CN107429627B

CN107429627B - 发动机

Info

Publication number: CN107429627B
Application number: CN201680008517.2A
Authority: CN
Inventors: 冈田秀志; 鬼原宏年
Original assignee: Yanmar Power Technology Co Ltd
Current assignee: Yanmar Power Technology Co Ltd
Priority date: 2015-03-17
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2020-10-16
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: JP2016173054A; KR101969662B1; EP3273043A1; WO2016148082A1; US10273887B2; EP3273043B1; US20180245526A1; CN107429627A; JP6371727B2; EP3273043A4; KR20170117502A

Abstract

在控制装置接收到指示发动机停止的停止信号的情况下，一旦控制装置基于来自计时器的信号或者基于来自计时器以及冷却水温度传感器的信号，判断为发动机温度未达到预先确定的温度，则控制装置将持续地进行运转控制，一直到判断为发动机温度在预先确定的温度以上为止。据此，本发明提供一种：在发动机运转中，不使冷却水泵停止就能够抑制漏气冷凝水的产生的发动机。

Description

发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机。

背景技术

以往，众所周知，在反复进行发动机的启动和停止的情况下，由于发动机的暖机没有被充分进行，因此出现了从燃烧室漏出的漏气(blowby gas)之中的水蒸气呈液化的现象。另外，众所周知，因该液化而产生的漏气冷凝水如果混入到发动机机油，则会导致发动机机油劣化(例如，参照专利文献1)。

对此，专利文献1的发动机在运转初期，使冷却水泵停止而不对发动机进行冷却。这样，也就促进了发动机的升温，由此抑制了漏气的冷却，从而抑制了漏气冷凝水的产生。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利2825207号公报

发明内容

然而，在上述以往的发动机中，由于在运转初期，使冷却水泵停止，因此，在运转初期就有可能在发动机的燃烧室周边，且在局部产生灼热点 (hotspot)，引起热劣化。

因此，本发明的课题在于提供一种：在发动机运转中，不使冷却水泵停止就能够抑制漏气冷凝水的产生的发动机。

为了解决上述课题，本发明的一个实施方式的发动机具备：

发动机温度确定部，其确定发动机温度，以及

控制装置，其基于上述发动机温度确定部所确定的上述发动机温度，来执行发动机控制，

在上述控制装置接收到表示发动机停止的停止信号的情况下，并且在上述控制装置判断为上述发动机温度未达到预先确定的温度的情况下，使发动机继续工作。

根据本发明，在发动机运转中，不使冷却水泵停止，就能够抑制漏气冷凝水的产生。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的发动机的一部分的模拟构成图。

图2是利用图1的发动机而被驱动的热泵的简化后的制冷剂回路图。

图3是表示控制装置接收到停止信号之后一直到发动机停止为止的控制装置90所进行的控制顺序的流程图。

具体实施方式

本发明的第1实施方式的发动机具备：发动机温度确定部，其确定发动机温度，以及控制装置，其基于上述发动机温度确定部所确定的上述发动机温度，来执行发动机控制，在上述控制装置接收到表示发动机停止的停止信号的情况下，并且在上述控制装置判断为上述发动机温度未达到预先确定的温度的情况下，使发动机继续工作。

根据这种构成，在控制装置接收到指示发动机停止的停止信号的情况下，并且在控制装置判断为发动机温度未达到预先确定的温度的情况下，使发动机继续工作。因此，在控制装置接收到指示发动机停止的停止信号的情况下，利用来自发动机的热能，能够抑制漏气的温度降低，从而能够抑制漏气中的水蒸气的液化。

另外，根据这种构成，在发动机运转时，任何时候均能够驱动冷却水泵。因此，不会出现：因为冷却水泵的停止而导致在发动机的局部产生灼热点的问题。

另外，本发明的第2实施方式的发动机是在第1实施方式的基础之上，上述发动机温度确定部包含：检测发动机冷却水的温度的冷却水温度传感器。

根据这种构成，可以简易且准确地检测发动机温度。

下面，利用图示的实施方式详细说明本发明。

图1是表示本发明的一实施方式的发动机一部分的模拟构成图。

该发动机是使用天然气等气体状的燃料燃气的燃气发动机。该发动机搭载于发动机驱动式热泵。该发动机具备：供气线路1、排气线路2、燃料燃气供给线路3、以及发动机主体4。

供气线路1具备：供气管11、文丘里机构12以及节流阀13。供气管 11用于供给：从外部取入的空气和燃料燃气进行混合而产生的混合气。文丘里机构12用于使得在燃料燃气供给线路内的燃料燃气和空气之间产生压差。节流阀13用于对混合气的供给量进行调整。

排气线路2通过排气管21构成，排气管21用于将混合气在后面说明的燃烧室41进行燃烧而产生的废气引导至发动机的外部。燃料燃气供给线路3具备燃料燃气供给管31以及燃料燃气供给量调整阀32。燃料燃气供给管31用于将燃料燃气引导至供气线路1。另外，燃料燃气供给量调整阀 32承担着对混合气所含有的燃料燃气量进行调整的作用。

发动机主体4具备：燃烧室41、气缸头42、供气阀门43、火花塞45、活塞46、曲轴47以及排气阀门48。燃烧室41是用于使混合气燃烧的室。另外，供气阀门43通过在气缸头42进行开闭动作而将供气管11和燃烧室 41进行连通和断开。为了使供给燃烧室41的混合气燃烧，火花塞45产生火花。通过供给到燃烧室41的混合气燃烧和膨胀而使活塞46在上下方向进行往复运动，通过活塞46的往复运动，曲轴47进行旋转运动。另外，排气阀门48通过在气缸头42进行开闭动作而将排气管21和燃烧室41进行连通和断开。

发动机还具备：发动机转速传感器71、废气温度传感器76以及控制装置90。发动机转速传感器71通过对设置在曲轴47上的齿轮的齿数进行检测而检测发动机转速。另一方面，废气温度传感器76设置在排气管21，对废气温度进行检测。

来自上述各种传感器71、76的信号、或者例如来自由遥控装置等构成的操作部60的信号被输入到控制装置90。虽未详细阐述，但控制装置90 基于来自上述各种传感器71、76的信号、或来自操作部60的信号，对节流阀13的开度等进行适当控制，由此进行发动机的转速控制等。另外，控制装置90不仅对发动机进行控制，还对后面阐述的热泵进行控制。控制装置90也可以由相互离开配置的多个部分来构成。

如图1所示，该发动机还具有：冷却水泵80以及冷却水温度传感器 81。冷却水泵80通过被控制装置90控制而在发动机的运转时进行工作，使冷却水在冷却水线路82内进行循环，从而来抑制发动机的各设备的热劣化。另外，冷却水温度传感器81通过对设置在气缸头42的水套(未图示) 内的冷却水的温度进行测定来检测发动机的温度。

另外，未图示的卷送带被卷挂在：与燃气发动机的曲轴47(参照图1) 同步旋转的飞轮(flywheel)、和第1电磁离合器以及第2电磁离合器。借助飞轮、卷送带而将燃气发动机的旋转动力传递给第1电磁离合器以及第2电磁离合器，又从第1电磁离合器传递给下面说明的热泵的压缩机。

图2是上述发动机所驱动的热泵的简易制冷剂回路图。

如图2所示，该热泵具备：室外机150、室内机200、气态制冷剂管 110以及液态制冷剂管120。另外，图2中参照符号180所示的点线表示室外机150的外壳。如图2所示，气态制冷剂管110以及液态制冷剂管120 分别连接于室外机150和室内机200。

室外机150具有：第1压缩机101、第2压缩机102、机油分离器103、四通阀104、第1单向阀111、第2单向阀112、第3单向阀113、第4单向阀114、储液器117以及过冷却热交换器118。另外，室外机150具有：第1电子膨胀阀120、第2电子膨胀阀121、第1室外热交换器123、第2 室外热交换器124、气液分离器126、制冷剂辅助蒸发器127、第3电子膨胀阀135、第4电子膨胀阀136、电磁阀138以及第5单向阀139。另一方面，室内机200具有：室内热交换器108以及第5电子膨胀阀109。另外，有时相对于室外机150而并列连接有多台室内机200。

控制装置(参照图1以及图2)90将控制信号输出给第1压缩机101、第2压缩机102、四通阀104、第1电子膨胀阀120、第2电子膨胀阀121、第3电子膨胀阀135、第4电子膨胀阀136、第5电子膨胀阀109以及电磁阀138，并且对这些设备进行控制。控制装置90经由未图示的信号线而分别与这些设备进行电连接。

该热泵如下述那样地进行制热制冷制热运转。首先，在制热运转中，控制装置90控制四通阀104，将四通阀104的第1端口130和第2端口131 连接起来，并将第3端口132和第4端口133连接起来。

在制热运转中，从压缩机101、102排出的高压的气态制冷剂首先流入至机油分离器103。机油分离器103将压缩机101、102的润滑油从气态制冷剂分离出来。利用机油分离器103从气态制冷剂分离出来的润滑油经由未图示的路径而返回到压缩机101、102。

气态制冷剂依次通过机油分离器103、四通阀104而流入到室内热交换器108。通过气态制冷剂将热提供给室内热交换器108，气态制冷剂自身液化而变成液态制冷剂。在制热运转时，第5电子膨胀阀109通过控制装置90而被控制成全开。将热能提供给室内热交换器108而自身被液化了的液态制冷剂经由第1单向阀111流入到储液器117。

储液器117承担着存留液态制冷剂的作用。而后，液态制冷剂从储液器117的底部流出，通过过冷却热交换器118，并穿过第4单向阀114而流向第1以及第2电子膨胀阀120、121。

另外，从储液器117底部出来的液态制冷剂的压力因为线路压力损失而变成：比第2单向阀112的流出侧的液态制冷剂的压力、第1以及3单向阀111、113的流出侧的液态制冷剂的压力还低的压力。据此，从储液器 117底部出来的液态制冷剂不流向第2单向阀112或第3单向阀113而是从第4单向阀114流向第1以及第2电子膨胀阀120、121。

然后，液态制冷剂通过第1以及第2电子膨胀阀120、121而膨胀，被喷雾而变成雾状。第1以及第2电子膨胀阀120、121的开度可以通过控制装置90而自如地进行控制，第1以及第2电子膨胀阀120、121的开度通过控制装置90被控制成：使得路径177的气态制冷剂达到规定的过热度以上。另外，制冷剂的压力在通过第1以及第2电子膨胀阀120、121之前为高压，另一方面，在通过第1以及第2电子膨胀阀120、121之后为低压。

然后，雾状的潮湿的液态制冷剂通过第1以及第2室外热交换器123、 124而与外气进行热交换，并从外气中获取热能而进行气化。这样，制冷剂对室内热交换器108赋予了热能，另一方面，从室外热交换器123、124 被赋予热能。然后，气化了的制冷剂通过四通阀104而到达气液分离器126。气液分离器126将之分离成气态制冷剂和雾状的制冷剂。假设雾状状态下的制冷剂如果返回到压缩机101、102，则压缩机101、102的滑动部有可能受到损伤。为了防止这样的事态发生，气液分离器126是将液态制冷剂临时性存储的缓冲容器。然后，通过气液分离器126之后的气态制冷剂流入到压缩机101、102的吸入口。

通过被控制装置90控制而将第3电子膨胀阀135打开的情况下，通过过冷却热交换器118之后的液态制冷剂的一部分利用第3电子膨胀阀135 而变成雾状，之后，流入到制冷剂辅助蒸发器127。燃气发动机冷却水(60℃至90℃的冷却水)被导入到制冷剂辅助蒸发器127。

流入到制冷剂辅助蒸发器127的雾状的液态制冷剂与上述发动机冷却水进行热交换，变成气体，然后，到达气液分离器126。这样，与第1以及第2室外热交换器123、124对比，提高了热交换性能。另外，进行制热运转时，第4电子膨胀阀136通常情况下被控制成全关闭。

接着，说明制冷运转。在制冷运转中，控制装置90控制四通阀104，将四通阀104的第1端口130和第3端口132连接起来，并将第2端口131 和第4端口133连接起来。下面，针对制冷的情形，简要说明热的流动。

在制冷运转的情况下，从第1以及第2压缩机101、102排出的气态制冷剂通过机油分离器103之后，又通过四通阀104，并到达第1以及第2 室外热交换器123、124。此时，制冷剂的温度是高温，因此，即使是夏天酷暑的空气(30～40℃的空气)，制冷剂也能够通过第1以及第2室外热交换器123、124被冷却。而且，气态制冷剂被第1以及第2室外热交换器 123、124获取热能而变成液态制冷剂。

在制冷运转时，控制装置90将第1以及第2电子膨胀阀120、121的开度控制在适当的开度，将电磁阀138控制在全开。通过第1以及第2室外热交换器123、124的液态制冷剂主要是通过电磁阀138以及单向阀139 而到达储液器117。然后，液态制冷剂从储液器117的底部出来，并经由过冷却热交换器118而从第2单向阀112和第1单向阀111之间流向第5 电子膨胀阀109。

第5电子膨胀阀109的开度通过控制装置90而被自如地控制，在制冷时，第5电子膨胀阀109的开度通过控制装置90而被控制成：使得路径 177的气态制冷剂达到规定的过热度以上。到达第5电子膨胀阀109的液态制冷剂利用第5电子膨胀阀109而膨胀，被喷雾而变成雾状，之后，流入到室内热交换器108。利用流入到室内热交换器108的雾状且低温的液态制冷剂从室内热交换器108获取热能，从而对室内的空气进行冷却，另一方面，从室内热交换器108被赋予热能而气化。这样，制冷剂从室内热交换器108获取热能，另一方面，将热能释放于第1以及第2室外热交换器123、124。然后，气化了的气态制冷剂依次通过四通阀104、气液分离器126而流入到压缩机101、102的吸入口。

另外，在夏天炎热之时等，控制装置90如果接收到来自操作部60(参照图1)的信号，控制装置90则将第4电子膨胀阀136的开度控制在适当的开度。于是，通过储液器117以及过冷却热交换器118的液态制冷剂的一部分因为通过第4电子膨胀阀136而被冷却，并流入到过冷却热交换器 118。这样，利用从储液器117不经由第4电子膨胀阀136而流入到过冷却热交换器118的液态制冷剂、和通过第4电子膨胀阀136而流入到过冷却热交换器118的液态制冷剂，进行热交换。而且，对送到室内热交换器108 的液态制冷剂进行进一步冷却，另一方面，对通过第4电子膨胀阀136的液态制冷剂进行升温，使之气化，流动到压缩机101、102侧。

如图2所示，该热泵还具有旁通线路157、和第6电子膨胀阀162。旁通线路157将机油分离器103和气液分离器126短接。第6电子膨胀阀162 设置在旁通线路157中。第6电子膨胀阀162的开度通过控制装置90而被自如地控制。第6电子膨胀阀162承担着对通过旁通线路157的气态制冷剂的流量进行调整的作用。

另外，如图2所示，该热泵还具有压力传感器140和温度传感器141。压力传感器140设置在：气态制冷剂从四通阀104返回到气液分离器126 的路径161上，用于对通过路径161的气态制冷剂的压力进行检测。另外，温度传感器141设置在：气态制冷剂从气液分离器126返回到压缩机101、 102的路径177上，用于对通过路径177的气态制冷剂的温度进行检测。压力传感器140以及温度传感器141分别将信号输出给控制装置90。控制装置90基于来自压力传感器140的信号，对通过路径161的气态制冷剂的饱和蒸气压温度进行计算。而且，根据该饱和蒸气压温度、以及基于来自温度传感器141的信号而检测到的通过路径177的气态制冷剂的温度，对过热度进行计算。而且，在制热时，以使得该过热度达到规定值以上的方式，对第1以及第2电子膨胀阀120、121的开度进行控制，在制冷时，以使得该过热度达到规定值以上的方式，对第5电子膨胀阀109的开度进行控制。

图3是表示控制装置90接收到停止信号之后一直到发动机停止为止的控制装置90所进行控制的顺序的流程图。

参照图3，在步骤S1，控制装置90一旦从设置在室内机200的温度传感器(未图示)接收到停止信号的一例的热电信号，开始进行控制，转移到步骤S2。另外，所谓热电信号是表示室内温度达到设定的温度的信号，以使压缩机101、102停止为目的而发出的信号。

在步骤S2，控制装置90基于来自计时器88(参照图1)的信息，对发动机起动后的运转时间是否未达到第1规定时间进行判断。在此，一旦判断为发动机起动后的运转时间比第1规定时间长，则判断为发动机的温度达到预先确定的温度以上，转移到步骤S3。

另外，作为第1规定时间，例如，可以采用10分钟，但是第1规定时间也可以是基于发动机的规格，从10分钟起变动到任意一时间。另外，作为预先确定的温度，例如，可以采用59℃，但是，预先确定的温度也可以是基于发动机的规格或冷却水温度传感器的设置位置等，从59℃变动到任意一温度。大多时候都知道发动机运转的持续时间和大致的发动机温度之间的关系。因此，只用计时器就可以推测出发动机温度的存在范围。

在步骤S3，控制装置90对各种设备进行控制，以使得热泵进行关泵 (pump down)运转。在此，所谓关泵运转是指：在使热泵停止时，为了将液态制冷剂收纳于储液器117而进行的运转，第3电子膨胀阀135以及第4电子膨胀阀136被完全关闭，在制冷时，第5电子膨胀阀109被完全关闭，来自第1以及第2室外热交换器123、124的液态制冷剂滞留在储液器117，在制热时，第1以及第2电子膨胀阀120、121被完全关闭，来自室内热交换器108的液态制冷剂滞留在储液器117。关泵运转一旦结束，则转移到步骤S4。

在步骤S4，控制装置90进行：停止朝向火花塞45供电的控制。这样，使发动机停止，结束控制。

另一方面，在步骤S2，一旦判断为发动机起动后的运转时间未达到第 1规定时间，则转移到步骤S5。在步骤S5，进行：使用旁通线路157的自立运转。详细而言，在步骤S5，控制装置90持续进行朝向火花塞45供电等，以维持发动机的运转状态。另外，一直到步骤S6的条件成立为止，控制装置90进行下述运转的控制：通过将第6电子膨胀阀162(参照图2) 的开度调整到适当的开度，而使得压缩机101、102所排出的气态制冷剂经由机油分离器103、旁通线路157(参照图1)、以及气液分离器126，返回到压缩机101、102的运转。

在步骤S6，基于来自冷却水温度传感器81、压力传感器140以及温度传感器141的信号，控制装置90判断：发动机冷却水温度是否在规定温度以上，并且制冷剂过热度是否在规定温度以上。而且，控制装置90一旦判断为：发动机冷却水温度达到规定温度以上并且制冷剂过热度达到规定温度以上都已经持续了第2规定时间以上，则转移到步骤S3，进行关泵运转。另一方面，控制装置90一旦判断为是除此以外的状态，则转移到步骤S5，持续进行自立运转。另外，作为发动机冷却水的规定温度，例如，可以采用59℃，但是也可以基于发动机(符号4表示发动机主体)的规格或冷却水温度传感器的设置位置等，规定温度从59℃起变动到任意一温度。另外，作为制冷剂过热度，例如，可以采用3℃，但是也可以基于压缩机101、102 的规格，将制冷剂过热度从3℃起变动到任意一温度。另外，第2规定时间利用计时器88来计测，例如，是1分钟，但是也可以设定在1分以外的任意一时间。

该实施方式中，计时器88以及冷却水温度传感器81构成发动机温度确定部。另外，步骤S3以及步骤S4构成：执行由控制装置90所控制的发动机停止的停止控制，另一方面，步骤S1、步骤S2、步骤S5以及步骤 S6包含在：执行由控制装置90控制的发动机运转的运转控制之中。

根据上述实施方式，在控制装置90接收到指示发动机停止的停止信号的情况下，并且在控制装置90判断为发动机温度未达到预先确定的温度的情况下，发动机继续工作。换句话说，在控制装置90接收到指示发动机停止的停止信号的情况下，一直到判断为发动机温度在预先确定的温度以上为止，将持续地进行运转控制。因此，控制装置90接收到指示发动机停止的停止信号的情况下，利用来自发动机的热能，能够抑制漏气的温度降低，从而能够抑制漏气中的水蒸气的液化。因此，根据该实施方式，在发动机的暖机不够充分时，可以抑制发动机以较短的间隔而反复进行启动和停止，从而能够抑制漏气冷凝水的产生。

另外，根据上述实施方式，在发动机的运转中，任何时候均能够驱动冷却水泵80。因此，发动机上不会产生出：因为冷却水泵80的停止而导致的局部的灼热点。

另外，根据上述实施方式，因为发动机温度确定部包含：检测发动机冷却水的温度的冷却水温度传感器81，因此，可以简易且准确地检测发动机温度。

另外，上述实施方式中，在步骤S6，判断基准中虽然包含了制冷剂过热度，但是在步骤S6，也可以不将制冷剂过热度设为判断基准，而只将冷却水温度设为判断基准。

另外，上述实施方式中，由计时器88和冷却水传感器81来构成发动机温度确定部。不过，也可以只由计时器来构成发动机温度确定部，利用计时器，来判断从发动机起动时开始的发动机的工作时间，在发动机工作时间达到规定时间以上的情况下，进行执行发动机停止的停止控制，另一方面，在发动机工作时间未达到规定时间的情况下，也可以继续进行执行发动机运转的运转控制。

另外，也可以只由冷却水温度传感器81来构成发动机温度确定部。这样，可以利用冷却水温度传感器81，来检测冷却水的温度，在冷却水的温度达到规定温度以上的情况下，进行执行发动机停止的停止控制，另一方面，在冷却水的温度未达到规定温度的情况下，继续进行执行发动机运转的运转控制。

另外，也可以由废气温度传感器76来构成发动机温度确定部。这样，可以利用废气温度传感器76来检测废气的温度，在废气的温度达到规定温度以上的情况下，进行执行发动机停止的停止控制，另一方面，在废气的温度未达到规定温度的情况下，继续进行执行发动机运转的运转控制。

也可以利用能够确定发动机是已经达到规定的暖机或者还是未达到的一种以上的任意设备来构成发动机温度确定部。

另外，上述实施方式中，表示发动机停止的停止信号虽然是热电信号，但是，表示发动机停止的停止信号也可以是对用户借助操作部而输入的 (已经发出的)发动机停止进行指示的信号。

另外，上述实施方式中，发动机虽然是燃气发动机，但发动机也可以是燃气发动机以外的发动机，例如，可以是汽油发动机或柴油发动机等。发动机只要是产生漏气的任何一种发动机均可。

另外，上述实施方式中，发动机虽然是对热泵进行驱动的发动机，但是发动机也可以不是对热泵进行驱动的发动机，而可以是对车辆或船舶进行驱动的发动机。

另外，当然不用说了，可以组合在上述实施方式以及变形例所说明的所有构成之中的两种以上的构成来构筑新的实施方式。

参照附图对本发明优选实施方式进行了充分描述，但是，对于本领域技术人员来说，可以进行各种变形或修改的。这种变形或修改只要没有脱离权利要求书所限定的本发明的范围，可以理解为其包含于权利要求书的范围中。

通过整体上参照2015年3月17日提交的日本专利申请第2015-53180 号的说明书、附图、以及权利要求书所明示的内容而将其全部纳入本说明书中。

符号说明

81 冷却水温度传感器、88 计时器、90 控制装置。

Claims

1.一种热泵用的发动机，包括测定发动机运转的持续时间的计时器，具备：发动机温度确定部，其根据由该计时器测定的持续时间来确定发动机温度，以及控制装置，其基于上述发动机温度确定部所确定的上述发动机温度来执行发动机控制，

在上述控制装置接收到表示发动机停止的停止信号的情况下，并且在上述控制装置判断为上述发动机温度达到预先确定的温度以上、且使得制冷剂从气液分离器返回至压缩机的路径的制冷剂的过热度达到预先确定的温度以上的状态已经持续了预先确定的时间以上的情况下，在执行热泵的关泵运转之后使上述发动机停止。

2.根据权利要求1所述的热泵用的发动机，其特征在于，

上述发动机温度确定部包括：检测发动机冷却水的温度的冷却水温度传感器。