统、跨临界C〇2热泵系统和控制系统组成；所述的带有回热器的有机朗肯循环系统，包括蒸发器2、膨胀机3、发电机4、回热器5、冷凝器6、储液罐⑺以及工质栗8;所述的跨临界C〇2热栗系统即〇RC系统，包括压缩机（1〇、车外换热器11、膨胀阀（12、车内换热器13、第一风扇14、第二风扇2〇;所述的控制系统，包括离合器（9、控制单元（15、车内温度传感器（18、电磁阀一17、四通换向阀（19以及连接这些部件的线路；发动机排气通路:发动机（1通过管路与二通阀（16—端连接，三通阀（16的另外两端分别与电磁阀一（17和蒸发器2连接;蒸发器2与车外换热器11连接；所述的带有回热器的有机朗肯循环系统中蒸发器⑵依次与膨胀机⑶、回热器⑸、冷凝器6、储液罐7、工质栗⑻连接，工质栗⑻再与回热器⑸连接，回热器⑸再与蒸发器⑵连接形成循环回路;在回热器5中分别走两个独立的管路;发电机4与膨胀机3连接；所述的跨临界C〇2热栗系统中压缩机（10出口端与四通换向阀（19的一端A连接，四通换向阀（19的C端与压缩机10的进口端连接，四通换向阀（19的B端与车内换热器13连接，车内换热器13依次与膨胀阀（12、车外换热器11、四通换向阀（19的D端连接;车内换热器13配有第一风扇（14，车外换热器11配有第二风扇20;膨胀机3和压缩机（1〇物理位置靠近，控制系统中的离合器9位于两者之间，使得离合器⑼能够将膨胀机⑶和压缩机1〇关联；控制单元（15分别与离合器9、电磁阀一（17、四通换向阀（19、第一风扇（14、第二风扇20连接。2.按照权利要求1所述的一种有机朗肯循环-跨临界C〇2热杲发动机排气余热回收联合系统，其特征在于，第二风扇20靠近车外换热器11。3.按照权利要求1所述的一种有机朗肯循环-跨临界〇2热泵发动机排气余热回收联合系统，其特征在于，第一风扇（14靠近车内换热器13。4.权利要求1-3任一项所述的有机朗肯循环-跨临界C02热泵发动机排气余热回收联合系统的工作运行方法，其特征在于，根据跨临界C02热泵系统运行模式的不同，可预设车内环境温度T1、T2、T3作为控制参考量，其中T2T1T3,控制单元（15通过控制电磁阀一（17、离合器9、风扇（14和风扇20的开启与闭合以及四通换向阀（19内的工质流通路径；发动机（1启动后，低压有机工质通过工质泵8加压，然后在回热器5中进行预热，随后有机工质进入蒸发器2并达到高温高压气体状态，高温高压有机工质气体进入膨胀机⑶并驱动发电机⑷发电，并且闭合离合器9带动热栗系统的压缩机（10工作,之后，膨胀工作后的有机工质气体通过回热器5，对工质栗流出的液态有机工质预热，最后依次流入冷凝器6和储液罐7，循环重新开始;发电机⑷所产生的电能存储在电池中；亚临界C02由ORC系统的膨胀机3驱动的压缩机（10压缩至超临界状态;然后⑶2通过四通换向阀（19流向车内换热器（13或者车外换热器（11，C02流动的具体路径取决于跨临界C02热泵系统的运行模式，具体如下：制热模式：车内温度传感器（18所测得温度低于预设温度T2时，控制单元（15发出指令，接通电磁阀一（17、离合器9和第一风扇（14，此时处于加热模式下，一部分发动机尾气在跨临界C〇2热泵系统中的车外换热器11中与C〇2进行换热，另一部分发动机尾气作为热源在有机朗肯循环系统的蒸发器2中进行换热；同时控制单元（15发出指令使得四通换向阀（19的A与B连通、C与D端连通，车外换热器11作为蒸发器在加热模式下吸收发动机排气的热量，经过车外换热器（11加热后，C〇2达到高温状态;然后⑶2通过四通换向阀19从D到C进入压缩机（10被压缩，之后，超临界C02通过四通换向阀（19从A到B流入车内换热器13，此时车内换热器13作为冷凝器对车内环境进行加热，其中，第一风扇（14用于提供强度可调的风量;随后C〇2从车内换热器（13流出，经过膨胀阀（12降压，最后流入车外换热器11;当车内温度达到预设温度T1之后，此时控制单元15发出指令，关闭电磁阀一17、第一风扇（14并断开离合器9;纯发电模式:车内温度传感器（I8所测得温度在T2与T3之间时，控制单元（15发出指令，关闭电磁阀一（17、第一风扇（14、第二风扇20并断开离合器9，此时只有有机朗肯循环系统运行；制冷模式:车内温度传感器（18所测得温度高于预设温度T3时，控制单元（15发出指令，接通离合器9、第一风扇（14和第二风扇（2〇，同时四通换向阀（丨9改变了⑶2的流通路径，即控制单元15发出指令使得四通换向阀（I9的A与D连通，B与C连通，与加热模式不同，电磁阀一（17在制冷模式下完全关闭，而跨临界C02热泵系统由有机朗肯循环系统的膨胀机3输出的机械功来驱动，C〇2通过四通换向阀（I9A到D，从压缩机（10流入车外换热器11，释放热量，第二风扇2〇用于提供强度可调的风量;车内换热器（13与车外换热器11之间连接的膨胀阀（12用于膨胀降压;车内换热器1¾与压缩机10进口之间通过四通换向阀（19从B到C连接，从而使车内换热器（1¾对车内环境进行制冷，第一风扇（14用于提供强度可调的风量。当车内温度达到预设温度T1之后，此时控制单元15发出指令，使离合器⑼断开、第一风扇（14和第二风扇2〇关闭。

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