一种发动机的废热回收方法、装置和发动机系统

技术领域

本发明实施例涉及发动机尾气处理技术领域，尤其涉及一种发动机的废热回收方法、装置和发动机系统。

背景技术

从发动机的能量平衡来看，输出的有效功率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，其余热能量具有很大的节能潜力，余热能回收利用技术有广泛的应用空间。

当前多采用有机朗肯循环法来对车用余热进行回收，有机朗肯循环通常分为简单有机朗肯循环、回热有机朗肯循环、开式抽气回热有机朗肯循环、闭式抽气回热有机朗肯循环、再热有机朗肯循环等集中结构方案。

但是，有机朗肯循环通常采用容积式膨胀机的余热回收系统，不适合采用透平膨胀机，而应用于车用发动机系统中的透平膨胀机具有体积小、流量大、结构简单的优点，因此急需一种能够适用于透平膨胀机的热回收系统。

发明内容

本发明实施例提供一种发动机的废热回收方法、装置和发动机系统，解决了现有技术中的热回收系统不适用于采用透平膨胀机的发动机系统的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种发动机的废热回收方法，所述废热回收方法包括：

在热回收装置控制器以及工质泵启动运转之后，所述热回收装置控制器控制膨胀机三通阀的第一阀门全部关闭、第二阀门以第一步长开度关闭，其中，所述膨胀机三通阀的第一阀门为连通透平膨胀机入口的阀门，所述膨胀机三通阀的第二阀门为连通冷凝器入口的阀门；

在所述膨胀机三通阀动作过程中，所述热回收装置控制器判断第一压力值是否达到第一目标压力值，其中，所述第一压力值为排气换热器的工质侧出口压力值；

若达到所述第一目标压力值，则所述热回收装置控制器控制排气三通阀的第一阀门以第二步长开度打开、第二阀门以第三步长开度关闭，其中，所述排气三通阀的第一阀门为连通发动机排气后处理器与所述排气换热器的流路入口的阀门，所述排气三通阀的第二阀门为排出发动机废气的阀门；

在所述排气三通阀动作过程中，所述热回收装置控制器判断第一过热度是否达到第一目标过热度，并在达到所述第一目标过热度时控制所述排气三通阀的各阀门开度保持不变，其中，所述第一过热度为所述排气换热器的工质侧出口过热度；

若达到所述第一目标过热度，则所述热回收装置控制器控制所述膨胀机三通阀的第一阀门以第四步长开度打开、第二阀门以第五步长开度关闭；

所述热回收装置控制器判断所述第一压力值是否大于或等于第二目标压力值；

若大于或等于所述第二目标压力值，则所述热回收装置控制器向膨胀发电机控制器发送控制信号，所述膨胀发电机控制器基于所述控制信号判断所述透平膨胀机的当前转速是否达到预设工作转速；

若达到所述预设工作转速，则所述膨胀发电机控制器控制所述透平膨胀机为发电机供能。

第二方面，本发明实施例还提供了一种发动机的废热回收装置，所述发动机的废热回收装置执行上述第一方面所述的发动机的废热回收方法，所述废热回收装置包括热回收装置控制器、排气三通阀、排气换热器、膨胀机三通阀、工质泵、透平膨胀机以及膨胀发电机控制器；

所述工质泵的出口与所述排气换热器的工质侧进口相连接；所述排气换热器的工质侧出口与所述膨胀机三通阀的第三阀门相连接；所述膨胀机三通阀的第一阀门与所述透平膨胀机的入口相连接，所述膨胀机三通阀的第二阀门与冷凝器的入口相连接；

所述透平膨胀机的出口与发电机电连接，所述透平膨胀机的控制接口与所述膨胀发电机控制器电连接；

所述排气三通阀的第一阀门与所述排气换热器的流路入口相连接，所述排气三通阀的第二阀门为排出发动机废气的阀门，所述排气三通阀的第三阀门与发动机的排气后处理器相连接；

所述排气三通阀、所述膨胀机三通阀、所述工质泵以及膨胀发电机控制器均与所述热回收装置控制器电连接。

第三方面，本发明实施例还提供了一种发动机系统，所述发动机系统包括上述第二方面所述的发动机的废热回收装置，还包括发动机、压气机、涡轮机、发电机以及排气后处理器；

所述压气机与所述发动机相连接，所述涡轮机与所述压气机相连接，所述涡轮机与所述排气后处理器相连接，所述排气后处理器与所述发动机的废热回收装置的排气三通阀的第三阀门相连接。

本发明实施例公开了一种发动机的废热回收方法、装置和发动机系统，通过控制排气三通阀各阀门的通断来控制发动机废气进入排气换热器，利用工质吸收废气的热能，再通过控制膨胀机三通阀各阀门的通断来控制排气换热器中携带废气热能的工质进入透平膨胀机，带动透平膨胀机启动，并在透平膨胀机的转速达到预设工作转速之后控制透平膨胀机为发电机功能，实现了将发动机废气的热能回收转换为电能供车辆使用，本申请解决了现有技术中的热回收系统不适用于采用透平膨胀机的发动机系统的技术问题，实现了对采用透平膨胀机的车辆的废气余热进行有效回收利用的技术效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种发动机的废热回收装置的结构图；

图2是本发明实施例提供的一种发动机的废热回收方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的另一种发动机的废热回收方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的又一种发动机的废热回收方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的又一种发动机的废热回收方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。

图1是本发明实施例提供的一种发动机的废热回收装置的结构图。图2是本发明实施例提供的一种发动机的废热回收方法的流程图。

具体来说，发动机的废热回收装置包括热回收子系统以及控制子系统，其中，如图1所示，热回收子系统具体包括：排气三通阀6、排气换热器7、膨胀机三通阀8、透平膨胀机9、单向阀12、冷凝器13、储液罐14、工质泵16、工质流量计17以及冷凝器冷却风扇23；控制子系统具体包括：热回收装置控制器22、膨胀发电机控制器11、排气温度传感器5、第一温度传感器18、第一压力传感器19、第二温度传感器20、第二压力传感器21、工质流量计17以及冷凝器风扇电机24。

参见图1，工质泵16出口与工质流量计17的入口相连接，工质流量计17的出口与排气换热器7的工质侧入口相连接，排气换热器7的工质侧出口与膨胀机三通阀8的第三阀门c相连接，膨胀机三通阀8的第一阀门a与透平膨胀机9的入口相连接，透平膨胀机的9出口与单向阀12的入口相连接，单向阀12的出口与冷凝器13的工质侧入口相连接，冷凝器13的工质侧出口与储液罐14的入口相连接，储液罐14的出口与工质泵16的入口相连接，膨胀机三通阀8的第二阀门b与单向阀12的出口相连接，透平膨胀机9与发电机10通过连接轴集成一体，冷凝器冷却风扇23用于对冷凝器13内的工质进行冷却。

参见图1，热回收装置控制器22作为发动机的废热回收装置的核心，与所有的传感器、控制器、三通阀等相连接，热回收装置控制器22通过排气温度传感器5获取发动机的当前排气温度，通过控制膨胀发电机控制器11实现对透平膨胀机9的控制，通过第一温度传感器18、第一压力传感器19分别获取排气换热器的工质侧出口过热度(即下述第一过热度)以及工质侧出口压力值(即下述第一压力值)，通过第二温度传感器20、第二压力传感器21分别获取冷凝器13的工质侧出口温度值以及工质侧出口压力值。通过工质流量计17获取工质泵16的流量以及通过冷凝器风扇电机24控制冷凝器冷却风扇23工作。

如图2所示，该发动机的废热回收方法具体包括如下步骤：

S101，在热回收装置控制器以及工质泵启动运转之后，热回收装置控制器控制膨胀机三通阀的第一阀门全部关闭、第二阀门以第一步长开度关闭，其中，膨胀机三通阀的第一阀门为连通透平膨胀机入口的阀门，膨胀机三通阀的第二阀门为连通冷凝器入口的阀门。

具体地，在热回收装置控制器22以及工质泵16上电启动之后，热回收装置控制器22首先需要关闭膨胀机三通阀8的第一阀门a，以保证在未达到透平膨胀机9的启动要求时不会有相应的工质进入透平膨胀机9中，并以第一步长开度逐渐将膨胀机三通阀8的第二阀门b不关闭，以逐渐减少循环进入冷凝器13的工质流量，其中，工质可以选择制冷剂R245fa，第一步长开度可以设置为5％。

S102，在膨胀机三通阀动作过程中，热回收装置控制器判断第一压力值是否达到第一目标压力值，其中，第一压力值为排气换热器的工质侧出口压力值。

具体地，在控制膨胀机三通阀8的各阀门动作的过程中，热回收装置控制器22通过第一压力传感器19获取排气换热器7的工质侧出口压力值，即第一压力值Pevap_out，然后判断第一压力值Pevap_out是否达到第一目标压力值P_st。

S103，若达到第一目标压力值，则热回收装置控制器控制排气三通阀的第一阀门以第二步长开度打开、第二阀门以第三步长开度关闭，其中，排气三通阀的第一阀门为连通发动机排气后处理器与排气换热器的流路入口的阀门，排气三通阀的第二阀门为排出发动机废气的阀门。

具体地，若第一压力值Pevap_out达到第一目标压力值P_st，即Pevap_out＝P_st，则热回收装置控制器22控制排气三通阀6进排气换热器7的第一阀门d的开度以第二步长开度逐渐打开，其中，第二步长开度可以设置为5％，第一目标压力值P_st通常设置为10bar；同时控制排气三通阀6的旁路流路的阀门，即第二阀门e的开度以第三步长开度逐渐关闭，使发动机排出的废气逐渐流入排气换热器7中，其中，第三步长开度可以设置为5％。

在一个可选地实施方式中，若第一压力值Pevap_out未达到第一目标压力值P_st，则返回执行步骤S101，热回收装置控制器22控制膨胀机三通阀8的第一阀门a全部关闭、第二阀门b以第一步长开度关闭的动作。

S104，在排气三通阀动作过程中，热回收装置控制器判断第一过热度是否达到第一目标过热度，并在达到第一目标过热度时控制排气三通阀的各阀门开度保持不变，其中，第一过热度为排气换热器的工质侧出口过热度。

具体地，在控制排气三通阀6动作的过程中，热回收装置控制器22通过第一温度传感器18获取排气换热器7的工质侧出口过热度，即第一过热度Tsup_boiler_out，然后判断第一过热度Tsup_boiler_out是否达到第一目标过热度Tsp_o，其中，第一目标过热度Tsp_o通常设置为30K；当第一过热度Tsup_boiler_out达到第一目标过热度Tsp_o时，表明此时从排气换热器7中流出的工质的压力以及温度均达到透平膨胀机9的开启需求，此时保持排气三通阀6各阀门的开度不变。需要说明的是，排气换热器7中流出的工质是与进入排气换热器7中的废气进行热交换后的工质，此时废气的热能被工质所吸收，变为高温、高压的气态工质从排气换热器7中流出。

S105，若达到第一目标过热度，则热回收装置控制器控制膨胀机三通阀的第一阀门以第四步长开度打开、第二阀门以第五步长开度关闭。

具体地，当第一过热度Tsup_boiler_out达到第一目标过热度Tsp_o时，表明此时从排气换热器7中流出的工质的压力以及温度均达到透平膨胀机9的开启需求，此时热回收装置控制器22控制膨胀机三通阀8的第一阀门a以第四步长开度逐渐打开，第二阀门b以第五步长开度逐渐关闭，以使排气换热器7中满足压力和温度需求的工质进入透平膨胀机9中，其中，第四步长开度和第五步长开度均可以根据需要设置为5％。

在一个可选地实施方式中，若第一过热度Tsup_boiler_out未达到第一目标过热度Tsp_o，表明此时从排气换热器7中流出的工质的温度未达到透平膨胀机9的开启需求，此时返回执行S103热回收装置控制器22控制排气三通阀6的第一阀门d以第二步长开度打开、第二阀门e以第三步长开度关闭的动作。

S106，热回收装置控制器判断第一压力值是否大于或等于第二目标压力值。

具体地，在关闭膨胀机三通阀8的旁路流路的开度(即关闭第二阀门b)，且增加膨胀机入口流路开度(即打开第一阀门a)的过程中，热回收装置控制器22会实时检测第一压力值Pevap_out是否大于或等于第二目标压力值P0，直至膨胀机三通阀8的第一阀门a的开度为100％，其中，第二目标压力值P0通常设置为15bar。

S107，若大于或等于第二目标压力值，则热回收装置控制器向膨胀发电机控制器发送控制信号，膨胀发电机控制器基于控制信号判断透平膨胀机的当前转速是否达到预设工作转速。

具体地，由于在控制膨胀机三通阀8的各阀门动作的过程中，透平膨胀机9的转速会逐渐增加，因此当第一压力值Pevap_out≥第二目标压力值P0时，热回收装置控制器22向膨胀发电机控制器11发送控制信号，以使膨胀发电机控制器11基于该控制信号检测透平膨胀机9的当前转速TurbineSpeed是否达到预设工作转速N0，其中，透平膨胀机9的预设工作转速N0通常设置为80000rpm。

在一个可选地实施方式中，若第一压力值Pevap_out未达到第二目标压力值P0，则返回执行S105热回收装置控制器22控制膨胀机三通阀8的第一阀门a以第四步长开度打开、第二阀门b以第五步长开度关闭的动作。

S108，若达到预设工作转速，则膨胀发电机控制器控制透平膨胀机为发电机供能。

具体地，若当前转速TurbineSpeed≥预设工作转速N0，即当前转速TurbineSpeed达到预设工作转速N0，则表明透平膨胀机9已达到可发电状态，此时膨胀发电机控制器11中的发电使能位置为1，膨胀发电机控制器11控制透平膨胀机9发出电能，为发电机10供电，以使发电机可以作为车用电能为车辆供电。至此，完成发动机产生的废气的热能转换为发电机的电能的过程。

在一个可选地实施方式中，若当前转速TurbineSpeed未达到预设工作转速N0，则返回执行S105热回收装置控制器22控制膨胀机三通阀8的第一阀门a以第四步长开度打开、第二阀门b以第五步长开度关闭的动作。

本发明通过控制排气三通阀各阀门的通断来控制发动机废气进入排气换热器，利用工质吸收废气的热能，再通过控制膨胀机三通阀各阀门的通断来控制排气换热器中携带废气热能的工质进入透平膨胀机，带动透平膨胀机启动，并在透平膨胀机的转速达到预设工作转速之后控制透平膨胀机为发电机功能，实现了将发动机废气的热能回收转换为电能供车辆使用，本申请解决了现有技术中的热回收系统不适用于采用透平膨胀机的发动机系统的技术问题，实现了对采用透平膨胀机的车辆的废气余热进行有效回收利用的技术效果。

在上述各技术方案的基础上，图3是本发明实施例提供的另一种发动机的废热回收方法的流程图，如图3所示，在S108，透平膨胀机为发电机供能之后，该发动机的废热回收方法还包括：

S301，热回收装置控制器检测膨胀机三通阀的第二阀门的开度是否为0％，以及检测膨胀机三通阀的第一阀门的开度是否为100％。

具体地，在透平膨胀机9为发电机10供能之后，为了使得发动机产生的废气的热能能够最大限度被回收利用，还需要通过热回收装置控制器22实时检测三通阀8的第二阀门b的开度是否为0％，以及检测膨胀机三通阀8的第一阀门a的开度是否为100％，即判断是否满足Pos_Turbine_in＝100％，且Pos_Turbine_by＝0％，其表示膨胀机三通阀8是否仅开启了工质进入透平膨胀机9的通路，且开启程度为最大。

S302，若膨胀机三通阀的第二阀门的开度为0％，且膨胀机三通阀的第一阀门的开度为100％，则热回收装置控制器基于第一过热度调整工质泵的转速。

具体地，若膨胀机三通阀8的第二阀门b的开度为0％，且膨胀机三通阀8的第一阀门a的开度为100％，则表面此时排气换热器7中的吸收了废气热能的工质能够最大限度的通过膨胀机三通阀8的第一阀门a进入透平膨胀机9中，此时为了控制进入排气换热器7的工质的流量，以使排气换热器7中的工质能够最大限度的吸收废气的热能，还需要基于第一过热度Tsup_boiler_out对工质泵16的转速进行调节。

在一个可选地实施方式中，若膨胀机三通阀8的第二阀门b的开度不为0％，或者，膨胀机三通阀8的第一阀门a的开度不为100％，则返回执行S105热回收装置控制器22控制膨胀机三通阀8的第一阀门a以第四步长开度打开、第二阀门b以第五步长开度关闭的动作。

S303，热回收装置控制器判断第一过热度是否达到第二目标过热度。

具体地，在基于第一过热度对工质泵16的转速进行调节的过程中，热回收装置控制器22判断第一过热度Tsup_boiler_out是否达到第二目标过热度Tsp_o1，其中，第二目标过热度Tsp_o1通常设置为40K。

S304，若达到第二目标过热度，则热回收装置控制器控制排气三通阀的第一阀门以第六步长开度打开、第二阀门以第七步长开度关闭。

具体地，若第一过热度Tsup_boiler_out达到第二目标过热度Tsp_o1，即第一过热度Tsup_boiler_out＝第二目标过热度Tsp_o1，则热回收装置控制器22继续控制排气三通阀6的第一阀门d以第六步长开度打开、第二阀门e以第七步长开度关闭，逐步在透平膨胀机9启动工况下将发动机的高温废气全部送入排气换热器7中吸收热能，其中，第六步长开度、第七步长开度均可根据需要设置为5％，直至排气三通阀6的第一阀门d的开度为100％，第二阀门e的开度为0％。

在一个可选地实施方式中，若第一过热度Tsup_boiler_out未达到第二目标过热度Tsp_o1，则返回执行步骤S302热回收装置控制器22基于第一过热度调整工质泵15的转速的步骤。

S305，热回收装置控制器再次判断第一过热度是否达到第二目标过热度。

具体地，由于在排气三通阀6的各阀门动作时，以及工质泵16的转速进行调整的过程中，排气换热器7的工质侧出口过热度会发生变化，即第一过热度Tsup_boiler_out会发生变化，因此需要再次判断第一过热度Tsup_boiler_out是否达到第二目标过热度Tsp_o1。

S306，若再次达到第二目标过热度，则热回收装置控制器检测排气三通阀的第一阀门的开度是否为100％，排气三通阀的第二阀门的开度是否为0％。

具体地，若第一过热度Tsup_boiler_out再次达到第二目标过热度Tsp_o1，则热回收装置控制器22会检测排气三通阀6的第一阀门d是否全部打开，以及已检测排气三通阀6的第二阀门e是否全部关闭，即判断是否满足Pos_Evap_in＝100％，且Pos_exh_by＝0％。

在一个可选地实施方式中，若第一过热度Tsup_boiler_out未达到第二目标过热度Tsp_o1，则返回执行S302热回收装置控制器22基于第一过热度Tsup_boiler_out调整工质泵16的转速的动作。

S307，若排气三通阀的第一阀门的开度为100％且排气三通阀的第二阀门的开度为0％，则热回收装置控制器向膨胀发电机控制器发送检测信号。

具体地，若检测结果为排气三通阀6的第一阀门d的开度为100％且排气三通阀6的第二阀门e的开度为0％，则表明此时已经达到将废气全部送入排气换热器7的条件了，此时热回收装置控制器22会向膨胀发电机控制器11发送检测信号，以使膨胀发电机控制器11基于该检测检测信号检测透平膨胀机9是否启动成功。

在一个可选地实施方式中，若检测结果为排气三通阀6的第一阀门d的开度不为100％，或者排气三通阀6的第二阀门e的开度不为0％，则返回执行S304热回收装置控制器22控制排气三通阀6的第一阀门d以第六步长开度打开、第二阀门e以第七步长开度关闭的动作。

S308，膨胀发电机控制器基于检测信号判断透平膨胀机的启动标识是否为成功，以及判断透平膨胀机的入口压力值是否大于启动压力值。

具体地，膨胀发电机控制器11基于检测信号判断透平膨胀机9的启动标识TurbineState是否为OK，并判断透平膨胀机9的入口压力值P_turb_in是否大于启动压力值P_turb_st，其中，启动压力值P_turb_st通常设置为8bar。

S309，若启动标识为成功，且入口压力值大于压力值，则表明透平膨胀机完全启动成功。

具体地，若启动标识TurbineState＝OK，且入口压力值P_turb_in＞启动压力值P_turb_st，则表明透平膨胀机9启动成功，此时热回收装置控制器22会输出启动成功标志位“1”。

在上述各技术方案的基础上，如图3所示，该发动机的废热回收方法还包括：

S310，若启动标识为不成功，或者，入口压力值大于压力值，则表明透平膨胀机启动不成功，热回收装置控制器以预设时间间隔顺次将排气三通阀、膨胀机三通阀、工质泵以及冷凝器冷却风扇恢复初始状态。

具体地，若启动标识TurbineState不为OK，或者，入口压力值P_turb_in≤启动压力值P_turb_st，则表明透平膨胀机9启动不成功，此时热回收装置控制器22会输出启动不成功标志位“0”，热回收装置控制器22以预设时间间隔顺次将排气三通阀6、膨胀机三通阀8、工质泵16以及冷凝器冷却风扇23恢复初始状态，等待下一次触发废热回收装置的启动。其中，预设时间间隔可以选择3s，工质泵16的初始状态为停机，冷凝器冷却风扇23的初始状态为停机。

在一个可选地实施方式中，判断整个废热回收装置启动成功的条件包括：发电机10输出稳定的电压和电流、透平膨胀机9的旋转方向标志位正常、透平膨胀机9的转速维持在预设工作转速N0稳定工作、透平膨胀机9的入口压力值P_turb_in大于启动压力值P_turb_st且保持稳定10s。

在上述各技术方案的基础上，图4是本发明实施例提供的又一种发动机的废热回收方法的流程图，如图4所示，在S101，热回收装置控制器控制膨胀机三通阀动作之前，该发动机的废热回收方法还包括：

S401，热回收装置控制器上电并控制各电控部件自检。

具体地，热回收装置控制器22上电之后，会控制各电控部件进行自检，若有电控部件出现故障，则热回收装置控制器22会上报故障码，若所有电控部件自检正常，则输出电控部件状态位为0。

S402，若自检结果为全部正常，则热回收装置控制器获取发动机的当前排气温度，并判断当前排气温度是否在第一时长内稳定大于目标启动温度。

具体地，当自检结果为所有电控部件全部自检正常，则热回收装置控制器22判断是否可以触发废热回收装置的启动程序，具体来说，热回收装置控制器22获取排气温度传感器5反馈的发动机的当前排气温度Texh_0，并判断当前排气温度Texh_0是否大于目标启动温度Texh_st且维持稳定第一时长以上，其中，第一时长可以根据需要设置为20s，目标启动温度Texh_st通常设置为300℃。

S403，若是，则热回收装置控制器控制冷凝器冷却风扇以第一转速启动运转。

具体地，若当前排气温度Texh_0大于目标启动温度Texh_st且维持稳定20s以上，则热回收装置控制器22出发启动工况信号，即输出废热回收装置启动状态位为1，并通过冷凝器风扇电机24控制冷凝器冷却风扇23以第一转速N_fan_st启动运转，其中，第一转速N_fan_st通常设置为2000rpm。

在一个可选地实施方式中，若当前排气温度Texh_0不满足废热回收装置的启动条件，则热回收装置控制器22出发不启动工况信号，即输出废热回收装置启动状态位为0，此时返回执行S402热回收装置控制器22判断是否满足启动条件的动作，直至判断结果为满足启动条件，即输出废热回收装置启动状态位为1为止。

S404，热回收装置控制器控制膨胀机三通阀的第一阀门全部关闭、第二阀门全部打开，控制排气三通阀的第一阀门全部关闭、第二阀门全部打开。

具体地，在控制冷凝器冷却风扇23启动运转之后，热回收装置控制器22控制膨胀机三通阀8的膨胀机入口流路全关，膨胀机旁通阀流路全开，即膨胀机三通阀8的第一阀门a全部关闭、第二阀门b全部打开，同时控制排气三通阀6流入排气换热器7流路的阀门开度全关，排气换热器7旁路流路的阀门开度全开，即排气三通阀6的第一阀门d全部关闭、第二阀门e全部打开，即保证此时没有工质进入透平膨胀机9，也没有废气进入排气换热器7中，为废热的回收做准备。

S405，热回收装置控制器控制工质泵以第二转速启动运转。

具体地，当膨胀机三通阀8和排气三通阀6的全部阀门动作完成之后，热回收装置控制器22控制工质泵16以第二转速N_st启动运转，开始将储液罐14中的液态工质送入排气换热器7中准备吸收废气的热能，其中，第二转速N_st通常设置为1500rpm。

在上述各技术方案的基础上，图5是本发明实施例提供的又一种发动机的废热回收方法的流程图，如图5所示，S105之前，该废热回收方法还包括：

S501，热回收装置控制器再次判断第一压力值是否达到第一目标压力值。

若第一压力值再次达到第一目标压力值，则执行热回收装置控制器控制膨胀机三通阀的第一阀门以第四步长开度打开、第二阀门以第五步长开度关闭的动作；若第一压力值未达到第一目标压力值，则返回执行热回收装置控制器控制膨胀机三通阀的第一阀门全部关闭、第二阀门以第一步长开度关闭的动作。

具体地，由于在S103控制排气三通阀6的第一阀门d以第二步长开度打开、第二阀门e以第三步长开度关闭的过程中，排气换热器7的工质侧出口压力值会发生变化，因此还需要再次判断第一压力值Pevap_out是否达到第一目标压力值P_st。若第一压力值Pevap_out达到第一目标压力值P_st，则继续执行S105，若第一压力值Pevap_out未达到第一目标压力值P_st，则返回执行S101。

本发明实施例还提供了一种发动机的废热回收装置，该发动机的废热回收装置执行上述任意实施例中的发动机的废热回收方法，如图1所示，废热回收装置包括热回收装置控制器22、排气三通阀6、排气换热器7、膨胀机三通阀8、工质泵16、透平膨胀机9以及膨胀发电机控制器11。

工质泵16的出口与排气换热器7的工质侧进口相连接；排气换热器7的工质侧出口与膨胀机三通阀8的第三阀门c相连接；膨胀机三通阀8的第一阀门a与透平膨胀机9的入口相连接，膨胀机三通阀8的第二阀门b与冷凝器13的入口相连接。

透平膨胀机9的出口与发电机10电连接，透平膨胀机9的控制接口与膨胀发电机控制器11电连接。

排气三通阀6的第一阀门d与排气换热器7的流路入口相连接，排气三通阀6的第二阀门e为排出发动机废气的阀门，排气三通阀6的第三阀门f与发动机1的排气后处理器4相连接。

排气三通阀6、膨胀机三通阀8、工质泵16以及膨胀发电机控制器11均与热回收装置控制器22电连接。

可选地，如图1所示，废热回收装置还包括单向阀12、冷凝器13、冷凝器冷却风扇23、冷凝器风扇电机24、放气阀15以及储液罐14。

单向阀12用于连通透平膨胀机9的出口与冷凝器13的入口；冷凝器13的出口与储液罐14的入口相连接，储液罐14的出口与工质泵16的入口相连接。

冷凝器冷却风扇23设置于冷凝器13处，并与冷凝器风扇电机24电连接；冷凝器风扇电机24与热回收装置控制器22电连接。

放气阀15设置在储液罐14上。

可选地，废热回收装置还包括第一温度传感器18、第二温度传感器20、排气温度传感器5、第一压力传感器19、第二压力传感器21以及工质流量计17。

第一温度传感器18、第一压力传感器19均设置于膨胀机三通阀8的第三阀门c与排气换热器7的工质侧出口之间；排气温度传感器5设置于排气后处理器4与排气三通阀6的第三阀门e之间。

第二温度传感器20、第二压力传感器21均设置于冷凝器13的出口与储液罐14的入口之间。

工质流量计17设置于工质泵16的出口与排气换热器7的工质侧进口之间。

第一温度传感器18、第二温度传感器20、第一压力传感器19、第二压力传感器21以及工质流量计17均与热回收装置控制器22电连接。

本发明实施例提供的发动机的废热回收装置使用上述实施例中的发动机的废热回收方法，因此本发明实施例提供的发动机的废热回收装置也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种发动机系统，如图1所示，发动机系统包括上述任意实施例中的发动机的废热回收装置，还包括发动机1、压气机2、涡轮机3、发电机10以及排气后处理器4。

压气机2与发动机1相连接，涡轮机3与压气机2相连接，涡轮机3与排气后处理器4相连接，排气后处理,4与发动机的废热回收装置的排气三通阀6的第三阀门f相连接。

本发明实施例提供的发动机系统包括上述实施例中的发动机的废热回收装置，因此本发明实施例提供的发动机系统也具备上述实施例中所描述的有益效果，此处不再赘述。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。